TÍNH TOÁN THỦY VĂN ( Nguyễn Thanh Sơn - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội ) CHƯƠNG 9

DÒNG CHẢY RẮNDòng nước với bất kỳ qui mô nào đều thực hiện một công mà giá trị của nó phụ thuộc vào lượng nước chảy và độ cao nước chảy trên đoạn đó. Một phần năng lượng đó được chi vào việc bào mòn và xói lở trên sườn dốc, bờ và đáy sông ngòi, vận chuyển sản phẩm theo dòng chảy. Sản phẩm vật chất rắn và chất hòa tan mang theo dòng nước được gọi là dòng chảy rắn. Có hai loại xói mòn cơ bản là xói sâu và xói ngang. Xói sâu đặc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
TÍNH TOÁN THỦY VĂN ( Nguyễn Thanh Sơn - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội ) CHƯƠNG 9 Chương 9 DÒNG CHẢY RẮN Dòng nước với bất kỳ qui mô nào đều thực hiện một công mà giá trị của nó phụ thuộc vào lượng nướcchảy và độ cao nước chảy trên đoạn đó. Một phần năng lượng đó được chi vào việc bào mòn và xói lở trênsườn dốc, bờ và đáy sông ngòi, vận chuyển sản phẩm theo dòng chảy. Sản phẩm vật chất rắn và chất hòatan mang theo dòng nước được gọi là dòng chảy rắn. Có hai loại xói mòn cơ bản là xói sâu và xói ngang. Xói sâu đặc trưng cho vùng thượng lưu và xóingang đặc trưng cho vùng trung, hạ lưu sông ngòi. Khảo sát quá trình hình thành phù sa sông ngòi chỉ ra rằng, vùng cung cấp phù sa chủ yếu của sôngngòi là vật chất từ bề mặt lưu vực và mạng lưới sông suối nhỏ đầu nguồn. Phần lớn các vật chất bị bào mònlắng đọng và tích tụ tại các chỗ trũng trên lưu vực và chân sườn, cửa suối, một phần vật chất hạt mịn thamgia vào lòng sông dưới dạng phù sa lơ lửng. Một phần phù sa khi đã xâm nhập vào sông bị giữ lại ở cáccông trình v.v.. nên các đo đạc tại các trạm thủy văn không tiến hành được. Một lượng phù sa trong sông do sự bào mòn đáy và hai bờ trong quá trình chuyển động của dòng nướcgây nên bởi chuyển động rối và di chuyển theo dòng nước dưới hai dạng: lơ lửng và di đáy gọi là phù sa lơlửng và phù sa di đáy. Phù sa lơ lửng trong sông chiếm đại bộ phận. Ở miền đồng bằng, phù sa đáy chỉchiếm khoảng 10% phù sa lơ lửng, miền núi từ 10-20 % hoặc hơn nữa. Khi nghiên cứu và tính toán dòng chảy rắn chủ yếu quan tâm đến phù sa lơ lửng. Phù sa lơ lửng bao gồm cả các muối hòa tan và các hợp chất hoá học khác trôi theo dòng nước. Do vậy phù sa (dòng chảy rắn) tựu trung gồm ba thành phần chính: 1) phù sa lơ lửng; 2) phù sa đáy;3) vật chất hòa tan. Thông tin về dòng chảy rắn và phương pháp tính toán chúng không kém phần quan trọng so với cácđặc trưng dòng chảy khác. Các đặc trưng về cường độ bào mòn từ sườn dốc và lòng suối rất cần thiết chocác qui hoạch xây dựng. Khi thiết kế và vận hành hồ chứa người ta quan tâm nhiều đến lượng và điều kiệnlắng đọng vật chất trong sông. Số liệu này còn phục vụ cho giao thông đường thủy và các công trình đô thịkhác. Thông thường các thông tin về dòng chảy rắn ít hơn so với thông tin về dòng chảy nước kể cả về sốlượng lẫn chất lượng do hệ thống quan trắc và chất lượng dụng cụ đo chưa đảm bảo độ tin cậy cao. Khi giải quyết một số bài toán thực tế thường dùng các phương pháp gián tiếp để tính toán dòng chảyrắn là phương pháp tương tự hoặc bản đồ hoá. Giá trị trên bản đồ thường là đặc trưng độ đục nước sông S0hoặc mô đun dòng phù sa lơ lửng MS0 được xác định theo công thức: QS 0 3 S0 = 10 (9.1) Q0 QS 0 31,5.10 6 M S0 = (9.2) 10 3.Fvới S0 và MS0 - tương ứng là độ đục trung bình nhiều năm (g/m3) và mô đun dòng chảy phù sa lơ lửng trungbình nhiều năm (T/km2.năm); QS0 và Q0 - lưu lượng trung bình nhiều năm của phù sa lơ lửng (kg/s) và nước(m3/s). F- diện tích lưu vực (km2).1 30 Các nghiên cứu cho thấy các quá trình hình thành dòng chảy rắn được qui định bởi nhiều yếu tố cầnđược tính đến khi tính toán lúc có cũng như không có quan trắc.9.1. CÁC YẾU TỐ HÌNH THÀNH DÒNG CHẢY RẮN Các yếu tố chủ yếu hình thành dòng chảy rắn xác định cường độ và qui mô xói mòn trên bề mặt lưuvực bao gồm: 1) cường độ và qui mô dòng chảy mặt; 2) độ dốc của sườn và đáy sông; 3) trạng thái bề mặtlưu vực và mức độ thảm thực vật; 4) hoạt động kinh tế nhân sinh. Một nhóm thể hiện năng lực công phácủa dòng chảy, nhóm kia là sức đề kháng của mặt đệm. Phông chung của sự phát triển xói mòn và hìnhthành dòng chảy rắn là các điều kiện khí hậu (địa đới) và phụ thuộc vào thảm thực vật, tính chất đất đá vàcác địa hình nhỏ. Trong số các điều kiện khí hậu thì cường độ mưa đóng vai trò quan trọng, sau đó là chếđộ nhiệt và gió, độ ẩm của đất đai. Cường độ xói mòn bề mặt lưu vực thể hiện rõ nhất vào mùa mưa lũ khi tính chất của mưa (cường độ,qui mô) quyết định vật chất ban đầu tách ra khỏi bề mặt lưu vực và sau đó là các yếu tố mặt đệm. Mưa rào → tác động cơ học vật lý lớn → vật chất bóc khỏi bề mặt lưu vực nhiều → lượng xói mòntăng. Mưa dầm thì ngược lại. Độ dốc lớn → vận tốc dòng chảy mạnh → năng lượng tải vật chất lớn → phù sa mang vào sông ngòinhiều hơn, độ dốc nhỏ thì ngược lại. Thảm thực vật dày → ma sát lớn bề mặt lưu vực → lượng vật chất cuốn khỏi lưu vực giảm và ngượclại. Kết cấu đất đá bền vững ...