Khoa Học Tự Nhiên - Công nghệ thông tin - Kinh tế GIÁM SÁT LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC THƯỢNG NGUỒN SÔNG MÊ KÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN (KHÔNG BỊ CHẶN) Sáng kiến Hạ lưu Sông Mê Kông (LMI) Chương trình Đối tác Cơ sở hạ tầng Bền vững (SIP) Tổ chức PACT GIÁM SÁT LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC THƯỢNG NGUỒN SÔNG MÊ KÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN (KHÔNG BỊ CHẶN) Tác giả: Alan Basist Công ty Eyes on Earth Claude Williams Công ty Global Environmental Satellite Applications 10 tháng 4 năm 2020 Vui lòng trích dẫn tham khảo tài liệu này như sau: Batist, A. and Williams, C. (2020); Monitoring the Quantity of Water Flowing Through the Mekong Basin Through Natural (Unimpeded) Conditions, Sustainable Infrastructure Partnership, Bangkok Một số dữ liệu được Ủy hội sông Mê Kông (MRC) cung cấp theo yêu cầu của các tác giả. Nghiên cứu này được thực hiện với sự hỗ trợ hào phóng của nhân dân Hoa Kỳ thông qua Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ. Các tác giả chịu trách nhiệm về nội dung và báo cáo này không phản ánh quan điểm hoặc ý kiến của PACT hay Chính phủ Hoa Kỳ cũng như MRC hay các quốc gia thành viên. MRC chưa xem xét báo cáo này. Chương trình Đối tác Cơ sở hạ tầng Bền vững (SIP) SIP là một chương trình điều phối và xây dựng năng lực do PACT Thái Lan quản lý nhằm giải quyết các vấn đề về nguồn nước sử dụng chung trong khu vực sông Mê Kông. SIP hỗ trợ đào tạo và xây dựng năng lực trong công tác quản lý mối tương quan giữa các hệ thống nước, năng lượng và thực phẩm, cũng như thúc đẩy việc chia sẻ dữ liệu thông qua Sáng kiến Dữ liệu nguồn nước sông Mê Kông. SIP hoạt động trong khuôn khổ của Chương trình Sáng kiến Hạ lưu sông Mê Kông. Sáng kiến Hạ Lưu Sông Mê Kông (LMI) Sáng kiến Hạ lưu Sông Mê Kông (LMI) là một chương trình đối tác đa quốc gia được khởi xướng năm 2009 giữa Campuchia, Lào, Myanmar, Thái Lan, Việt Nam và Hoa Kỳ. LMI được xây dựng thành một diễn đàn để các đối tác tham gia thể cùng nhau đưa ra các giải pháp chung cho các vấn đề chính sách và thách thức phát triển xuyên biên giới phức tạp. LMI hợp tác với nhóm các nhà tài trợ được gọi là Nhóm thân hữu hạ lưu sông Mê Kông bao gồm Úc, Nhật Bản, Hàn Quốc, New Zealand, Liên minh châu Âu, Ngân hàng phát triển châu Á và Ngân hàng Thế giới. Để tìm hiểu thêm thông tin, vui lòng truy cập trang Facebook của SIP và website của LMI. Tóm tắt Nghiên cứu này phát triển một mô hình đơn giản và đáng tin cậy để dự đoán dòng chảy tự nhiên của thượng lưu sông Mê Kông, sau đó sử dụng dự đoán này để xác định các đập nước liên hoàn được xây dựng trên thượng lưu sông Mê Kông đang làm thay đổi dòng chảy tự nhiên của dòng sông như thế nào. Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở dữ liệu vệ tinh từ năm 1992 đến năm 2019 và dữ liệu đo chiều cao mực nước sông hàng ngày từ trạm đo Chiang Saen, Thái Lan. Công ty Eyes on Earth, Inc. (Quan sát trái đất) và Công ty Global Environmental Satellite Observation, Inc. (Quan sát vệ tinh môi trường toàn cầu) đã phát triển phần mềm độc quyền được xây dựng dựa trên một thuật toán cho phép chuyển các quan sát vi sóng được đo bằng Thiết bị đọcdò cảm biến vi sóng đặc biệt (SSMIS) thành chỉ số độ ẩm bề mặt đất. Sử dụng mô hình trên để dự đoán dòng chảy tự nhiên, chúng tôi đã tính toán được lưu lượng nước chảy tự nhiên so với thông số thu tại trạm đo Chiang Saen. Độ vênh giữa hai thông số này được tóm tắt qua các giai đoạn khác nhau dựa trên số liệu của 28 năm để xác định lượng nước được tích trữ trong các hồ chứa hoặc được lấy từ lưu vực sông thượng nguồn ở Chiang Saen bằng các cách thức khác. Tính đến nay, theo số liệu tại trạm đo Chiang Saen trong giai đoạn 28 năm, độ cao mực nước của dòng sông đã giảm tới 126.44 mét. Huaneng Hydrolancang, một doanh nghiệp nhà nước của Trung Quốc đã xây dựng hàng loạt đập trên dòng chính của sông Mê Kông trong khoảng thời gian nói trên. Nhìn chung, số liệu trạm đo và và số liệu ước tính từ vệ tinh trong những năm đầu tiên khá tương đồng với nhau, ngoại trừ số liệu chiều cao mực nước có thiếu hụt trong quá trình cấp nước vào hồ chứa Mạn Loan (Manwan) và Đại Triều Sơn (Dachaoshan). Mối tương quan giữa độ cao đo đạc và dòng chảy tự nhiên ngày càng vênh sau thời điểm năm 2012, khi một vài đập và hồ chứa lớn được xây dựng, điều này đã hạn chế lượng nước và thời gian xả nước ở thượng nguồn rất nhiều. Chính phủ Trung Quốc đã cam kết sử dụng các đập này điều tiết dòng chảy ở hạ lưu để thời kỳ có lưu lượng cao và lưu lượng thấp được phân bổ đều hơn. Điều này cũng phù hợp với nhu cầu của Trung Quốc trong việc phân phối năng lượng trong suốt chu kỳ hàng năm, cho phép các máy phát điện được sử dụng đồng đều hơn trong suốt cả năm. Hậu quả của việc điều tiết dòng chảy là nước đáng lẽ ra thường chảy trong mùa mưa lại được xả trong mùa khô. Điều này có thể thấy rõ trong chu kỳ hàng năm của lượng nước dư, âm trong mùa mưa và dương trong mùa khô. Thời điểm đập lớn nhất, Nọa Trát Độ (Nuozhadu) và hồ chứa của đập hoàn thành, có thể thấy rõ nhất việc thiếu nước trong mùa mưa, nhất sau khi các máy phát điện lớn nhất bắt đầu hoạt động. Các con đập đã làm tăng đáng kể khả năng điều tiết dòng chảy của sông nhưng kèm theo đó là những tác động ở khu vực hạ lưu cần được giải quyết thông qua các giải pháp tổng thể. Sáu con đập được xây dựng kể từ khi đập Nọa Trát Độ (Nuozhadu) đi vào hoạt động năm 2012 đang cùng nhau làm thay đổi dòng chảy tự nhiên khi các hồ chứa được cấp nước và xả nước. Một trong những hậu quả lớn nhất xảy ra vào năm 2019 khi khu vực hạ lưu sông Mê Kông ghi nhận một số mực nước sông thấp nhất tính đến thời điểm đó trong suốt cả năm. Sử dụng chỉ số độ ẩm để dự đoán dòng chảy tự nhiên cho thấy rõ ràng đã có dòng chảy tự nhiên trên mức trung bình có nguồn gốc từ thượng nguồn sông Mê Kông. Phần dư cho thấy dòng chảy dư thừa trong mùa khô, được cho là để hỗ trợ sản xuất điện vào đầu năm 2019, trong khi dòng chảy trong mùa mưa bị hạn chế nghiêm trọng khi khu vực hạ lưu sông Mê Kông có lượng mưa thấp kỷ lục. Việc thiếu nước nghiêm trọng ở hạ lưu sông Mê Kông trong mùa mưa năm 2019 bị ảnh hưởng phần lớn bởi sự hạn chế nước chảy từ thượng nguồn sông Mê Kông trong thời gian đó. Nếu có sự hợp tác giữa Trung Quốc và các quốc gia hạ lưu sông Mê Kông trong việc điều tiết theo chu kỳ dòng chảy tự nhiên của sông Mê Kông thì đã có thể cải thiện tình trạng dòng chảy thấp ở hạ lưu giai đoạn từ tháng 5 đến tháng 9 năm 2019. Nếu chỉ số độ ẩm được sử dụng làm công cụ hướng dẫn mô phỏng dòng chảy tự nhiên thì tất cả các cộng đồng dọc lưu vực sông Mê Kông đều có thể được hưởng lợi từ việc duy trì tính toàn vẹn của dòng sông. MỤC LỤC Tóm tắt nghiên cứu …………………………………………………………………………………………… 4 Giới thiệu…………………………………………………………………………………………………………… 7 Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………………………………………… 8 Xây dựng mô hình dòng chảy …………………………………………………………………………… 13 Kết luận của nghiên cứu …………………………………………………………………………………… 14 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1 ……………………………………………………………………………………………………………... 11 Đập, hồ chứa và sản xuất điện ở thượng nguồn Mê Kông Bảng 2 ……………………………………………………………………………………………………………... 14 Kết quả mô hình hồi quy theo dõi dòng chảy tự nhiên trên thượng nguồn sông Mê Kông DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình 1 …………………………………………………………………………………………………………….... 8 Một phần của lưu vực sông Mê Kông đóng góp vào dòng chảy nhận được tại trạm đo Chiang Saen ở điểm giao biên giới Myanmar, Lào và Thái Lan Hình 2 …………………………………………………………………………………………………………….. 15 Dòng chảy sông Mê Kông – số liệu từ giai đoạn tháng 3 năm 1992 đến tháng 3 năm 2019 Hình 3 …………………………………………………………………………………………………………….. 16 Dòng chảy sông Mê Kông – số liệu từ giai đoạn tháng 3 năm 1992 đến tháng 12 năm 2000 Hình 4 …………………………………………………………………………………………………………….. 17 Dòng chảy sông Mê Kông – số liệu từ giai đoạn tháng 1 năm 2001 đến tháng 12 năm 2009 Hình 5 …………………………………………………………………………………………………………….. 18 Dòng chảy sông Mê Kông – số liệu từ giai đoạn tháng 1 năm 2010 đến tháng 9 năm 2019 I. GIỚI THIỆU Nghiên cứu này theo dõi độ cao của sông Mê Kông trên khu vực thượng nguồn và tìm hiểu cách thức các đập ở thượng nguồn thay đổi dòng chảy tự nhiên của dòng sông như thế nào. Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng một mô hình đơn giản và đáng tin cậy để dự đoán dòng chảy tự nhiên của thượng lưu sông Mê Kông, sau đó sử dụng dự đoán này để xác định các đập nước liên hoàn được xây dựng trên thượng lưu sông Mê Kông đang làm thay đổi dòng chảy tự nhiên của dòng sông như thế nào. Một số báo cáo đã phân tích về tác động của các con đập do Trung Quốc xây dựng và cách chúng làm thay đổi hệ sinh thái và tài nguyên ở hạ lưu sông Mê Kông (Lu và các tác giả khác. 2006, Baran và Myschowoda. 2009, Plinston và He Darning. 2000). Nghiên cứu này sẽ định lượng lượng nước chảy từ cao nguyên Tây Tạng về trạm đo tại Chiang Saen ở Thái Lan. Có nhiều phương pháp khác nhau để theo dõi lưu lượng sông. Một số lớn phương pháp dựa trên việc tham số hóa các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến lượng nước tích tụ trong lưu vực (Smakhtin.2001, Kollet và Maxwell.2006, Kurtz và các tác giả khác. 2016). Các phương pháp khác lại căn cứ trên quan sát vệ tinh. Các mô hình thống kê được sử dụng để dịch tín hiệu viễn thám thành mô hình dòng thống kê (Blankenspoor và các tác giả khác. 2012, Meier và các tác giả khác. 2011, Scipal và các tác giả khác. 2005). Nghiên cứu này được thực hiện dựa trên cơ sở dữ liệu vệ tinh từ năm 1992 đến năm 2019 và dữ liệu cao độ mực nước sông hàng ngày từ trạm Chiang Saen. Một mô hình hồi quy sẽ xác định mối quan hệ giữa hai bộ dữ liệu này. Khi một mô hình đáng tin cậy được thiết lập, mô hình đó có thể được sử dụng để dự đoán dòng chảy tự nhiên trong giai đoạn 28 năm nói trên. Sự khác biệt này giữa dòng chảy tự nhiên và dòng chảy đo được tại Thái Lan sẽ cho thấy cách thức các con đập đang thay đổi lượng nước chảy từ lưu vực thượng nguồn sông Mê Kông như thế nào. II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dữ liệu cao độ mực nước sông hàng ngày đo tại trạm Chiang Saen được nhóm theo các giá trị trung bình hàng tháng từ tháng 1 năm 1992 đến tháng 9 năm 2019. Dữ liệu này được Ủy hội sông Mê Kông thu thập và cung cấp cho Eyes on Earth, Inc. Ranh giới của thượng nguồn sông tại khu vực Chiang Saen bao gồm toàn bộ chiều dài của dòng sông phía trong Trung Quốc, nơi nó bắt đầu ở cao nguyên Tây Tạng. Đoạn sông này bao gồm một phần nhỏ ở Myanmar và Lào (nơi không có phụ lưu lớn nào thêm vào dòng chảy) trước khi đến biên giới Thái Lan tại huyện Chiang Saen, nơi đặt trạm đo (Hình 1). Dữ liệu cao độ mực nước sông trong các giai đoạn duy trì dòng chảy tự nhiên giữ vai trò hiệu chuẩn của mô hình. Các giá trị độ ẩm được sử dụng để dự đoán dòng chảy tự nhiên trong lưu vực thượng nguồn sông Mê Kông. Hình 1: Bản đồ bên trái cho thấy một phần của lưu vực sông Mê Kông đóng góp vào dòng chảy nhận được tại trạm đo Chiang Saen ở điểm giao biên giới giữa Myanmar, Lào và Thái Lan. Vòng tròn đánh dấu vị trí trạm đo. Bản đồ bên phải cho thấy toàn bộ lưu vực sông Mê Kông ở Đông Nam Á. Để hiệu chỉnh mối quan hệ giữa các quan sát vệ tinh và số liệu đo đạc của trạm đo, dữ liệu vệ tinh phải căn cứ vào các quan sát vi sóng thụ động. Chúng được đo bằng Thiết bị đọcdò cảm biến vi sóng đặc biệt (SSMIS). Dữ liệu SSMIS được quan sát hai lần một ngày từ các vệ tinh quay quanh cực do Chương trình vệ tinh khí tượng quốc phòng (DMSP) điều khiển. Những vệ tinh này đi từ Bắc Cực đến Nam Cực và ngược lại 14 lần một ngày, tức là thực hiện 14 vòng quay quanh trái đất mỗi ngày (Neale và các tác giả khác. 1990). Các vệ tinh được thiết kế đồng bộ với vòng quay của mặt trời, băng qua đường xích đạo vào khoảng 6 giờ sáng và 6 giờ chiều trên mỗi vòng quay quanh trái đất. Thiết bị SSMIS thu phát xạ vi sóng từ bề mặt trái đất ở bốn tần số trong phổ bức xạ và ba trong số các tần số này được đo ở độ phân cực kép (dọc và ngang). Năng lượng được phát hiện bởi các cảm biến này có tính thụ động, hay nói cách khác năng lượng đó tự nhiên phát ra từ bề mặt trái đất. Các đám mây thường trong suốt ở tần số được quan sát bởi thiết bị SSMIS, cho phép đo các điều kiện bề mặt (độ ẩm, lớp tuyết phủ và nhiệt độ) trong hầu hết mọi điều kiện bầu trời (Basist và các tác giả. 1998). Tập đoàn Eyes on Earth, Inc. và Tập đoàn Global Environmental Satellite Observations, Inc. đã phát triển một phần mềm độc quyền, được xây dựng dựa trên thuật toán cho phép chuyển các quan sát vi sóng thành chỉ số độ ẩm bề mặt đất. Công thức biểu diễn được trình bày dưới đây cho thấy mối quan hệ này đã được phát triển như thế nào. Chỉ số độ ẩm bề mặt dao động từ 0, thể 100''''E 110''''E hiện tình trạng không có nước được phát hiện gần bề mặt, đến tỷ lệ một phần trăm của bề mặt bức xạ là nước lỏng. Do đó, phạm vi chạy từ 0.0 đến 100.0, trong đó 100 có nghĩa là toàn bộ bề mặt là nước lỏng (Basist và các tác giả khác. 2001). Chỉ số này được lấy từ mối quan hệ tuyến tính giữa các số liệu đo đạc của kênh (Phương trình 1), trong đó số liệu đo đạc của kênh là giá trị được quan sát ở một tần số và độ phân cực cụ thể (thiết bị SSMIS quan sát bảy kênh). PHƯƠNG TRÌNH 1 Trong trường hợp sự thay đổi mức phát xạ, Dw, được xác định theo kinh nghiệm từ các số liệu đo đạc SSMIS toàn cầu, Ts là nhiệt độ bề mặt trên đất ướt hoặc khô, Tb là nhiệt độ độ sáng vệ tinh ở một tần số cụ thể (GHz), un (n = l, 2, 3) là tần số được quan sát bởi thiết bị SSMIS và bO và bI là các hệ số ước tính thể hiện mối quan hệ tương quan của các số liệu đo đạc của các kênh khác nhau với nhiệt độ bề mặt quan sát tại thời điểm vệ tinh chạy qua. Cụ thể, độ ẩm càng cao, sự khác biệt giữa nhiệt độ bề mặt quan sát được với số liệu đo đạc kênh quan sát được càng lớn (Williams và các tác giả khác. 2000). Tóm lại, chỉ số độ ẩm được hiệu chỉnh khi giảm độ phát xạ trong phổ vi sóng do ảnh hưởng của nước lỏng trong bề mặt bức xạ. Do đó, kết quả cuối cùng là giảm độ phát xạ ở mức 19 GHz kèm theo nước lỏng trong các quan sát vi sóng. Những kết quả này đã được các cơ quan chính phủ ở Hoa Kỳ và Canada, Ngân hàng Thế giới và các tổ chức phi chính phủ hỗ trợ “nông nghiệp thông minh với khí hậu” (Lipper và các tác giả. 2012), cũng như ngành bảo hiểm và các ngành khác trong lĩnh vực thương mại sử dụng từ năm 1998. Chỉ số độ ẩm có đặc điểm chỉ cho phép quan sát nước ở trạng thái lỏng (Willams và các tác giả. 2000). Nói cách khác, nước ở trạng thái hơi trong suốt và không được xem là trạng thái ướt. Các quan sát vi sóng rất nhạy cảm với nước lỏng gần bề mặt (Basist và các tác giả. 1998); nó là một trong những ký hiệu mạnh nhất ở tần số được phát hiện bởi thiết bị SSMIS. Trong phổ vi sóng, hơi nước trong suốt trên mặt đất và không được xem là ở trạng thái ướt. Băng và tuyết kết tinh có ký hiệu vi sóng độc đáo khác nhau (Hollinger và các tác giả khác. 1987). Những ký hiệu này được sử dụng trong một sản phẩm dữ liệu về mức độ phủ tuyết, cho phép quan sát chính xác lượng nước đóng băng trên bề mặt Trái đất. Một khía cạnh quan trọng của mối quan hệ giữa nước đóng băng và nước lỏng là khi một khối tuyết bắt đầu làm tan chảy thì nước lỏng trong tuyết có thể được định lượng chính xác và tích hợp vào mô hình dòng chảy. Điều này đặc biệt quan trọng ở lưu vực thượng lưu sông Mê Kông, nơi một lượng lớn lượng mưa có trạng thái kết tinh và được giữ ở trạng thái đóng băng trong suốt cả năm cho đến khi tuyết và sông băng bắt đầu tan vào cuối mùa xuân và mùa hè. Các quan sát độ ẩm bề mặt đất và các số liệu đo đạc tại trạm đo không tương tích kịp với nhau một phần là do liên quan đến chu kỳ tan chảy. Khi tuyết bắt đầu tan, phần lớn nước vẫn còn trong khối tuyết, thay đổi tín hiệu vi sóng từ trạng thái đông sang trạng thái ướt. Tuy nhiên, hầu hết các nước này tái đông vào ban đêm và được các quan sát vệ tinh ghi nhận ở tình trạng đông vào sáng sớm. Quá trình tan chảy vào ban ngày và sau đó đông lại vào ban đêm tiếp tục cho đến khi lớp tuyết được bão hòa với nước lỏng và nhiệt độ vào ban đêm vẫn ở trên mức đóng băng (Hardy và các tác giả khác. 1999). Ở giai đoạn này, khối tuyết được xem là “chín” và bắt đầu giải phóng một lượng nước lỏng đáng kể vào lòng đất, trong khi một số lượng nước khác chảy qua bề mặt về phía các dòng nước tại địa phương. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng quá trình này có thể mất vài tuần trước khi khối tuyết thực sự “chín”, và lúc đó nó sẽ giải phóng một lượng lớn nước vào lưu vực sông. Hơn nữa, nước sau khi thấm vào lòng đất còn mất nhiều thời gian hơn để đến được các dòng nước nhỏ. Các nghiên cứu trước đây (Demirel và các tác giả khác. 2013, Sattar và Kim 2019) chứng minh rằng có một khoảng thời gian chậm trễ đáng kể trước khi nước lỏng ở thượng nguồn được chuyển hóa thành hàng trăm km về phía hạ lưu tại trạm đo. TRẠNG THÁI RẮN LỎNG KHÍ Dữ liệu sử dụng cho nghiên cứu này được thu thập trong thời gian từ năm 1992 đến tháng 9 năm 2019. Như đã lưu ý ở phần trước, trong thời gian này, Chính phủ Trung Quốc đã xây dựng một loạt đập trên sông Mê Kông. Con đập đầu tiên trong số này là đập Mạn Loan (Manwan). Máy phát điện đầu tiên của nó được đưa vào vận hành năm 1993 (Lu và các tác giả khác. 2006). Hồ chứa do đập tạo ra có kích thước vừa phải, có khả năng chứa tối đa 920.000.000 mét khối nước. Do đó, khả năng hạn chế và điều tiết dòng chảy của đập còn giới hạn. Đập thứ hai hoạt động trên dòng chính của sông Mê Kông là đập Đại Chiếu Sơn (Dachaosan). Đập này cũng có công suất hạn chế dòng chảy vừa phải, với một hồ chứa có sức chứa tối đa 940.000.000 mét khối nước. Các máy phát điện của đập đã được đưa vào vận hành trong giai đoạn từ năm 2002 đến năm 2003. Con đập thứ ba đi vào hoạt động là đập Cảnh Hồng (Jinghong). Đập này lớn hơn một chút so với hai đập đầu tiên. Đập cũng có khả năng lưu trữ nước vừa phải, với một hồ chứa có sức hạn chế lưu lượng 249.000.000 mét khối nước. Máy phát điện đầu tiên của đập đã được đưa vào hoạt động vào năm 2008. Bảng 1: Đập, Hồ chứa và Hoạt động sản xuất điện trên thượng nguồn sông Mê Kông Đập liệt kê theo thời gian xây dựng Dung tích hồ chứa tính theo mét khối Sản xuất điện tính theo ngày tuabin hoạt động (Tên đập từ trên xuống: Mạn Loan, Đại Chiếu Sơn, Cảnh Hồng, Tiểu Loan, Nọa Trát Độ, Công Quả Kiều, Miêu Vĩ, Hoàng Đăng, Dahuaqiao, Lidi, Wunonglong) Con đập thứ tư trên dòng chính của sông Mê Kông là đập Tiểu Loan (Xiaowan). Khả năng hạn chế dòng chảy tự nhiên của đập Tiểu Loan lớn hơn rất nhiều so với ba đập trước đó, vì hồ chứa của đập có thể chứa tới 15.130.000.000 mét khối nước. Khả năng hạn chế dòng chảy của đập này lớn hơn gần bảy lần so với ba con đập trước đó cộng lại. Máy phát điện đầu tiên của đập đã được đưa vào vận hành năm 2009. Con đập thứ năm đi vào hoạt động là đập Nọa Trát Độ (Nouzhadu). Con đập này tạo ra hồ chứa lớn nhất trên sông Mê Kông có khả năng lưu trữ 27.490.000.000 mét khối nước. Hồ chứa này lớn hơn đáng kể so với bốn hồ chứa trước đó cộng lại. Máy phát điện đầu tiên của đập đã được đưa vào hoạt động vào năm 2012. Đập Công Quả Kiều (Gongguoqiao) tạo ra hồ chứa thứ sáu với sức chứa 120.000.000 mét khối nước vào cuối năm 2012. Tiếp theo là đập Miêu Vĩ (Miaowei) bắt đầu hoạt động vào tháng 1 năm 2017, chứa 660.000.000...
GIÁM SÁT LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC THƯỢNG NGUỒN SÔNG MÊ KÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN (KHÔNG BỊ CHẶN) Sáng kiến Hạ lưu Sông Mê Kông (LMI) Chương trình Đối tác Cơ sở hạ tầng Bền vững (SIP) Tổ chức PACT GIÁM SÁT LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC THƯỢNG NGUỒN SÔNG MÊ KÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN (KHÔNG BỊ CHẶN) Tác giả: Alan Basist Công ty Eyes on Earth Claude Williams Công ty Global Environmental Satellite Applications 10 tháng năm 2020 Vui lòng trích dẫn tham khảo tài liệu sau: Batist, A and Williams, C (2020); Monitoring the Quantity of Water Flowing Through the Mekong Basin Through Natural (Unimpeded) Conditions, Sustainable Infrastructure Partnership, Bangkok Một số liệu Ủy hội sông Mê Kông (MRC) cung cấp theo yêu cầu tác giả Nghiên cứu thực với hỗ trợ hào phóng nhân dân Hoa Kỳ thông qua Bộ Ngoại giao Hoa Kỳ Các tác giả chịu trách nhiệm nội dung báo cáo không phản ánh quan điểm ý kiến PACT hay Chính phủ Hoa Kỳ MRC hay quốc gia thành viên MRC chưa xem xét báo cáo Chương trình Đối tác Cơ sở hạ tầng Bền vững (SIP) SIP chương trình điều phối xây dựng lực PACT Thái Lan quản lý nhằm giải vấn đề nguồn nước sử dụng chung khu vực sông Mê Kông SIP hỗ trợ đào tạo xây dựng lực công tác quản lý mối tương quan hệ thống nước, lượng thực phẩm, thúc đẩy việc chia sẻ liệu thông qua Sáng kiến Dữ liệu nguồn nước sông Mê Kông SIP hoạt động khn khổ Chương trình Sáng kiến Hạ lưu sơng Mê Kông Sáng kiến Hạ Lưu Sông Mê Kông (LMI) Sáng kiến Hạ lưu Sông Mê Kông (LMI) chương trình đối tác đa quốc gia khởi xướng năm 2009 Campuchia, Lào, Myanmar, Thái Lan, Việt Nam Hoa Kỳ LMI xây dựng thành diễn đàn để đối tác tham gia thể đưa giải pháp chung cho vấn đề sách thách thức phát triển xuyên biên giới phức tạp LMI hợp tác với nhóm nhà tài trợ gọi Nhóm thân hữu hạ lưu sơng Mê Kông bao gồm Úc, Nhật Bản, Hàn Quốc, New Zealand, Liên minh châu Âu, Ngân hàng phát triển châu Á Ngân hàng Thế giới Để tìm hiểu thêm thơng tin, vui lịng truy cập trang Facebook SIP website LMI Tóm tắt Nghiên cứu phát triển mơ hình đơn giản đáng tin cậy để dự đốn dịng chảy tự nhiên thượng lưu sơng Mê Kơng, sau sử dụng dự đốn để xác định đập nước liên hoàn xây dựng thượng lưu sông Mê Kông làm thay đổi dịng chảy tự nhiên dịng sơng Nghiên cứu thực sở liệu vệ tinh từ năm 1992 đến năm 2019 liệu đo chiều cao mực nước sông hàng ngày từ trạm đo Chiang Saen, Thái Lan Công ty Eyes on Earth, Inc (Quan sát trái đất) Công ty Global Environmental Satellite Observation, Inc (Quan sát vệ tinh môi trường toàn cầu) phát triển phần mềm độc quyền xây dựng dựa thuật toán cho phép chuyển quan sát vi sóng đo Thiết bị đọc/dị cảm biến vi sóng đặc biệt (SSMI/S) thành số độ ẩm bề mặt đất Sử dụng mô hình để dự đốn dịng chảy tự nhiên, chúng tơi tính tốn lưu lượng nước chảy tự nhiên so với thông số thu trạm đo Chiang Saen Độ vênh hai thơng số tóm tắt qua giai đoạn khác dựa số liệu 28 năm để xác định lượng nước tích trữ hồ chứa lấy từ lưu vực sông thượng nguồn Chiang Saen cách thức khác Tính đến nay, theo số liệu trạm đo Chiang Saen giai đoạn 28 năm, độ cao mực nước dịng sơng giảm tới 126.44 mét Huaneng Hydrolancang, doanh nghiệp nhà nước Trung Quốc xây dựng hàng loạt đập dịng sơng Mê Kơng khoảng thời gian nói Nhìn chung, số liệu trạm đo và số liệu ước tính từ vệ tinh năm tương đồng với nhau, ngoại trừ số liệu chiều cao mực nước có thiếu hụt q trình cấp nước vào hồ chứa Mạn Loan (Manwan) Đại Triều Sơn (Dachaoshan) Mối tương quan độ cao đo đạc dòng chảy tự nhiên ngày vênh sau thời điểm năm 2012, vài đập hồ chứa lớn xây dựng, điều hạn chế lượng nước thời gian xả nước thượng nguồn nhiều Chính phủ Trung Quốc cam kết sử dụng đập điều tiết dòng chảy hạ lưu để thời kỳ có lưu lượng cao lưu lượng thấp phân bổ Điều phù hợp với nhu cầu Trung Quốc việc phân phối lượng suốt chu kỳ hàng năm, cho phép máy phát điện sử dụng đồng suốt năm Hậu việc điều tiết dòng chảy nước thường chảy mùa mưa lại xả mùa khô Điều thấy rõ chu kỳ hàng năm lượng nước dư, âm mùa mưa dương mùa khô Thời điểm đập lớn nhất, Nọa Trát Độ (Nuozhadu) hồ chứa đập hồn thành, thấy rõ việc thiếu nước mùa mưa, sau máy phát điện lớn bắt đầu hoạt động Các đập làm tăng đáng kể khả điều tiết dịng chảy sơng kèm theo tác động khu vực hạ lưu cần giải thông qua giải pháp tổng thể Sáu đập xây dựng kể từ đập Nọa Trát Độ (Nuozhadu) vào hoạt động năm 2012 làm thay đổi dòng chảy tự nhiên hồ chứa cấp nước xả nước Một hậu lớn xảy vào năm 2019 khu vực hạ lưu sông Mê Kông ghi nhận số mực nước sông thấp tính đến thời điểm suốt năm Sử dụng số độ ẩm để dự đoán dịng chảy tự nhiên cho thấy rõ ràng có dịng chảy tự nhiên mức trung bình có nguồn gốc từ thượng nguồn sông Mê Kông Phần dư cho thấy dịng chảy dư thừa mùa khơ, cho để hỗ trợ sản xuất điện vào đầu năm 2019, dòng chảy mùa mưa bị hạn chế nghiêm trọng khu vực hạ lưu sông Mê Kơng có lượng mưa thấp kỷ lục Việc thiếu nước nghiêm trọng hạ lưu sông Mê Kông mùa mưa năm 2019 bị ảnh hưởng phần lớn hạn chế nước chảy từ thượng nguồn sông Mê Kông thời gian Nếu có hợp tác Trung Quốc quốc gia hạ lưu sông Mê Kơng việc điều tiết theo chu kỳ dịng chảy tự nhiên sơng Mê Kơng cải thiện tình trạng dịng chảy thấp hạ lưu giai đoạn từ tháng đến tháng năm 2019 Nếu số độ ẩm sử dụng làm công cụ hướng dẫn mơ dịng chảy tự nhiên tất cộng đồng dọc lưu vực sông Mê Kơng hưởng lợi từ việc trì tính tồn vẹn dịng sơng MỤC LỤC Tóm tắt nghiên cứu …………………………………………………………………………………………… Giới thiệu…………………………………………………………………………………………………………… Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………………………………………… Xây dựng mơ hình dịng chảy …………………………………………………………………………… 13 Kết luận nghiên cứu …………………………………………………………………………………… 14 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng …………………………………………………………………………………………………………… 11 Đập, hồ chứa sản xuất điện thượng nguồn Mê Kông Bảng …………………………………………………………………………………………………………… 14 Kết mơ hình hồi quy theo dõi dòng chảy tự nhiên thượng nguồn sơng Mê Kơng DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình …………………………………………………………………………………………………………… Một phần lưu vực sông Mê Kông đóng góp vào dịng chảy nhận trạm đo Chiang Saen điểm giao biên giới Myanmar, Lào Thái Lan Hình …………………………………………………………………………………………………………… 15 Dịng chảy sơng Mê Kông – số liệu từ giai đoạn tháng năm 1992 đến tháng năm 2019 Hình …………………………………………………………………………………………………………… 16 Dịng chảy sơng Mê Kơng – số liệu từ giai đoạn tháng năm 1992 đến tháng 12 năm 2000 Hình …………………………………………………………………………………………………………… 17 Dịng chảy sơng Mê Kơng – số liệu từ giai đoạn tháng năm 2001 đến tháng 12 năm 2009 Hình …………………………………………………………………………………………………………… 18 Dịng chảy sông Mê Kông – số liệu từ giai đoạn tháng năm 2010 đến tháng năm 2019 I GIỚI THIỆU Nghiên cứu theo dõi độ cao sông Mê Kơng khu vực thượng nguồn tìm hiểu cách thức đập thượng nguồn thay đổi dòng chảy tự nhiên dịng sơng Mục tiêu nghiên cứu xây dựng mơ hình đơn giản đáng tin cậy để dự đốn dịng chảy tự nhiên thượng lưu sông Mê Kông, sau sử dụng dự đốn để xác định đập nước liên hoàn xây dựng thượng lưu sơng Mê Kơng làm thay đổi dịng chảy tự nhiên dịng sơng Một số báo cáo phân tích tác động đập Trung Quốc xây dựng cách chúng làm thay đổi hệ sinh thái tài nguyên hạ lưu sông Mê Kông (Lu tác giả khác 2006, Baran Myschowoda 2009, Plinston He Darning 2000) Nghiên cứu định lượng lượng nước chảy từ cao nguyên Tây Tạng trạm đo Chiang Saen Thái Lan Có nhiều phương pháp khác để theo dõi lưu lượng sông Một số lớn phương pháp dựa việc tham số hóa yếu tố vật lý ảnh hưởng đến lượng nước tích tụ lưu vực (Smakhtin.2001, Kollet Maxwell.2006, Kurtz tác giả khác 2016) Các phương pháp khác lại quan sát vệ tinh Các mơ hình thống kê sử dụng để dịch tín hiệu viễn thám thành mơ hình dịng thống kê (Blankenspoor tác giả khác 2012, Meier tác giả khác 2011, Scipal tác giả khác 2005) Nghiên cứu thực dựa sở liệu vệ tinh từ năm 1992 đến năm 2019 liệu cao độ mực nước sông hàng ngày từ trạm Chiang Saen Một mơ hình hồi quy xác định mối quan hệ hai liệu Khi mơ hình đáng tin cậy thiết lập, mơ hình sử dụng để dự đốn dịng chảy tự nhiên giai đoạn 28 năm nói Sự khác biệt dòng chảy tự nhiên dòng chảy đo Thái Lan cho thấy cách thức đập thay đổi lượng nước chảy từ lưu vực thượng nguồn sông Mê Kông II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dữ liệu cao độ mực nước sông hàng ngày đo trạm Chiang Saen nhóm theo giá trị trung bình hàng tháng từ tháng năm 1992 đến tháng năm 2019 Dữ liệu Ủy hội sông Mê Kông thu thập cung cấp cho Eyes on Earth, Inc Ranh giới thượng nguồn sông khu vực Chiang Saen bao gồm tồn chiều dài dịng sơng phía Trung Quốc, nơi bắt đầu cao nguyên Tây Tạng Đoạn sông bao gồm phần nhỏ Myanmar Lào (nơi khơng có phụ lưu lớn thêm vào dòng chảy) trước đến biên giới Thái Lan huyện Chiang Saen, nơi đặt trạm đo (Hình 1) Dữ liệu cao độ mực nước sông giai đoạn trì dịng chảy tự nhiên giữ vai trị hiệu chuẩn mơ hình Các giá trị độ ẩm sử dụng để dự đốn dịng chảy tự nhiên lưu vực thượng nguồn sông Mê Kông 100'E 110'E Hình 1: Bản đồ bên trái cho thấy phần lưu vực sơng Mê Kơng đóng góp vào dòng chảy nhận trạm đo Chiang Saen điểm giao biên giới Myanmar, Lào Thái Lan Vịng trịn đánh dấu vị trí trạm đo Bản đồ bên phải cho thấy tồn lưu vực sơng Mê Kông Đông Nam Á Để hiệu chỉnh mối quan hệ quan sát vệ tinh số liệu đo đạc trạm đo, liệu vệ tinh phải vào quan sát vi sóng thụ động Chúng đo Thiết bị đọc/dò cảm biến vi sóng đặc biệt (SSMI/S) Dữ liệu SSMI/S quan sát hai lần ngày từ vệ tinh quay quanh cực Chương trình vệ tinh khí tượng quốc phịng (DMSP) điều khiển Những vệ tinh từ Bắc Cực đến Nam Cực ngược lại 14 lần ngày, tức thực 14 vòng quay quanh trái đất ngày (Neale tác giả khác 1990) Các vệ tinh thiết kế đồng với vòng quay mặt trời, băng qua đường xích đạo vào khoảng sáng chiều vòng quay quanh trái đất Thiết bị SSMI/S thu phát xạ vi sóng từ bề mặt trái đất bốn tần số phổ xạ ba số tần số đo độ phân cực kép (dọc ngang) Năng lượng phát cảm biến có tính thụ động, hay nói cách khác lượng tự nhiên phát từ bề mặt trái đất Các đám mây thường suốt tần số quan sát thiết bị SSMI/S, cho phép đo điều kiện bề mặt (độ ẩm, lớp tuyết phủ nhiệt độ) hầu hết điều kiện bầu trời (Basist tác giả 1998) Tập đoàn Eyes on Earth, Inc Tập đoàn Global Environmental Satellite Observations, Inc phát triển phần mềm độc quyền, xây dựng dựa thuật toán cho phép chuyển quan sát vi sóng thành số độ ẩm bề mặt đất Công thức biểu diễn trình bày cho thấy mối quan hệ phát triển Chỉ số độ ẩm bề mặt dao động từ 0, thể tình trạng khơng có nước phát gần bề mặt, đến tỷ lệ phần trăm bề mặt xạ nước lỏng Do đó, phạm vi chạy từ 0.0 đến 100.0, 100 có nghĩa tồn bề mặt nước lỏng (Basist tác giả khác 2001) Chỉ số lấy từ mối quan hệ tuyến tính số liệu đo đạc kênh (Phương trình 1), số liệu đo đạc kênh giá trị quan sát tần số độ phân cực cụ thể (thiết bị SSMI/S quan sát bảy kênh) PHƯƠNG TRÌNH Trong trường hợp thay đổi mức phát xạ, Dw, xác định theo kinh nghiệm từ số liệu đo đạc SSMI/S toàn cầu, Ts nhiệt độ bề mặt đất ướt khô, Tb nhiệt độ độ sáng vệ tinh tần số cụ thể (GHz), un (n = l, 2, 3) tần số quan sát thiết bị SSMI/S bO bI hệ số ước tính thể mối quan hệ tương quan số liệu đo đạc kênh khác với nhiệt độ bề mặt quan sát thời điểm vệ tinh chạy qua Cụ thể, độ ẩm cao, khác biệt nhiệt độ bề mặt quan sát với số liệu đo đạc kênh quan sát lớn (Williams tác giả khác 2000) Tóm lại, số độ ẩm hiệu chỉnh giảm độ phát xạ phổ vi sóng ảnh hưởng nước lỏng bề mặt xạ Do đó, kết cuối giảm độ phát xạ mức 19 GHz kèm theo nước lỏng quan sát vi sóng Những kết quan phủ Hoa Kỳ Canada, Ngân hàng Thế giới tổ chức phi phủ hỗ trợ “nơng nghiệp thơng minh với khí hậu” (Lipper tác giả 2012), ngành bảo hiểm ngành khác lĩnh vực thương mại sử dụng từ năm 1998 Chỉ số độ ẩm có đặc điểm cho phép quan sát nước trạng thái lỏng (Willams tác giả 2000) Nói cách khác, nước trạng thái suốt không xem trạng thái ướt Các quan sát vi sóng nhạy cảm với nước lỏng gần bề mặt (Basist tác giả 1998); ký hiệu mạnh tần số phát thiết bị SSMI/S Trong phổ vi sóng, nước suốt mặt đất không xem trạng thái ướt Băng tuyết kết tinh có ký hiệu vi sóng độc đáo khác (Hollinger tác giả khác 1987) Những ký hiệu sử dụng sản phẩm liệu mức độ phủ tuyết, cho phép quan sát xác lượng nước đóng băng bề mặt Trái đất Một khía cạnh quan trọng mối quan hệ nước đóng băng nước lỏng khối tuyết bắt đầu làm tan chảy nước lỏng tuyết định lượng xác tích hợp vào mơ hình dịng chảy Điều đặc biệt quan trọng lưu vực thượng lưu sơng Mê Kơng, nơi lượng lớn lượng mưa có trạng thái kết tinh giữ trạng thái đóng băng suốt năm tuyết sông băng bắt đầu tan vào cuối mùa xuân mùa hè Các quan sát độ ẩm bề mặt đất số liệu đo đạc trạm đo khơng tương tích kịp với phần liên quan đến chu kỳ tan chảy Khi tuyết bắt đầu tan, phần lớn nước khối tuyết, thay đổi tín hiệu vi sóng từ trạng thái đơng sang trạng thái ướt Tuy nhiên, hầu tái đông vào ban đêm quan sát vệ tinh ghi nhận tình trạng đơng vào sáng sớm Quá trình tan chảy vào ban ngày sau đơng lại vào ban đêm tiếp tục lớp tuyết bão hòa với nước lỏng nhiệt độ vào ban đêm mức đóng băng (Hardy tác giả khác 1999) Ở giai đoạn này, khối tuyết xem “chín” bắt đầu giải phóng lượng nước lỏng đáng kể vào lòng đất, số lượng nước khác chảy qua bề mặt phía dịng nước địa phương Một số nghiên cứu q trình vài tuần trước khối tuyết thực “chín”, lúc giải phóng lượng lớn nước vào lưu vực sơng Hơn nữa, nước sau thấm vào lòng đất nhiều thời gian để đến dòng nước nhỏ Các nghiên cứu trước (Demirel tác giả khác 2013, Sattar Kim 2019) chứng minh có khoảng thời gian chậm trễ đáng kể trước nước lỏng thượng nguồn chuyển hóa thành hàng trăm km phía hạ lưu trạm đo TRẠNG THÁI RẮN LỎNG KHÍ Dữ liệu sử dụng cho nghiên cứu thu thập thời gian từ năm 1992 đến tháng năm 2019 Như lưu ý phần trước, thời gian này, Chính phủ Trung Quốc xây dựng loạt đập sông Mê Kông Con đập số đập Mạn Loan (Manwan) Máy phát điện đưa vào vận hành năm 1993 (Lu tác giả khác 2006) Hồ chứa đập tạo có kích thước vừa phải, có khả chứa tối đa 920.000.000 mét khối nước Do đó, khả hạn chế điều tiết dòng chảy đập giới hạn Đập thứ hai hoạt động dịng sơng Mê Kông đập Đại Chiếu Sơn (Dachaosan) Đập có cơng suất hạn chế dịng chảy vừa phải, với hồ chứa có sức chứa tối đa 940.000.000 mét khối nước Các máy phát điện đập đưa vào vận hành giai đoạn từ năm 2002 đến năm 2003 Con đập thứ ba vào hoạt động đập Cảnh Hồng (Jinghong) Đập lớn chút so với hai đập Đập có khả lưu trữ nước vừa phải, với hồ chứa có sức hạn chế lưu lượng 249.000.000 mét khối nước Máy phát điện đập đưa vào hoạt động vào năm 2008 Bảng 1: Đập, Hồ chứa Hoạt động sản xuất điện thượng nguồn sông Mê Kông Đập liệt kê theo thời gian Dung tích hồ chứa tính Sản xuất điện tính theo xây dựng theo mét khối ngày tuabin hoạt động (Tên đập từ xuống: Mạn Loan, Đại Chiếu Sơn, Cảnh Hồng, Tiểu Loan, Nọa Trát Độ, Cơng Quả Kiều, Miêu Vĩ, Hồng Đăng, Dahuaqiao, Lidi, Wunonglong) Con đập thứ tư dịng sông Mê Kông đập Tiểu Loan (Xiaowan) Khả hạn chế dòng chảy tự nhiên đập Tiểu Loan lớn nhiều so với ba đập trước đó, hồ chứa đập chứa tới 15.130.000.000 mét khối nước Khả hạn chế dòng chảy đập lớn gần bảy lần so với ba đập trước cộng lại Máy phát điện đập đưa vào vận hành năm 2009 Con đập thứ năm vào hoạt động đập Nọa Trát Độ (Nouzhadu) Con đập tạo hồ chứa lớn sơng Mê Kơng có khả lưu trữ 27.490.000.000 mét khối nước Hồ chứa lớn đáng kể so với bốn hồ chứa trước cộng lại Máy phát điện đập đưa vào hoạt động vào năm 2012 Đập Công Quả Kiều (Gongguoqiao) tạo hồ chứa thứ sáu với sức chứa 120.000.000 mét khối nước vào cuối năm 2012 Tiếp theo đập Miêu Vĩ (Miaowei) bắt đầu hoạt động vào tháng năm 2017, chứa 660.000.000 mét khối nước Đập thứ tám đập Hoàng Đăng (Huangdeng) với hồ chứa lớn có dung tích 1.613.300.000 mét khối vào hoạt động vào tháng 11 năm 2017 Tiếp theo đập thứ chín Dahuaqiao bắt đầu hoạt động vào tháng năm 2018 với dung tích lưu trữ 293.000.000 mét khối nước Thứ mười đập Lidi, hoàn thành vào tháng năm 2018 với khả lưu trữ 75.000.000 mét khối nước Và cuối cùng, đập thứ mười một, Wunonglong, hoàn thành vào tháng 12 năm 2018 có dung tích lưu trữ 284.000.000 mét khối Để vận hành máy phát điện, đập phải giữ khối lượng nước đáng kể hồ chứa phía sau Do đó, ngày vận hành máy phát điện cho thấy phần đáng kể hồ chứa đập tạo cấp đầy Độ dốc chiều cao hồ chứa đập nguồn để sản xuất điện Ảnh: Nọa Trát Độ, đập lớn sông Lan Thương (Mê Kông) Trung Quốc Nguồn: Trang facebook Ủy hội sông Mê Kông III XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỊNG CHẢY Dữ liệu sử dụng cho nghiên cứu thu thập thời gian từ năm 1992 đến tháng năm 2019 Như đề cập phần trước, thời gian này, Chính phủ Trung Quốc tiến hành xây dựng loạt đập dịng sơng Mê Kơng Để tạo mơ hình dịng chảy ổn định, xác tỉ mỉ nhất, cần xác định khoảng thời gian số liệu tốt cho việc hiệu chuẩn thẩm định mơ hình Người ta cho năm khoảng thời gian đại diện lý tưởng cho dòng chảy tự nhiên Tuy nhiên, nghiên cứu quan sát vệ tinh vào khoảng thời gian đầu xác nhận liệu hai năm bị ảnh hưởng việc cấp đầy hồ chứa thượng nguồn đập Mạn Loan Do đó, năm chọn để hiệu chuẩn chuẩn/thẩm định mơ hình năm 1994 Mục tiêu sử dụng khoảng năm năm liệu để hiệu chuẩn, năm khác trước năm 2001 để thẩm định tính ổn định mơ hình Mốc thời gian tối ưu kết thúc việc hiệu chuẩn/thẩm định xác định dựa chứng cho thấy dịng chảy sơng năm 2002 sử dụng để cấp nước hồ chứa phía sau đập Đại Chiếu Sơn xây dựng gần thời điểm đó, đập sản xuất điện vào năm 2003 Điều tạo khoảng thời gian tám năm liệu để thực nghiên cứu hiệu chuẩn/thẩm định mối quan hệ tối ưu liệu trạm đo giá trị độ ẩm trung bình thượng nguồn IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Căn theo lập luận đưa trên, chọn liệu giai đoạn 1997 - 2001 khoảng thời gian đại diện tốt dịng chảy tự nhiên Do đó, giai đoạn hiệu chuẩn sử dụng để hình thành tảng phương trình hồi quy nhằm định lượng mối quan hệ độ ẩm số liệu trạm đo Kết mơ hình thể Bảng Mơ hình hồi quy giải thích 89% độ biến thiên cao độ sơng trạm đo Mơ hình có hệ số hồi quy 94 biên sai số chuẩn 0.67 Mơ hình có ý nghĩa khoảng tin cậy 0.99999 xác định điểm F 231 Có 57 bậc tự với 60 quan sát đại diện cho giá trị hàng tháng từ năm 1997 đến năm 2001 Phương trình hồi quy dựa độ trễ tích lũy hai tháng trình bày phần phương pháp nghiên cứu Chúng kiểm tra độ chuẩn xác việc sử dụng độ trễ hai tháng cách chạy mơ hình với độ trễ tháng Khả giải thích giảm khoảng 10% sai số tiêu chuẩn tăng thêm 10 cm cao độ sông sử dụng độ trễ tháng Phát xác nhận mô hình sử dụng độ trễ hai tháng cho phép so sánh mối quan hệ giá trị độ ẩm phép đo xác Bảng 2: Kết mơ hình hồi quy theo dõi dịng chảy tự nhiên thượng nguồn sông Mê Kơng Mức độ mơ hình dự đốn(R2) 89% Số tháng theo dõi mơ hình/ Bậc tự 60 / 57 Ý nghĩa mô hình / Điểm F .99999 / 231 Lỗi tiêu chuẩn tính mét 0.67 Hệ số chặn Y (Alpha) 0.92 Độ dốc tuyến tính Beta1 0.55 Độ dốc bình phương Beta2 0.95 Mơ hình hồi quy (phương trình 2) có hệ số chặn 0.921, hệ số tuyến tính 0.554 hệ số bậc hai 0.954 Hệ số chặn thể lưu lượng lưu vực độ ẩm có giá trị khơng Tuy nhiên, giá trị không xảy giai đoạn 28 năm liệu nói trên, đó, hệ số chặn khái niệm lý thuyết Nếu có thời kỳ khơ hạn dịng sơng phụ thuộc vào nước ngầm, lưu lượng dự đốn Số hạng tuyến tính cho thấy mối quan hệ trực tiếp giá trị độ ẩm trung bình cao độ sơng đo trạm đo Số hạng bình phương đại diện cho thành phần phi tuyến tính mối quan hệ độ ẩm giá trị trạm đo (Singh 2007) Số hạng phi tuyến tính đưa dựa thực tế có lượng nước nhỏ gần bề mặt, phần lớn lượng nước giữ đất khơng chảy vào sông Tuy nhiên, giá trị độ ẩm tăng lên, tỷ lệ nước chảy phía sơng cao Khi đất bão hòa, tất nước chảy xi dịng làm tăng mực nước ngầm Do đó, mối quan hệ số độ ẩm cao độ sơng phi tuyến tính PHƯƠNG TRÌNH Cao độ sơng = 0.921 + (0.554 * Chỉ số Độ ẩm) + (0.954 * Chỉ số Độ ẩm * Chỉ số Độ ẩm) Do có phản ứng chậm trễ độ ẩm bề mặt tích lũy thượng nguồn cao độ sông biên giới Thái Lan, Lào Myanmar, giá trị độ ẩm giá trị trung bình tháng thời điểm xác định cộng với số độ ẩm từ hai tháng trước Như vậy, dòng chảy xác định dựa số độ ẩm từ ba tháng gần Đây cịn gọi mơ hình độ trễ tích lũy ba tháng phải khoảng thời gian dài để nước lưu vực thượng nguồn đến vị trí trạm đo Như đề cập trên, tránh sử dụng liệu từ năm 1992, 1993 2002 để thể dịng chảy tự nhiên, nước ba năm sử dụng để cấp vào hồ chứa phía sau đập xây dựng Thay vào đó, chúng tơi sử dụng liệu khoảng thời gian từ năm 1994 đến 1996 làm giai đoạn thẩm định để kiểm tra tính ổn định mơ hình Lượng nước dư trung bình giai đoạn hiệu suất 0.43 cm cao độ sông 0.52 cm thời gian thẩm định Chênh lệch lượng nước dư mức cm cao độ sông thời gian xác nhận hiệu chuẩn không đáng kể Để hiểu rõ mối quan hệ lưu lượng dự đốn đo lường, chúng tơi vẽ đồ thị hai đường cong khoảng thời gian theo dõi Những đường cong trình bày Hình Về tổng quan, nhìn chung có tương đồng cao năm ngoại trừ số ngoại lệ đáng ý phân tích Chúng ta thấy tương đồng cao chu kỳ dòng chảy hàng năm suốt thời gian hiệu chuẩn xác nhận Trong mùa khơ, lượng giáng thủy ít, phần lớn rơi xuống trì trạng thái đóng băng từ tháng 11 đến tháng 4, vào mùa mưa từ tháng đến tháng 10, tuyết tan phần lớn lượng giáng thủy rơi dạng lỏng Sự tương đồng chu kỳ hàng năm phép đo dự đốn trì mạnh mẽ sau đập thứ hai, Đại Chiếu Sơn, hoàn thành hồ chứa cấp đầy Cụ thể, nhìn vào dịng chảy dự đốn dòng chảy đo đạc giai đoạn 1994 2008 để thấy rằng, nhìn chung có tương đồng cao, ngoại trừ số ngoại lệ đáng lưu ý Mối quan hệ cao độ đo dòng chảy tự nhiên bắt đầu xấu sau năm 2012, vài đập hồ chứa lớn xây dựng, điều hạn chế nhiều lượng nước thời gian xả thượng nguồn Dịng chảy sơng Mê Kơng Số liệu giai đoạn tháng năm 1992 đến tháng năm 2019 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Year Hình 2: số liệu đo dự đốn Chiang Saen giai đoạn tháng năm 1992 đến tháng năm 2019 Đường đồ thị màu xanh biểu diễn độ vênh Nếu giá trị bị âm có nghĩa lượng nước trạm đo bị thiếu hụt Nếu giá trị dương có nghĩa lượng nước trạm đo dư Sự thiếu hụt nước sông đo giá trị độ ẩm giai đoạn 1992 1993 cho thấy nước sông Mê Kông sử dụng để cấp vào hồ chứa phía sau đập Mạn Loan mùa mưa (mùa hè) năm 1992 (Hình 3) Điều minh họa giá trị âm đường màu xanh (lượng nước dư), cho thấy số liệu trạm đo thấp dòng chảy dự đốn Trong mùa đơng, nước tích trữ xả, cho phép sản xuất nhiều lượng mùa khô để phân phối lượng đồng năm, mục tiêu dự án thủy điện Một phần lớn dòng chảy tự nhiên cao vào năm 1995 sử dụng để cấp nước cho hồ chứa Mạn Loan, điều làm giảm lượng nước đến trạm đo Có vẻ hồ chứa gần đạt công suất vào cuối năm 1995, khả cần lưu trữ nước hạn chế dòng chảy tự nhiên Như vậy, năm năm cho thấy mối quan hệ tương đồng cao dòng chảy tự nhiên dòng chảy xả từ đập đến Chiang Saen Dịng chảy sơng Mê Kơng Số liệu giai đoạn tháng năm 1992 đến tháng 12 năm 2019 Hình 3: Đây đồ thị phóng to hình giai đoạn năm 1992-2000 Điểm khác biệt lớn dòng chảy đo trạm dịng chảy dự đốn xảy vào năm 2002 (Hình 4) Dữ liệu đo cho thấy vào năm 2002, có lượng nước lớn xả từ đập Đại Chiếu Sơn Sự kiện tương ứng với việc khánh thành tuabin đập để sản xuất điện Cụ thể, vụ xả nước lớn xảy vào tháng tháng năm 2002 Dữ liệu hàng ngày chí cịn thể cụ thể hơn, cho thấy có điều khơng giải thích xảy thượng nguồn trạm đo Thái Lan thời gian Thông thường việc tăng giảm dịng chảy dịng sơng diễn từ từ nhiều tháng năm 2002 lại khơng phải Dịng chảy tối đa sơng thường xảy vào tháng tám, tháng chín tháng mười, đạt điểm cực đại vào tháng chín Tuy nhiên, năm 2002, dòng chảy cao vào tháng bảy tháng tám Cụ thể, cao độ sông 8,16 mét vào tháng 8, giảm xuống 4,88 mét vào tháng 9, giảm khoảng 40% vào mùa mưa Điều chí cịn trái tự nhiên tốc độ dịng chảy sơng tăng lên sau giảm xuống, 10.17 mét vào ngày 21 tháng 6.96 mét năm ngày sau Chỉ số độ ẩm khơng cho thấy thay đổi để giải thích cho tượng vào năm 2002 Do đó, chúng tơi kết luận có tình trạng xả nhiều nước phía sau đập thời gian ngắn, làm thay đổi đáng kể trạng thái dòng chảy tự nhiên sông Số liệu cho thấy xuất xung lượng nước không tự nhiên giải phóng sau máy phát điện đập Mạn Loan Đại Chiếu Sơn vận hành Những phát tương tự phát vào khoảng thời gian vận hành máy phát điện đập Cảnh Hồng năm 2009 Dường có xung lượng nước trái tự nhiên vào khoảng thời gian Có thể Chính phủ Trung Quốc tiến hành sản xuất điện với công suất gần tối đa thông qua tuabin đập đưa vào hoạt động (khánh thành), giải phóng xung lượng nước lớn hạ lưu thời gian ngắn Tuy nhiên, khơng có thơng tin xác nhận vấn đề cần có nhiều nghiên cứu để hiểu rõ dòng chảy không tự nhiên khoảng thời gian mà máy phát điện vào hoạt động Dịng chảy sơng Mê Kơng Số liệu giai đoạn tháng năm 2001 đến tháng 12 năm 2009 Hình 4: Đây đồ thị phóng to hình giai đoạn năm 2001-2009 Dường dòng chảy tự nhiên mức cao mùa mưa năm 2003 (mùa hè) bị hạn chế hai đập thượng nguồn cần cấp nước lại vào hồ chứa dùng cạn năm trước, máy phát điện vận hành lượng nước dư thừa xả xuống hạ nguồn trình sản xuất điện vào năm 2002 Dữ liệu từ năm 2006 2009 cho thấy nước bị “thiếu hụt” trạm đo Chiang Saen, tương ứng với giai đoạn nước bị giữ lại thượng nguồn Có vẻ mực nước hồ chứa hạ xuống mùa đông để hỗ trợ sản xuất lượng mùa khơ Mơ hình dịng chảy đo đạc dịng chảy dự đốn năm lại thập kỷ tương đồng với Sự khác biệt đáng kể dòng chảy đo đạc dịng chảy dự đốn xảy vào năm 2010, đập lớn Tiểu Loan hoàn thành máy phát điện vào hoạt động Hình phần phóng to chuỗi thời gian nghiên cứu giai đoạn 2010 đến 2019 Như lưu ý trước đó, hồ chứa có sức chứa lượng nước gấp bảy lần so với ba hồ chứa trước cộng lại, khả điều tiết hạn chế dòng chảy hồ tăng lên cấp gấp 10 lần Khả hạn chế dòng chảy thể rõ ràng mối quan hệ lưu lượng tự nhiên dự đoán lưu lượng đo thực tế, lượng nước lớn bị "thiếu hụt" trạm đo mùa khơ, mà dịng chảy sông phải tăng lên nhiều tuyết tan lượng giáng thủy theo mùa cao nguyên Tây Tạng Hơn nữa, số lượng nước bị thiếu hụt giải phóng mùa khơ Chính phủ Trung Quốc cam kết sử dụng đập thượng nguồn để điều tiết dịng chảy để giai đoạn dòng chảy cao thấp phân bổ Điều phù hợp với nhu cầu Trung Quốc việc phân phối sản xuất lượng suốt chu kỳ hàng năm, cho phép máy phát điện sử dụng đồng suốt năm Hậu việc điều tiết dòng chảy nước thường chảy mùa mưa lại xả vào mùa khơ Điều thấy rõ ràng chu kỳ hàng năm lượng nước dư, âm mùa mưa dương mùa khô Phần số dư (số liệu trạm đo trừ dịng chảy tự nhiên dự đốn) cho thấy chu kỳ hàng năm lặp lặp lại rõ ràng thập kỷ qua Liên quan đến trạm đo, số liệu đo vệ tinh cho thấy tình trạng thiếu nước mùa mưa Ngược lại, nước thừa lại xả mùa khơ Điều có lẽ để phân phối sản xuất điện cách đồng suốt năm Điều đặc biệt từ sau năm 2012, đập lớn nhất, Nọa Trát Độ hồ chứa đập hoàn thành Việc thiếu nước mùa mưa trở nên rõ rệt sau máy phát điện lớn bắt đầu hoạt động Khả điều tiết dòng chảy đập tăng lên, kéo theo tác động tương ứng hạ lưu cần giải thông qua giải pháp tổng thể (Wolfe tác giả khác 2003) Dịng chảy sơng Mê Kơng Số liệu giai đoạn tháng năm 2010 đến tháng năm 2019 Hình 5: Đây đồ thị phóng to hình giai đoạn năm 2010-2019 Năm đập xây dựng từ năm 2017 kết hợp gây thay đổi dòng chảy tự nhiên hồ chứa cấp đầy nước xả Một hậu lớn xảy vào năm 2019, hạ lưu sông Mê Kông ghi nhận số mực nước sông thấp từ trước đến Khi sử dụng số độ ẩm để dự đốn dịng chảy tự nhiên, rõ ràng cho thấy dịng chảy tự nhiên mức trung bình có nguồn gốc từ thượng nguồn sông Mê Kông Phần dư thể dịng chảy dư thừa mùa khơ, có lẽ để hỗ trợ sản xuất điện vào đầu năm 2019, dòng chảy mùa mưa bị hạn chế nghiêm trọng Việc thiếu nước nghiêm trọng hạ lưu sông Mê Kông mùa mưa năm 2019 bị ảnh hưởng phần lớn hạn chế nước chảy từ thượng nguồn sơng Mê Kơng thời gian Hợp tác Trung Quốc nước hạ lưu sơng Mê Kơng để mơ chu kỳ dịng chảy tự nhiên sơng Mê Kơng có lẽ thể cải thiện tình trạng dịng chảy thấp hạ lưu vào mùa hè năm 2019 Sử dụng mơ hình dự đốn dịng chảy tự nhiên, tính tốn lưu lượng nước chảy tự nhiên so với lưu lượng đo trạm đo Chiang Saen Sự khác biệt tóm tắt qua giai đoạn khác hồ sơ liệu 28 năm để xác định lượng nước tích trữ hồ chứa khai thác từ lưu vực sông thượng nguồn Chiang Saen cách thức khác Hiện tại, chúng tơi tính tốn 126.44 mét chiều cao dịng sơng bị thiếu hụt trạm đo Chiang Saen 28 năm hồ sơ liệu Khi có khả chuyển đổi cao độ dịng sơng thành thể tích dịng chảy, tính tốn lượng nước tích trữ xả lưu vực thượng nguồn tương ứng với lượng nước dòng chảy tự nhiên qua lưu vực Như có phép đo dịng chảy tự nhiên độc lập, số liệu áp dụng để mô chu kỳ sông tự nhiên cách xả nước đập gần biên giới Trung Quốc vào thời điểm dòng chảy thường đạt đỉnh Cụ thể, dịng chảy qua biên giới giữ mức thông thường cách xả nước mùa mưa – hay nói cách khác, cách tháo nước hồ chứa Hồ chứa cấp lại mùa khô cách tháo nước lưu trữ thượng nguồn, tạo lượng nước chảy xuôi vào hồ chứa gần biên giới Nếu số độ ẩm sử dụng làm hướng dẫn để mơ dịng chảy tự nhiên, tất cộng đồng dọc lưu vực sơng Mê Kơng hưởng lợi từ việc trì tính tồn vẹn sông Mê Kông (Dinar tác giả khác 2007) TÀI LIỆU THAM KHẢO Baran E and C Myschowoda (2009) Dams and Fisheries in the Mekong Basin Aquatic Ecosystem Health & Management, 12(3):227—234, 2009 Basist, A., Grody, N C., Peterson, T C., and Williams, C N (1998) Using the Special Sensor Microwave / Imager to Monitor Land Surface Temperatures, Wetness, and Snow Cover, Journal of Applied Meteorology, 37(September): 888-911 Basist, A., C Williams Jr., N Grody, T.F Ross, S Shen, A T.C Chang, R Ferraro, and M.J Menne (2001) Using the Special Sensor Microwave imager to Monitor Surface Wetness, Journal of Hydrometeorology, 2: 297-308 Blankespoor, B., A Basist, A Dinar and S Dinar (2012) Assessing Economic and Political Impacts of Hydrological Variability on Treaties: Case Studies of the Zambezi and Mekong Basins Policy Research Working Paper No 5996, World Bank, Washington, DC: 1-56 Demirel, M.C M J Booij, and A Y Hoekstra (2013) Impacts of climate change on the seasonality of low flows in 134 catchments in the River Rhine basin using an ensemble of bias-corrected regional climate simulations Hydrol Earth Syst Sci., 17, 4241—4257 Dinar, A., S Dinar, S McCaffrey, and D McKinney (2007) Bridges over Water: Understanding Transboundary Water Conflicts, Negotiation and Cooperation World Scientific Publishers Singapore and New Jersey Hardy, J P., Mary R Albert, and Philip Marsh (1999) Special Issue: Snow Hydrology Hydrological Processes Volume 13, Issue 12-13 1719-2113 Hollinger, J R., B Lo, G Poe, R Savage, and J Pierce (1987) Special Sensor Microwave user's guide Naval Research Lab Tech Rep., Washington, DC, 119 pp Kollet, S J and Maxwell, R M (2006) Integrated surface-groundwater flow modeling: A free-surface overland boundary condition in a parallel groundwater flow model Advances in Water Resources 29, 945—958 Kurtz, W., He, G., Kollet, S., Maxwell, R., Vereecken, H., & Hendricks Franssen, H.J (2016) TerrSysMP-PDAF (version 1.0): A modular high-performance data assimilation framework for an integrated land surface— subsurface model Geoscientific Model Development, 9(4), 1341— 1360 Lipper, L., et al., Climate-smart agriculture for food security Nature Climate Change, 2014.4: p 1068-1072, Lu X X Lu, R Y Siew (2006)