Mục lục bài họcĐang ở d05-b4
Urbanization, Impervious Surfaces, and Dams
What paving actually changes
Urbanization replaces soil and vegetation with impervious surfaces — roofs, roads, car parks. Rainfall does not increase, but its partitioning changes: infiltration and evapotranspiration fall, and surface runoff rises sharply. Consequences follow in a chain:
- the storm hydrograph gains a higher, earlier peak and a shorter lag time, so flash flooding rises;
- less infiltration means less groundwater recharge, so baseflow between storms falls and streams run dry sooner;
- runoff becomes non-point source pollution, carrying oil, heavy metals, road salt, sediment, and lawn fertiliser straight to the stream;
- dark dry surfaces store heat and produce the urban heat island, which raises energy demand and worsens photochemical smog.
Urban sprawl — low-density expansion into farmland — locks in car dependence and paves prime soil. Remedies: smart growth, mixed-use and infill development, urban growth boundaries, public transit, and green infrastructure such as permeable pavement, rain gardens, bioswales, green roofs, and detention basins, all of which restore infiltration or delay the peak.
Dams: what they deliver and what they cost
Benefits: hydroelectricity with no combustion emissions, flood control, reliable irrigation and drinking water, and recreation. Costs, and the exam wants the mechanism for each:
- Sediment trapping — silt settles in the reservoir instead of reaching the floodplain and delta, so downstream farmland loses natural fertility and the delta and coastline erode; reservoir capacity shrinks over time.
- Flooded land — habitat, farmland, and villages are submerged, displacing people; decomposing vegetation releases methane.
- Fragmented rivers — migratory fish such as salmon are blocked; fish ladders only partly fix this.
- Altered flow and temperature — cold, oxygen-poor water released from the reservoir bottom changes the downstream community; evaporation from the wide reservoir surface loses water and concentrates salts.
The Aswan High Dam and the Three Gorges Dam are the standard case studies; salmon on the Columbia are the standard fish-passage case.
Bê tông hoá mặt đất thật ra đổi cái gì
Đô thị hoá thay đất và thảm thực vật bằng mặt không thấm: mái nhà, mặt đường, bãi đỗ xe. Lượng mưa không tăng, nhưng cách chia lượng mưa đó thì đổi hẳn — thấm và thoát hơi giảm, dòng chảy mặt tăng vọt. Chuỗi hệ quả:
- Đường quá trình lũ (hydrograph) có đỉnh cao hơn, đến sớm hơn và thời gian trễ ngắn hơn, nên lũ quét đô thị tăng;
- thấm ít đi nghĩa là nạp lại nước ngầm ít đi, nên dòng chảy nền giữa hai trận mưa yếu đi và suối cạn sớm hơn;
- dòng chảy mặt trở thành ô nhiễm nguồn diện, cuốn dầu nhớt, kim loại nặng, muối rải đường, bùn cát và phân bón sân cỏ thẳng xuống suối;
- bề mặt sẫm màu và khô tích nhiệt, sinh đảo nhiệt đô thị, làm tăng nhu cầu điện làm mát và làm nặng thêm khói quang hoá.
Đô thị lan toả (urban sprawl) — mở rộng mật độ thấp lấn vào đất nông nghiệp — khoá thành phố vào lệ thuộc ô tô và bê tông hoá đúng phần đất tốt nhất. Đối sách: tăng trưởng thông minh, phát triển hỗn hợp chức năng và lấp chỗ trống trong nội đô, ranh giới tăng trưởng đô thị, giao thông công cộng, và hạ tầng xanh — mặt lát thấm nước, vườn mưa, mương sinh học, mái xanh, hồ điều tiết — tất cả đều nhằm trả lại khả năng thấm hoặc làm chậm đỉnh lũ.
Đập: được gì và mất gì
Cái được: thuỷ điện không đốt nhiên liệu nên không phát thải khi vận hành, cắt lũ, cấp nước tưới và nước sinh hoạt ổn định, tạo hồ cho du lịch.
Cái mất — và đề AP luôn đòi nêu cơ chế chứ không chỉ gọi tên:
- Giữ lại bùn cát — phù sa lắng trong hồ thay vì ra tới đồng bằng, nên ruộng hạ lưu mất nguồn màu tự nhiên và châu thổ cùng bờ biển bị xói lở vì không còn phù sa bù vào; đồng thời dung tích hồ hụt dần theo năm tháng.
- Ngập đất — sinh cảnh, ruộng và làng mạc chìm dưới lòng hồ, dân phải di dời; thực vật phân huỷ trong hồ thải mêtan.
- Chia cắt dòng sông — cá di cư như cá hồi bị chặn đường; đường dẫn cá chỉ khắc phục được một phần.
- Đổi chế độ dòng chảy và nhiệt độ — nước xả từ đáy hồ lạnh và nghèo oxy làm đổi quần xã hạ lưu; mặt hồ rộng bốc hơi mạnh làm mất nước và cô đặc muối.
Hai ca kinh điển của đề là đập Aswan trên sông Nile và đập Tam Hiệp trên sông Dương Tử; ca kinh điển về đường cá là cá hồi trên sông Columbia.
Một lưu vực rộng $320$ ha được đô thị hoá: hệ số dòng chảy tăng từ $0{,}18$ lên $0{,}62$. Lượng mưa trung bình $1{,}250$ mm mỗi năm. Tính lượng dòng chảy mặt tăng thêm mỗi năm, và lượng nạp nước ngầm bị mất nếu toàn bộ phần tăng thêm này trước kia đều thấm xuống đất. Biết $1$ mm trên $1$ ha $=10\ \mathrm{m^3}$.
Bước 1 — tổng lượng mưa rơi xuống lưu vực trong một năm.
$$1{,}250\times320\times10=4{,}000{,}000\ \mathrm{m^3}$$Bước 2 — dòng chảy mặt trước và sau. Nhân tổng mưa với hệ số dòng chảy:
$$\text{trước}=0{,}18\times4{,}000{,}000=720{,}000\ \mathrm{m^3}$$$$\text{sau}=0{,}62\times4{,}000{,}000=2{,}480{,}000\ \mathrm{m^3}$$Bước 3 — phần tăng thêm. Cách nhanh là lấy hiệu hai hệ số rồi mới nhân một lần:
$$(0{,}62-0{,}18)\times4{,}000{,}000=0{,}44\times4{,}000{,}000=1{,}760{,}000\ \mathrm{m^3}$$Bước 4 — diễn giải. Mức tăng tương đối:
$$\frac{1{,}760{,}000}{720{,}000}=2{,}44\Rightarrow\text{tăng }244\%$$Kết luận. Mỗi năm có thêm $1{,}76\times10^{6}\ \mathrm{m^3}$ nước chảy tràn trên mặt. Vì tổng mưa không đổi, đúng bằng ấy nước bị lấy khỏi phần thấm, nên tầng nước ngầm mất $1{,}76\times10^{6}\ \mathrm{m^3}$ nạp lại mỗi năm — đó là lý do dòng chảy nền của suối trong lưu vực yếu đi ngay cả khi lũ mùa mưa mạnh lên.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 5 — Land and Water Use gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.