Giáo trình Tài nguyên nước: Phần 2

Giáo trình Tài nguyên nước: Phần II

54 Chương 3 TÀI NGUYÊN NƯỚC HỒ VÀ HỒ CHỨA 3.1 Tài nguyên nước hồ Hồ là những phần trũng của địa hình có nước tĩnh thường xuyên. Trên thế giới có khoảng 2,8 triệu hồ tự nhiên, trong đó có 145 hồ có diện tích mặt nước trên 100km 2 , chứa 95% tổng lượng nước các hồ. Hồ hiện chứa 0,313% thể tích nước ngọt lục địa, gấp khoảng 6 lần lượng nước có trong các hệ thống sông. Riêng Bai Can, hồ sâu nhất thế giới, đã chứa 23.000km 3 nước, bằng gần 1/4 tổng lượng nước các hồ và bằng 1/10 lượng nước ngọt toàn cầu. Không phải tất cả các hồ trên thế giới đều chứa nước ngọt. Biển hồ Caxpiên là một hồ nước mặn, hồ Chết là hồ chứa loại nước mặn nhất thế giới. Đặc trưng hình thái quan trọng nhất của hồ là diện tích mặt nước và dung tích hồ. Chúng biến đổi theo sự thay đổi độ cao mặt nước hồ (hoặc độ sâu). Đối với những hồ có bờ đáy ổn định, quan hệ giữa diện tích mặt nước và dung tích hồ với độ sâu tương đối ổn định và được biểu diễn dưới dạng bảng hoặc đồ thị. Diện tích mặt hồ càng lớn, khả năng trao đổi chất và năng lượng với khí quyển càng lớn, trong đó đáng lưu ý là những quá trình như bốc hơi, xâm nhập ôxy từ khí quyển, đốt nóng, sóng Chiều dài đà gió càng lớn thì sóng do gió càng cao, tạo ra sự xáo trộn sâu hơn trong tầng mặt và tạo nước dồn sinh dòng chảy do gió. Tỷ lệ dung tích trên độ sâu hồ càng lớn thì chế độ nước trong hồ càng ổn định, đồng thời sự phân bố các đặc trưng thuỷ lý, thuỷ hoá, thuỷ sinh và chế độ động lực càng kém đồng nhất. Bảng 3.1. Các hồ lớn trên thế giới Hồ Diện tích (km 2 ) Độ sâu lớn nhất (m) Hồ Diện tích (km 2 ) Độ sâu lớn nhất (m) Caxpiên Thượng Victoria Aran Hurôn 371.795 82.362 69.485 65.527 59.570 995 406 81 68 229 Misigân Tanganyika Gấu lớn Baican Nyatxa 58.016 32.893 31.792 30.510 29.604 282 1.417 413 1.620 678 Mực nước hồ là hàm của các yếu tố sau: Đặc điểm chu kì nước nhiều năm. Tương quan giữa lượng nước đến và nước đi. Đặc điểm mặt nước hồ. Chế độ động lực trong hồ. Hoạt động kiến tạo, địa chấn. Dao động mực nước hồ chia thành ba loại: Dao động tuyệt đối, có tính quy luật, là dao động có liên quan tới sự thay đổi trữ lượng nước hồ do các tác nhân khí hậu, biên độ dao động lớn. Dao động thế kỷ, liên quan tới hoạt động nâng lên hạ xuống của bề mặt Trái Đất, diễn ra chậm. 55 Dao động tương đối, bất thường, diễn biến nhanh, như sóng, nước dồn. Loại dao động thứ ba này có đặc điểm quan trọng là có thể mang tính khu vực, làm cho mặt nước hồ không bằng phẳng và không nằm ngang. Dòng chảy trong hồ có vai trò làm tăng xáo trộn trong khối nước, do đó nó là một nhân tố tích cực cho quá trình tự làm sạch và đồng nhất các đặc trưng thuỷ lý, thuỷ hoá theo không gian. Chế độ dòng chảy thường xuyên trong hồ có nhiều điểm phân biệt với chế độ dòng chảy trong sông như: Vận tốc không lớn. Dòng chảy thường khó phân bố trên toàn mặt cắt ngang Hướng dòng chảy phân tán, phụ thuộc phức tạp vào vị trí điểm nước vào ra hồ, lưu lượng nước, hình dạng hồ, gió, nhiệt độ Đo đạc đầy đủ trên một số hồ lớn cho thấy hướng dòng chảy trong hồ phân hoá theo diện và độ sâu rất phức tạp. Điều kiện hình thành dòng phân tầng trong hồ là: Tỷ trọng của nước gia nhập so với nước hồ khác nhau đáng kể. Hồ tiếp nhận nước có độ sâu lớn, độ dốc thuận, đáy và chiều rộng không có những thay đổi đột biến. Khi có các điều kiện trên, dòng nước nhập vào sẽ có khả năng chuyển động thành tầng riêng, không hoà nhập, hoặc hoà nhập từ từ vào khối nước hồ. Các dòng phân tầng trên mặt có khả năng hoà trộn nhanh hơn do xáo trộn. Dòng phân tầng đáy vừa khó hòa nhập do xáo trộn kém, vừa tăng nguy cơ gây ô nhiễm đáy hồ. Dòng chảy không thường xuyên trong hồ bao gồm dòng trôi dạt do gió, dòng do chênh lệch áp suất không khí, dòng đối lưu nhiệt và dòng mật độ. Đối lưu nhiệt trong miền biến đổi nhiệt độ >4 o C chỉ diễn ra trên tầng mặt khi nhiệt độ giảm do mất nhiệt từ trên mặt và trong miền biến đổi nhiệt độ <4 o C chỉ xảy ra khi nhiệt độ tăng từ trên mặt do được cấp nhiệt. Trong các hồ nước sâu, dòng chảy nhỏ, có thể diễn ra hiện tượng phân tầng nhiệt như sau: Tầng sâu, Hypolimnion, nhiệt độ gần 4 o C ổn định theo độ sâu và theo thời gian ngày, mùa do xáo trộn kém. Tầng mặt, Epilimnion (5 - 20m), nhiệt độ hầu như đồng đều theo độ sâu, do xáo trộn tốt bằng dòng do gió, đối lưu , biến động nhiệt theo thời gian phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Tầng giữa, Metalimnion, còn gọi là tầng nêm nhiệt, dày khoảng (2 - 7m), có nhiệt độ trung gian giữa hai tầng trên, do xáo trộn kém, với gradien nhiệt theo độ sâu là lớn nhất trong toàn khối nước. Khi nhiệt độ nước lớn hơn 4 o C, phân tầng được gọi là thuận nhiệt, còn khi nhiệt độ nhỏ hơn 4 o C, phân tầng được gọi là nghịch nhiệt. Phân tầng nhiệt là yếu tố cản trở sự phát tán vật chất trong khối nước và đồng nhất hoá các giá trị đặc trưng thuỷ lý, thuỷ hoá, dẫn đến cản trở quá trình tự làm sạch của nước. Một hệ sinh thái hồ hoàn chỉnh có đủ các thành phần sinh vật tự dưỡng, dị dưỡng và sinh vật phân huỷ thích nghi với trạng thái nước tương đối tĩnh. Vùng bờ thoải là nơi sống lý tưởng của các vành đai thực vật thuỷ sinh thích nghi với các độ sâu khác nhau. Tầng mặt có ánh sáng là nơi sinh sống của nhiều loại thực vật phù du, tạo môi trường thuận lợi cho động vật 56 phát triển. Hệ động vật có mặt các loài ăn thực vật, động vật tầng mặt, tầng đáy, do đó đa dạng sinh học và năng suất sinh học đều cao. Vùng bờ hồ có thực vật phát triển có xu thế nông dần, bờ tiến vào vùng nước sâu rất nhanh, độ sâu khối nước và dung tích hồ giảm nhanh chóng, thậm chí tới mức biến hồ thành đầm lầy. Trầm tích hồ có thể trở thành nguồn gây ô nhiễm khối nước nếu xuất hiện những cơ chế cho phép cuốn chúng trở lại khối nước, như đối lưu, xáo trộn Khả năng này tăng theo sự giảm độ sâu hồ. Cán cân nước hồ có đặc điểm là tỷ trọng dòng đến, dòng đi so với lượng nước trong hồ không lớn. Tiêu hao nước trong các hồ không có dòng chảy đi liên quan chủ yếu với ngấm, bốc hơi và các hoạt động nhân sinh. Khi bốc hơi là nguyên nhân chủ đạo gây tiêu hao nước hồ, thì sẽ xảy ra quá trình tích luỹ muối khoáng gây mặn hoá hồ và suy thoái hệ sinh thái hồ. Thành phần hoá học nước hồ phụ thuộc vào các yếu tố chính sau: Đặc điểm dòng đến và đi. Mức độ xáo trộn nước trong hồ. Đặc điểm các quá trình cơ lí, hoá sinh trong hồ. Dòng chất lơ lửng gia nhập vào hồ sẽ dễ dàng lắng đọng tạo trầm tích làm nông đáy hồ, do tốc độ dòng chảy trong hồ nhỏ hơn rất nhiều so với trong sông. Dòng chất tan, nếu có hàm lượng cao hơn trong nước hồ thì sẽ phân tán vào nước hồ, làm tăng độ khoáng hoá nước hồ ngay cả khi dòng chảy ra bằng dòng chảy vào. Bốc hơi không đem theo các chất khoáng, do vậy tương quan giữa lượng bốc hơi và lượng dòng vào càng lớn, độ khoáng hoá của hồ tăng càng nhanh. Chính vì vậy nước các hồ nằm trong vùng khô hạn thường có độ khoáng hoá cao. Mức độ xáo trộn nước hồ càng cao thì khả năng tự làm sạch của nước càng lớn và phân bố vật chất càng đồng đều, còn khi nước hồ càng tĩnh thì quá trình lắng đọng diễn ra càng thuận lợi. Chế độ nước hồ càng tĩnh, khả năng lắng đọng trầm tích trong hồ càng lớn. Các hồ sâu, bờ đá và nghèo dinh dưỡng, Oligotrophic, sinh vật kém phát triển, trầm tích đáy chủ yếu là chất khoáng (chiếm đến 85 - 95% trọng lượng khô). Trong các hồ nông, bờ đất và giàu dinh dưỡng, sinh vật phát triển tốt, trầm tích đáy có thành phần hữu cơ cao (chiếm đến 50-80% trọng lượng khô). Trong trầm tích một số hồ đặc biệt có thể có tích luỹ những loại chất có giá trị đạt tới mức độ khai thác, trong đó thường gặp nhất là than bùn, sắt, mangan. Hồ thuộc loại đất ngập nước biệt lập có vai trò tự nhiên và nhân văn hết sức quan trọng. Hồ cung cấp nước trực tiếp cho nhu cầu của người và sinh vật, cung cấp không gian sống cho thuỷ sinh, điều tiết dòng chảy mặt, lưu thông với các thuỷ vực mặt và ngầm, điều hoà khí hậu. Trong những vùng kém ẩm, khả năng sinh thuỷ không đủ hình thành mạng lưới sông ngòi, thì sự tồn tại của các hồ có vai trò quan trọng đối với toàn bộ hệ sinh thái khu vực nói chung và sự sống của con người nói riêng. Chúng tạo ra các ốc đảo nước ngọt có ý nghĩa sống còn đối với động vật hoang dã và hệ thuỷ sinh địa phương, là nơi nghỉ chân của nhiều loài chim di cư, góp phần tạo ra và duy trì đa dạng sinh học. Các hồ lớn ít lưu thông và có độ sâu lớn thường có hệ sinh thái đặc thù, với nhiều loài đặc hữu có giá trị rất cao cả về kinh tế và đa dạng sinh học. Hồ Bai Can sâu nhất thế giới (1.620m). Hồ nước mặn Caxpiên rộng nhất thế giới, 371.000km 2 . Biển Chết ở bán đảo A Rập có độ muối 20%, cao gấp 7 lần nước biển thông thường, là sản phẩm của quá trình bốc hơi liên tục, biển hầu như không có sự sống. Hồ Niuoacơ trên đảo Ki Tin, Bắc cực có 5 tầng nước do thành phần nước phân hoá, có nguồn gốc khác nhau, mặt hồ đóng băng gần như quanh năm nên ít xáo trộn. Trên cùng là nước ngọt với hệ sinh thái nước ngọt rất đa dạng; Tầng thứ 57 hai có chứa nhiều muối vi lượng, cư dân chủ yếu có các loài động vật tiết túc, giáp xác như tôm, cua ; Tầng thứ ba nước lợ, có các loài hải quỳ, sao biển, cá biển; Tầng thứ tư màu hồng, có nhiều tảo và vi khuẩn hấp thụ sunfuarơ; Tầng thứ năm ở đáy, có nhiều bùn thối đen và vi khuẩn yếm khí. Tuy nhiên hồ cũng là một hệ thống tự nhiên nhạy cảm. Những tác động tự nhiên vào cán cân nước hồ như làm tăng giảm thành phần dòng đến hoặc đi của hồ, làm thay đổi cân bằng nước hồ và cân bằng dòng vật chất trong hồ đều có thể gây nên những hệ quả rất xấu, như suy thoái, ô nhiễm hồ, khủng hoảng hệ sinh thái hồ, cạn kiệt và biến mất hồ Nhiều loài đặc hữu trong các hồ có giá trị rất cao về mặt kinh tế hoặc sinh thái, có vai trò quan trọng tạo ra những giá trị cảnh quan sinh thái và du lịch trong hồ có thể bị tuyẹet diệt do bị khai thác quá mức hoặc do chất lượng nước hồ suy giảm. Bảng 3.1. Khủng hoảng biển Aran Aran từng là biển hồ lớn thứ 4 trên lục địa, diện tích 66.000km 2 , chứa 1.064km 3 nước, dòng chảy hàng năm từ sông Amuaria và Sư Đaria gia nhập vào hồ là 56 km 3 , nhưng hồ cũng tiêu hao 60km 3 /năm vào bốc hơi, do đó cán cân nước hồ tự nhiên đã luôn bị thiếu hụt. Năm 1975, trên lưu vực hai con sông đổ vào hồ, người ta đã mở rộng sản xuất, làm cho diện tích bông cần tưới tăng trên 10 triệu ha, lượng nước tưới được khai thác trực tiếp từ hai sông đổ vào hồ. Hệ quả là lượng nước nhập vào hồ giảm xuống, chỉ còn 7 - 11km 3 /năm. Do thiếu hụt nghiêm trọng cán cân nước đến so với bốc hơi, hồ Aran thu hẹp dần kích thước. Đến nay diện tích hồ chỉ còn 36 km 2 , chia thành hai hồ nhỏ, dung tích giảm 69%, độ muối tăng 3 lần, đạt 24%. Phần lòng hồ nông nhiều trầm tích bở rời và muối mặn bị khô cạn, phơi ra trước nắng gió, là nguồn cung cấp từ 40 nghìn đến hàng triệu tấn bụi muối/năm, gây ô nhiễm nặng các vùng xung quanh. Sử dụng hoá chất trong nông nghiệp gây ô nhiễm nước. Hệ quả là đã gây ra bệnh tật cho gia súc, người và động vật hoang dại, năng suất cây trồng giảm tới 40%. Các loài hoang dã giảm từ 178 xuống còn 38, các loài đặc hữu biến mất. Quá trình hoang mạc hoá, mặn hoá, ô nhiễm nước vẫn đang tiếp diễn. 3.2 Tài nguyên nước hồ chứa 3.2.1 Tổng quan Hồ chứa, còn gọi là kho nước nhân tạo, hồ chứa nhân tạo, là những thuỷ vực chứa nước tương đối lớn, hình thành một cách nhân tạo hoặc bán nhân tạo, có chế độ nước bị điều tiết nhân tạo. Các hồ chứa lớn trên thế giới đều được xây dựng theo phương thức đắp đập ngăn sông. Những con đập đầu tiên đã được xây dựng từ khoảng 5.000 năm trước trên sông Ti-gri và Ơ-phra-tơ ở Me-zo-po-ta-mia, trên sông Nin ở Hi Lạp và trên sông In-du ở Pakistan. Tất cả các đập xa xưa được xây dựng chủ yếu để phục vụ cấp nước tưới cho nông nghiệp và kiểm soát lũ. Mục tiêu xây đập thủy điện được thực hiện từ 1890. Đập lớn được định nghĩa là loại đập có chiều cao >15m hoặc cao từ 5 – 15m nhưng có dung tích >3 tỷ m 3 . Những năm giữa của thế kỷ 20 có 5.000 đập lớn đã được xây dựng. Tốc độ xây dựng đập tăng nhanh và đến cuối thế kỷ trước đã có 45.000 đập lớn đang hoạt động. Thêm vào đó, toàn thế giới còn có khoảng 800.000 đập khác không thuộc loại lớn. Tổng chi phí của việc xây dựng đập trong thế kỷ 20 ước tính khoảng 2.000 tỷ USD. Trong gần suốt thế kỷ trước, đập lớn được xem là biểu tượng của khả năng chế ngự tự nhiên và phát triển công nghiệp cũng như quyền lực chính trị, kinh tế xã hội và điện lực. Đối với nhiều chính phủ, việc xây dựng các đập lớn có ý nghĩa thể hiện sức mạnh của đất nước. Kết quả là hơn một nửa các con sông chính trên thế giới đã bị ảnh hưởng của đập và gần 40 triệu người dân đã phải di dời. Trung Quốc là nước có nhiều đập lớn nhất, với khoảng hơn 20.000 đập (trên tổng số >90.000 đập), Mỹ có khoảng 6.400, Ấn Độ 4.000, Nhật và Tây Ban Nha có >1.000 đập. Năm 1992, Trung Quốc đã tiến hành công trình trên sông Dương Tử trị giá 30 tỷ đô la, với đập nước cao 185m, có chức năng cấp nước, điều tiết lũ, cung cấp điện 58 (12% nhu cầu toàn quốc). Công trình làm 1,3 triệu người phải di dời và ngập 41.000ha đất nông nghiệp. Những hồ chứa có dung tích >1 triệu m 3 hoặc dung tích <1 triệu m 3 nhưng có vai trò đặc biệt quan trọng trong khu vực, như là nguồn cấp nước cho một đô thị lớn, được gọi là kho nước lớn. Trên thế giới đã xây dựng hơn 10.000 hồ chứa, trong đó >30 hồ dung tích >10km 3 , 150 hồ dung tích >5km 3 , chiếm 80% tổng dung tích các hồ chứa. Tổng dung tích hữu ích của hồ chứa nhân tạo ước khoảng 5.000 km 3 , diện tích mặt nước >600.000 km 2 . Từ 1960 việc xây dựng kho nước trên thế giới phát triển mạnh. Trong khoảng 30 năm số kho nước tăng gấp đôi và dung tích chứa tăng còn nhiều hơn. Trên 60% dung tích kho nước hiện phân bố tại các nước đang phát triển. Kho nước được xây dựng phục vụ nhiều mục đích kinh tế xã hội và kỹ thuật như sau: Sản xuất điện cho tiêu thụ trong nước và xuất khẩu Trữ và cấp nước tưới cho các vùng đất nông nghiệp để nâng cao năng suất sản lượng cây trồng, đảm bảo an ninh lương thực Điều tiết chế độ dòng chảy, cắt lũ và tăng dòng chảy kiệt, cải thiện hệ sinh thái. Ngoài ra việc xây dựng đập và hồ chứa còn tạo thêm những lợi ích xã hội khác như: phát triển điện khí hóa nông thôn, tạo việc làm trong quá trình xây dựng đập nói riêng và tăng cường phát triển nói chung, phát triển ngư nghiệp và du lịch Các lợi ích trên đã góp phần quan trọng cho sự phát triển con người ở nhiều nước. Nhưng cũng đã có những ví dụ về những đập không đáp ứng được sự mong đợi về mặt tài chính, kỹ thuật và kinh tế như dự kiến, đặc biệt là khi so sánh với các giải pháp thay thế khác có thể thực hiện được. Đồng thời những tác động bất lợi của việc xây dựng đập về mặt môi trường, sinh thái và xã hội vượt xa dự kiến ban đầu, dẫn đến gia tăng mức phản đối của cộng đồng đối với việc xây đập. Do đó xu thế phát triển nhanh các đập và kho nước lớn đã chững lại tại các quốc gia phát triển. Hơn thế nữa một số đập đã xây dựng cũng bị hủy bỏ. Mỹ đã loại bỏ >500 đập nhỏ trong những năm gần đây. Bảng 3.2. Một số kho nước lớn trên thế giới Stt Tên hồ/sông (châu lục hoặc quốc gia) Dung tích km 3 Diện tích km 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Oden- Fols - Victoria /s. Nin (Phi) Bratxk /s. Angara (CHLB Nga) Cariba/s. Zamberi (Dămbia & Rođedia Nam) Naser /s. Nin (Xuđăng & Ai Cập) Volta /s. Volta (Ga Na) Daniel – Djonson / s. Manikugan (Canađa) En Ninho – Mateco /s.Karoni (Vênêzuêla) Krasnoar /s. Enixây (CHLB Nga) Vadi – Tactar /s. Tigre (Irăc) Xamưnxa /s. Hoàng Hà (Trung Quốc) Quibưsep /s. Vonga (CHLB Nga) O – Mid /s. Kolorađô (Mỹ) 205 169 160 157 148 142 111 73 67 65 58 37 76.000 5.470 4.450 5.120 8.480 1.940 - 2.000 2.000 3.500 6.448 631 3.2.2 Các đặc trưng hình thái kho nước dạng đập Mực nước chết (mực nước thấp nhất thiết kế): Giới hạn trên của dung tích chết (Phần dung tích để chứa bồi lắng trong suốt tuổi thọ công trình, đảm bảo vệ sinh môi trường và hệ sinh thái vùng thượng lưu và đảm bảo đầu nước tối thiểu cho phát điện hiệu quả). 59 Mực nước dâng bình thường: Mực nước cao nhất mà kho có thể duy trì trong một thời gian lâu dài, ngang với cao trình đỉnh đập tràn tự do; là giới hạn trên của dung tích kho nước và dung tích hiệu dụng (Phần nằm trên dung tích chết, có vai trò đáp ứng các nhiệm vụ thiết kế của công trình). Mực nước siêu cao: Giới hạn trên của dung tích siêu cao (Phần nằm trên dung tích hiệu dụng, có thể chứa nước trong những thời đoạn ngắn đột xuất, bất thường). Dung tích phòng lũ: Dung tích nằm giữa mức nước siêu cao và cao trình cửa xả lũ. 3.2.3 Những vấn đề đặc biệt của kho nước nhân tạo Hơn một nửa số đập thuỷ điện trên toàn thế giới đã được quy hoạch và xây dựng bỏ qua việc đánh giá tác động môi trường một cách đầy đủ. Do đó, nhiều vấn đề môi trường đã xảy ra trong vùng thượng và hạ lưu đập, cả trên lưu vực và trong thuỷ vực, tác động xấu đến hệ sinh thái, điều kiện tự nhiên và con người. Tương tác nước - bờ vùng trên đập gây xói lở Do mực nước của các kho nước dâng rất cao so với tự nhiên nên vùng bờ cũ bị chìm sâu dưới nước và vùng đất vốn trước đây nằm rất cao trên mặt nước biến thành vùng bờ. Vùng bờ mới, bao gồm cả phần ngập nước thường xuyên và dải bán ngập, trước đây là sản phẩm của các quá trình tự nhiên trên sườn dốc nên có độ dốc, cấu trúc đặc điểm bề mặt hoàn toàn không phù hợp với một vùng bờ thường xuyên chịu tác động của sóng và dòng chảy. Hệ quả tất yếu là sẽ diễn ra một quá trình tương tác mạnh giữa khối nước với vùng bờ, theo xu thế chính là tăng xói mòn vùng gần mép nước, tăng chuyển tải vật chất vào vùng nước sâu và bồi lắng. Chế độ mực nước bị điều tiết nhân tạo có biên độ mực nước năm rất lớn, tạo ra một dải bờ rộng trên sườn dốc, luân phiên bị ngập hoặc phơi trống trong một khoảng thời gian tuỳ theo chế độ điều tiết hồ. Tương tác nước bờ cũng dịch chuyển liên tục theo sự thay đổi mực nước. Nhìn chung các quá trình trên diễn ra mạnh mẽ nhất trong những năm đầu hoạt động của kho nước và sẽ ổn định dần vào các năm sau. Tuy nhiên vấn đề có thể còn phụ thuộc vào việc quản lý vùng bán ngập. Trên dải bán ngập hồ Hoà Bình, những cư dân không chấp nhận di dời vẫn tiếp tục canh tác, làm tăng khả năng xói mòn cấp phù sa từ sườn dốc. Dao động mực nước gây trượt lở Dao động mực nước trên sông chính làm thay đổi mốc xâm thực của các phụ lưu, dẫn đến biến đổi chế độ thuỷ lực, thúc đẩy các quá trình tạo lòng sông. Vấn đề đặc biệt nghiêm trọng xảy ra khi mực nước hạ lưu đập hạ thấp trong một số thời kỳ đặc biệt nào đó (ví dụ như tích nước…), dẫn tới hạ thấp mực nước, xói lở hạ thấp đáy sông, từ đó gây trượt lở vùng bờ của các nhánh sông đổ vào phần hạ lưu đó. Dao động đột ngột và liên tục của mực nước vùng sát chân đập trong mùa lũ đe doạ gây sạt lở nghiêm trọng vùng bờ. Ngoài ra, dòng xả lũ mạnh có thể gây ra xói lở mạnh mẽ vùng sát chân đập, do động năng của nước lớn và dòng nước có rất ít phù sa. Bồi lắng trong lòng hồ Dòng chảy khi chuyển qua cửa hồ bị giảm vận tốc nhanh chóng, do mặt cắt ngang dòng chảy mở rộng, làm giảm động năng, giảm khả năng tải phù sa, dẫn đến tăng lắng đọng phù sa kích thước lớn bồi lấp đáy hồ. Vùng cửa hồ không cố định theo sự thay đổi mực nước, mà lùi dần về thượng nguồn khi mực nước lên và ngược lại, do đó vùng bồi lắng cũng trải dài trên 60 suốt vùng cửa hồ này, làm giảm dung tích hữu ích của hồ. Phần phù sa mịn có thể di chuyển về bồi lắng trong vùng dung tích chết. Trung bình mỗi năm các hồ chứa bị bồi mất 0,5% dung tích. Bồi lắng trong hồ làm thay đổi đáng kể sự lưu chuyển và chế độ phù sa sông. Sự tổn thất phù sa này gây thiệt hại cho việc bổ sung dinh dưỡng, tạo môi trường sống cho các loài thủy sinh, cũng như bồi đắp vùng cửa sông ven biển. Diện tích mặt nước lớn gây sóng lớn, tăng bốc hơi, thay đổi vi khí hậu vùng ven bờ và vấn đề tổn thất do di dời ra khỏi vùng ngập. Những thay đổi vi khí hậu vùng bờ xảy ra theo xu thế tích cực, biên độ nhiệt độ không khí giảm, độ ẩm tăng, thích hợp cho các hoạt động du lịch, nghỉ dưỡng nói riêng và đời sống nói chung. Sóng do gió trên mặt hồ phụ thuộc chiều dài đà sóng, do vậy khi diện tích hồ càng lớn, khả năng sinh sóng lớn càng cao, tác động bất lợi tới vùng bờ, công trình xây dựng và hoạt động du lịch, khai thác thuỷ sản trong hồ. Diện tích ngập càng lớn, số dân phải di dời càng lớn. Tuy nhiên, di dân không đơn thuần là sự di chuyển của những con người, mà là sự di dời và làm biến dạng những bản sắc văn hoá địa phương vốn gắn liền với vùng đất sinh thành ra nó, vì diện tích bị ngập thường là đất đai ven sông, nơi có điều kiện hình thành và duy trì các điểm dân cư với các nền văn hoá truyền thống đặc thù. Định cư dân vùng lòng hồ cũng là một vấn đề lớn, đi kèm với nó là việc thiết lập mới toàn bộ hạ tầng cơ sở cho điểm dân cư và tạo điều kiện cho bảo tồn, phát huy các giá trị văn hoá truyền thống. Trong nhiều trường hợp xây đập, quá trình tái định cư của những người vốn sống trong và trên vùng đất bị ngập thường được xác định bởi chính phủ, không qua quá trình tư vấn và có sự tham gia của người bị thiệt hại. Tầm quan trọng, phạm vi của việc di dời, tác động kinh tế xã hội không được đánh giá thích đáng trước. Quan điểm chi phối là một số người phải hy sinh cho lợi ích của đa số và sự hy sinh ấy sẽ được bù đắp bằng các lợi ích kinh tế và xã hội nào đó, cũng do chính chính phủ và các nhà đầu tư xác định. Hệ quả thường thấy là nảy sinh mâu thuẫn giữa người bị di dời, bị tước đoạt cơ hội định cư tại vùng đất truyền thống, với cư dân gốc vùng tái định cư, những người bị tước đoạt quyền lợi do phải san sẻ với người đến định cư trong các lĩnh vực như: cạnh tranh về đất đai, việc làm, tài nguyên nhiên, bất đồng văn hóa truyền thống Đối tượng thứ hai bị tổn hại là những người tuy không phải di dời, nhưng kế sinh nhai bị thay đổi do sự thay đổi của chế độ thủy văn. Ví dụ như việc khai thác cá trong hồ chứa hoàn toàn khác so với khai thác trong sông tự nhiên trước đó. Do vậy những người từ nơi khác đến, có sẵn phương tiện và kinh nghiệm khai thác kinh tế mặt nước hồ sẽ thành đạt, còn cộng đồng ngư dân tại chỗ có thêm sự thiệt hại, có thể trở nên nghèo hơn Việc tạo thêm chỗ làm mới thông qua một số dự án phát triển cũng không đem lại nhiều cơ hội cho dân địa phương, vì trên thực tế công việc đòi hỏi kỹ năng cao, còn các chủ đầu tư thường đáp ứng nhu cầu bằng những người di cư có sẵn kinh nghiệm. Và thế là người dân tại chỗ bị tước đoạt cơ hội thành đạt do các công việc này mang lại. Không thể phán xét chính xác sự thành công của công việc tái định cư trong vòng một vài năm. Chỉ khi những đứa trẻ của dân định cư và dân tại chỗ cùng lớn lên có cuộc sống tốt đẹp, hòa nhập và thành đạt, trở thành thành viên của cùng một cộng đồng thống nhất và thịnh vượng, thì tái định cư mới được xem là thành công. Cột nước lớn gây gia tăng dư chấn địa chất 61 Cột nước lớn tạo ra áp lực rất lớn lên vùng đáy, do vậy trong vùng kho nước lớn, thời kỳ đầu, thường quan sát thấy sự tăng mạnh các trận động đất cấp thấp. Đây là vấn đề cần phải tính tới trong thiết kế để đảm bảo độ an toàn của công trình. Chế độ động lực thay đổi dẫn đến thay đổi hệ thuỷ sinh, thay đổi chất lượng nước, làm chậm tốc độ đổi mới nước của thuỷ vực Các hồ chứa đã làm giảm tốc độ đổi mới nước sông toàn cầu 3 - 4 lần. 80% hồ chứa có hiện tượng phì dưỡng trong những năm đầu. Các hồ chứa dạng đập có chế độ thuỷ lực nước chảy chậm, cột nước cao, áp lực nước lớn, vùng đáy có chế độ nhiệt, chế độ thuỷ hoá phân hoá so với vùng mặt, do đó sẽ phát triển một hệ thuỷ sinh mới, không giống hệ thuỷ sinh trong nước sông trước đó, hình thành hệ sinh vật vùng đáy phong phú. Cá trong hồ chứa sẽ khác so với cá trong sông tự nhiên. Những loài còn tồn tại được có thể sẽ bị yếu hơn và số cá thể có thể bị thay đổi. Nói chung, lượng cá lúc đầu tăng rất nhanh, nhưng sau đó lại giảm, do năng suất tổng thể thấp hơn trong tự nhiên. Việc đưa các loài du nhập có thể hủy diệt nốt những gì còn sót lại của các loài nguyên sản. Đập chắn ngang sông ngăn cản sự di cư của thủy sinh. Giải pháp sử dụng các bậc thang cho cá vượt ngàn được sử dụng hiệu quả đối với cá hồi, nhưng không có hiệu quả đối với các loài cá nhiệt đới. Ngoài ra, những hồ chứa nước không được làm sạch các loài thực vật là nguồn thải khí nhà kính CO 2 và CH 4 do sự phân hủy yếm khí chất hữu cơ. Vùng nước tĩnh mép hồ cung cấp môi trường sống cho các loài ốc sên, chủ nhân của Schistosomiasis parasite và các loài muỗi gây bệnh sốt rét. Do đó số lượng các loại bệnh lây truyền từ động vật có vòng đời liên quan với môi trường nước có thể tăng mạnh sau khi xây đập. Tác động gián tiếp của hồ chứa tới môi trường Kiểm soát lũ, điều tiết dòng chảy, phát điện… tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển, hạn chế tai biến liên quan tới phân hoá chế độ dòng chảy cực đoan, làm tăng tiêu thụ nước và các vấn đề môi trường liên quan. Do có hồ chứa nước nên hệ sinh thái trên cạn gồm rừng, đầm lầy, các thung lũng và môi trường sống của các loài động vật hang dã thường bị xóa một phần, thậm chí toàn bộ mà không có cách nào để hạn chế. 65 Chương 4 TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT 4.1 Khái niệm 4.1.1 Khái niệm chung về nước dưới đất Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998, điều 3) định nghĩa: Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới mặt đất. Nước dưới đất chứa trong các lỗ hổng, khe nứt, hang động ngầm kích thước khác nhau, tồn tại ở ba trạng thái rắn, lỏng, khí và có thể chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái kia. Nước dưới đất là loại tài nguyên ngầm được con người khai thác vào loại sớm nhất và lâu dài nhất. Tuy nhiên nhiều bí ẩn liên quan đến loại tài nguyên này vẫn còn là câu đố đối với nhân loại. Theo A.M. Opsinhicôp, thuỷ quyển ngầm phân bố tới độ sâu 12-16km, là độ sâu phân bố nhiệt độ tới hạn của nước (375 - 450 o C), còn theo F.A.Macarenco, V.I.Lianco nó phải đạt tới độ sâu 70 - 100km. Các kết quả đánh giá trữ lượng nước dưới đất, do vậy, rất khác nhau. Tuy nhiên, phần nước ngầm nằm sâu có động thái biến đổi chậm, thành phần hóa học phức tạp, khai thác khó khăn, nên hiện ít có giá trị khai thác. Nước dưới đất phân bố trên diện rộng và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với hệ thực vật và hệ sinh vật đất, bởi đa phần các cá thể này không thể tự vận động đi tìm nước được như con người và động vật khác. Nước dưới đất là nguồn cung cấp, duy trì sự tồn tại của các thuỷ vực mặt trong thời kỳ không mưa kéo dài. Nhiều nơi, trong quá trình thăm dò tìm kiếm nguồn nước đã phát hiện ra những nguồn khoáng sản quý hiếm khác có vai trò thay đổi nền kinh tế của cả một địa phương, một quốc gia, như sự tìm ra dầu và khí đốt ở Brunây. 4.1.2 Trữ lượng nước dưới đất Trữ lượng tĩnh (m 3 ): Là lượng nước có mặt thường xuyên trong tầng chứa tại một thời điểm nhất định, tính với mức nước thấp nhất. Trữ lượng tĩnh trọng lực: Là lượng nước lấp đầy độ rỗng động lực của tầng chứa nước trong điều kiện không bị nén, tương đương với trữ lượng của khoáng sản rắn, được tính bằng tích giữa dung tích tầng chứa nước và hệ số nhả nước trọng lực. Trữ lượng tĩnh đàn hồi: Là phần nước chứa thêm được vào tầng chứa nước, ngoài phần tĩnh trọng lực, do khi bị nén bởi áp lực phần tĩnh trọng lực này bị co lại. Trữ lượng điều tiết (m 3 ): Là lượng nước chứa trong phạm vi giữa mực nước thấp nhất và cao nhất của tầng chứa nước, hay nói cách khác là biến động trữ lượng nước nhiều năm. Trữ lượng động trong một thời đoạn (m 3 /s hoặc năm): Là tổng lượng nước lưu thông qua tầng chứa nước trong thời đoạn đó Trữ lượng cuốn theo (m 3 /s hoặc năm): Là khả năng bổ sung nước tự nhiên cho tầng chứa khi mực nước trong tầng bị giảm đột ngột do các tác động bất thường, như khi khai thác nhân tạo. Đây là một đại lượng khó xác định cả về mặt giá trị và chất lượng, nên tiềm ẩn những nguy cơ bất thường cần chú ý đối với chế độ nước dưới đất. Cơ chế cuốn lên theo hình nón cũng là một nguy cơ làm giảm chất lượng nước vùng khai thác. Cuốn hình nón xảy ra khi một 66 giếng đào tới gần sát tầng nước mặn nằm dưới tầng nước ngọt, nên khi hút khai thác với lưu lượng đủ lớn thì nước mặn sẽ bị cuốn vào giếng trong một dòng hướng lên có hình nón. Khả năng tái tạo về mặt lượng của tài nguyên nước dưới đất được tính bằng tổng trữ lượng động và trữ lượng cuốn theo (tính cho phần nước sạch). Khả năng tái tạo về mặt chất có thể được đại diện bằng chu kỳ đổi mới. Từ góc độ khai thác bền vững tài nguyên, chúng ta chỉ được phép khai thác trong phạm vi khả năng tái tạo này. Kết hợp với yêu cầu chất lượng thì trữ lượng khai thác tự nhiên cho phép có thể sẽ nhỏ hơn vì cần loại trừ phần nước có chất lượng kém của tầng khai thác và nguồn cuốn theo. Trữ lượng khai thác kỹ thuật là một phần trong khả năng tái tạo tự nhiên mà con người có thể khai thác được tuỳ thuộc khả năng kỹ thuật và kinh tế. Ngoài ra bằng các giải pháp nhân tạo, chúng ta cũng có thể tăng được trữ lượng cuốn theo, từ đó tăng khả năng cung cấp nước của nước dưới đất. Những trường hợp có thể cho phép khai thác vào trữ lượng tĩnh là: 1- Trữ lượng tĩnh rất lớn; 2- Có khả năng bổ sung nhân tạo tương đối thuận lợi; 3- Có khả năng tìm được nguồn nước thay thế khi trữ lượng tĩnh cạn kiệt. Đối với các loại nước dưới đất không áp trong vùng đồng bằng, vùng đá nứt nẻ tuyệt đối không nên khai thác vào trữ lượng tĩnh. 4.1.3 Quan hệ giữa nước mặt và nước dưới đất Giữa nước mặt và nước dưới đất tồn tại các dạng quan hệ sau: Nước mặt thường xuyên là nguồn nuôi nước dưới đất: Khi thuỷ vực mặt và nước dưới đất thông nhau và mực nước trong các thuỷ vực mặt cao hơn mực nước (mức áp lực thuỷ tĩnh) của các tầng chứa nước bão hoà. Nước dưới đất thường xuyên là nguồn nuôi nước mặt: Khi mực nước của các đới chứa nước bão hoà trong đất luôn cao hơn mực nước của thuỷ vực mặt. Nước dưới đất và nước mặt luân phiên nuôi nhau: Xảy ra khi mực nước của các đới chứa nước bão hoà trong đất cao hơn mực nước của thuỷ vực mặt có lưu thông trực tiếp với nó vào mùa kiệt và thấp hơn vào mùa lũ. Khi nước trong các thuỷ vực mặt dâng cao trong mùa lũ, một phần nước lũ sẽ ngấm qua vùng bờ vào các tầng chứa nước chưa bão hoà, một mặt làm dâng mực nước ngầm, mặt khác làm chậm lại quá trình dâng nước mặt. Khi nước lũ rút, phần nước lũ đã chứa tạm vào vùng bờ sẽ dần dần được rút ra, trả vào thuỷ vực mặt. Đây là cơ chế tạo ra quá trình điều tiết bờ, một trong những quá trình tự nhiên quan trọng góp phần làm giảm cao độ đỉnh lũ, giảm mức độ ác liệt của lũ. 4.2 Phân bố nước dưới đất theo thế nằm 4.2.1 Nước trong đới thông khí Đới thông khí là tầng đất nằm ngay dưới mặt đất và không bão hoà nước thường xuyên. Trong đới này có thể có hơi nước, nước mao dẫn, nước bão hoà không thường xuyên xuất hiện trong quá trình thấm trọng lực và nước thấu kính. Hơi nước có trong các lỗ rỗng, có thể chuyển dịch theo dòng khí trao đổi với khí quyển, tạo nước hấp phụ và ngưng tụ. Hơi nước trong đất có vai trò quan trọng đối với việc tạo vi khí hậu, cần thiết cho hệ sinh vật đất và thành tạo đất. [...]... bộ 10 2 2 3 km km tỷ m đóng góp Kỳ Cùng 12, 88 11 ,22 87 8,9 81 Bằng Giang Hồng 169 86,66 51 137 68 Thái Bình Mã 28 ,49 17,81 63 20 ,1 78 Cả 27 ,2 17,73 65 24 ,2 80 Thu Bồn 10,5 10,5 100 19,3 100 Ba 13,9 13,9 100 10,4 100 Đồng Nai 42, 66 36 ,26 85 30,6 95 Cửu Long 795 72 9 520 ,6 10 Tổng cộng 26 6,8 771 Toàn VN 330 879 40 Dân số triệu người % GDP 1,1 1 24 ,2 26 2, 9 3,1 0,86 0,85 10 ,2 15 58 ,2 70 2 3 1 1 28 27 89... 1.9 82 17 Miền Nam 11.846 103,7 Đồng Nai 3. 122 27 ,3 Sesan 1.879 16,5 Thu Bồn 1.831 16, Đakrong 1.387 12, 1 Sông khác 3. 627 31,9 Toàn quốc 30.970 27 1,3 % 61,7 44,9 5,4 5 ,2 6 ,2 38,3 10,1 6,1 5,9 4,5 11,7 100 Trữ năng kỹ thuật Công suất Sản lượng tỷ kWh/năm MW 12. 600 56,45 10. 822 49,5 850 2, 8 630 2 298 2, 15 8.100 34,95 3.795 16,77 1.175 5,6 1.670 8 ,2 757 3 ,2 703 1,1 20 .700 91,4 % 61,8 54 ,2 3,1 2, 2 2, 3 38 ,2. .. thuỷ trực đầy đủ 6-10 10-15 15 -20 20 -30 30-40 Công thức tính vận tốc trung bình thuỷ trực: V(6) = (Vm + 2 V0,2h + 2 V0,4h + 2 V0,6h + 2 V0,8h + Vđ)/10 V(5) = (Vm + 3 V0,2h + 3 V0,6h + 2 V0,8h + Vđ)/10 V(3) = (V0,2h + 3 V0,6h + V0,8h )/5 V (2) = (V0,2h + V0,8h) /2 V(1) = V0,6h trong đó chỉ số 1 trong V(1) là số điểm đo vận tốc trên thuỷ trực Công thức tính lưu lượng nước: 82 Q= ∑Q i i = ∑ (V f ) i i i... theo, vấn đề được đưa vào chương trình nghị sự của nhiều hội nghị quốc tế khác như Rio - 92, Johanesbourg - 20 02 Diễn đàn nước thế giới được tổ chức lần 1 tại Marrakeech, lần 2 tại Hague (20 01) và lần 3 tại Tokyo (20 03), Dublin + 10 tổ chức tại Bonn 20 01 Tháng 11/19 92, Đại hội đồng Liên Hợp Quốc thống nhất lấy ngày 22 tháng 3 hàng năm làm ngày Thế giới về nước 5 .2. 2 Quản lý tổng hợp nguồn nước Quản... Chiến lược và các chương trình kế hoạch phát triển 5 .2. 3 Quản lý tài nguyên nước theo lưu vực Quản lý nguồn nước theo lưu vực là một cấp độ trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước Quản lý nước theo lưu vực nhấn mạnh khía cạnh sử dụng hợp lý tài nguyên trên cơ sở hiểu biết và tôn trọng các quy luật tự nhiên hình thành tài nguyên nước trong một lưu vực cụ thể Trong quản lý tài nguyên nước theo lưu vực,... vực 500 - 1.000 km2, 614 lưu vực 100 - 500 km2 và 1.556 lưu vực 10.000 km2, tổng diện tích 25 8.800 km2, chiếm 74% diện tích toàn quốc, có số dân là 60 triệu, bằng 85% dân số Việt Nam và tạo ra 91% GDP cả nước, cung cấp 771 tỷ m3, tương ứng 88% tài nguyên nước Việt Nam (bảng 6.1) Rõ ràng rằng mọi tiếp cận bền vững trong khai thác tài nguyên và phát triển... Hồ chứa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dung tích 6 3 10 m Hoà Bình Thác Bà Trị An Dầu Tiếng Thác Mơ Yaly Phú Ninh Sông Hinh Kẻ Gỗ Diện tích tưới ha 9.450 2. 940 2. 760 1.580 1.370 1.037 414 357 345 Hộp 6.1 Hồ Hoà Bình trên sông Đà [ 12] Hồ Hoà Bình khởi công ngày 6/11/1979, chặn dòng 12/ 1/1983 Hồ có các thông số thiết kế sau: Đập: cao 123 m, dài 734m, rộng 20 m Cao trình đáy Cửa Xả đáy 56 m 6 × 10m Xả mặt 102m 15 × 15m... mô đun dòng chảy khoảng 70 - 100 l/s.km2 Vùng ven biển Bắc và Trung Ninh Thuận, Bình Thuận có mô đun dòng chảy nhỏ nhất, không vượt quá 5 - 10 l/s.km2 Mặc dù có tài nguyên nước dồi dào nhưng do bị phụ thuộc vào các nước ở vùng thượng lưu và tình trạng phân bố không đồng đều, nên tài nguyên nước Việt Nam vẫn bị xếp vào loại thấp trong khu vực Đông Nam Á Chỉ số tài nguyên nước tính theo đầu người là 4.170m3,... Krong Pôcô, 26 tỷ kWh/năm, sông Thao - 15,66 tỷ kWh/năm, sông Ea Krông - 14,15 tỷ kWh/năm, Srepôc 14 tỷ kWh/năm, sông Cả 13 ,27 tỷ kWh/năm, sông Trà Khúc 12, 48 tỷ kWh/năm, sông Lô 10 ,24 tỷ kWh/năm, sông Mã 9 ,2 tỷ kWh/năm, sông Ba 8 tỷ kWh/năm Bảng 6 .2: Trữ năng thuỷ điện sông ngòi Việt Nam [ 8 ] Trữ năng lý thuyết Hệ thống sông Công suất Sản lượng tỷ Wh/năm MW Miền Bắc 19. 124 167,5 Hồng 13.915 121 ,9 Thái... Quản lý xung đột Công cụ quản lý tài nguyên nước bao gồm: Các văn bản luật pháp quốc tế và quốc gia, quy định quyền hạn và nghĩa vụ của các tổ chức, cá nhân trong việc khai thác, sử dụng, bảo vệ và hưởng lợi từ các nguồn tài nguyên nước khác nhau, kể cả các văn bản pháp luật liên quan đến những thành tố khác của môi trường và tài nguyên, có quan hệ mật thiết với tài nguyên nước Hệ thống đo đạc, dữ liệu . 54 Chương 3 TÀI NGUYÊN NƯỚC HỒ VÀ HỒ CHỨA 3.1 Tài nguyên nước hồ Hồ là những phần trũng của địa hình có nước tĩnh thường xuyên. Trên thế giới. thường bị xóa một phần, thậm chí toàn bộ mà không có cách nào để hạn chế. 65 Chương 4 TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT 4.1 Khái niệm 4.1.1 Khái niệm chung về nước dưới đất Luật Tài nguyên nước Việt. trạng thái kia. Nước dưới đất là loại tài nguyên ngầm được con người khai thác vào loại sớm nhất và lâu dài nhất. Tuy nhiên nhiều bí ẩn liên quan đến loại tài nguyên này vẫn còn là câu đố đối với