Bài Tập Nhóm Khảo Sát Vòng Tuần Hoàn Nước | Môn Địa lý thủy văn - Đại học Kinh Tế Quốc Dân

lOMoAR cPSD| 61200861
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN
KHOA BẤT ĐỘNG SẢN VÀ KINH TẾ TÀI NGUYÊN BÀI TẬP NHÓM
MÔN ĐỊA LÝ THỦY VĂN Giảng viên
: Nguyễn Mạnh Thắng Nhóm : 6
Sinh viên thực hiện : Lò Đỗ Minh Ngọc - 11183652
Vương Minh Đạt - 11180931
Nguyễn Thanh Thủy - 11184875
Phạm Nguyễn Minh Châu - 11180716 Nguyễn Minh Phương- Lớp
: Địa lý thủy văn (220)_01 Hà Nội, 2021 Câu 1:
Vòng tuần hoàn nước bao gồm những thành phần nào? Vẽ hình minh họa và giải thích?
Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong
lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước Trái Đất luôn vận động và
chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và
ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc 1 lOMoAR cPSD| 61200861
sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể
sống được nếu không có nước.
Vòng tuần hoàn nước không có điểm bắt đầu nhưng chúng ta có thể bắt đầu từ
các đại dương. Mặt Trời điều khiển vòng tuần hoàn nước bằng việc làm nóng nước
trên những đại dương, làm bốc hơi nước vào trong không khí. Những dòng khí bốc
lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp hơn hơi nước
bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dòng không khí di chuyển những đám
mây khắp toàn cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng
kích cỡ và rơi xuống thành giáng thủy (mưa). Giáng thuỷ dưới dạng tuyết được tích
lại thành những núi tuyết và băng hà có thể giữ nước đóng băng hàng nghìn năm.
Trong những vùng khí hậu ấm áp hơn, khi mùa xuân đến, tuyết tan và chảy thành
dòng trên mặt đất, đôi khi tạo thành lũ. Phần lớn lượng giáng thuỷ rơi trên các đại
dương; hoặc rơi trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt. Một phần
dòng chảy mặt chảy vào trong sông theo những thung lũng sông trong khu vực, với
dòng chảy chính trong sông chảy ra đại dương. Dòng chảy mặt, và nước thấm được
tích luỹ và được trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy, không phải tất cả dòng
chảy mặt đều chảy vào các sông. Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một
lượng nhỏ nước được giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước
mặt (và đại đương) dưới dạng dòng chảy ngầm. Một phần nước ngầm chảy ra thành
các dòng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nông được rễ cây hấp thụ rồi thoát hơi qua lá cây
- Phân bổ nước trên Trái Đất
- Vòng tuần hoàn nước bao gồm: lOMoAR cPSD| 61200861 1 Nước đại dương
Một lượng nước khổng lồ được trữ trong các đại dương trong một thời gian
dài hơn là được luân chuyển qua vòng tuần hoàn nước. Ước tính có khoảng
1.338.000.000 km3 nước được trữ trong đại dương, chiếm khoảng 96,5%, và đại
dương cũng cung cấp khoảng 90% lượng nước bốc hơi vào trong vòng tuần hoàn nước.
Trong những thời kỳ khí hậu lạnh hơn nhiều đỉnh núi băng và những dòng
sông băng được hình thành, một lượng nước Trái Đất khá lớn được tích lại dưới dạng
băng làm giảm bớt lượng nước trong những thành phần khác của vòng tuần hoàn
nước. Điều này thì ngược lại trong thời kỳ ấm. Cuối thời kỳ băng hà những sông
băng bao phủ 1/3 bề mặt Trái Đất, và mực nước các đại dương thì thấp hơn ngày nay
khoảng 122 m (400 feet). Cách đây khoảng 3 triệu năm, khi Trái Đất ấm hơn, mực
nước của các đại dương có thể đã cao hơn hiện nay khoảng 50 m (165 feet). 2 Bốc hơi
Bốc hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí.
Bốc hơi nước là đoạn đường đầu tiên trong vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể
lỏng thành hơi nước trong khí quyển. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương,
biển, hồ và sông cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc hơi, với 10% còn
lại do thoát hơi của cây.
Nhiệt (năng lượng) là nhân tố cần thiết cho bốc hơi xuất hiện. Năng lượng
được sử dụng để bẻ gãy những liên kết giữa các phân tử nước, nó là nguyên nhân tại lOMoAR cPSD| 61200861
sao nước có thể dễ dàng bốc hơi tại điểm sôi (212°F, 100°C) nhưng bốc hơi rất chậm
tại điểm đóng băng. Khi độ ẩm tương đối không khí đạt 100%, tức là ở trạng thái bão
hoà hơi nước, bốc hơi không thể tiếp tục diễn ra. Quá trình bốc hơi nước tiêu thụ
nhiệt năng từ môi trường, đó là nguyên nhân tại sao nước bốc hơi từ da làm bạn mát.
Bốc hơi nước từ các đại dương là cách chính để nước được luân chuyển vào
trong khí quyển. Diện tích rất lớn của các đại dương (trên 70% diện tích bề mặt của
Trái Đất được bao phủ bởi các đại dương) cung cấp những cơ hội lớn cho quá trình
bốc hơi diễn ra. Trên phạm vi toàn cầu lượng nước bốc hơi cũng bằng với lượng
giáng thủy. Mặc dù vậy, tỉ lệ giữa lượng nước bốc hơi và lượng giáng thuỷ biến đổi
theo vùng địa lý. Thông thường trên các đại dương lượng bốc hơi nhiều hơn lượng
giáng thủy, trong khi đó trên mặt đất, lượng giáng thủy vượt quá lượng bốc hơi. Phần
lớn lượng nước bốc hơi từ các đại dương rơi ngay trên đại dương qua quá trình giáng
thủy. Chỉ khoảng 10% của nước bốc hơi từ các đại dương được vận chuyển vào đất
liền và rơi xuống thành giáng thuỷ. Khi bốc hơi, một phân tử nước tồn tại trong khí quyển khoảng 10 ngày. 3 Nước khí quyển
Trong khí quyển luôn luôn có nước: những đám mây là một dạng nhìn thấy
được của nước khí quyển, nhưng thậm chí trong không khí trong cũng chứa đựng
nước - những phần tử nước này quá nhỏ để có thể nhìn thấy được. Thể tích nước
trong khí quyển tại bất kỳ thời điểm nào vào khoảng 12.900 km3. Nếu tất cả lượng
nước khí quyển rơi xuống cùng một lúc, nó có thể bao phủ khắp bề mặt Trái Đất với độ dày 2,5 cm.
Sự ngưng tụ hơi nước là quá trình hơi nước trong không khí được chuyển sang
thể nước lỏng. Ngưng tụ hơi nước rất quan trọng đối với chu trình tuần hoàn nước
bởi vì nó hình thành nên các đám mây. Những đám mây này có thể tạo ra mưa, nó là
cách chính để nước quay trở lại Trái Đất. Ngưng tụ hơi nước là quá trình ngược với bốc hơi nước.
Sự ngưng tụ hơi nước cũng là nguyên nhân của hiện tượng sương, hoặc nước
trên mắt kính khi ta đi từ một phòng lạnh đi ra ngoài trong một ngày nóng, ẩm ướt,
còn trong một ngày lạnh nước có thể nhỏ giọt bên ngoài cốc uống nước hay có nước
ở phía bên trong cửa sổ. 4
Sự ngưng tụ hơi nước
Những phân tử nước kết hợp với những phân tử nhỏ bé của bụi, muối, khói
trong khí quyển để hình thành nên các hạt nhân mây (giọt mây nhỏ, đám mây nhỏ),
nó gia tăng khối lượng và phát triển thành những đám mây. Khi những giọt nước kết lOMoAR cPSD| 61200861
hợp với nhau, gia tăng về kích thước, những đám mây có thể phát triển và mưa có thể xảy ra.
Các đám mây hình thành trong khí quyển do không khí chứa hơi nước bốc lên
cao và lạnh đi. Phần quan trọng của quá trình này là không khí sát mặt đất ấm lên do
bức xạ mặt trời. Nguyên nhân lớp khí quyển phía bên trên mặt đất lạnh đi là do áp
lực không khí. Không khí có trọng lượng và tại mực nước biển trọng lượng của một
cột không khí nén xuống trên đầu bạn khoảng 32 kg trên mỗi inch vuông, áp lực này,
được gọi là khí áp, nó là kết quả của mật độ không khí trong cột không khí phía trên.
Càng lên cao càng ít không khí phía bên trên, và vì thế càng ít áp lực.
Khí áp thấp hơn và mật độ không khí giảm theo độ cao. Điều này làm cho không khí trở nên lạnh hơn. 5 Giáng thủy
Giáng thủy là nước thoát ra khỏi những đám mây dưới các dạng mưa, mưa
tuyết, mưa đá, tuyết. Nó là cách chính để nước khí quyển quay trở lại Trái Đất. Phần
lớn lượng giáng thuỷ là mưa. Các hạt mưa hình thành như thế nào?
Những đám mây trên bầu trời chứa hơi nước và những hạt nhân mây nhỏ, các
hạt nhân mây này quá nhỏ để có thể rơi xuống thành mưa, nhưng nó cũng đủ lớn để
hình thành nên các đám mây có thể nhìn thấy được. Nước vẫn tiếp tục bốc hơi và
ngưng tụ hơi nước trong bầu trời. Nếu nhìn gần một đám mây, ta có thể nhìn thấy
những phần đang biến mất (đang bốc hơi) trong khi những phần khác đang phát triển
(ngưng tụ). Phần lớn lượng nước được ngưng tụ trong các đám mây không rơi xuống
thành giáng thuỷ. Vì để giáng thuỷ xảy ra, trước tiên những giọt nước nhỏ phải được
ngưng tụ. Những phân tử nước có thể kết hợp với nhau thành những giọt nước lớn
hơn và đủ nặng để rơi thành mưa. Cần tới hàng triệu hạt mây để hình thành chỉ một
hạt mưa nhỏ. Lượng giáng thủy phân bố không đều trên thế giới, trong một nước
hoặc thậm chí trong một thành phố. 6
Nước băng và tuyết
Nước được giữ lâu dài trong băng, tuyết, và các sông băng là một thành phần
của vòng tuần hoàn nước toàn cầu. Vùng Nam cực chiếm 90% tổng lượng băng của
Trái Đất, các đỉnh núi băng ở Greenland chiếm 10% tổng lượng băng toàn cầu.
• Băng hà bao phủ 10 - 11% lục địa Trái Đất
• Nếu tất cả băng hà tan chảy ngày nay, mực nước biển sẽ tăng lên khoảng 70 m
• Trong kỷ băng hà cuối cùng, mực nước biển thấp hơn ngày nay khoảng 122
m, và những dòng sông băng bao phủ gần 1/3 lục địa Trái Đất. lOMoAR cPSD| 61200861
• Trong thời kỳ ấm cuối cùng, cách đây 125.000 năm, mực nước biển cao hơn
ngày nay khoảng 5,5 m. Khoảng 3 triệu năm trước đây nước biển có thể đã cao đến hơn 50,3 m. 7
Dòng chảy tuyết tan
Trên toàn bộ thế giới dòng chảy tuyết là phần chính của sự luân chuyển nước
toàn cầu. Trong thời kỳ mùa xuân ở những vùng khí hậu lạnh hơn, nhiều dòng chảy
mặt và dòng chảy sông ngòi xuất phát từ tuyết và băng. Bên cạnh việc gây ra lũ lụt,
tuyết tan nhanh có thể gây ra sạt lở đất và dòng chảy bùn đá. 8 Dòng chảy mặt
Thông thường, một phần nước mưa rơi thấm ngay vào đất, nhưng khi đất đạt
tới trạng thái bão hoà hay không thấm, thì bắt đầu chảy theo sườn dốc thành dòng
chảy. Trong một trận mưa lớn, bạn có thể nhìn thấy các dòng nước nhỏ chảy xuôi
sườn dốc. Nước sẽ chảy theo những kênh trên mặt đất trước khi chảy vào trong các
sông lớn. Hình vẽ biểu diễn dòng chảy mặt (dòng chảy ra từ con đường) chảy vào
một con lạch nhỏ như thế nào. Trong trường hợp này dòng chảy mặt chảy trên những
vùng đất trống và lắng đọng bùn cát vào trong sông (không tốt cho chất lượng nước).
Dòng chảy mặt chảy vào sông, lại bắt đầu hành trình quay trở về đại dương. 9
Dòng chảy sông ngòi
"dòng chảy" là lượng nước chảy trong sông, suối, hoặc lạch nước. Dòng chảy
sông ngòi luôn thay đổi từng ngày thậm chí từng phút. Tất nhiên, mưa tác động chính
tới dòng chảy trên các lưu vực. Mưa rơi làm tăng mực nước sông, và mực nước sông
có thể tăng ngay cả khi mưa ở rất xa trên lưu vực sông. Ghi nhớ rằng nước mưa rơi
trên lưu vực cuối cùng phải chảy ra ở mặt cắt cuối lưu vực. Độ lớn của sông phụ
thuộc vào độ lớn của lưu vực. Sông lớn có lưu vực sông rộng, sông nhỏ có lưu vực
sông nhỏ hơn. Tương tự như vậy, sông có kích thước khác nhau tác động khác nhau
lượng mưa rơi. Trong các sông lớn mực nước lên xuống chậm hơn các sông nhỏ.
Trong lưu vực nhỏ, mực nước sông có thể lên xuống tính theo phút và giờ. Những
sông rộng có thể mất vài ngày để biến đổi mực nước lên xuống và thời gian lũ lên có thể kéo dài vài ngày. 10
Lượng trữ nước ngọt
Nước ngọt trên mặt đất, một thành phần của chu trình nước, yếu tố cần thiết
cho mọi sự sống trên Trái Đất. Nước ngọt trên mặt bao gồm nước trong các dòng
sông, ao, hồ, hồ nhân tạo, và các đầm lầy nước ngọt.
Lượng nước trong các sông và hồ luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào lưu lượng
vào và ra. Dòng chảy vào từ mưa, dòng chảy tràn trên mặt đất, lượng nước ngầm lOMoAR cPSD| 61200861
dưới đất, và lượng nước gia nhập từ các sông nhánh. Dòng chảy ra khỏi các hồ và
sông bao gồm lượng bốc hơi và dung tích nước bổ sung cho nước ngầm. Con người
cũng sử dụng nước mặt cho các nhu cầu thiết yếu của mình. Lượng và vị trí của nước
mặt thay đổi theo thời gian và không gian, một cách tự nhiên hay dưới sự tác động
của con người. Nước mặt duy trì sự sống 11 Thấm
Bất cứ nơi nào trên thế giới, một phần lượng nước mưa và tuyết đều thấm
xuống lớp đất và đá dưới bề mặt. Lượng thấm bao nhiêu phụ thuộc vào một số các
nhân tố. Trên đỉnh băng của Greenland lượng nước mưa thấm xuống là rất nhỏ, ngược
lại, một dòng sông chảy vào trong hang động ở vùng Georgia, Mỹ, cho thấy sông
cũng có thể chảy trực tiếp vào trong nước ngầm.
Một phần lượng nước thấm xuống sẽ được giữ lại trong những tầng đất nông,
ở đó nó có thể chảy vào sông nhờ thấm qua bờ sông. Một phần nước thấm xuống sâu
hơn, bổ sung cho các tầng nước ngầm. Nếu tầng nước ngầm nông hoặc đủ độ rỗng
để cho phép nước chảy tự do qua nó, con người có thể khoan các giếng trong tầng
nước ngầm này và sử dụng nước cho những mục đích của mình. Nước ngầm có thể
di chuyển được những khoảng cách dài hoặc được trữ lại trong tầng nước ngầm trong
một thời gian dài trước khi quay trở lại bề mặt hoặc qua thấm vào các thuỷ vực khác,
như thấm vào các sông và đại dương.
Khi nước mưa thấm vào trong tầng đất sát mặt, nó hình thành vùng không bão
hoà và vùng bão hoà. Trong vùng không bão hoà, nước tồn tại trong các lỗ rỗng của
lớp đá bên dưới mặt đất, nhưng tầng đất chưa đạt tới trạng thái bão hoà. Phần phía
trên của tầng không bão hoà là vùng đất. Vùng đất này có không gian phân bố được
tạo ra từ rễ cây trồng, nước mưa có thể thấm vào tầng này. Cây trồng sử dụng nước
trong tầng đất này. Bên dưới vùng không bão hoà là vùng bão hoà, ở đây nước chứa
đầy trong các khe rỗng giữa các phần tử đất và đá. Có thể khoan giếng trong vùng này và bơm nước lên. 12
Lưu lượng nước ngầm
Lượng nước mà ta không thể nhìn thấy được - nước ngầm (nước tồn tại và di
chuyển trong lòng đất) - chiếm một lượng rất lớn so với lượng nước ta có thể nhình
thấy được. Nước ngầm đóng góp lớn cho dòng chảy sông ngòi của nhiều con sông.
Con người đã sử dụng nước ngầm từ hàng ngàn năm nay và vẫn đang tiếp tục sử
dụng nó hàng ngày, phần lớn cho nhu cầu nước uống và nước tưới. Cuộc sống trên
Trái Đất phụ thuộc vào nước ngầm cũng giống như là nước bề mặt. Nước ngầm chảy bên dưới mặt đất. lOMoAR cPSD| 61200861
Một phần lượng mưa rơi trên mặt đất và thấm vào trong đất trở thành nước
ngầm. Phần nước chảy sát mặt sẽ lộ ra rất nhanh khi chảy vào trong lòng sông, nhưng
do trọng lực, một phần lượng nước tiếp tục thấm sâu vào trong đất.
Hướng và tốc độ di chuyển nước ngầm được tính thông qua các đặc trưng của
tầng nước ngầm và lớp cản nước (ở đây nước khó chảy qua). Sự chuyển động của
nước bên dưới mặt đất phụ thuộc vào độ thấm (nước thấm khó khăn hay dễ dàng) và
khe rỗng của đá bên dưới mặt đất (số các khe hở trong vật liệu). Nếu các lớp đá cho
phép nước chảy qua nó tương đối tự do thì nước ngầm có thể di chuyển được những
khoảng cách đáng kể trong thời gian vài ngày. Nhưng nước ngầm cũng có thể thấm
sâu hơn vào các tầng nước ngầm sâu ở đó nó sẽ mất hàng ngàn năm để di chuyển trở lại vào môi trường. 13 Suối
Một tầng nước ngầm liên tục được bổ sung nước đến khi nước chảy tràn trên
mặt đất, kết quả là hình thành các con suối. Các con suối có thể rất nhỏ, chỉ có nước
chảy khi có một trận mưa đáng kể, đến các dòng suối lớn chảy với hàng trăm triệu gallon nước mỗi ngày.
Các con suối có thể hình thành trong bất kỳ loại đá nào, nhưng phần lớn chúng
hình thành trong các loại đá vôi và đolomit, dễ dàng rạn nứt và hoà tan do mưa axit.
Khi đá bị phá huỷ và hoà tan, các khoảng trống hình thành cho phép nước chảy qua.
Nếu dòng chảy theo phương ngang, nó có thể chảy tới mặt đất, hình thành các con
suối. Nước suối không phải bao giờ cũng sạch 14 Sự thoát hơi
Thoát hơi là quá trình nước được vận chuyển từ các rễ cây đến các lỗ nhỏ bên
dưới bề mặt lá, ở đây nước chuyển sang trạng thái hơi và thoát vào khí quyển. Do
đó, thoát hơi thực chất là bốc hơi của nước từ lá cây. Lượng nước bốc thoát hơi từ
cây trồng ước tính chiếm khoảng 10% của hàm lượng nước trong khí quyển.
Thoát hơi thực vật là một quá trình không nhìn thấy được, khi nước đang bốc
hơi trên bề mặt các lá cây, bạn không thể đi ra ngoài và nhìn thấy các lá cây đang bốc
thoát hơi. Trong mùa phát triển của cây trồng, một lá cây sẽ bốc thoát hơi nước nhiều
lần hơn trọng lượng của chính nó. Một mẫu Anh trồng ngô có thể bốc thoát hơi được
khoảng 11.400 - 15.100 lít nước/ngày, và một cây sồi lớn có thể bốc hơi được 151.000 lít nước/năm.
Lượng nước bốc thoát hơi từ cây cối biến đổi lớn theo thời gian và không gian.
Một số nhân tố tác động đến tốc độ bốc thoát hơi nước: lOMoAR cPSD| 61200861
• Nhiệt độ: Tốc độ bốc thoát hơi tăng lên khi nhiệt độ tăng, đặc biệt trong mùa
phát triển của cây trồng khi nhiệt độ không khí ấm hơn.
• Độ ẩm tương đối: Khi độ ẩm tương đối của không khí xung quanh cây trồng
tăng thì tốc độ bốc thoát hơi giảm. Nghĩa là nước bốc hơi khi không khí khô
dễ dàng hơn là trong không khí bão hoà ẩm.
• Gió và sự di chuyển của không khí: Sự di chuyển của các lớp không khí xung
quanh một cây tăng lên làm cho bốc thoát hơi cũng tăng cao.
• Loại cây: Loại cây khác nhau sẽ thoát hơi nước với tốc độ khác nhau. Các loại
cây sống trong vùng khô cằn thì thoát hơi ít hơn các loại cây khác. Ví dụ cây
xương rồng để giữ lại lượng nước quý báu bằng cách giảm bớt sự thoát hơi hơn các cây trông khác. 15
Lượng trữ nước ngầm
Một lượng lớn nước được trữ trong đất. Nước này vẫn tiếp tục chuyển động,
có thể rất chậm, và nó vẫn là một phần của vòng tuần hoàn nước. Phần lớn nước
ngầm là do mưa và lượng nước thấm từ lớp đất mặt. Tầng đất phía trên là vùng không
bão hoà, trong tầng này lượng nước thay đổi theo thời gian, mà không làm bão hoà
tầng đất. Bên dưới lớp đất này là vùng bão hoà, tất cả các khe nứt, các ống mao dẫn,
và các khoảng trống giữa các phân tử đá được lấp đầy nước. Thuật ngữ "nước ngầm"
được dùng để mô tả cho khu vực này. Một thuật ngữ khác của nước ngầm là "bể nước
ngầm". Bể nước ngầm là kho chứa nước ngầm khổng lồ và con người khắp nơi trên
thế giới phụ thuộc vào nước ngầm trong cuộc sống hàng ngày.
Tại sao nói yếu tố thổ nhưỡng, nham thạch có thể làm điều hòa hoặc thất thường
thêm chế độ dòng chảy? Vẽ hình minh họa.
Thổ nhưỡng và nham thạch là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến chế độ dòng
chảy sông ngòi. Thổ nhưỡng, nham thạch quyết định độ lớn của dòng chảy. Thực tế
cho thấy một khu vực có lượng mưa lớn chưa đủ để sản sinh ra dòng chảy phong phú
vì dòng chảy còn phụ thuộc vào khả năng nguồn nước của thổ nhưỡng và kiến trúc
địa tầng của lưu vực. Thổ nhưỡng hầu như là vật môi giới giữa khí hậu và dòng chảy.
Ở những nơi thổ nhưỡng có khả năng thấm lớn, cấu tạo địa chất tương đối rời rạc thì
dòng chảy sẽ yếu đi. Ví dụ ở vùng đất trống đồi trọc, lớp đất xốp trên mặt bị rửa trôi,
còn trơ sỏi đá thì khi mưa xuống dòng chảy mặt hình thành rất nhanh, chảy theo các
sườn dốc, tập trung vào sông suối, hết mưa dòng chảy cũng nhanh chóng kết thúc.
Ngược lại ở những khu đất có khả năng thấm tốt, tầng phong hoá dày, nếu cường độ
mưa không đủ lớn để vượt cường độ thấm thì dòng chảy mặt gần như không hình
thành rộng khắp chừng nào lớp đất mặt chưa bão hoà. Lượng nước thấm vào đất, một
phần lớn biến thành dòng chảy sát mặt, chảy ra sông suối sau khi dòng chảy mặt kết thúc. lOMoAR cPSD| 61200861
Một phần tạo thành dòng chảy ngầm cung cấp nước cho sông vào mùa cạn.
Một phần nước giữ lại trong đất sẽ không tham gia vào việc sinh dòng chảy mà mất
đi do quá trình bốc hơi mặt đất và thoát hơi thực vật. Vì vậy với cùng một lượng
mưa, lượng dòng chảy mặt vùng có thổ nhưỡng ít thấm sẽ lớn hơn vùng thổ nhưỡng
có khả năng thấm nước tốt. Nếu tính riêng cho một thời đoạn ngắn thì chênh lệch này
lại càng đáng kể. Hệ số dòng chảy ở vùng thấm nhiều luôn luôn nhỏ hơn ở vùng thấm ít hoặc không thấm.
Đất thấm nước có vai trò tích trữ nước, có khả năng chuyển một phần dòng
chảy mặt cung cấp cho sông dưới dạng dòng chảy ngầm và sát mặt, có tốc độ tập
trung nước chậm hơn, vì vậy ở vùng thấm nhiều dòng chảy phân bố điều hoà hơn,
chế độ dòng chảy trong năm ít phụ thuộc vào tính chất của khí hậu. Ví dụ vùng đất
Tây Nguyên mùa lũ chậm hơn mùa mưa từ 2-3 tháng, vai trò của khí hậu trở nên
không rõ nét, ảnh hưởng của đặc điểm cục bộ địa phương nổi rõ.
Về ảnh hưởng của thổ nhưỡng và nham thạch đối với dòng chảy theo hai hướng
ngược nhau. Nó có thể làm tăng hoặc giảm lượng dòng chảy, đồng thời có thể làm
điều hoà hoặc thất thường thêm chế độ dòng chảy. Ảnh hưởng của nham thạch mang
tính phi địa đới. Nó thể hiện ở tình trạng đá vôi và độ sâu các tầng nham thạch chứa
nước ngầm. Xu thế chung là ở vùng nhiều đá vôi dòng chảy mặt giảm đáng kể vì
phần lớn lượng mưa rơi xuống mặt đất bị hút vào các hang động đá vôi (Kacstơ) nằm
dưới mặt đất. Dòng sông ở khu vực này lúc chảy trên mặt, lúc bị biến mất dưới mặt
đất, rồi lại lộ ra ở một khu vực nào đó. Ở những vùng đá vôi còn đang trong giai đoạn
trẻ, tạo thành khối vững chắc có diện hứng nước mưa rộng thì dòng chảy ít, cảnh
quan buồn tẻ, dòng chảy khi ẩn, khi hiện như ở vùng Trà lĩnh, Đồng Văn, cao nguyên
Sơn La. Ngược lại ở vùng Kacstơ phát triển đến giai đoạn cuối, hình thành các núi lOMoAR cPSD| 61200861
sót, cửa biển đã bị lớp vỏ phong hoá phủ dày thì dòng chảy mặt khá nhiều như ở
Trùng Khánh, Quảng Yên nước ta. Rõ ràng đá vôi đã tạo nên một kiểu đặc điểm thuỷ
văn Kacstơ với dòng chảy mặt giảm, sông suối thưa thớt. Nhưng đồng thời nó tạo
thành dòng chảy ngầm, điều hoà dòng chảy trong năm, mô đun đỉnh lũ thiên bé, lũ chậm và kéo dài. Câu 2:
Ranh giới lưu vực sông được xác định như thế nào, vẽ hình minh họa? •
Xác định ranh giới lưu vực bằng bản đồ địa hình
Trước khi có các công cụ hỗ trợ trên máy tính thì phương pháp xác định ranh giới
lưu vực sông phổ biến là sử dụng bản đồ cao độ địa hình, tạo các đường đồng cao
độ, sau đó khoanh lưu vực theo những cao độ lớn nhất trên khu vực nghiên cứu.
Phương pháp xác định đường phân thuỷ (ranh giới) lưu vực sông trên bản đồ địa hình
được thực hiện theo các bước sau: -
Bước 1: Xác định vị trí cần nghiên cứu trên sông (Vị trí A trên trong Hình 1). -
Bước 2: Xác định đường chia nước lưu vực (Xem Hình1). Việc xác định này
thực hiện bằng cách nối các điểm cao độ cao nhất trong khu vực. Công việc xác định
ranh giới lưu vực sông trên thực tế thường chịu ảnh hưởng bởi kinh nghiệm và tính
chủ quan của người thực hiện, và mất khá nhiều thời gian. -
Bước 3: Sau khi xác định được đường chia nước lưu vực, việc tiếp theo là xác
định diện tích lưu vực và các đặc trưng cần thiết khác. Diện tích lưu vực thường được
thực hiện bằng phương pháp đếm ô vuông hoặc dùng máy đo diện tích chạy theo
đường phân nước được xác định trên bản đồ địa hình. Để đảm bảo độ chính xác lOMoAR cPSD| 61200861
người ta thường dùng các bản đồ địa hình tỉ lệ lớn 1/5.000, 1/10.000, 1/25.000 hay
lớn hơn, tuỳ yêu cầu về độ chính xác.
Hình 1: Ví dụ về xác định đường ranh giới lưu vực sông trên bản đồ giấy 1/250.000
Phương pháp này có một số ưu, nhược điểm sau: -
Ưu điểm: Được thực hiện khá đơn giản, không cần các thiết bị máy tính; Có
thể tổng quan hóa lưu vực trên bản đồ giấy. -
Nhược điểm: Mất nhiều thời gian để khoanh lưu vực, tính diện tích lưu vực
hoặc độ dốc. Bên cạnh đó, việc xác định lưu vực sông bằng phương pháp này phụ
thuộc nhiều vào các yếu tố chủ quan khi tiến hành công việc trên bản đồ. Độ chính
xác của lưu vực phụ thuộc rất lớn vào trình độ và kinh nghiệm của người thực hiện.
Phương pháp này không linh hoạt khi cần có sự thay đổi về vị trí,... •
Xác định ranh giới lưu vực bằng bản đồ số GIS
Công cụ hiệu quả nhất hiện nay hỗ trợ việc xác định ranh giới lưu vực sông
bất kỳ là sử dụng công nghệ GIS bao gồm các phương pháp tính, các phần mềm
chuyên dụng, và cơ sở dữ liệu bản đồ số (bao gồm bản đồ dưới dạng vector (dạng
điểm, đường, và vùng) hay dưới dạng raster (dạng ô lưới)).
Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS được ứng dụng rộng rãi như MapInfo,
Arcview GIS, ArcGIS, Map Windows,... Để kết hợp việc xác định ranh giới lưu vực
với phân tích, đánh giá, và tính toán các đặc trưng lưu vực sông nhiều công cụ được
xây dựng và nhúng kết vào các phần mềm này. Một trong những các công cụ điển
hình về xác định lưu vực sông được nhiều người biết đến đó là Hydrologic Modeling
(v. 1.1), AVSWAT (ArcView SWAT) được viết bằng ngôn ngữ Avenue lOMoAR cPSD| 61200861
Script trong Arcview GIS 3.2; AV-ThreshR (1999-2000) (NWS-HRL);
HECGeoHMS (ESRI, HEC) kết hợp HECPrepro (Univ. of Texas at Austin) và
Watershed Delineator (ESRI, TNRCC),... Ngoài ra, có khá nhiều các công cụ, đoạn
chương trình được chia sẻ miễn phí trên mạng internet có thể sử dụng cho việc xác
định lưu vực sông. Để xác định ranh giới lưu vực sông một cách tự động, hầu hết các
công cụ được xây dựng dựa trên lý thuyết "mô hình dòng chảy 8 hướng" (D8 flow
direction model). Mô hình này dựa trên lý thuyết là dòng chảy tại một ô lưới (grid)
sẽ chảy đến 1 trong 8 hướng xung quanh ô lưới đó.
Các công cụ xác định ranh giới lưu vực sông chỉ khác nhau về mức độ sử dụng
thể hiện qua các đặc tính của công cụ như: (1) tính linh động trong xác định lưu vực,
(2) tốc độ tính toán nhanh chậm, (3) việc tính toán các đặc trưng lưu vực, (4) cách
thức lưu giữ, liên kết thông tin, và (5) cách thức sử dụng và kết nối các đặc trưng của
lưu vực sông với các công cụ khác bên ngoài.
Các bước cơ bản để xác định lưu vực sông một cách tự động dựa trên bản đồ số dưới
dạng raster (ô lưới) như sau:
- Bước 1: Chuẩn bị số liệu cao độ số DEM
- Bước 2: Xử lý số liệu cao độ số (Xử lý số liệu cao độ -Fill DEM)
- Bước 3: Tính toán xác định hướng dòng chảy theo mô hình 8 hướng trên (Flow Direction)
- Bước 4: Xác định liên kết hướng dòng chảy giữa các ô lưới (Flow Accumulation)
- Bước 5: Xác định lưu vực sông và tính toán các đặc trưng của nó.
Hình 2: Hướng dòng chảy trong mô hình dòng chảy 8 hướng
Phương pháp xác định ranh giới lưu vực sông bằng ứng dụng công nghệ GIS
trên bản đồ số có thể khắc phục được những nhược điểm của phương pháp xác định
bằng bản đồ giấy địa hình lưu vực sông. Bên cạnh đó, việc ứng dụng công nghệ GIS lOMoAR cPSD| 61200861
không chỉ dừng lại ở việc xác định ranh giới lưu vực sông mà nó còn có thể phát huy
được các chức năng của công cụ máy tính như liên kết, tự động hóa, cải tiến tốc độ
tính toán, ứng dụng mở rộng trong tính toán xử lý phía sau đó.
Tại sao phải quản lý tài nguyên nước theo lưu vực?
Mỗi lưu vực là một hệ thống, mỗi tác động gây ra trên lưu vực đều có ảnh
hưởng đến các yếu tố khác, vì vậy quản lý nguồn nước phải gắn liền với quản lý và bảo vệ lưu vực.
Ở mỗi vùng có cấu trúc cán cân nước khác nhau, sự khác biệt về tương quan
giữa các thành phần cân bằng nước, cũng như sự dao động, phân hoá của chúng theo
không gian và thời gian đòi hỏi con người phải có biện pháp quản lý quy hoạch khai
thác theo từng vùng riêng một hợp lý, đảm bảo sự phát triển lâu bền của tài nguyên nước.
Việc sử dụng nước có mối liên quan mật thiết với sử dụng đất và ảnh hưởng
đến hệ sinh thái lưu vực nên quản lý nước theo lưu vực sông sẽ giúp cho sử dụng và
bảo vệ tốt hơn tài nguyên đất và môi trường lưu vực, quản lý và giảm nhẹ các tác
động tiêu cực của các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của con người tới tài nguyên và môi trường sống
Phân vùng quản lý theo lưu vực tạo cơ sở khoa học cho việc tính toán, dự báo,
quản lý và khai thác hợp lý tài nguyên nước; cho ta thấy rõ quy luật phân hoá của
những đặc trưng quan trọng trên không gian địa lý đó góp phần làm sáng tỏ quy luật phân hoá của tự nhiên.