Chế độ thủy lực hồ chứa và sự ảnh hưởng của nó đến sự hình thành bờ

53 54 thuû vùc cã diÖn tÝch mÆt n−íc nhá nhÊt. ChÝnh x¸c h¬n lµ sù thµnh t¹o thuû vùc hå d¹ng kÐo d·n hoÆc « van trong phÇn ho¹t ®éng thuû lùc gÇn th©n ®Ëp [135. 136]. C¸c th«ng b¸o trªn ®©y vÒ sù thµnh t¹o bê c¸c hå chøa nhá cho phÐp t×m c¸c th«ng sè m« h×nh ®−êng bê c©n b»ng [62, 64, 121, 146], ®−îc sö dông khi thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh cè ®Þnh ven bê, x©y dùng c¸c b·i nh©n t¹o vµ c¸c biÖn ph¸p kh¸c phôc vô ven bê c¸c thuû vùc nh©n t¹o ®· x©y dùng còng nh− ®Ó dù b¸o sù ph¸t triÓn bê trong t−¬ng lai. Ch−¬ng 2. ChÕ ®é thñy ®éng lùc hå chøa vµ ¶nh h−ëng cña nã ®Õn sù h×nh thµnh bê C¸c nh©n tè thuû ®éng lùc chÝnh chi phèi sù ph¸t triÓn bê hå chøa bao gåm dao ®éng mùc n−íc, sãng giã, dßng ch¶y, chÕ ®é b¨ng vµ n−íc ngÇm. ChÕ ®é thuû v¨n lµ tËp hîp c¸c thµnh phÇn, tøc lµ c¸c hiÖn t−îng, qu¸ tr×nh thÓ hiÖn d−íi d¹ng c¸c biÕn ®æi mùc n−íc hå chøa theo thêi gian: nhiÒu n¨m, mïa, ngµy ë trªn ®Ëp (chÕ ®é mùc n−íc), l−u l−îng n−íc (chÕ ®é dßng ch¶y), c¸c hiÖn t−îng b¨ng hµ (chÕ ®é b¨ng hµ) v.v.. C−êng ®é ngËp vµ tiªu c¸c khu vùc gÇn bê vµ bê hå chøa phô thuéc vµo tiÕn tr×nh thay ®æi mùc n−íc vµ biªn ®é cña nã. Sãng giã vµ dßng ch¶y kÕt hîp víi c¸c nh©n tè kh¸c x¸c ®Þnh c−êng ®é ho¹t ®éng n¨ng l−îng. C¸c chØ sè nµy cµng t¸c ®éng m¹nh ®Õn bê cµng cÇn thiÕt ph¶i t¨ng c−êng søc lùc vµ thêi gian ®Ó h¹ c¸c t¸c ®éng xÊu cña chóng khi vËn hµnh l©u dµi hå chøa. 2.1 ChÕ ®é mùc n−íc ChÕ ®é dao ®éng mùc n−íc trong tr−êng hîp tæng qu¸t ®−îc x¸c ®Þnh bëi d¹ng ®iÒu tiÕt tån t¹i ë ®èi t−îng xem xÐt. Phô thuéc vµo thÓ tÝch hå chøa vµ môc ®Ých khai th¸c kinh tÕ 55 56 cña nã mµ chia ra c¸c lo¹i ®iÒu tiÕt ngµy, mïa vµ nhiÒu n¨m, thËm chÝ lµ hçn hîp nh− ®iÒu tiÕt tuÇn - ngµy (hå chøa Osipovits). Hå chøa vïng rõng phÇn ¢u cña ®Êt n−íc cã hÇu hÕt c¸c d¹ng ®iÒu tiÕt dßng ch¶y. Tuy nhiªn sè l−îng lín nhÊt c¸c thuû vùc nhá nh©n t¹o thùc hiÖn viÖc ®iÒu tiÕt mïa. Trong sè c¸c hå chøa ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m cã thÓ t¸ch ra hå chøa Vilei, Pliavin, Kegum, Riga, cßn ®iÒu tiÕt mïa lµ c¸c hå chøa Zaslav, Viatra, Vonkovits, ®iÒu tiÕt ngµy - Osipovits, Trigirin. ChÕ ®é mùc n−íc ®−îc ®Æc tr−ng tæng qu¸t b»ng sù thay ®æi mùc n−íc, biªn ®é vµ ®é b¶o ®¶m (tÝnh lÆp l¹i) cña chóng. Kh«ng phô thuéc vµo d¹ng ®iÒu tiÕt, biªn ®é dao ®éng mùc n−íc (hiÖu gi÷a vÞ trÝ mùc n−íc cao nhÊt vµ thÊp nhÊt) trong ®iÒu kiÖn c¸c hå chøa nhá kh«ng v−ît qu¸ 1,5 m. ChØ cã ë hå chøa Vilei biªn ®é ®¹t tíi 3 m. Sù vËn hµnh hå chøa vµ tiÕp theo lµ c¸c ®iÒu kiÖn thµnh t¹o vïng bê th−êng rÊt kh¸c nhau ë c¸c ®èi t−îng n−íc ph©n bè ph©n t¸n vµ nh¶y cãc. ë mét møc ®é nµo ®ã ®iÒu nµy ®−îc gi¶i thÝch bëi sù kh¸c biÖt lín vÒ c¸c ®iÒu kiÖn thuû ®éng lùc vµ sù ®iÒu tiÕt dßng ch¶y s«ng ngßi. ChÕ ®é mùc n−íc c¸c hå chøa nhá ®−îc vËn hµnh riªng biÖt kh«ng phô thuéc vµo sù hiÖn diÖn cña c¸c hå chøa kh¸c trªn l−u vùc cã nÐt ®Æc thï riªng. Còng nh− c¸c thuû vùc tù nhiªn biªn ®é dao ®éng mùc n−íc (A) trong thêi kú nhiÒu n¨m lµ mét ®Æc tr−ng nhËn d¹ng râ nÐt cña chÕ ®é mùc n−íc vµ ph¶n ¸nh mèi quan hÖ víi diÖn tÝch (F) cña l−u vùc A = f(F). V× chÕ ®é mùc n−íc lµ mét trong c¸c nh©n tè luü tÝch thµnh t¹o vïng ®−êng bê hå chøa nªn ®èi víi nã cÇn ®−îc nhËn d¹ng. Theo tÝnh chÊt dao ®éng mùc n−íc hå chøa ®−îc chia thµnh ba d¹ng: chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh, æn ®Þnh trung b×nh vµ kh«ng æn ®Þnh Trong nÒn t¶ng ®Þnh d¹ng nµy chøa c¸c ®Æc tr−ng ®Þnh l−îng nhiÒu n¨m kÕt hîp víi d¹ng ®iÒu tiÕt còng nh− cã tÝnh ®Õn d¹ng h×nh th¸i cña chóng (b¶ng 2.1). B¶ng 2.1. D¹ng vµ kiÓu hå chøa theo chÕ ®é mùc n−íc §Æc tr−ng kiÓu mùc n−íc , cm D¹ng KiÓu Biªn ®é §é lÖch TB th¸ng H TB cùc tiÓu H TB cùc ®¹i TÇn suÊt mùc n−íc P (%) nhiÒu n¨m Víi chÕ ®é mùc n−íc bÒn vøng (I) Hå ch−a nhá, ®iÒu tiÕt ngµy,tuÇn (Ia) (Saligor, Osipovitr. Gat) 20 5 10 15 45-70 Víi chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh (II) Hå chøa nhá, võa, chñ yÕu lµ ®iÒu tiÕt mïa (IIa) (Liuban, Tregirin) 70 20 30 45 50-60 Hå chøa trung b×nh chñ yÕu ®iÒu tiÕt mïa (IIIa) (Zaslav, ...) 100 35 50 50 35-55 Víi chÕ ®é mùc n−íc kh«ng æn ®Þnh (III) Hå chøa trung b×nh ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m (IIIb) (Vilei) 200 60 100 100 35-55 Hå chøa cã chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh (Ia) gåm c¸c hå chøa thuû ®iÖn nhá ®iÒu tiÕt mïa vµ ngµy víi biªn ®é dao ®éng mùc n−íc trung b×nh nhiÒu n¨m gÇn 20 cm. Sù thay ®æi hµng th¸ng cña mùc n−íc kh«ng v−ît qu¸ 5 cm / th¸ng. ViÖc lµm tr¬n c¸c gi¸ trÞ mùc n−íc cùc ®¹i diÔn ra ®ång thêi víi chÕ ®é lµm viÖc cña c«ng tr×nh thuû ®iÖn. §a sè hå chøa d¹ng nµy thùc hiÖn viÖc ®iÒu tiÕt ngµy hoÆc tuÇn - ngµy. ChØ riªng ë B¹ch Nga ®Õm ®−îc 10 hå chøa thuû ®iÑn nhá d¹ng hå vµ s«ng ®Æc tr−ng bëi chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh. Khi c«ng tr×nh thuû ®iÖn ngõng ho¹t ®éng chÕ ®é mùc n−íc phô thuéc hoµn toµn vµo dßng ch¶y s«ng ngßi vµ c¸c chØ sè ®o ®¹c h×nh th¸i lßng ch¶o hå chøa. Hå chøa víi chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh trung b×nh (IIa) ph©n 57 58 biÖt bëi sù hiÖn diÖn bëi thêi k× tr−íc lò vµ lò xu©n rÊt râ rµng. Vµo c¸c th¸ng hÌ thu diÔn ra sù h¹ mùc n−íc hå chøa xuèng 5 - 40 cm thÊp h¬n mùc n−íc nhiÒu n¨m trung b×nh. Sù thay ®æi nhiÒu n¨m cña mùc n−íc ®¹t tíi 50 cm. §èi víi hå chøa d¹ng nµy ®Æc tr−ng cho sù chªnh lÖch th¸ng trung b×nh kho¶ng 3 - 4 lÇn v−ît chªnh lÖch ë c¸c hå chøa víi chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh. TiÕn tr×nh chung cña mùc n−íc gièng chÕ ®é mùc n−íc cña nhiÒu hå. D¹ng hå chøa víi chÕ ®é mùc n−íc kh«ng æn ®Þnh gåm hai tiÓu d¹ng: c¸c hå chøa kh«ng lín ®iÒu tiÕt mïa (IIIa) vµ hå chøa trung b×nh víi ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m (IIIb). C¸c hå chøa kh«ng lín ®iÒu tiÕt mïa víi chÕ ®é mùc n−íc kh«ng æn ®Þnh cã biªn ®é dao ®éng trung b×nh nhiÒu n¨m h¬n 1 m vµ víi c¸c gi¸ trÞ thùc nghiÖm nhiÒu n¨m ®¹t tíi 50 cm (Zaslav, Krasnoslobod, Lepel). C−êng ®é dao ®éng mùc n−íc kho¶ng 1,5 - 2 lÇn cao h¬n so víi hå chøa víi chÕ ®é mùc n−íc æn ®Þnh trung b×nh. §é lÖch trung b×nh th¸ng xÊp xØ 1. C¸c hå chøa ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m kÝch th−íc trung b×nh ph©n biÖt víi mäi d¹ng kh¸c bëi c¸c gi¸ trÞ cùc ®¹i cña c¸c ®Æc tr−ng nhiÒu n¨m (Vilei). TiÓu d¹ng thø hai cã sù thay ®æi cùc trÞ nhiÒu n¨m cña mùc n−íc v−ît tiÓu d¹ng tr−íc mét cÊp. Hå chøa ®Æc tr−ng bëi sù h¹ mùc n−íc tr−íc lò, lò xu©n vµ h¹ nhÞp nhµng mùc n−íc hÌ thu. HiÖn nay trong tµi liÖu c«ng bè kh¸ ®Çy ®ñ chÕ ®é mùc n−íc hµng lo¹t c¸c hå chøa lín vµ ¶nh h−ëng cña nã tíi qu¸ tr×nh h×nh thµnh bê [1, 42]. Tuy nhiªn ph©n tÝch c¸c ®Æc ®iÓm vµ tÝnh chÊt chÕ ®é mùc n−íc c¸c hå chøa nhá hÇu nh− ch−a ®−îc ph¶n ¸nh trong c¸c tµi liÖu hiÖn t¹i. Nh− ®· nhËn thÊy ë trªn, chÕ ®é mùc n−íc hå chøa phô thuéc vµo môc ®Ých khai th¸c kinh tÕ cña chóng, chÕ ®é vËn hµnh, tû sè gi÷a nhu cÇu dïng n−íc vµ cÊp n−íc vµ d¹ng ®iÒu tiÕt. Hå chøa vïng rõng cña n−íc ta ®−îc sö dông víi môc ®Ých tæng hîp vµ n«ng nghiÖp, h¬n n÷a trong tr−êng hîp ®Çu còng cã mét nhµ sö dông thèng so¸i vµ x¸c ®Þnh lu«n tÝnh chÊt ®iÒu tiÕt. Theo d¹ng ®iÒu tiÕt cã thÓ ph©n lo¹i hå chøa: ®iÒu tiÕt nhiÒu n¨m - ®ãi víi viÖc cÊp n−íc c«ng nghiÖp (d¹ng thung lòng), ®iÒu tiÕi mïa - ®èi víi viÖc cÊp n−íc n«ng nghiÖp, t−íi tiªu, ng− nghiÖp ( d¹ng hå, s«ng, triÒu), ®iÒu tiÕt ngµy - hå chøa thuû ®iÖn. C¸c ®Æc tr−ng chñ yÕu cña chÕ ®é mùc n−íc hå chøa g©y ¶nh h−ëng ®Õn sù h×nh thµnh bê lµ tÝnh chÊt thay ®æi chung cña mùc n−íc, biªn ®é cña chóng vµ thêi gian n−íc ®øng. Trong sè c¸c mùc n−íc ®Æc tr−ng cã thÓ t¸ch ra mùc n−íc ho¹t ®éng tøc lµ mùc n−íc ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn sù thay ®æi bê vµ h×nh thµnh b·i c¹n vµ th−êng lµ gÇn víi mùc n−íc chuÈn hiÖu dông. ®Ó nhËn ®−îc c¸c ®Æc tr−ng chÕ ®é mùc n−íc vµ ph©n tÝch nã ng−êi ta dùng c¸c ®å thÞ tÇn sè vµ suÊt ®¶m b¶o trong thêi kú vËn hµnh qua 22 hå chøa vµ ®· thµnh lËp b¶ng biªn ®é dao ®éng mùc n−íc trong n¨m vµ thêi kú kh«ng ®ãng b¨ng. Ngoµi viÖc ph©n tÝch thuû v¨n, nhê m¸y tÝnh ®iÖn tö thùc hiÖn viÖc xö lý thèng kª c¸c th«ng tin trong viÖc tÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¸c ®−êng cong ph©n bè ( hÖ sè biÕn ®æi Cv vµ bÊt ®èi xøng Cs). Coi th«ng tin ban ®Çu sö dông khi tÝnh to¸n lµ c¸c gi¸ trÞ vÞ trÝ trung b×nh chôc ngµy cña mùc n−íc ë tuyÕn trªn ®Ëp hå chøa trong thêi gian vËn hµnh. KÕt qu¶ ph©n tÝch biªn ®é dao ®éng vµ ®é ®¶m b¶o mùc n−íc ho¹t ®éng ®−îc chia thµnh hai nhãm thuû vùc (b¶ng 2.2). 59 60 Hå chøa víi biªn ®é dao ®éng mùc n−íc lín h¬n 0,5 m vµ suÊt ®¶m b¶o cña mùc n−íc ho¹t ®éng nhá, hå chøa víi dao ®éng mùc n−íc bÐ (0,1 - 0,5) nh−ng suÊt ®¶m b¶o mùc n−íc ho¹t ®éng lín, còng nh− c¸c hå chøa víi gi¸ trÞ biªn ®é lín vµ suÊt ®¶m b¶o cña mùc n−íc ho¹t ®éng lín. Lo¹i hå thuû triÒu ®−îc liÖt vµo nhãm cuèi cïng tr−íc tiªn. SuÊt ®¶m b¶o cña mùc n−íc ho¹t ®éng ®èi víi hå chøa nhãm thø nhÊt chiÕm kho¶ng 20 %, ®èi víi hå chøa nhãm thø hai kho¶ng 60%. Sù kh¸c biÖt vÒ thêi gian vµ chu kú cña mùc n−íc ho¹t ®éng trùc tiÕp ¶nh h−ëng tíi c−êng ®é t¸i lËp, h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc phÇn ngËp cña b·i c¹n, ®Æc biÖt trªn giai ®o¹n h×nh thµnh mÆt c¾t bê t¸i lËp. Trªn c¬ së ph©n tÝch tÝnh chÊt ph©n bè tÇn sè vµ suÊt ®¶m b¶o cña mùc n−íc hå chøa, kh¸c biÖt theo môc ®Ých kinh tÕ vµ d¹ng ®iÒu tiÕt vµ c¸c mÆt c¾t bê, nhËn ®−îc trªn c¬ së c¸c quan tr¾c ®Òu ®Æn nhiÒu n¨m theo hµng lo¹t hå chøa ®· lµm râ ®−îc c¸c ®Æc ®iÓm t¸c ®éng cña chÕ ®é mùc n−íc lªn qu¸ tr×nh bê. §· x¸c ®Þnh ®−îc r»ng, víi c¸c gi¸ trÞ biªn ®é dao ®éng mùc n−íc bÐ vµ suÊt ®¶m b¶o cña mùc n−íc ho¹t ®éng cao qu¸ tr×nh t¸i lËp diÕn ra m¹nh h¬n kho¶ng 1,5 lÇn so víi c¸c hå chøa cã biªn ®é dao ®éng mùc n−íc lín. §iÒu nµy tr−íc hÕt biÓu thÞ ë c−êng ®é lÊn bê. Ngoµi ra, trong tr−êng hîp nµy mÆt c¾t t¸i lËp d¹ng cæ ®iÓn tÊt nhiªn cã chç hâm, b·i båi, sôt ®é s©u ®−êng bê, khi ®ã gièng nh− trªn c¸c hå chøa cã dao ®éng mùc n−íc lín, l¸t c¾t b·i c¹n cã thÓ cã c¸c thµnh t¹o thø sinh (bËc, vòng). B¶ng 2.2. C¸c ®Æc tr−ng chÕ ®é mùc n−íc hå chøa Biªn ®é dao ®éng mùc n−íc nhiÒu n¨m trung b×nh, m Hå chøa D¹ng D¹ng ®iÒu tiÕt theo thiÕt kÕ Trong n¨m Thêi kú kh«ng b¨ng SuÊt ®¶m b¶o mùc n−íc ho¹t ®éng % Nhãm I Vilei S«ng NhiÒu n¨m 3.57 2.28 15 Krasnoslobod S«ng Mïa 1.40 1.28. 4 Liuban S«ng Mïa 0.87 0.60 37 Saligor S«ng Mïa 0.95 0.75 7 Tritririn S«ng Ngµy 0.93 0.84 18 H÷u nghÞ S«ng Mïa 0.87 - 8 Nhãm II Braslav S«ng Mïa 0.60 0.42 25 Vonkovichi S«ng Mïa - - 100 Viatra S«ng Mïa - - 100 Gezgal S«ng Ngµy 0.67 0.50 30 Dobr¬m−slen S«ng Ngµy 0.70 0.36 30 Kliutregor S«ng Mïa 0.76 0.60 65 Lepel Hå Mïa 1.13 0.84 70 Osipovitrs S«ng Ngµy 0.70 0.30 75 Con ®−êng céng s¶n S«ng Ngµy 0.50 0.50 14 Seliav Hå Ngµy 0.80 0.48 55 Teterin S«ng Mïa 1.07 1.06 50 Trizov S«ng Mïa 0.36 0.26 20 Liubasev TriÒu Mïa 0.70 0.64 40 Víi c¸c dao ®éng mùc n−íc bÐ, bÒ mÆt b·i b»ng ph¼ng réng tíi 10 m, khi ®ã gièng nh− ë c¸c hå chøa cã dao ®éng mùc n−íc 61 62 lín, b·i c¹n réng h¬n nhiÒu (tíi 30 m). Trong vïng chia c¾t bÒ mÆt cña nã ®−îc phñ bëi hµng lo¹t kiÓu vi ®Þa h×nh song song víi vïng c¾t phï hîp víi tr¹ng th¸i mùc n−íc trung gian.Trªn c¸c hå chøa thuû triÒu víi mùc n−íc ho¹t ®éngcao h¬n dao ®éng mùc n−íc diÔn ra trong kho¶ng thêi gian ng¾n (trong vßng mét vµi ngµy), vµ chØ ¶nh h−ëng lªn l¸t c¾t c©n b»ng - phÇn ngËp n−íc cña b·i. Nã cã d¹ng cong vµ trong hµng lo¹t c¸c tr−êng hîp - bÒ mÆt kh«ng b»ng ph¼ng, khóc khuûu. ChÕ ®é mùc n−íc c¸c hå chøa nhá vËn hµnh kiÓu bËc thang cã thÓ ph©n tÝch qua thÝ dô c¸c hå bËc thang Svislov (B¹ch Nga) vµ Daugava (Latvia). Hå bËc thang Svislov n»m trong ph¹m vi l·nh thæ ngo¹i « Minsk vµ Mogilev vµ trong mét phÇn thµnh phè Minsk. Nã gåm c¸c hå chøa Zaslav, Kr−nhixa, §rozd−, hå Komsomon, hå chøa Tridzov. Hå chøa hiÖn nay ®−îc sö dông trong viÖc cÊp n−íc kü thuËt, n−íc uèng, lµm Èm thµnh phè Minsk, phôc vô ®iÒu d−ìng vµ vÖ sinh s«ng Svislov trong ph¹m vi thµnh phè còng nh− ®Ó c©u c¸ vµ n¨ng l−îng. C¸c chØ sè ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña mùc n−íc dÉn trªn b¶ng 2.3. Biªn ®é dao ®éng mùc n−íc lín nhÊt ë hå chøa Zaslav, l−îng cÊp n−íc trung b×nh nhiÒu n¨m cña nã theo tµi liÖu quan tr¾c ®¹t 1,2 - 1,5 m. §èi víi hå chøa bËc thang Daugava (s«ng t©y Dupna) ®Æc tr−ng bíi sù liªn hÖ chÆt chÏ cña chÕ ®é mùc n−íc víi c«ng t¸c thuû ®iÖn. C¸c tr¹m thuû ®iÖn lµm viÖc lu©n phiªn trong c¸c thêi gian ng¾n (mét vµi giê trong ngµy), thùc hiÖn sù ®iÒu tiÕt ngµy cña dßng ch¶y. C¸c ®Æc ®iÓm ®iÒu tiÕt dßng ch¶y nµy ®· x¸c ®Þnh chÕ ®é mùc n−íc cña hå chøa bËc thang. B¶ng 2.3. §Æc tr−ng chÕ ®é mùc n−ícmét sè hå chøa bËc thang Svislots Biªn ®é dao ®éng mùc n−íc nhiÒu n¨m trung b×nh, m Hå chøa D¹ng D¹ng ®iÒu tiÕt theo thiÕt kÕ Trong n¨m Thêi kú kh«ng b¨ng SuÊt ®¶m b¶o mùc n−íc ho¹t ®éng % Zaslav Hå s«ng NhiÒu n¨m 1,2 0,6 12 Krinhixa S«ng b·i båi Mïa 0,23 0,08 60 §roz− S«ng b·i båi Mïa 0,10 0,05 96 §Ó thuËn tiÖn chÕ ®é mùc n−íc hå chøa bËc thang ®· ®−îc ph©n tÝch trong m−êi n¨m gÇn ®©y (1975 - 1985). §· x¸c ®Þnh ®−îc r»ng, ®é lÆp l¹i cña mùc n−íc cùc ®¹i chiÕm 51 - 66% sè l−îng quan tr¾c chung trªn tÊt c¶ hå chøa bËc thang (b¶ng 2.4). §a sè mùc n−íc cùc ®¹i (42 - 54%) diÔn ra trong thêi kú nhËn n−íc mïa xu©n, vµo mïa thu gi¶m ®i 2 lÇn. Mùc n−íc cùc tiÓu th−êng n»m võo thêi kú mïa hÌ (46%). GÇn 39% mùc n−íc cùc tiÓu r¬i vµo thêi kú mïa thu, khi mµ sãng giã ho¹t ®éng m¹nh trªn c¸c b·i c¹n ®ang h×nh thµnh. Trong b¶ng 2.4 ph¶n ¸nh ®é lÆp l¹i cña mùc n−íc cùc ®¹i vµ cùc tiÓu trong thêi kú chôc n¨m (1975 - 1984) vµ riªng cho n¨m ®Æc tr−ng 1979. Ph©n tÝch chÕ ®é mùc n−íc ba hå chøa cña bËc thanh Daugava cho phÐp lÊy ra c¸c nÐt ®Æc tr−ng nhÊt cña nã: - tÝnh æn ®Þnh cña mùc n−íc hå chøa bËc thang tõ khi nhËn n−íc mïa xu©n ®Õn thêi kú mïa hÌ (kiÖt); - vÞ trÝ kiÖt æn ®Þnh cña mùc n−íc c¸c hå chøa Riga vµ Kegum trong nöa cuèi mïa hÌ vµ mïa thu; 63 64 - dao ®éng mùc n−íc khi x¶ ®ét ngét vµ x¶ trong vßng 3 - 5 ngµy cña c¸c hå chøa Riga vµ Kegum trong thêi kú nhËp l−u tõ l−u vùc vµ thêi kú cã m−a khÝ quyÓn. - kh¼ng ®Þnh dao ®éng Èm l·nh thæ l−u vùc cña hå chøa bËc thang cao (Pliavin). Dao ®éng mùc n−íc ngµy trªn hå chøa Pliavin lµ 0,5 - 2,0 m. ChÕ ®é dßng ch¶y mïa x¸c ®Þnh biªn ®é lín nhÊt cña dao ®éng mùc n−íc s«ng Daugava. Mùc n−íc cùc ®¹i ®¹t tíi 72,1 m, cùc tiÓu 67,5 m. Mùc n−íc lín chiÕm 40% mùc n−íc cùc ®¹i chu kú ngµy. Sù h¹ cùc ®¹i mùc n−íc ®¹t ®Õn 5 - 6 m hoÆc h¬n x¸c ®Þnh vµo th¸ng 6 c¸c n¨m 1969 vµ 1980. Trong thêi kú b¶o d−ìng mùc n−íc thÊo nhÊt diÔn ra vµo th¸ng 6, th¸ng 7 hoÆc th¸ng 9, th¸ng 10. Sù n©ng mùc n−íc kÌm theo sù gi¶m ®é réng b·i c¹n vµ t¨ng ®é s©u däc bê. Hå chøa Kegum cã biªn ®é dao ®éng mùc n−íc nhá h¬n vµ tiÕn tr×nh mùc n−íc mÒm m¹i h¬n (0,5 - 1,5 m). Trong tiÕn tr×nh mùc n−íc n¨m thÊy râ cùc ®¹i mïa xu©n kÐo dµi 3 - 4 th¸ng. §íi xãi lë c¸c s−ên bê n»m trong ph¹m vi 32,2 m ( thêi kú xu©n hÌ) vµ 31,2 m (mïa thu). Liªn quan ®Õn sù biÕn d¹ng m¹nh mÏ dßng ch¶y trong c¸c hå chøa Pliavin vµ Kegum, ë hå chøa Riga sù thay ®æi mïa cña mùc n−íc thÓ hiÖn yÕu h¬n. T¹i ®©y quan s¸t thÊy sù h¹ mùc n−íc kh«ng lín l¾m vµo th¸ng 7, th¸ng 8 ( gÇn 0,7 - 0,8 m). Tuy nhiªn sù h¹ mùc n−íc ngµy cña hå chøa ®¹t tíi 2,3 m. Ranh giíi xãi lë ¸cc s−ên n»m trong kho¶ng mùc n−íc tõ 17,3 - 18,2 m. C¸c ®−êng cong ®¶m b¶o mùc n−íc hå chøa bËc thang ®−îc thµnh lËp chøng tá r»ng ranh giíi c¸c ®íi xãi lë s−ên c¸c bê t−¬ng øng víi mùc n−íc su¸t ®¶m b¶o 5% khi cÊp ®ñ n−íc cã vµ suÊt ®¶m b¶o 95% khi hå chøa lµm viÖc hÕt c«ng suÊt. B¶ng 2.4 §é lÆp l¹i cña mùc n−íc cùc ®¹i vµ cùc tiÓu trong thêi kú quan tr¾c 1975 - 1985 trªn c¸c hå chøa bËc thang §augava (theo sè liÖu cña Ia. S. Probocs) Sè l−u l−îng cùc ®¹i (% cña tæng sè) Hå chøa Sè ngµy quan tr¾c 75-85 mïa xu©n 75-85 mïa thu 75-85 quan tr¾c 1979 mïa xu©n 1979 mïa thu 1979 Pliavin 66 42 34 14 33 9 Kegums 60 42 20 31 66 11 Riga 51 54 42 24 45 27 Toµn bé 59 48 32 23 48 16 Sè l−u l−îng cùc tiÓu (% cña tæng sè) Hå chøa Sè ngµy quan tr¾c 75-85 mïa xu©n 75-85 mïa thu 75-85 quan tr¾c 1979 mïa xu©n 1979 mïa thu 1979 Pliavin 46 16 50 36 13 37 Kegums 48 14 28 15 10 10 Riga 53 16 39 26 22 11 Toµn bé 49 15 39 29 15 19 2.2. Sãng giã C¸c ®Æc ®iÓm cña chÕ ®é giã vïng rõng bÞ chi phèi bëi hoµn l−u chung khÝ quyÓn. §íi nµy n»m vÒ phÝa b¾c cña l−ìi cao ¸p - trôc Voeicov, cho nªn mïa hÌ thèng trÞ h−íng giã t©y b¾c vµ h−íng nam. ¦u thÕ cña c¸c dßng khÝ h−íng t©y liªn quan tíi sù vËn chuyÓn kh«ng khÝ tõ §¹i t©y d−¬ng vÜ ®é cao sang phÝa ®«ng vµ sù ho¹t ®éng hoµn l−u cã nguån gèc front cùc vµ cËn cùc. Trong thêi kú chuyÓn tiÕp, ®Æc biÖt lµ mïa xu©n (th¸ng 4, th¸ng 5) cã kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn giã c¸c h−íng kh¸c. Sù ph¸t triÓn giã däc bê x¸c ®Þnh sù ®Þnh h×nh lßng ch¶o 65 66 hå chøa. §èi víi hå chøa Daugava, lßng ch¶o cña nã ®−îc ®Þnh h×nh tõ ®«ng b¾c ®Õn t©y nam, ¶nh h−ëng lín ®Õn bê t©y lµ giã h−íng nam, t©y nam, t©y vµ ®«ng nam, cßn bê ®«ng lµ c¸c giã h−íng b¾c, ®«ng b¾c, t©y b¾c vµ ®«ng. Trong c¸c hå chøa vïng rõng kÐo dµi theo ph−¬ng kinh tuyÕn hoÆc l©n cËn g©y xãi lë bê ®«ng. Tèc ®é giã trung b×nh th¸ng lín nhÊt ( 4 - 5 m/s) ghi nhËn vê thêi kú mïa ®«ng. Vµo mïa hÌ tèc ®é giã 2 - 3 m/s chiÕm lÜnh kh¾p n¬i. Tr¹ng th¸i lÆng giã chiÕm 8 - 12% c¸c tr−êng hîp vµ th−êng quan s¸t thÊy vµo mïa hÌ, vÒ ban ®ªm th−êng xuyªn h¬n ban ngµy. Nh− vËy, theo sè liÖu cña 60 tr¹m khÝ t−îng ë B¹ch Nga trong mét n¨m cã 5 - 10 ngµy tèc ®é giã lín h¬n 15 m/s. Trong ph¹m vi vïng rõng cã nh÷ng khu vùc quan s¸t thÊy sù t¨ng m¹nh ho¹t ®éng cña giã. ThÝ dô, ë t©y nam vµ phÝa b¾c B¹ch Nga cã thÓ t×m thÊy hai vïng ho¹t ®éng giã m¹nh : vïng Sarcovsin - Vitebsk - Doksinx, n¬i cã tèc ®é giã trung b×nh n¨m lµ 4,2 - 1,3 m/s, vµ sè ngµy cã giã m¹nh lµ 15, cßnn trong vïng Th¸ng M−êi - Gomel sè ngµy giã m¹nh lµ 20, cßn vËn tèc giã trung b×nh n¨m lµ 4,0 m/s. Kh¸c víi c¸c vïng nãi trªn, phÇn cßn l¹i cña l·nh thæ B¹ch Nga ®Æc tr−ng bëi sù kh¸c biÖt kh«ng lín trong chÕ ®é giã. Quan tr¾c sù thay ®æi cña giã, thu ®−îc bëi c¸c t¸c gi¶ khi tiÕn hµnh c¸c kh¶o s¸t dµi h¹n t¹i hµng lo¹t hå chøa vïng rõng cho phÐp x¸c ®Þnh c¸c ®Æc ®iÓm cña nã. Tµi liÖu gèc lµ c¸c kÕt qu¶ quan tr¾c thùc nghiÖm trªn c¸c hå chøa Vilei vµ Zaslav tõ n¨m 1975 ®Õn n¨m 1979 , còng nh− lµ c¸c sè liÖu tr¹m khÝ t−îng lôc ®Þa, Vilei vµ Minsk n»m c¸ch c¸c hå chøa t−¬ng øng lµ 4,5 vµ 10 kilomet. Theo sè liÖu cña tr¹m khÝ t−îng Vilei trong ph¹m vi hå chøa Vilei ®é lÆp l¹i lín nhÊt lµ giã h−íng t©y vµ t©y nam. Sè tr−êng hîp xuÊt hiÖn giã c¸c h−íng kh¸c kh¸c nhau kh«ng nhiÒu l¾m. Th−êng hay gÆp nhÊt lµ giã cã tèc ®é 10 m/s. Quan tr¾c chÕ ®é giã trong ph¹m vi ¶nh h−ëng cña hå chøa ch−íng tá vÒ sù biÕn d¹ng cña nã trªn mÆt n−íc, mµ ®Çu tiªn lµ n»m trong sù thay ®æi h−íng. c¸c quan tr¾c chØ ra r»ng sù kÐo dµi hå chøa tõ t©y sang ®«ng chi phèi sù ph©n bè ®ång ®Òu giã trong c¸c l−íi t©y nam - t©y - ®«ng b¾c - vµ gi¶m h¼n c¸c sè tr−êng hîp giã h−íng ®«ng vµ nam. Do sù thay ®æi cña mÆt ®Öm l−u vùc x©y dùng hå chøa cã giã ®i qua lµm thay ®æi c¶ vËn tèc cña nã. Sù t¨ng tèc ®é giã diÔn ra do sù gi¶m lùc kh¸ng cña mÆt ®Öm còng nh− lµ hËu qu¶ cña sù kh¸c biÖt c¸c tÇng ph©n ho¸ nhiÖt c¸c líp kh«ng khÝ trªn mÆt ®Êt vµ trªn thuû vùc kÓ c¶ ¶nh h−ëng phô cña gradien ¸p suÊt. Céng thªm vµo sù thay ®æi h−íng giã lµ sù ®Þnh h×nh thung lòng s«ng Vilei, ph¹m vi ngËp vµ d©n c− quanh bê hå chøa . Quan hÖ tuyÕn tÝnh gi÷a tèc ®é giã ®o ë ®é cao 2,0 m trªn bÒ mÆt thuû vùc vµv tèc ®é giã quan tr¾c t¹i c¸c tr¹m khÝ t−îng ®−îc viÕt bëi ph−¬ng tr×nh 2813750 102 ,, += ωω (2.1) víi ω2 - tèc ®é giã ë ®é cao 2 m trªn bÒ mÆt n−íc, ω10 - tèc ®é giã theo sè liÖu c¸c tr¹m lôc ®Þa ë ®é cao 10,0 m. BiÓu thøc ®óng víi giã cã vËn tèc 5 m/s, h¬n n÷a sù thay ®æi lín h¬n c¶ øng víi giã cã vËn tèc 3 m/s. Gi¶m h¬n 30% sè lÇn lÆng giã trªn thuû vùc. §Ó x¸c ®Þnh hÖ sè chuyÓn ®æi khi tÝnh l¹i vËn tèc giã theo sè liÖu c¸c tr¹m khÝ t−îng lôc ®Þa vµ sè liÖu ®o ®¹c trªn mÆt n−íc thuû vùc l©n cËn ( trªn mÆt n−íc 2,0 m) ®Ò xuÊt mét ®å thÞ thu ®−îc theo sè liÖu quan tr¾c thùc nghiÖm. Víi vËn tèc giã 10 m/s ë ®é cao cét trªn bÒ mÆt n−íc hå chøa còng gÆp c¸c vËn tèc 67 68 t−¬ng tù nh− vËy. Quan s¸t giã trong ®iÒu kiÖn cã t−êng ch¾n giã ë gÇn ®Ëp vµ phÇn hë cña thuû vùc cho phÐp x¸c ®Þnh mét sè ®Æc ®iÓm biÕn d¹ng cña dßng khÝ: 1) thuû vùc cµng n«ng th× ¶nh h−ëng cña h−íng giã vµ ngay c¶ ®©n c− bªn bê hå ®Õn sù ®Þnh h×nh lßng ch¶o cµng t¨ng; 2) ®èi víi thñ vùc nhá tÝnh hë cña mÆt n−íc, d©n c−, ®é cao s−ên ¶nh h−ëng m¹nh ®Õn sù biÕn d¹ng giã h¬n lµ sù bÊt ®èi xøng cña thung lòng thuû vùc [70]. Quan tr¾c ngµy ®ªm vÒ sù biÕn ®æi vËn tèc giã quan s¸t ®−îc víi ®µ sãng 3 - 4 km (b¶ng 2.5). Khi t¨ng ®µ sãng ®Õn 6 km, vËn tèc giã tiÖm cËn ®Õn gi¸ trÞ ban ®Çu. Sù t¨ng vËn tèc giã ( 5 m/s vµ h¬n n÷a) lµm t¨ng sù biÕn d¹ng dßng khÝ. c¸c sè liÖu dÉn trªn chøng tá vÒ chÕ ®é giã kh«ng dõng trªn khu vùc ¶nh h−ëng cña c¸c hå chøa nhá. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t thùc nghiÖm cña hµng lo¹t nhµ nghiªn cøu [50, 70, 71] kh¼ng ®Þnh ¶nh h−ëng cña c¸c nh©n tè ®Þa ph−¬ng ®Õn tÝnh chÊt ho¹t ®éng cña giã khi gi¶m diÖn tÝch thuû vùc ( ®Õn diÖn tÝch 25 km2). B¶ng 2.5. X¸c ®Þnh hÖ sè biÕn ®æi vËn tèc giã trªn mÆt n−íc ( 2m trªn MNDBT) §µ giã, km VËn tèc giã ®o ë ®Ëp m/s 3,00 5,00 6,00 2 1,01 1,08 1,00 4 1,19 1,15 1,01 Sãng giã trªn thuû vùc nhá cã hµng lo¹t c¸c ®Æc ®iÓm, chóng x¸c ®Þnh bëi vËn tèc giã trªn thuû vùc, ®o ®¹c h×nh th¸i lßng ch¶o, ph©n bè ®é s©u vµ tÝnh tho¸ng cña nã. C¸c chØ sè ®o ®¹c h×nh th¸i x¸c ®Þnh chiÒu dµi ®µ vµ kÝch th−íc sãng. §¹i l−îng thuû vùc vµ thÓ tÝch n−íc kh«ng lín trong nã giíi h¹n kÝch th−íc cña sãng. ThËm chÝ trong tr−êng hîp, khi mµ theo dÊu hiÖu ®éng häc thuû vùc lµ s©u, sãng giã trong c¸c hå chøa nhá lu«n nhá h¬n so víi hå lín trong cïng c¸c ®iÒu kiÖn t¹o sãng gièng nhau ( λ = 2H). Trong ®iÒu kiÖn c¸c hå chøa nhá kh¸c víi c¸c hå chøa lín vµ trung b×nh, ®é cao sãng lµ mét hµm cña vËn tèc giã (ω) vµ chiÒu dµi ®µ sãng (Dp) [47, 53]. ),,(% mp n Dfh ω=1 (2.2) víi n vµ m - c¸c biÕn phô thuéc vµo ®µ t−¬ng ®èi 2/ωpD . C¸c ®¹i l−îng .5,1 pmn ≥ KÕt qu¶ qua tr¾c sãng tr×nh b»y trong c¸c c«ng tr×nh [17, 78], chøng tá r»ng ®é t¨ng tr−ëng cña sãng vµ sù suy tho¸i diÔn ra trong vßng 20 - 30 phót [70]. ¶nh h−ëng cña chiÒu dµi ®µ sãng ®Õn sù t¨ng c¸c tham sè sãng giíi h¹n trong ph¹m vi 60 << pD . Khi ®ã viÖc t¨ng c¸c tham sè sãng diÔn ra kh«ng qu¸ 15%. (ω = 5 m/s). §· x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm r»ng, ®èi víi c¸c hå chøa nhá d¹ng ®−êng trßn, ®é dµi ®µ tÝnh to¸n Dp cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh thoe kho¶ng c¸ch cùc ®¹i tõ tuyÕn ®ang xÐt ®Õn bê ®èi diÖn kh«ng phô thuéc vµo ®Þnh h×nh cña lßng ch¶o hå chøa [49]. ( ) ( )],,[, 2211 050850270 −+−+ ++++= DDDDDD op (2.3) víi D0 - chiÒu dµi ®µ theo tia chÝnh; D±1 - chiÒu dµi ®µ theo tia hîp víi tia chÝnh mét gãc 22,5o; D±2 - chiÒu dµi ®µ theo tia hîp víi tia chÝnh mét gãc 45o; Khi ®ã h−íng cña trôc chÝnh ®−îc chän lµ cùc ®¹i nh−ng kh«ng nhá h¬n víi h−íng tia chÝnh 15o. Nh− vËy, sù ®Þnh h×nh trôc chÝnh cña hå chøa khi tÝnh to¸n kh«ng ph¶i xÐt tíi. Thêi ®iÓm nµy lµ cè ®Þnh khi tÝnh to¸n c¸c nguyªn tè sãng trªn hå chøa d¹ng triÒu [59, 63]. 69 70 Tham sè sãng trong c¸c hå chøa nhá vïng rõng ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c quan hÖ nhËn ®−îc khi tiÕn hµnh c¸c kh¶o s¸t trªn hå chøa Osipovits [113, 149]. §é cao sãng tÝnh to¸n suÊt ®¶m b¶o 1% ®−îc x¸c ®Þnh theo quan hÖ thùc nghiÖm khi xö lý c¸c to¸n ®å trªn hå chøa Osipovits [70, 149]: 76010 620 1 002150 ,, % , ωτ D= (2.4) Chu kú sãng trung b×nh τ 1% t−¬ng øng lµ: 65070101 001580 ,, % , Dh ω= (2.5) víi Dp - chiÒu dµi ®µ sãng; ω10 - vËn tèc giã trªn thuû vùc ë ®é cao 10 m. C¸c quan tr¾c ®Òu ®Æn tiÕn hµnh trªn hå chøa Zaslav, n¬i cã phÇn s¸t ®Ëp thiÕt lËp ®iÓm ®o sãng, cho phÐp nhËn ®−îc hµng lo¹t c¸c th«ng tin quan träng theo quan ®iÓm −íc l−îng ®éng lùc häc c¸c qu¸ tr×nh bê vµ néi thuû. Trong ®íi nµy cã sù lÆp l¹i lín cña sãng cao 0,1 - 0,3 m ( víi chiÒu dµi ®µ sãng ®Õn 2,5 km vµ vËn tèc giã trung b×nh 0,5 m/s). Sãng giã ph¸t triÓn m¹nh nhÊt vµo thêi ®o¹n th¸ng 8, th¸ng 9. §é cao sãng h1% víi chiÒu dµi ®µ sãng ®Õn 5,0 km khi ®ã cã thÓ ®¹t 1,2 m [50]. §èi víi c¸c hå chøa, n¬i tu©n thñ quan hÖ (h1%/ hD < 0,1 (víi h1% - lµ ®é cao sãng 1% trong chÕ ®é quan tr¾c; hD - ®é s©u trung b×nh thuû vùc) vµ sù hiÖn diÖn c¸c tr¹m khÝ t−îng n»m c¸ch hå chøa kho¶ng 10 km, ®é cao sãng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ( ) Dkgh /% 2101 ω= (2.6) Xö lý thèng kª c¸c sè liÖu thu ®−îc cho phÐp x©y dùng c¸c ®−êng cong ®é cao sãng vµ vËn tèc giã còng nh− tÝnh to¸n hÖ sè biÕn ®æi (C v(h) ; Cv(ω)) vµ bÊt ®èi xøng (C s(h) ; Cs(ω)) theo c¸c ph−¬ng tr×nh: ( ) ( )100.4,0/3,0% ++= nmP (2.7) ( ) ( )∑ −= n ihv nnC /21 (2.8) ( ) ( ) ( )∑ −= n xvihs nCnC 231 / (2.9) víi m - sè thø tù; n - sè l−îng thµnh viªn cña chuçi. KÕt qu¶ tÝnh to¸n dÉn ë b¶ng 2.6. B¶ng 2.6. HÖ sè Cv vµ ChØ sè Sn theo tµi liÖu quan tr¾c ë hå chøa Zaslav