Địa mạo lưu vực và định tuyến dòng chảy

Địa mạo lưu vực mô tả hình thái của các lưu vực thoát nước và mạng lưới sông suối, trong khi định tuyến dòng chảy mô tả cách sóng lũ di chuyển và suy giảm cường độ qua các kênh và hồ chứa.

Definition

Địa mạo lưu vực là nghiên cứu định lượng về hình dạng, địa hình và mạng lưới thoát nước của một lưu vực; định tuyến dòng chảy là tính toán sự thay đổi về cường độ và thời gian của biểu đồ lũ khi nó di chuyển qua một đoạn kênh hoặc hồ chứa.

Scope

Chủ đề này bao gồm mô tả định lượng về mạng lưới thoát nước và hình thái lưu vực, ảnh hưởng của chúng đến phản ứng thủy văn, cũng như định tuyến thủy văn và thủy lực của sóng lũ qua các kênh và hồ chứa. Nó liên kết cấu trúc vật lý của các lưu vực với thời gian và hình dạng của dòng chảy mặt.

Core questions

• Mạng lưới thoát nước và lưu vực được mô tả định lượng như thế nào?
• Hình thái lưu vực ảnh hưởng đến phản ứng thủy văn như thế nào?
• Sóng lũ suy giảm và trễ như thế nào khi chúng di chuyển về hạ lưu?
• Các phương pháp định tuyến thủy văn và thủy lực được áp dụng như thế nào?

Key concepts

• Phân cấp dòng chảy và tỷ lệ phân nhánh
• Mật độ thoát nước
• Hình thái và địa hình lưu vực
• Thời gian tập trung
• Định tuyến thủy văn (Muskingum)
• Định tuyến thủy lực (Saint-Venant)

Key theories

Hình thái thoát nước định lượng

Horton, sau này được Strahler tinh chỉnh, đã thiết lập các định luật về phân cấp dòng chảy, phân nhánh và mật độ thoát nước để định lượng cấu trúc mạng lưới và liên kết hình thái lưu vực với hành vi xói mòn và thủy văn.

Biểu đồ đơn vị tức thời địa mạo

Rodriguez-Iturbe và Valdes đã suy ra hàm phản ứng của lưu vực từ cấu trúc địa mạo của mạng lưới thoát nước, kết nối trực tiếp hình thái lưu vực với biểu đồ dòng chảy và hỗ trợ dự đoán ở các lưu vực không có trạm đo.

Định tuyến lũ

Các phương pháp định tuyến thủy văn (như Muskingum) và định tuyến thủy lực dựa trên các phương trình Saint-Venant tính toán sự dịch chuyển và suy giảm của sóng lũ về hạ lưu qua các kênh và hồ chứa.

Clinical relevance

Hình thái thoát nước và định tuyến được sử dụng để ước tính thời gian và đỉnh lũ, thiết kế và vận hành các kênh và hồ chứa để kiểm soát lũ, chuyển giao thông tin thủy văn cho các lưu vực không có trạm đo, và cung cấp các thành phần định tuyến kênh của các mô hình thủy văn phân bố.

History

Các định luật của Horton năm 1945 đã khởi xướng hình thái lưu vực thoát nước định lượng, được mở rộng bởi Strahler và những người khác; các phương pháp định tuyến lũ phát triển song song trong suốt thế kỷ 20, và biểu đồ đơn vị tức thời địa mạo năm 1979 đã kết hợp cấu trúc mạng lưới với phản ứng thủy văn.

Key figures

• Robert E. Horton
• Arthur N. Strahler
• Ignacio Rodriguez-Iturbe

Seminal works

• horton1945
• rodriguez1979
• chow1988

Frequently asked questions

Phân cấp dòng chảy là gì?

Phân cấp dòng chảy là việc đánh số các kênh trong mạng lưới thoát nước theo vị trí của chúng trong hệ thống phân cấp: các dòng suối nhỏ nhất không phân nhánh là cấp một, và cấp tăng lên khi các dòng suối cùng cấp hợp lưu, cung cấp một thước đo về kích thước và cấu trúc mạng lưới.

Định tuyến dòng chảy tính toán điều gì?

Định tuyến tính toán sự thay đổi của biểu đồ lũ khi nó di chuyển qua một đoạn sông hoặc hồ chứa, thường là trễ về thời gian và làm giảm, mở rộng đỉnh lũ khi sóng bị trì hoãn và tích trữ, điều này rất cần thiết cho việc dự báo lũ hạ lưu và vận hành hồ chứa.