Giáo trình điều tra thủy văn và môi trường

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA THỦY VĂN - MÔI TRƯỜNG -------------Õ ------------ PGS.TS LÊ VĂN NGHINH PGS.TS LÊ ĐÌNH THÀNH GIÁO TRÌNH ĐIỀU TRA THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI 2002 2 MỤC LỤC Chương I. MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. 5 I.1 Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ MÔN HỌC....................................................................................... 5 I.2 NỘI DUNG MÔN HỌC ............................................................................................................... 5 I.3 PHÂN LOẠI ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU TRA ..................................................................................... 6 I.4 NGUYÊN TẮC VÀ CÁC BƯỚC ĐIỀU TRA ............................................................................. 7 I.4-1 Nguyên tắc điều tra thủy văn môi trường............................................................................. 7 I.4-2 Các bước tiến hành điều tra. ................................................................................................. 8 I.5 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI ĐIỀU TRA KHẢO SÁT THỰC ĐỊA......................... 9 1.5-1 Thu thập, nghiên cứu và xử lý các tài liệu đã có. ................................................................ 9 1.5-2 Lập kế hoạch khảo sát điều tra.......................................................................................... 10 1.5-3 Biên chế tổ chức................................................................................................................ 11 1.5-4 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ và các vật dụng.............................................................. 11 Câu hỏi chương 1: ............................................................................................................................ 12 Chương II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU THỦY VĂN MÔI TRƯƠNG ........................................... 13 2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRA ĐỊA HÌNH ĐỊA MẠO.............................................................. 13 2.1-1 Xác định khoảng cách....................................................................................................... 13 2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TRONG SÔNG HỒ. ...................................................................... 19 2.2-1 Dụng cụ và máy do sâu..................................................................................................... 19 2.2-3 Chỉnh lý số liệu đo sâu...................................................................................................... 23 2.3 LẬP TRẠM QUAN TRẮC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG.......................... 24 2.3-1 Đặt lưới trạm quan trắc khí tượng thủy văn - môi trường................................................. 24 2.3-2. Quan trắc các yếu tố khí tượng. ...................................................................................... 24 2.3-3. Quan trắc mực nước.......................................................................................................... 25 2.3-4. Quan trắc độ dốc mặt nước. .............................................................................................. 25 2.3-5. Xác định lưu lượng và thiết lập quan hệ mực nước lưu lượng. ........................................ 25 2.3-6. Nghiên cứu dòng chảy bùn cát và biến hình lòng sông. ................................................... 26 2.3-7. Quan trắc các yếu tố môi trường....................................................................................... 26 2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRA DÒ HỎI TRONG NHÂN DÂN............................................... 26 2.5 PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH BẢN ĐỒ ĐỊA HÌNH VÀ GHI NHẬT KÝ THỰC ĐỊA...... 27 2.5-1. Hiệu chỉnh bản đồ địa hình. ............................................................................................. 27 2.5-2. Ghi nhật ký thực địa......................................................................................................... 27 2.6 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG............................... 28 2-6.1 Các tài liệu nghiên cứu thu thập. ...................................................................................... 28 2-6.2 Các thông tin cần khảo sát, nghiên cứu lấy mẫu môi trường ngoài thực địa. .................. 28 2-6.3 Phương pháp điều tra khảo sát môi trường. ...................................................................... 29 2.7 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG............................... 36 2.7-1 Phương pháp lấy mẫu nước. ............................................................................................. 36 2.7-2 Phương pháp lấy mẫu đất.................................................................................................. 37 2.8 ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ TTĐL TRONG ĐIỀU TRA TV VÀ MT. .............................. 37 2.8-1 Khái niệm chung. ............................................................................................................... 37 2.8-2 Ứng dụng Viễn thám và hệ thông tin địa lý trong điều tra tài nguyên thiên nhiên và môi trường. ......................................................................................................................................... 38 2.9 KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG ĐIỀU TRA THỰC ĐỊA. ..................................................... 39 Câu hỏi chương 2: ............................................................................................................................ 41 Chương III. ĐIỀU TRA TV PHỤC VỤ QH SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC MỘT KHU VỰC, LVS... 42 3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................................................... 42 3.2. ĐIỀU TRA KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN .................................................... 42 3.2-1 Vị trí địa lý địa hình........................................................................................................... 42 3.2-2 Mạng lưới sông ngòi kênh rạch ......................................................................................... 43 3.2-3 Điều tra địa chất thổ nhưỡng............................................................................................. 43 3.2-4 Điều tra thảm phủ thực vật................................................................................................ 43 3.2-5 Điều tra sự ảnh hưởng của điều kiện địa lý tự nhiên tới chế độ dòng chảy...................... 44 3.2-6 Điều tra khảo sát thung lũng sông và vùng phụ cận. ........................................................ 44 3 3.2-7 Điều tra lòng sông............................................................................................................. 46 3.2-8 Điều tra hoạt động kinh tế của con người ......................................................................... 48 1. Các hoạt động nông - lâm nghiệp.................................................................................................... 48 2. Các hoạt động thuỷ lợi ..................................................................................................................... 48 3.2-9 Tình hình nghiên cứu đo đạc khí tượng thuỷ văn lưu vực................................................ 49 3.3 ĐIỀU TRA KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU, KHÍ TƯỢNG ............................................ 49 3.3-1 Yếu tố mưa........................................................................................................................ 50 3.3-2 Yếu bốc hơi....................................................................................................................... 50 3.3-3 Các yếu tố khí tượng khác. ............................................................................................... 50 3.4 ĐIỀU TRA KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN.................................................................. 51 3.4-1 Chế độ mực nước............................................................................................................... 51 3.4-2 Chế độ dòng chảy năm....................................................................................................... 51 3.4-3 Dòng chảy nhỏ nhất .......................................................................................................... 51 3.4-4 Khảo sát chế độ bùn cát. ................................................................................................... 52 3.5 ĐIỀU TRA KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ LŨ, TÌNH HÌNH ÚNG NGẬP .......................................... 52 3.5-1 Khảo sát chế độ lũ.............................................................................................................. 52 3.5-2 Điều tra lũ lịch sử.............................................................................................................. 53 3.5-3 Điều tra tình hình úng ngập. .............................................................................................. 57 3.5-4 Điều tra lũ quét. ................................................................................................................ 58 3.6 ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MT CỦA LŨ, LŨ QUÉT VÀ ÚNG NGẬP................. 59 3.6-1. Điều tra các vị trí xói lở nghiêm trọng............................................................................. 59 3.6-2 Điều tra diễn biến vùng cửa sông. ................................................................................... 60 3.6-3. Điều tra thiệt hại các công trình thủy lợi. ........................................................................ 60 3.6-4 Điều tra đánh giá môi trường. ........................................................................................... 61 3.7 TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC LŨ ĐIỀU TRA ............................................................... 61 3.7-1 Xác định lưu lượng đỉnh lũ theo quan hệ (H ~ Q) ........................................................... 61 3.7-2 Tính lưu lượng đỉnh lũ theo phương pháp độ dốc ............................................................ 62 3.7-3 Tính lưu lượng đỉnh lũ điều tra theo phương pháp đường cong mặt nước. ...................... 64 3.7-4 Lợi dụng địa hình đặc biệt hay công trình ........................................................................ 66 3.8 ĐIỀU TRA NƯỚC NGẦM........................................................................................................ 68 1. Tìm kiếm ................................................................................................................................. 68 2. Điều tra sơ bộ .......................................................................................................................... 68 3. Điều tra tỷ mỉ .......................................................................................................................... 69 4. Đo vẽ địa chất thuỷ văn........................................................................................................... 69 3.9 ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC .................................................................... 70 1. Thông số vật lý........................................................................................................................ 70 2. Thông số hoá học. ................................................................................................................... 70 3. Thông số sinh học. .................................................................................................................. 71 3.10 ĐIỀU TRA PHỤC VỤ QH MÔI TRƯỜNG VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LƯU VỰC. ... 71 3.10-1 Các thông tin về điều kiện tự nhiên và tài nguyên lưu vực............................................. 71 3.10-2. Các thông tin về kinh tế xã hội ....................................................................................... 72 3.10-3 Các thông tin về môi trường. .......................................................................................... 72 3.11 ĐÁNH GIÁ NGUỒN NƯỚC VÀ KIẾN NGHỊ SỬ DỤNG .................................................. 73 3.11-1 Đánh giá mức độ tin cậy của số liệu điều tra. ................................................................. 73 3.11-2 Đánh giá trữ lượng các nguồn nước (nước mặt và nước ngầm) của toàn bộ khu vực. ... 73 3.11-3 Đánh giá chất lượng nguồn nước.................................................................................... 73 Câu hỏi chương 3: ............................................................................................................................ 73 Chương IV. ĐIỀU TRA TV - MT PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ VÀ XÃY DỰNG HỒ CHỨA ................ 75 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................................ 75 4.2 ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ KHO NƯỚC ĐÃ XÂY DỰNG.......................................................... 75 4.2-1 Điều tra thực trạng các kho nước. .................................................................................... 75 4.2-2 Điều tra đánh giá cân bằng nước ..................................................................................... 76 4.2-3 Điều tra đánh giá tác động môi trường của kho nước...................................................... 78 4.2-4 Kiến nghị sử dụng các kho nước đã xây dựng................................................................. 79 4.3 ĐIỀU TRA PHỤC VỤ LẬP DỰ ÁN THIẾT KẾ KHO NƯỚC................................................ 79 4 4.3-1 Khảo sát chế độ thuỷ văn khí tượng ................................................................................ 79 4.3-2 Điều tra khảo sát chọn vị trí kho nước............................................................................. 80 4.3-3 Điều tra khảo sát địa chất khu lòng hồ............................................................................. 81 4.3-4 Điều tra khảo sát địa hình lòng hồ. .................................................................................. 81 4.3-5 Điều tra khảo sát vị trí đường tràn lũ. .............................................................................. 83 4.3-6 Điều tra khảo sát mạng lưới sông ngòi đổ vào kho nước. ............................................... 83 4.4 ĐIỀU TRA KHẢO SÁT THỰC ĐỊA TỔNG HỢP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MT. ................. 84 4.4-1 Thu thập nghiên cứu tổng quan của dự án. ....................................................................... 84 4.4-2 Điều tra về tài nguyên môi trường khu vực dự án. ........................................................... 84 4.5 ĐIỀU TRA TV MT PHỤC VỤ KHAI THÁC KHO NƯỚC SAU KHI XÂY DỰNG. ............ 86 Câu hỏi chương 4: ............................................................................................................................ 86 Chương V. ĐIỀU TRA THỦY VĂN VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG THỦY TRIỀU........................ 88 5.1 ĐIỀU TRA GIỚI HẠN KHU VỰC ẢNH HƯỞNG THỦY TRIỀU. ........................................ 88 5.2 ĐIỀU TRA CHẾ ĐỘ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN.................................................................... 89 5.2-1 Chế độ khí tượng. ............................................................................................................. 89 5.2-2 Chế độ thủy văn. ............................................................................................................... 89 5.3 ĐIỀU TRA TC HOÁ HỌC CỦA NƯỚC VÀ SỰ THÂM NHẬP MẶN THEO DỌC SÔNG.. 91 5.3-1 Tính chất hoá học............................................................................................................... 91 5.3-2 Sự thâm nhập nước mặn. .................................................................................................. 92 5.4 ĐIỀU TRA KHU GIÁP NƯỚC................................................................................................ 92 Câu hỏi và thảo luận:........................................................................................................................ 93 Chương VI. ĐIỀU TRA TV MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤ CÁC NGÀNH KINH TẾ KHÁC ............... 95 6.1 ĐIỀU TRA TV PHỤC VỤ XD CÁC CÔNG TRÌNH TƯỚI TIÊU VÀ CẤP NƯỚC.............. 95 6.1-1 Điều tra thủy văn môi trường phục vụ tưới tiêu nông nghiệp............................................ 95 6.1-2 Điều tra thủy văn môi trường phục vụ cấp nước. ............................................................. 96 6.2 ĐIỀU TRA THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤ GIAO THÔNG ĐƯỜNG THỦY. ........ 97 6.3 ĐIỀU TRA THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤ GIAO THÔNG SẮT BỘ. ..................... 97 Câu hỏi và thảo luận:........................................................................................................................ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................... 100 PHỤ LỤC............................................................................................................................................ 102 5 Chương I. MỞ ĐẦU I.1 Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ MÔN HỌC. Ngày nay ở nước ra cũng như nhiều nước trên thế giới, sự phát triển nhanh chóng về thủy lợi và các ngành kinh tế quốc dân khác đòi hỏi phải quy hoạch sử dụng nguồn nước một cách hợp lý và có hiệu quả trong sự phát triển bền vững. Để đạt được mục đích đó cần phải có số liệu về nguồn nước và các yếu tố chi phối nguồn nước, song thực tế không phải ở đâu cũng có đầy đủ các số liệu. Để có số liệu cho quy hoạch, sử dụng và bảo vệ nguồn nước ta cần phải tiến hành điều tra thủy văn môi trường. Với những số liệu điều tra thu thập được các nhà hoạch định kinh tế, các cơ quan quy hoạch, thiết kế và xây dựng các công trình sử dụng nguồn nước sẽ giải quyết một cách hợp lý và có hiệu quả nhất những vấn đề chủ yếu đã đề ra. Như vậy thực hiện công tác điều tra thủy văn môi trường thúc đẩy việc giải quyết nhanh chóng và có hiệu quả nhiều nhiệm vụ phát triển kinh tế quốc dân có quan hệ mật thiết với việc sử dụng và bảo vệ nguồn nước thiên nhiên hoặc nghiên cứu các biện pháp có hiệu quả để đối phó và hạn chế tới mức thấp nhất tác hại của thiên tai như lũ lụt, hạn hán... Xuất phát từ ý nghĩa nêu trên nhiệm vụ của môn học là nghiên cứu các phương pháp tiến hành điều tra thủy văn môi trường, nắm được nội dung và các bước tiến hành điều tra khảo sát, thu thập, đánh giá và tính toán số liệu thủy văn môi trường cho từng đối tượng nghiên cứu vào từng bài toán cụ thể. I.2 NỘI DUNG MÔN HỌC Mục đích của điều tra thủy văn môi trường là thu thập được số liệu của đối tượng nghiên cứu nhằm phục vụ cho thủy điện, tưới tiêu, giao thông thủy bộ, cấp nước sinh hoạt và công nghiệp, cho bài toán sử dụng tổng hợp nguồn nước, bảo vệ nguồn nước và phòng chống thiên tai. Để sử dụng tổng hợp nguồn nước và xây dựng các công trình thủy lợi một cách hợp lý và có hiệu quả cao cần nghiên cứu hiện trạng khu vực và đối tượng nghiên cứu về chế độ thủy văn, khí tượng, địa chất thủy văn, về môi trường và các yếu tố ảnh hưởng đến chúng, dự đoán được khả năng biến đổi của chúng trong tương lai. Trong thực tế giải quyết vấn đề khả năng sử dụng nguồn nước vào các mục đích kinh tế khác nhau, cần phải có tài liệu mô tả quy luật biến đổi khí tượng thủy văn, về địa chất và địa chất thủy văn, thổ nhưỡng, địa hình địa mạo, thảm phủ thực vật, về hiện trạng môi trường tự nhiên, môi trường đất, nước,.... Các tài liệu này có thể thu thập được ở các cơ quan có liên quan và có thể tiến hành điều tra khảo sát thực địa để thu thập. Nội dung điều tra thủy văn môi trường gồm các vấn đề sau: 1. Điều tra khảo sát đặc điểm địa lý tự nhiên của khu vực, lưu vực nghiên cứu bao gồm: địa hình địa mạo, địa chất thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật, địa lý thủy văn. 6 Phân tích đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện địa lý tự nhiên và hoạt động kinh tế của con ngươì tới chế độ khí tượng thủy văn. 2. Điều