5/14/2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
Bộ môn Thuỷ văn & TNN

NHẬP MƠN KỸ THUẬT
NGÀNH THUỶ VĂN & TNN
MỞ ĐẦU

Ngơ Lê An


1

MỤC TIÊU MƠN HỌC:
• Giới thiệu cho sinh viên một cách tổng quát về ngành thuỷ văn và tài
nguyên nước, các kiến thức cơ bản về ngành học cũng như cơ hội
nghề nghiệp

2

1


5/14/2020

CÁCH ĐÁNH GIÁ
• Điểm tổng kết = điểm q trình (30%) + điểm thi cuối kì (70%)
• Hình thức thi: Vấn đáp

3

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Bài giảng của các giảng viên

• Các tài liệu tham khảo được gửi kèm sau mỗi buổi học

4

2


5/14/2020

LỊCH HỌC
Tuần

Nội dung

Giáo viên phụ trách

1

Các khái niệm chung
Các kiến thức cơ bản về thuỷ văn học

2

Thuỷ văn học trong Quản lý tài nguyên nước

3


Thuỷ văn học trong Phòng chống và giảm nhẹ
thiên tai

4

Các kỹ năng cần thiết của một kỹ sư thuỷ văn

Nguyễn Thị Thu Hà

5

Cơ hội nghề nghiệp ngành Thuỷ văn học

Hồng Thanh Tùng

Ngơ Lê An
Nguyễn Thị Thu Nga
Vũ Thị Minh Huệ

5

CÁCH HỌC Ở ĐẠI HỌC VS CÁCH HỌC PHỔ THƠNG
Cần có các kỹ năng để học tốt ở đại học → Xem bài học ở tuần thứ 4!!!
Phổ thơng

Đại học

Giáo viên dạy học trị


Giảng viên hướng dẫn học trò

Học sinh học trong sách giáo khoa

Sinh viên cần chủ động tìm tịi thêm các nguồn
tài liệu tham khảo khác

Hạn chế “tranh luận” giữa giáo viên và học sinh

Khuyến khích “tranh luận” giữa giảng viên và sinh
viên nhằm

Đánh giá theo sự “chính xác” – học thuộc lịng

Đánh giá theo sự “hiểu” – học hiểu

Kiểm tra liên tục (đầu giờ, 15 phút…)

Kiểm tra giữa kì – cuối kì

“BỊ” HỌC

“TỰ” HỌC

Ở đại học, người học phải tự chịu trách nhiệm cho việc học.
Giống như đi làm, mình phải tự chịu trách nhiệm cho cơng việc mình thực hiện

6

3



5/14/2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
Bộ môn Thuỷ văn & TNN

NHẬP MÔN KỸ THUẬT
NGÀNH THUỶ VĂN & TNN
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Ngơ Lê An


1

THẾ NÀO LÀ KỸ THUẬT?
• Kỹ thuật (Kỹ sư) áp dụng các kiến thức toán học và khoa học tự
nhiên có được bằng việc nghiên cứu và trải nghiệm, cùng với óc phán
đốn và sáng tạo, để tìm ra cách sử dụng các vật liệu và các lực của
tự nhiên nhằm đem lại lợi ích cho con người và môi trường.

2

1


5/14/2020

KỸ SƯ THUỶ LỢI?

• Thủy lợi là một thuật ngữ, tên gọi truyền thống của việc nghiên cứu khoa học công nghệ,
đánh giá, khai thác sử dụng, bảo vệ nguồn tài ngun nước và mơi trường, phịng tránh
và giảm nhẹ thiên tai.

• Đây là ngành khoa học ứng dụng kiến thức của tốn học, vật lý, hóa học… để tìm lời giải
cho các bài tốn kỹ thuật, giải pháp cơng nghệ, giải pháp cơng trình nhằm khai thác hiệu
quả nguồn tài nguyên nước cũng như dự báo, cảnh báo, điều tracác dạng thiên tai lũ lụt,
hạn hán, lũ quét… Bên cạnh đó ngành này cũng tìm cách hạn chế, khắc phục, giảm nhẹ
những thiệt hại cũng do nước gây ra xây dựng các cơng trình như đê, kè, đập…
/>
3

KỸ SƯ THUỶ LỢI?
• Nước cần thiết cho cuộc sống chúng ta.
• Là một kỹ sư thuỷ lợi nói chung, thuỷ văn nói riêng, chúng ta sẽ
giải quyết các vấn đề liên quan đến chất lượng và số lượng của
nước.
• Một số các vấn đề chính: chống lũ, cấp nước cho các khu đô
thị, công nghiệp, nông nghiệp, xử lý nước thải, bảo vệ bờ biển,
chỉnh trị sơng…
• Tuỳ thuộc vào chun ngành mà các kỹ sư thuỷ lợi sẽ liên quan
đến các bài toán thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo trì…

4

2


5/14/2020


LŨ LỤT

5

HẠN HÁN

6

3


5/14/2020

HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU

7

THUỶ VĂN HỌC
• Thuỷ văn học là ngành khoa học nghiên cứu mọi pha của nước trên trái đất
• Đối tượng nghiên cứu của nó:
➢Sự xuất hiện - phân bố (trữ) - vận động

➢Đặc tính lý, hố
➢Sự tương tác với môi trường xung quanh
Các em sẽ được học kĩ hơn trong môn Thuỷ văn Đại cương và Thuỷ văn nước mặt

8

4



5/14/2020

THUỶ VĂN HỌC
Nước trên trái đất luôn chuyển động và
tạo nên vịng tuần hồn nước (chu trình
thuỷ văn), mơ tả quá trình chuyển động
liên tục của nước ở bề mặt, phía trên và
phía dưới mặt đất.

9

CHU TRÌNH VÀ HỆ THỐNG THUỶ VĂN
THUỶ VĂN HỌC

1
0
10

Precipitation: Mưa
Moisture: Độ ẩm

/>Flow: Dòng chảy
Evaporation: Bốc hơi
Infiltration:Thấm
Groundwater: Nước ngầm

5



5/14/2020

CHU TRÌNH VÀ HỆ THỐNG THUỶ VĂN

1
1
11

CHU TRÌNH VÀ HỆ THỐNG THUỶ VĂN

Thuỷ văn đại cương,Thuỷ văn nước mặt
Thuỷ văn nước dưới đất

12

6


5/14/2020

LÀ MỘT NHÀ KỸ SƯ THUỶ VĂN, CHÚNG TA CẦN
BIẾT GÌ VỀ CHU TRÌNH NƯỚC???
1. Chúng ta cần lượng mưa là bao nhiêu để đảm bảo cung cấp nước cho
các nhu cầu sử dụng nước?
2. Khả năng chúng ta gặp những trận mưa lớn gây ra lũ lớn là bao nhiêu?
Lũ lớn đến mức độ nào?
3. Khi mưa rơi, độ lớn của dòng chảy là bao nhiêu và thời gian xảy ra thế
nào?
4. Cây trồng cần bao nhiêu nước để phát triển?
5. Hệ thống môi trường sinh thái cần bao nhiêu nước?


13

Bản chất (đặc điểm) của hiện tượng thuỷ văn
• Các hiện tượng thuỷ văn là kết quả sự tác động của nhiều yếu tố tự nhiên.
• Hiện tượng thuỷ văn mang tính chất:

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)…;
Ngẫu nhiên: phụ thuộc vào sự biến đổi ngẫu nhiên của nhóm nhân tố khí
hậu, khí tượng.

Khu vực: Ở khu vực địa lý khác nhau có đặc điểm thuỷ văn khác nhau. Ở
cùng khu vực thì có đặc tính giống nhau.

14

7


5/14/2020

Bản chất (đặc điểm) của hiện tượng thuỷ văn
• Ví dụ về tính tất định:
• Dịng chảy có các mùa lũ và kiệt. Hết mùa lũ sẽ đến mùa kiệt, hết mùa kiệt là bắt đầu mùa lũ.

• Mưa nhiều là ngun nhân chính làm tăng lượng dịng chảy
• Bốc hơi nhiều làm giảm lượng nước mặt

• Ví dụ về tính ngẫu nhiên:

• Số cơn bão sẽ xuất hiện trong năm tới.

• Xuất hiện một trận mưa lớn cường độ >= 500mm/24 giờ

• Ví dụ về tính khu vực:
• Miền Bắc nhìn chung mùa mưa thường bắt đầu từ thángV và kết thúc vào tháng X-XI.

15

BẢN CHẤT (ĐẶC ĐIỂM) CỦA HIỆN TƯỢNG THUỶ VĂN

Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp Phân tích ngun nhân hình thành
1.

Phân tích căn ngun

2.

Tổng hợp địa lý

3.

Lưu vực tương tự

Phương pháp Thống kê xác suất
(xem thêm sách Thuỷ văn Cơng trình tập 1)

16


8


5/14/2020

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC
1. Hệ thống sơng ngịi
•

Sơng ngịi là sản phẩm của khí hậu, được hình thành dưới tác

động bào mòn của dòng chảy do nước mưa hoặc tuyết tan
• Sơng là một dải lãnh thổ trên đó có dịng nước chảy tương đối lớn
và tương đối ổn định.

• Một tập hợp những sơng suối gồm một sơng chính và các phụ lưu
phân lưu lớn nhỏ có liên quan chặt chẽ với nhau về dịng chảy và
lưu vực tập trung nước được gọi là hệ thống sơng.

17

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC

1.

Hệ thống sơng ngịi

Sơng hình nan quạt

Sơng hình lơng chim


Sơng hình cành cây

18

9


5/14/2020

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC
Phân loại:

19

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC

• Nguồn sơng = Nơi bắt đầu của sơng/ngịi/mạch nước băng hà/hồ/đầm lầy
• Cửa sơng = Nơi sơng đổ ra sơng/hồ/biển
• Nếu sơng nhập từ 2 hay nhiều sông:

Đầu sông = Nơi nhập của 2 hay nhiều con sông
Nguồn sông = nguồn của sông dài nhất
= nguồn của sông nhánh trái, nếu 2 sông dài = nhau
Cửa sông = cửa của nhánh sông lớn nhất

Khu vực thượng lưu – trung lưu – hạ lưu

20


10


5/14/2020

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC
2. Lưu vực sơng
•

Là phần mặt đất mà nước trên đó sẽ chảy
ra sơng (kể cả nước mặt và nước ngầm).

•

Nước trên lưu vực chảy theo hệ thống sơng
suối tập trung vào lịng chính. Mặt cắt sơng
mà tại đó nước trên lưu vực chảy qua gọi là
tuyến khống chế hay mặt cắt cửa ra của lưu
vực.

21

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC
Đường phân (chia) nước của lưu vực sơng
•

Là đường nối các điểm cao nhất xung quanh
lưu vực và ngăn cách nó với các lưu vực
khác ở bên cạnh, nước ở hai phía của đường
này sẽ chảy về các lưu vực sơng khác nhau.


•

Để xác định cần dựa vào bản đồ địa hình.

•

Có 2 loại đường: nước mặt và nước ngầm.

22

11


5/14/2020

1.6 HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC

23

HỆ THỐNG SƠNG NGÒI - LƯU VỰC
Đường phân (chia) nước của lưu vực sơng
Lưu vực kín: là lưu vực có đường chia nước mặt và nước
ngầm trùng nhau
Lưu vực hở: là lưu vực có đường chia nước mặt và nước
ngầm khơng trùng nhau.

24

12



5/14/2020

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC

Đường chia nước của lưu vực

25

HỆ THỐNG SƠNG NGỊI - LƯU VỰC
Lưu vực là 1 đơn vị thuỷ văn

L - Chiều dài
B - Chiều rộng
F - Diện tích
S - Độ dốc

26

13


5/14/2020

KHÁI NIỆM CHUNG
1. Sơ lược sự hình thành dịng chảy sơng ngịi
Thuật ngữ “Dịng chảy” được dùng để chỉ khả năng
cung cấp nước của một lưu vực sơng nào đó trong một
khoảng thời gian nhất định.

Phân loại dịng chảy sơng ngòi:
Theo nguồn gốc:
Dòng chảy mặt
Dòng chảy ngầm
Theo thời gian:
Dòng chảy năm
Dòng chảy lũ
Dòng chảy kiệt

27

Mưa

Bốc hơi

Tổn thất ban đầu

Dòng chảy = Mưa - Thấm
- Tổn thất ban đầu - Bốc hơi

Thấm

28

14


5/14/2020

Các q trình hình thành dịng chảy


29

Các q trình hình thành dịng chảy
Khi mưa rơi xuống bề mặt lưu vực:
•Một phần bị giữ lại để làm ẩm bề mặt (lá cây, mái nhà…)
•Một phần bị giữ lại trong các chỗ trũng (điền trũng)
•Một phần bị bốc hơi trở lại: bốc hơi qua lá, bốc hơi bề mặt…
•Một phần bị thấm xuống đất: giai đoạn đầu thấm nhiều, giai đoạn sau
thấm ít dần và ổn định
•Phần cịn lại chảy tràn trên sườn dốc tạo thành các lạch nước rồi đổ
vào suối, suối đổ vào sông nhánh, sông nhánh đổ vào sông chính và
cuối cùng chảy ra cửa ra của lưu vực. (t = vài giờ, vài ngày)
•Phần dịng chảy sau khi bị thấm xuống đất sẽ tham gia vào quá trình
hình thành dòng chảy ngầm, sau một thời gian cũng sẽ chảy về cửa ra
của lưu vực. (t = tháng).

30

15


5/14/2020

ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
Bộ môn Thủy văn và TNN

Nhập môn kỹ thuật ngành
THỦY VĂN và TÀI NGUYÊN NƯỚC
Chủ đề: Thủy văn học trong Quản lý

tài nguyên nước
TS. Nguyễn Thị Thu Nga

Hà nội, 2020
1

Nước trên trái đất

Trên trái đất, nước là loại vật chất phong phú nhất,
là thành phần cấu tạo chính của mọi vật thể
sống và là lực lượng chủ lực làm thay đổi khơng
ngừng hình thể bề mặt của trái đất. Nước giữ vai
trò then chốt trong việc điều hòa nhiệt độ trái đất

bảo đảm cho sự sinh tồn của nhân loại và cũng
là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự tiến triển
của nền văn minh. (Ven Te Chow).

2

1


5/14/2020

 Nước trên trái đất tồn tại trong một khoảng
không gian gọi là thủy quyển. Khoảng không
gian này phát triển đến độ cao 15km trong
bầu khơng khí và đi sâu xuống mặt đất
khoảng 1km trong thạch quyển tức là vỏ trái

đất.
 Nước là một loại tài nguyên quý và được coi
là vĩnh cửu. Khơng có nước thì khơng có sự
sống trên trái đất.
 Nước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất
nông nghiệp, công nghiệp, thủy điện, giao
thông thủy, nuôi trồng thủy sản …

3

Ứớc tính phân bố nước tồn cầu:

Thể tích nước
tính bằng
km3

Thể tích nước
tính bằng
dặm khối

Phần trăm của
nước ngọt

Phần trăm của
tổng lượng
nước

1.338.000.000

321.000.000


--

96,5

Đỉnh núi băng,
sông băng, và
vùng tuyết
phủ vĩnh cửu

24.064.000

5.773.000

68,7

1,74

Nước ngầm

23.400.000

5.614.000

--

1,7

Ngọt


10.530.000

2.526.000

30,1

0,76

Mặn

12.870.000

3.088.000

--

0,94

Độ ẩm đất

16.500

3.959

0,05

0,001

Băng chìm và
băng tồn tại

vĩnh cửu

300.000

71.970

0,86

0,022

Các hồ

Nguồn nước

Lượng nước rất phong phú và tồn tại ở
những dạng khác nhau

Đại dương, biển,
và vịnh

176.400

42.320

--

0,013

Ngọt


91.000

21.830

0,26

0,007

Mặn

85.400

20.490

--

0,006

Khí quyển

12.900

3,095

0,04

0,001

Nước đầm lầy


11.470

2.752

0,03

0,0008

Sơng

2.120

509

0,006

0,0002

Nước sinh học

1.120

269

0,003

0,0001

1.386.000.000


332.500.000

-

100

Tổng số

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.

4

2


5/14/2020

5

Nước phân bố không đều theo
không gian và thời gian
Theo khơng gian:
Vùng nhiều nước: Châu Âu, Châu Á
Vùng ít nước: Châu Phi

Theo thời gian:
Mùa mưa và mùa khô
Mùa lũ và mùa kiệt


6

3


5/14/2020

Thuộc tính của nước
Gây lợi:
Là động lực cho các hoạt động dân sinh
kinh tế của con người

Gây hại:
Lũ lớn, lũ quét, lụt lội gây thiệt hại về con
người và tài sản

7

Các đặc trưng của nước
 Lượng nước:
 Là tổng lượng nước sinh ra trong một khoảng thời gian hoặc
một thời kỳ nào đó.
 Biểu thị mức độ phong phú của tài nguyên nước trên một vùng
lãnh thổ

 Chất lượng nước:
 Hàm lượng các chất hịa tan và chất khơng hịa tan trong nước
(có lợi hoặc hại theo tiêu chuẩn sử dụng)

 Động thái của nước:

 Sự thay đổi dòng chảy theo thời gian
 Sự trao đổi nước giữa các khu vực chứa nước
 Sự vận chuyển và quy luật chuyển động của nước trong
sông
 Sự chuyển động của nước ngầm
 Q trình trao đổi chất hịa tan
 Truyền mặn
 V.v…

8

4


5/14/2020

Nước ngọt là tài nguyên có hạn
 Nguồn nước trên thế giới rất lớn nhưng nước
ngọt mới là yêu cầu cơ bản cho hoạt động dân
sinh kinh tế của con người
 Nước ngọt chiếm tỉ lệ khoảng 3% tổng lượng
nước trên trái đất. Trong đó,
 2/3 trong số đó là băng tuyết ở các cực
 Đại bộ phận của phần còn lại là nước ngầm ở độ sâu từ
200 đến 600m, đa phần bị nhiễm mặn

 Nước ngọt có thể khai thác được chiếm khoảng
1% tổng lượng nước trên trái đất

9


Nước là tài nguyên có thể tái tạo được

10

5


5/14/2020

Vịng tuần hồn nước/thủy văn
Vịng tuần hồn thuỷ văn mơ tả sử dịch chuyển
liên tục lặp lại của nước trên trái đất, liên kết
khí quyển, đất, và đại dương. Vịng tuần hồn
rất phức tạp, chứa đựng nhiều vịng tuần hồn
nhỏ. Để giải thích ngắn gọn, nước bốc hơi từ
bề mặt đại dương, do năng lượng của mặt trời,
và tham gia vào bầu khí quyển, di chuyển vào
đất liền. Khi vào đất liên, do tác dụng của trọng
lực, nó trở lại đại dương thơng qua các sơng
suối.

11

Hình 1-1. Vịng tuần hồn thủy văn

12

6



5/14/2020

Khái niệm thủy văn
 Thủy văn là môn khoa học nghiên cứu về
nước trên trái đất, sự xuất hiện, chu kỳ và
sự phân bố của nước, các đặc tính hố học
và lý học của nước và sự phản ứng của
nước đối với môi trường, bao gồm cả mối
quan hệ giữa nước với các vật sống. (HĐ
Liên bang Mỹ về Khoa học và Công nghệ).

13

 Thuỷ văn bao gồm thuỷ văn nước mặt và
thuỷ văn nước ngầm; tuy nhiên bản thân
thuỷ văn nước ngầm được xem xét như một
môn học. Các khoa học trái đất có liên quan
khác bao gồm khí hậu học, khí tượng học,
địa chất học, địa mạo học, trầm tích học, địa
lý học, và hải dương học.

14

7