Luận án tiến sĩ địa lý học: Nghiên cứu và xác lập cơ sở khoa học để khôi phục dòng chảy sông Đáy phục vụ khai thác tổng hợp tài nguyên nước và cải thiện môi trường (đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá)

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC LAP CƠ SO KHOA HỌC DE

KHÔI PHỤC DONG CHAY SÔNG DAY PHỤC VỤ KHAITHÁC TỎNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC

VÀ CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG

(DOAN TỪ HÁT MON DEN BA THA)

CHUYEN NGANH: SU DUNG VA BAO VE TAI NGUYEN MOI TRUONG

MA SO: 62851501

LUAN AN TIEN SY DIA LY

NGUOI HUONG DAN KHOA HOC:

1 PGS.TS TRAN XUAN THAI

2 PGS.TS VŨ VAN PHÁI

HA NOI, 2007.

Giải thích ký hiệu viết tắt:

WB Ngân hàng thế giới

ADB Ngân hàng phát triển châu Á

DO Ôxy hòa tan

BOD, Nhu cau oxy sinh hoa

As Thach tin (Asenic)

TCVN Tiéu chuan Viét Nam

TCN Tiéu chuan nganh

DANIDA Co quan hop tac phat trién Dan Mach

TONG QUAN VE DONG CHAY MOI TRƯỜNG VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VESONG DAY TU KHI CÓ CONG TRINH PHAN LU DAP DAY

Một số bài học kinh nghiệm về sự can thiệp qua giới hạn của

con người vào dòng chảy sông ngòi

Tổng quan về dòng chảy môi trường

Khái niệm vẻ dòng chảy môi trường

Lưu lượng dòng chảy môi trường

Nghiên cứu và áp dụng thực tế trên thé giới về dòng chảy môi trường

Cơ sở tiếp cận phương pháp xác định dòng chảy môi trường

Một số phương pháp xác định dòng chảy môi trường

Tổng quan các nghiên cứu về sông Đáy từ khi có công trình

phân lũ sông Đáy

Chương 2

-NHAN DIỆN CÁC TÁC ĐỘNG TIEU CUC CUA CONG TRÌNH PHAN LŨ

SONG DAY TỚI DONG CHAY VÀ MỖI TRƯỜNG NƯỚC SONG DAY

DOAN TU HAT MON DEN BA THA

Đặc điểm tự nhiên, dân sinh kinh tế xã hội lưu vực sông Đáy và khu vựctừ Hát Môn đến Ba Thá

Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Đáy và khu vực từ Hát Môndén Ba Tha

Tình hình phát triển dân sinh kinh tế xã hội trong lưu vựcsông Đáy khu vực từ Hát Môn đến Ba Thá

Công trình phân lũ sông Đáy - chức năng và nhiệm vụSự hình thành công trình phân lũ sông Day

Nhiệm vụ công trình phân lũ sông Đáy và sông Đáy trong tình hình mới khi

có các hò chứa thượng nguồn

Nhận diện các tác động tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy

Các tác động tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy tới dòng

chảy sông Đáy

Các tác động tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy tới lòng

dẫn sông Day

Các tác động tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy tới môi trường

nước sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Tha

17182025

Tác động tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy tới dân sinh kinh tế xã

23.4 ~ 75

235 Tác động tiêu cực của việc lap cửa phân lưu sông Day Hát Môn tới biến 77

, động long dân sông Hong khu vue Cam Dinh — Trung Ha.

Chuong 3

XÁC LAP CO SO KHOA HOC KHÔI PHUC DONG CHẢY CAI TAO 83

MOI TRUONG SONG DAY DOAN TU HAT MON DEN BA THA

31 Thiết lập sơ đồ logic nghién cứu xác lập cơ sở khoa học khôi phục dòng 83

chảy, cải tạo môi trường sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Xác định nhu cầu dùng nước hiện tại và dự báo trong tương lai trên lưu

3.2 vực song Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Tha theo quan điểm tong hợp v a 85

dòng chảy môi trường

3.2.1 Các định mức dùng nước theo tiêu chuẩn các ngành của Việt Nam 85

322 Phân tích xác định nhu cầu dùng nước hiện tại cho lưu vực sông Đáy đoạn 88

” từ Hat Môn dén Ba Tha vào mùa khô

323 Dự báo nhu cầu dùng nước cho lưu vực sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba 9]

Tha tính toán theo phương hướng phát triển kinh tế xã hội

3.2.4 Xác định nhu cầu dùng nước theo quan điểm dòng chảy môi trường 93

Lựa chọn phương pháp tính toán thủy lực dòng chảy và chất lượng môi

3.3 96

trường nước mới được tái tao

33,1 Lựa chọn mô hình và thiết lập sơ đô tính toán thuỷ lực dòng chảy %6

l mới được tái tạo

332 Lựa chọn và thiết lập mô hình tính toán chất lượng nước dòng chảy 101

~ mới được tái tao

3.4 Xác định chế độ thuỷ lực của dòng chảy sông Đáy mới được tái tạo 10935 Tinh toán xác định chat lượng môi trường nước của dòng chảy sông 113

sẽ Đáy mới được tái tạo

3.5.1 Xác định các điều kiện tính toán chất lượng nước sông Day 1133.5.2 Kết quả tính toán chất lượng nước với trạng thái lòng dẫn hiện tại 116

3.5.3 Kết quả tinh toán trong trường hợp lòng dẫn đã được cải tao 124T Kiến nghị các giải pháp hỗ trợ để duy trì bền vững dòng chảy môi 128" trường được tái tạo trên đoạn sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá

3.6.1 Giải pháp công trình 1283.6.2 Các giải pháp phi công trình 135

KET LUẬN 143

DANH MUC BANG

Cac gia trị, chức năng của sông ngòi mà lưu lượng của dòng chảymôi trường cân thiết đáp ứng

Sự mất cân đối giữa các thông số hình dang mặt cat ngang sông Day

từ đập Đáy đến Ba Trá

Thay đổi của cao trình đáy thấp nhất (Zđáy) và cao trình bãi sông (Zbãi)

tại một số mặt cắt trên sông Đáy đoạn từ đập Day tới Ba Tha

Nhu cầu sử dụng nguyên nhiên vật liệu trong | ngày tại một số làng nghềchế biến nông sản trong khu vực

Nhu cầu sử dụng nước trong sản xuất tại một số làng nghé ché biến nông sản

Lượng nước thai từ sản xuất tại làng nghé dét nhuộm Dương Nội

Chất lượng nước mặt trong khu vực

Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy ngày 6 tháng 10 năm 2003Kết quả phân tích chất lượng nước sông Đáy ngày 21 tháng 12 năm 2003

Lượng nước tưới đổ ải cho đất không bị chua, mặn

Lượng nước tưới trong thời gian ngâm ải

Nhu cầu nước cho khu chăn nuôi của lưu vực sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến

Ba Thá

Dự báo nhu cầu nước cho chăn nuôi tới năm 2020

Dự báo nhu cầu nước sinh hoạt tới năm 2020

Dự báo nhu cầu nước cho công trình công cộng tới năm 2020

Dự báo nhu cầu nước cho công nghiệp nhỏ, tiểu thủ công nghiệp, môi trường

nông thôn tới năm 2020 ;

Ty lệ cân thiệt của dòng chảy trung bình năm dé đạt được

các mục tiêu khác nhau

Một số mô hình thuỷ lực đã và đang được sử dụng ở Việt Nam

Một số mô hình chất lượng nước được sử dụng trên the giới và ở Việt Nam

Mực nước tính toán trên sông Đáy theo các cấp lưu lượng

Chất lượng nước lấy vào từ sông Hồng

Tổng hợp tính toán hiệu quả pha loãng các thành phần ô nhiễm của

dòng chảy mới được tái tạo

Các đoạn sông và cao độ đáy sông tại các mặt cat cải tạo nạo vét

Hình 2.1Hình 2.2Hình 2.3Hình 2.4Hình 2.5Hình 2.6Hình 2.7Hình 2.8Hình 2.9Hình 2.10Hình 2.11Hình 2.12Hình 2.13Hình 2.14Hình 2.15

Hình 2.16

Hình 2.17Hình 2.18Hình 2.19Hình 2.20Hình 2.21Hình 2.22Hình 2.23Hình 2.24Hình 2.25Hình 2.26Hình 2.27Hình 2.28

Hình 2.29

Hình 2.30Hình 2.31

Hình 2.32

DANH MỤC HÌNH

Bản đồ lưu vực sông Đáy

Hình dạng dòng sông Đáy đoạn từ sau đập Đáy đến Ba Thá

Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước tại trạm Ba Tha (1965-1980)

Phân bỏ dân số sản xuất nông nghiệp và phi nông nghiệp

Tỉ trọng giá trị sản xuất nông nghiệp của các huyện năm 2003

Giá trị sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp năm 2003

Sơ dé đầu mối công trình phân lũ sông Day '

Đê tràn Hát Môn

Đập Đáy nhìn từ hạ lưu

Sự mắt cân đối giữa các thông số hình dạng mặt cắt ngang sông ĐáyBiến thiên cao độ đường đáy sông Đáy

Rau muống phủ kín lòng sông Day

Sản xuất miễn dong tại làng nghề Minh Khai `

Nước thải tại mương tiêu làng nghề sản xuất nông sản Cát Qué

Nông độ các chỉ tiêu COD, BOD, DO trong nước sông DaySơ đồ vị trí lầy mẫu lưu vực sông Đáy

Diễn biến độ dẫn điện trong nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Diễn biến hàm lượng ran hoa tan trong nước sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba ThaDiễn biến nồng độ Magiê trong nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Cống tiêu nước thải Đào Nguyên

Diễn biến hàm lượng sắt trong nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Nước sông Đáy đen đặc tại cầu qua sông Đáy trên đường Láng-Hòa Lạc

Diễn biến hàm lượng Boren trong nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Nông độ Oxy hoà tan trong nước sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Tha

Diễn biến nhu cầu ôxy sinh hoá trong sông Day đoạn từ Hát Môn dén Ba Tha

Diễn biến nồng độ nitorit trong nước sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba ThaNước thải từ làng nghé đồ vào sông Day qua trạm bơm Minh Khai

Diễn biến hàm lượng EColi trong nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Diễn biến hàm lượng CI.ferfrigens trong nước sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Thé

Diễn biến nồng độ Chi trong nước sông Day đoạn từ Hát Môn tới Ba Tha

Biến động lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa phân lưu sông Đáy cũ (Hát Môn)

giai đoạn 1965-1987

Biến động lòng dẫn sông Hồng khu vực cửa phân lưu sông Đáy cũ (Hát Môn)

giai đoạn 1987-1993

Hình 3

Sat lở bãi Trung Kiên - Trung Hà

Sơ đồ logic nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học khôi phục dòng chảy, cải tạo môi

trường sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá

Sơ đỏ biểu diễn dòng chảy cho phương trình liên tục

Sơ đỏ tính toán thủy lực đoạn sông Day

Trắc dọc đoạn sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá

Diễn biến mực nước trên sông đáy theo các cấp lưu lượng

Diễn biến hàm lượng chi trong sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Tha với lưu longtái tạo Q=35m'/s

Diễn biến nồng độ nhu cầu oxy sinh hoá và oxy hoà tan trong sông Day đoạn từ Hát

Môn đến Ba Thá với lưu lượng tái tạo Q=35m°*/s

Diễn biên nông độ thạch tín trong sông Day đoạn từ Hát Môn đên Ba Tha với lưu

lượng tái tạo Q=35m’/s

Diễn biến nồng độ Boren trong sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá với lưu

lượng tái tạo Q=35m”⁄s

Diễn biến hàm lượng Boren trong sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá với lưulượng tái tạo Q=§50m”/s

Diễn biến hàm lượng Chì và Thạch tín sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thávới lưu lượng tái tạo Q=50m/s

Diễn biến hàm lượng oxy hoà tan và nhu cầu oxy sinh hoá trong sông Đáy đoạn từ

Hát Môn đến Ba Thá với lưu lượng tái tạo Q=50m"/s

Diễn biến hàm lượng oxy hoa tan va nhu cầu oxy sinh hoá trong sông Day đoạn từ

Hát Môn đến Ba Thá với lưu lượng tái tạo Q=75m”⁄s, Q=100m”⁄s.

Diễn biến hàm lượng chi, thạch tin và boren trong sông Day đoạn từ Hát Môn đến

Ba Tha với lưu lượng tái tạo Q=75m3/s

Diễn biến giá trị nhu cầu ôxy sinh hoá khi cải tạo và không cải tạo lòng dẫn sông

Đáy với lưu lượng tái tạo Q = 35m’/s.

Diễn biến giá trị ôxy hoà tan khi cải tao và không cải tao lòng dẫn sông Day với lưu

lượng tái tạo Q = 35m’/s.

Diễn biến giá tri nhu cầu ôxy sinh hoá khi cai tạo và không cải tạo lòng dẫn sông

Day với lưu lượng tái tạo Q = 50m”⁄s.

Diễn biến giá trị ôxy hoà tan khi cải tạo và không cải tạo lòng dẫn sông Đáy với lưulượng tái tạo Q = 50m”⁄s.

So đồ tái sử dụng nước trong sản xuất bún khô

So do tái sử dụng nước trong sản xuất tỉnh bột dong

Mô hình xử lý nước thải tập trung làng nghẻ chế biến nông sản

Sơ đồ xử lý nước thải tập trung tại các làng nghề dệt nhuộmSơ đồ hệ thong xử lý nước thải cán

MO DAU

1 Tinh cấp thiết của đề tai:

Sông Đáy là phân lưu tự nhiên của sông Hồng Sông Đáy tách ra từ

sông Hồng ở cửa Hát Môn thuộc huyện Đan Phượng tỉnh Hà Tây và đồ ra

nhưng tới Ninh Bình sông Đáy lại nhận thêm nước của sông Hồng qua sông

Đào Nam Dinh, vị trí hợp lưu là Độc Bộ va qua sông Ninh Cơ nói thông bangkênh Quan Liêu Ngoài ra sông Day còn nhận thêm một phan nước của sông

Hồng qua sông Nhuệ bằng sự điều tiết của cống Liên Mạc (Hà N6i) VỊ trí

hợp lưu của sông Đáy và sông Nhuệ là Phủ Lý Hai chi lưu độc lập của sông

Đáy năm ở phía tây của lưu vực là sông Tích, hợp lưu vào sông Đáy ở Ba Thávà sông Hoàng Long, hợp lưu vào sông Day ở Gian Khẩu -

Do đặc điểm tự nhiên, lưu vực sông Day nam ở phía tây của đồng bang

sông Hồng là khu vực có cao độ trung bình tương đối thấp nên từ nhiều thé ky

trước, hàng năm vào mùa lũ, lũ sông Hồng dồn dé vào sông Day rất lớn gây

ra úng ngập cho các khu vực ven sông Đáy thuộc các tỉnh Hà Tây, Hà Nam,

Nam Định, Ninh Bình Trung bình mỗi năm có tới hàng chục con lũ làm ngập

vùng rộng lớn ven sông Đáy Đời sống của nhân dân trong vùng ngập úng rất

cùng cực, sản xuat canh tac bị động, bap bênh.

Trong khai thác thuộc địa những năm đầu thế kỷ 20, người Pháp đã chúý tới phòng chống lũ sông Hồng bảo vệ đồng bằng Bắc Bộ, đặc biệt là bảo vệ

thu đô Hà Nội - trung tâm hành chính của Đông Dương thuộc địa Công trình

phân lũ đầu tiên và lớn nhất Đông Dương được xây dựng nhằm mục đích hạ

thấp mực nước lũ tại Hà Nội cứu nguy cho Hà Nội khi gặp lũ lớn là công

trình phân lũ sông Đáy với hạng mục chính là đập Đáy Đập Đáy được xâydựng từ năm 1934 và hoàn thành năm 1937 do Chánh kỹ sư công chính

Anbert thiết kẻ, Đập Đáy được đặt ở khu vực Phùng huyện Đan Phượng tỉnhHà Tây, cách cửa Hát Môn khoảng 10km vẻ hạ lưu.

Nhiệm vụ của công trình phân lũ sông Đáy là chặn dòng chảy sông Đáy

không cho nước sông Hồng chảy vào sông Đáy bằng đê tràn Hát Môn Nhưvậy, trên sông Đáy vào mùa lũ sẽ không còn lũ để gây úng ngập thường

xuyên cho lưu vực sông Đáy thuộc các tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định,

Ninh Bình như trước đây Chi khi nào mực nước trên sông Hong dâng cao, uy

hiếp thủ đô Hà Nội thì nước lũ sông Hồng sẽ tràn qua đê tràn Hát Môn vào

khu chứa lũ Vân Cốc va đập Day được mở ra dé phân lũ vào sông Day, giảm

mực nước sông Hông cứu nguy cho Hà Nội.

Từ sau khi có công trình phân lũ sông Day đến nay, đoạn sông Day từ

Hát Môn đến Ba Thá có chiều dài hơn 60km là đoạn sông “chết” vì không có

nguồn nước nhập vào, ngoài lượng nước thải d6 vào từ các khu dân cư, khusản xuất và khu canh tác trong lưu vực sông Việc canh tác sản xuất, sinh hoạt

của nhân dân rất khó khăn do thiếu nước, cùng với ảnh hưởng to lớn của ô

nhiễm môi trường Chi đến Ba Tha sông Day mới có nước của sông Tích

nhập vào, lưu lượng của sông Đáy mới được cải thiện một chút.

Cho đến nay chưa có một nghiên cứu nào đánh giá so sánh giữa “cái

được” và “cái mất” của việc xây dựng công trình phân lũ sông Đáy Một thực

tế cho thay rang, qua 70 năm, chức năng phân lũ của sông Đáy bằng công

trình đập Day chưa khi nao thực hiện được Trong thời gian trên chi có 4 lầnphân lũ lớn vào các năm 1940, 1945, 1969, 1971và cả 4 lần đều không thành

công Chức năng triệt tiêu lũ thường xuyên từ sông Hồng vào sông Đáy

dường như đã thực hiện được do việc lắp cửa vào sông đáy ở Hát Môn tới cao

trình + 15m Nhưng triệt tiêu lũ thường xuyên cũng là triệt tiêu dòng chảy tự

nhiên của sông Đáy đoạn từ Hát Môn tới Ba Thá và kéo theo nhiền hệ lụy mà

cho đến nay chưa có nhiều nghiên cứu đánh giá Do không còn dòng chảy tựnhiên nên lòng dẫn cơ bản của sông Day bị san lap làm khu canh tác, khu dân

cư dẫn tới khả năng thoát lũ của lòng dẫn sông Đáy khi phải phân lũ rất hạn

3

ché Không còn nguồn nước từ sông Hong, dong chay song Day hinh thanhchủ yếu từ nguồn nước thải sinh hoạt và sản xuất của làng nghé ven sôngcùng với nước hồi quy từ canh tác nông nghiệp nên dòng chảy sông Day bi 6

nhiềm rất nghiêm trọng Do cửa phân lưu sông Đáy ở Hát Môn bị lắp nên tạora hiệu ứng động lực gây diễn biến rất mạnh mẽ lòng dẫn đoạn sông Hồngkhu vực Hát Môn, Cẩm Đình, Trung Hà trong rất nhiều năm qua.

Cần thiết phải làm sống lại sông Đáy trong thời gian dài không phân lũ

và ca khi phải phân lũ Cần phải đưa sông Day ít nhất là đoạn từ Hát Môn tới

Ba Thá trở lại là con sông bình thường cùng với cuộc sống tự nhiên, bền vững

của nó Đó là tư duy xuất phát điểm khi nghiên cứu sinh lựa chọn dé tài cho

luận án tiền sĩ của mình: “Nghiên cứu và xác lập cơ sở khoa học dé khôi phục

dòng chảy sông Day, phục vụ khai thác tổng hợp tài nguyên nước và cải thiệnmôi trường (đoạn từ Hát Mon đến Ba Tha)”.

Luận án không đặt vấn đề xem xét lại nhiệm vụ phân lũ rất cần thiết và

rất tích cực của công trình phân lũ sông Đáy trong chiến lược quốc gia về

phòng chống lũ ở đồng bằng sông Hồng Luận án chỉ đi sâu tìm hiểu các mặthạn chế của công trình phân lũ sông Day mà khi thiết kế cũng như khi vận

hành, nhất là trong tình hình mới hiện nay chưa được xem xét thấu đáo Từ đó

luận án xác lập các cơ sở khoa học cho việc khôi phục dòng chảy sông Đáy

nhằm khai thác tối đa tài nguyên nước và cải thiện môi trường đoạn từ Hát

Môn đến Ba Thá.

2 Mục tiêu luận án:

e = Nhận diện các mặt tiêu cực cua công trình phán lũ sông Day anh hưởng

tới dòng chay, lòng dân, chát lượng nước và các tác động bát lợi khác trên

đoạn sông Day từ Hát Môn đến Ba Tha.

e Nac lập các cơ sở khoa học dựa trên các luận diém mới vé khai tháctong hop tài nguyên nước và dòng chay môi trường đề khôi phục tai tạo lại

dong chảy sóng Day đoạn từ Hát Món đến Ba Tha theo hướng bên vững.

4

3 Giới hạn phạm vi nghiên cúu:

° Pham vi nghiên cứu của luận an được giới hạn:

Là lưu vực và dòng sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá trong đó có xét tới mối

quan hệ với toản hệ thông.

° Các van dé nghiên cứu được giới han:

— Điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế xã hội iưu vực sông Bay đoạn từ HatMôn dén Ba Tha.

— Chế độ thuỷ lực dòng chảy và long dan sông Day trong khu vực nghiên

— Chất lượng môi trường nước dòng chảy sông Day trong khu vực nghiên

4 Nhiệm vụ và nội dung thực hiện của luận án:

e Thu thập xử lý phân tích các tài liệu cơ bản về địa hình, địa chất, khí

tượng thuỷ văn, dân sinh kinh tế xã hội lưu vực sông Đáy và đoạn sông Đáytừ Hát Môn đến Ba Thá.

e Khao sát thực địa, đo đạc lấy mẫu và phân tích mẫu nước sông Day, xác

định mức độ ô nhiễm môi trường nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba

e Phan tích, đánh giá, nhận diện các mặt tiêu cực cua công trình phan lũ

sông Đáy tới nguồn nước, dòng chảy, lòng dẫn và chất lượng nước sông Đáy

đoạn từ Hát Môn tới Ba Thá.

e Phan tích đánh giá xác định nhu cau dùng nước cho sản xuất nông nghiệp,sinh hoạt, sản xuất tiểu thủ công nghiệp, làng nghề và các yêu cầu dân sinhkinh tế khác trong khu vực nghiên cứu hiện tại và cho tương lai theo phương

pháp phô biến thông dụng.

e Vận dụng các nguyên lý mới về dòng chảy môi trường, phân tích đánh giáxác định nhu cầu dùng nước cần thiết dé đáp ứng khai thác tông hop tải

nguyên nước sông Day đoạn từ Hát Môn dén Ba Tha.

e - Xác định chế độ thuỷ lực mới được tái tạo của dòng chảy sông Day từ Hát

Môn tới Ba Thá bằng mô hình MIKE 11 của Viện Thuy lực Dan Mạch (DHI).

e Xac định chất lượng nước của dòng chảy môi trường mới được tái tạo

trong sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá bằng mô hình chất lượng nước

trong sông QUAL2E của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA).

e Dé xuất, kiến nghị các giải pháp hỗ trợ đề duy trì bền vững dòng chảy —

môi trường mới được tái tạo trên đoạn sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá.

5 Cơ sở tài liệu dé thực hiện luận án:

e Tài liệu về điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế xã hội và phương hướngphát triển của địa phương, của các làng nghề do nghiên cứu sinh đi điều tra

thực tế tại các xã trong khu vực nghiên cứu và thu thập tại các cơ quan quản

lý địa phương.

e© Tai liệu chất lượng nước sông Day đoạn từ Hát Môn đến Ba Tha do

nghiên cứu sinh khảo sát đo đạc trong 2 đợt vào tháng 10 và tháng 12 năm

2003 kết hợp với các tài liệu chất lượng nước sông Đáy từ các dự án khác.

e Tài liệu địa hình mặt cat ngang sông Đáy (29 mặt cắt) của Đài Khí tượng

thuỷ văn khu vực đồng bằng Bắc bộ làm cơ sở cho tính toán thủy lực và môi

trường nước.

e Tài liệu thủy văn tại trạm Ba Tha được lấy từ nguồn số liệu do Đài Khí

tượng thuỷ văn khu vực đồng bằng Bắc bộ thực hiện.

6 Phuong pháp nghiên cứu:

e Phuong pháp thu thập thông tin từ các nguồn tai liệu:

- Các tài liệu cơ bản địa hình, khí tượng thuỷ văn;

- Điều tra dân sinh kinh tế xã hội qua các phiéu thăm do;- Nguyên lý mới về dòng chảy môi trường.

e Phuong pháp điều tra khảo sat thực địa: đo đạc chat lượng nước, ô nhiễm

môi trường nước.

e Phuong pháp phân tích thống kê: Xử lý số liệu cơ bản, xử lý số liệu khảo

sát đo đạc.

e Phuong pháp mô hình toán:

- Áp dụng mô hình MIKE 11 xác định chế độ thuỷ lực cho dòng chảy

sông Đáy mới được tái tạo.

- Ap dung mô hình QUAL 2E xác định chất lượng nước cho dòng chảy

sông Đáy mới được tái tạo.

7 Luan điêm bảo vệ:

® Ludn điềm 1: Trước nhiệm vụ phòng chống lũ quá quan trọng, khi thiết kếxây dựng và suốt trong quá trình vận hành người ta chỉ chú ý tới chức năng

phân lũ của công trình phân lũ sông Đáy mà chưa chú ý tới các mặt tiêu cực

của công trinh nay Luận án phân tích, xác định và nhận diện các mặt tiêu cực

của công trình phân lũ sông Đáy.

® Luận điêm 2: Dựa trên quan diém sử dụng tông hợp tài nguyên nước va

lý luận mới về dòng chảy môi trường, luận án định lượng ø0 cau dùng nước

và xác định hiệu quả cai thiện 6 nhiễm chất lượng nước của dòng chảy canđược tái tạo trên đoạn sông Day từ Hát Môn đến Ba Tha.

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

e Ké từ khi có công trình phân lũ sông Day (1937) cho tới nay, chưa có một

nghiên cứu đánh giá nào về những tác động tiêu cực bat lợi tới dòng chảy,

môi trường và dân sinh kinh tế xã hội của công trình này Việc triệt tiêu dòng

chảy sông Đáy băng đê tràn Hát Môn và đập Đáy cùng với việc vận hành

phan lù hau như chưa bao giờ được thực hiện, con người đã can thiệp quá thô

bạo vào tự nhién, đã làm “chêt” di một đoạn sông, pha vỡ hoàn toàn cân băng

tự nhiên, sinh thái và môi trường của một khu vực rộng lớn, trên đó có hàngngàn dân sinh sông.

Mặc dù gặp nhiều khó khăn vẻ tài liệu và hạn chế về kiến thức mới song

nghiên cứu sinh đã mạnh dạn nghiên cứu dé tài có tính khoa học và thực tiễn

lớn này.

e Luận án đưa ra những ket quả bước đâu xác lập các cơ sở khoa học cho

việc khôi phục và tái tạo lại dòng chảy sông Day dựa trên các luận diém mới

vẻ dòng chảy môi trường và khai thác tông hợp tài nguyên nước.

e Ket quả nghiên cứu của luận án sẽ rat hữu ích cho các dự án về sông Day

đã và đang được tiên hành cho công tác quản lý lưu vực, quản lý lòng sông va

quản lý vận hành công trình dau mdi khi dòng sông Day được tái tạo.

e - Kết quả nghiên cứu của luận án cũng là thông điệp dé cho chính quyền va

nhân dân các địa phương trong lưu vực sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba

Thá chú ý tới bảo vệ môi trường sông Đáy, đưa các nhiệm vụ bảo vệ môi

trường vào trong các định hướng phát triên kinh tế xã hội của địa phương.

9 Những đóng góp mới của luận án:

e Nhận diện được các mặt tiêu cực và những tac động bat lợi do con người

can thiệp vào tự nhiên khi xây dựng công trình phân lũ sông Đáy đã làm triệt

tiêu dòng chảy của một phân lưu lớn của sông Hồng.

e - Vận dụng các lý luận mới về dòng chảy môi trường cùng với quan điểm

sử dụng tông hợp tài nguyên nước dé xác định lưu lượng yêu cầu của dòngchảy mới cân tái tạo trên đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá Đây là bước đầu trong

hướng nghiên cứu mới về dòng chảy môi trường ở Việt Nam.

¢ Chứng minh được hiệu quả cải thiện môi trường chất lượng nước củadòng chảy mới được tái tạo bằng các mô hình hiện đại: MIKEII - mô hìnhthuỷ luc), QUAL2E - mô hình chất lượng nước.

° Các giai pháp dé xuất đề hỗ trợ duy trì bền vững dòng chảy — môi trườngmới được tái tạo có tính khả thi và thực tiễn cao.

10 Cấu trúc luận an:

Luận án bao gồm 3 chương và các phần:

Mở đầu

Chương 1: Tông quan về dòng chảy môi trường và các nghiên cứu về sôngĐáy từ khi có công trình phân lũ sông Đáy.

Chương 2: Nhận diện các tác động tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy

tới dòng chảy và môi trường nước sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá.

Chương 3: Xác lập cơ sở khoa học khôi phục dòng chảy, cải tạo môi trường

sông Đáy đoạn từ Hát Môn đến Ba Thá.

& aA

Ket luận

Chương Í

TONG QUAN VE DONG CHAY MOI TRƯỜNG VÀ CÁC NGHIÊN CỨUVE SONG DAY TU KHI CO CONG TRINH PHAN LU SONG DAY.

1.1 Một số bai học kinh nghiệm về sự can thiệp quá giới hạn của con

người vào dòng chảy sông ngòi:

Từ khi xã hội loài người hình thành, con người luôn đấu tranh và thích

nghỉ với tự nhiên đề tồn tại và phát triển Ở vùng châu thổ của các con sông

lớn trên thé giới như châu thô sông Hoang Ha (Trung Quốc), châu thé sông

Hang (An Độ), châu thé sông Nin (Ai Cập) và các châu thé các sông khác thi

cuộc dau tranh và thích nghỉ giữa con người với dòng sông được thẻ hiện rất

rõ nét Thực chất của cuộc đấu tranh và thích nghỉ này chính là giảm thiêu các

mặt hại của dòng sông như: lũ lụt, xói lở, bồi lấp và khai thác các mặt lợi

như: nguồn nước phù sa, giao thông thuỷ, thuỷ sản, năng lượng dòng chay

Dé ngăn ngừa các tác hại của lũ lụt, con người đã xây dựng hệ thong đê

bao chóng lũ dọc các triền sông Dé khai thác nguồn nước với mục dich cấpnước và khai thác thuỷ điện, người ta đã xây dựng các đập ngăn sông tạo hồ

chứa nước Dé chỉnh trị dòng sông với mục đích khác nhau người ta sử

dụng các phương án cắt dòng, uốn dòng, chuyên dòng, thậm chí đào con sông

dong sông tự nhiên:

a Van dé xáy dựng dé bao chong lũ:

Dién hình cho cuộc đâu tranh giữa con người với lũ lụt là hệ thong dé

bao chong lũ dọc các trién sông lớn ở Trung Quoc, An Độ, Việt Nam đượcxây dựng từ hàng ngàn năm trước đây Sau nay con người tiép tục tu bô, gia

cường, ton cao dé cho đê chong được các con lũ lớn hơn Hậu qua đưa lại từ

10

những con dé đó là mực nước sông dang cao, bùn cát lang đọng trong lòng

sông, đáy song tăng lên và tạo thành các “dong sông treo” Mực nước trong

sông cao hơn nội đồng có nơi lên tới 7m=10m như ở đồng bằng sông Hồng

(Việt Nam) và từ 8m+12m như ở đồng bang sông Hoàng Ha (Trung Quóc)

Mực nước sông dâng cao luôn kèm theo hiểm hoạ vỡ đê mà thực tế đã xảy ra

rat nhiều nơi trên thé giới cũng như ở Việt Nam.

Một tác động bat lợi khác của dé bao chóng lũ la ngăn cách nguồn phù

sa tự nhiên làm khô căn hoá vùng dong bằng bồi tụ của chinh con sông đó tạo

ra Ví dụ như ở lưu vực sông Nin, sông Hoàng Hà có rất nhiều vùng đang bị

sa mạc hoá do không có nguồn nước tự nhiên cung cấp, không có nguồn phù

sa nuôi dưỡng Đất đai ở đồng bằng sông Hồng do đê chống lũ ngăn cách

nguồn nước tự nhiên nên ngày càng suy kiệt dinh dưỡng bởi thiéu nguồn phù

sa màu mỡ của sông Hồng Ngay từ năm 1940, trong tác phẩm "Sử dụng đất ở

Dong Dương thuộc dia" Pierre Gourou đã nhận định rằng: "châu thổ Bắc Bộ

đã chết trong tuổi vị thành niên của nó" (Pierre Gourou [16]) Nhận ra thực

trạng này, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn trong những năm gan đây

da cho xây dựng một số cống lấy phù sa ven sông Hồng Cống được mở vào

mùa lũ để cấp nước có nhiều phù sa cho các hệ thống thuỷ nông dé đưa vào

đồng ruộng đang thiếu nguồn dinh dưỡng tự nhiên từ phù sa Đây cũng là

điểm chúng ta cần suy nghĩ cho việc xây dựng hệ thống bờ bao, đê bao ở

đồng bằng sông Cửu Long hiện nay Có thê chúng ta được những cái trước

mắt song chúng ta lại mat rất nhiều vẻ lâu dài.

b Van dé xáy dựng các hô chứa, đập dang :

Theo các tư liệu lịch sử, việc xây đập và hồ chứa đã bát đầu từ hơn

5.000 năm trước, điển hình là ở Ai Cập, Trung Quốc (Park Ch [43]) Đến năm

1986, trên thế giới đã có khoảng 36.000 đập lớn, trong đó 2/3 tập trung ở

Chau A mà chủ yếu là ở Trung Quốc Tuy đưa lại các hiệu ích tích cực rất lớn

song các công trình đập, hồ chứa không phải là không có các tiêu cực Như ởViệt Nam, sau ngày thống nhất, Nhà nước ta đã rất chú trọng đến xây dựng

các đập, hồ chứa để phục vụ cho cấp nước, chống lũ, phát điện như công trình

thuỷ điện Thác Bà trên sông Chảy, đập thuy điện Hoà Bình trên sông Đà, đập

11

dang Thạch Nham trên sông Trà Khúc, công trình Dầu Tiếng trên sông Sai

Gòn, v.v Các công trình này đã đem lại những lợi ích rất to lớn, song các ảnh

hưởng của chúng đến môi trường khu vực cũng là rất đáng kể, trong đó có khu

vực hạ lưu đập Sau khi có đập dâng Thạch Nham, đoạn sông Trà Khúc ở hạ

lưu đập đến cửa Cổ Luỹ đã bị mặn xâm nhập lấn sâu vào trong sông, cùng với

sự ô nhiễm môi trường đã làm cho loài cá bống - một đặc san của sông này

"cá bống sông Trà” bị suy giảm, bờ sông bị xói lở mạnh, cửa sông bị bồi nông

hơn (Lê Thạc Cán [10]) Hai bên bờ sông Đà, sông Hồng ở hạ lưu đập HoàBình, đặc biệt là đoạn Sơn Tây - Hà Nội, trong các năm qua đã xảy ra xói lởbờ rất nghiêm trọng, nhiều như khu vực dân cư đông đúc đã bị sạt lở, nhà cửa

sụp đổ xuống sông như Phong Vân (Ba Vì) năm 2003, Minh Nông, Tân Đức(Việt Trì) năm 2001, Trung Hà (Vĩnh Phúc) năm 2002, Cẩm Đình (Hà Tây)

năm 2001 Nguyén nhân là do xói phổ biến lan truyền ở vùng ha du đập Hoà

e Van đề chặn dong, cắt dòng, chuyển dòng và khôi phục các con sông

Trong những năm 50-60 của thé kỷ 20, người Mỹ đã mac một sai lầm

khi chuyển một phần lưu lượng của một dòng nhánh sông Colorado thông quaviệc xây dựng đập Glen Canyon để lấy nước cấp cho một thành phố côngnghiệp thuộc bang Colorado đã làm cho điều kiện tự nhiên của nhánh sôngnày bị mất cân bằng, ảnh hưởng tới môi trường trong khu vực Mức độ ảnhhưởng nghiêm trọng đến nỗi vào những năm 80 của thế kỷ này, người ta đã

phải điều chỉnh, khôi phục lại dòng sông cũ, trả lại chế độ dòng chảy tự nhiên

ban đầu.

Con sông trở nên nổi tiếng sau khi được khôi phục là sôngCheonggyecheon ở Hàn Quốc Trong lòng Seoul rộng 607km” với 10,5 triệu

dân cùng với nhịp sống công nghiệp hiện đại, một con sông rất đẹp đã được

tái tạo, đem lại bộ mặt tươi mát, đầy ắp không khí thiên nhiên.

Cheonggyecheon vốn là một con suối dài 3.670m, có chiều rộng toi đa là

84m, chạy từ hợp lưu Seongbukcheon đến hợp lưu Jungnangcheon Có 24 cây

cầu bắc ngang Cheonggyecheon hau hết được xây từ triều đại Joseon nhưng

theo thời gian đã bị bồi lấp Con sông Cheonggyecheon là con sông chết.

12

Năm 2003, chính quyền Seoul quyết định tái tạo và khôi phụcCheonggyecheon Day là dự án khôi phục và chính trang đô thị lớn nhất lịch

sử Hàn Quốc cho thành pho Seoul 600 nam tudi nay.

Cheonggyecheon khéng chi dem lai hinh anh thién nhién tuoi mat vécảm quan mà còn có gia trị hữu dụng thực tế khi nó trở thành cái máy điều

hòa không lò đem lại hơi thở trong lành cho Seoul Trước khi công trình xây

dựng, nhiệt độ quanh khu vực dọc theo các cây cầu Cheonggyecheon thường

cao hơn ít nhất 5°C so với nhiệt độ trung bình Seoul Cheonggyecheon đã

giúp hạ nhiệt 3,6°C cho Seoul Đồng thời gió trong khu vực thôi nhanh gấp

hai lần, làm cho nông độ bụi lẫn CO; đều giảm rõ rệt Hiệu quả của dòngchảy môi trường do tái tạo lại sông Cheonggyecheon là hết sức thuyết phục.

Việc chỉnh trị, khai thác, mở thêm hoặc lấp đi một số nhánh sông củaAmuadaria và Sưdaria ở miền Trung A - Liên Xô vào những năm 50-60 của

thế kỷ trước, nay đã phải trả giá Ở rất nhiều khu vực trước đây màu mỡ trù

phú nay đã trở thành sa mạc Khu vực thượng lưu Sưdaria trước đây có rất

nhiều các khu dân cư sam uất, các bến cảng sôi động, các khu nghỉ mát nồi

tiếng nhưng đến nay khi dòng chảy không còn, thì các hoạt động kinh tế và

dân sinh đó cũng mắt theo, tat cả trở thành hoang phé.

Ở Việt Nam, năm 1980 chúng ta xây dựng đập Đình Vũ (Hải phòng)

với ý định dồn hết nước qua cửa Cam dé hạn ché bồi lap cảng Hải Phong nam

ở cửa này Từ đó, công trình Đình Vũ đã làm cho cả một vùng rộng lớn ở hạ

lưu trở thành hoang hoá do không có nguồn nước làm mat cân bang tự nhiên

và sinh thái khu vực Có ý kiến cho rằng cần dỡ bỏ đập Đình Vũ trả lại cho tự

nhiên dòng chảy vốn dĩ của nó dé khôi phục lại hệ sinh thái và cân bằng nước

cho khu vực.

Trong lich sử Việt Nam, vào thế ky 18 và 19, việc khơi dòng, lap dòng

các con sông đã dé lại những hậu quả nghiêm trọng vả là bài học kinh nghiệmcho chúng ta ngày nay Sông Hồng là con sông lớn có nhiều sông nhánh: sôngCa L6 tách ra ở Vĩnh Yên, sông Thiên Đức (sông Đuống) tách ra ở Hà Nội,

sông Cửu An tach ra ở Nghi Xuyên — Hưng Yên Các cửa sông này thường bị

13

boi lắp không tiêu thoát được lù cho sông Hong Dưới triều Tự Đức và MinhMang, triều Nguyễn đã cho khơi mở cửa vào sông Cửu An với hy vọng tiêuthoát lũ cho sông Hồng (1832-1847) song kết quả không như mong muốn.

Việc tiêu thoát lũ qua sông Cuu An lại gây ngập lụt nghiêm trọng cho các tỉnhHưng Yên, Hai Dương và gây vỡ đê sông Cưu An mà tình hình lũ trên sông

Hong van rat căng thăng Sau đó, khắc phục tinh trang này, triều Nguyễn đã

cho lap hoàn toàn cửa vào sông Cửu An, biến sông Cửu An thành sông nội

đồng không có nguồn cấp nước Từ đó làm cho vùng Hưng Yên, Hải Dươngthiếu nước tram trọng (Đỗ Đức Hung [9]) Vào năm 1955, Chính phủ ta đã

cho xây dựng công trình Đại thuỷ nông Bắc Hưng Hải để cấp nước cho khu

vực Hưng Yên, Hải Dương, lay nước sông Hồng từ công Xuân Quan, sử dụng

sông Cửu An làm một phần trong kênh chính.

Vì vậy việc mở hoặc lâp một con sông là một bài toán phức tạp, liên

quan và ảnh hưởng rât nhiêu tới sinh thái, môi trường, điêu kiện tự nhiên và

dân sinh kinh tê xã hội Khi đưa ra quyét định vê những van dé này cân

phải xem xét cân nhắc một cách thấu đáo.

1.2 Tổng quan về dòng chảy môi trường:

1.2.1 Khái niệm về dòng chảy môi trường:

Trước những thách thức lớn của biến đổi khí hậu toàn cầu, cùng với

suy thoái môi trường nghiêm trọng do sự phát triển mất cân đối của các nên

kinh tế và sự can thiệp quá thô bạo của con người vào tự nhiên, bắt đầu từ

thập kỷ cuối của thé kỷ trước đã xuất hiện một lĩnh vực học thuật mới với

thuật ngữ mới là "dòng chảy môi trường" (Environmental Flow).

Khái niệm dòng chảy môi trường không chỉ là một khái niệm mới ở

Việt Nam mà còn mới ở thé giới Hiện nay trên thé giới vẫn chưa thống nhất

để có định nghĩa chính thức về dòng chảy môi trường Tổ chức bảo tồn thiên

nhiên Quốc tế đã đưa ra định nghĩa: “dong chảy môi trường là sự phan bó

nước trong các sông và hệ thong nước ngâm đề duy trì các hệ sinh thái và lợiích cua chúng ở hạ lưu, nơi mà sông và hệ nước ngâm là doi tượng cho sự

cạnh tranh vé su dụng nước và điều hoà dong chảy” Theo định nghĩa cua

14

Boulton (1999) thi “Dong chay môi trường là sự xa tự nhiên cua nước với

mục dich đáp ứng nhu câu can thiết của mdi trường” Theo Therm, R.E“dong chảy môi trường có thé định nghĩa khái quát là sự cung cắp nước cho

hệ sinh thái nước để duy tri sự toan ven, nang sudt, Phuc vu va loi nhuan cua

no trong trường hop hệ sinh thái phai chịu dung sự điêu tiết dòng chảy và sựcạnh tranh của nhiễu Người su dụng nước `, hoặc theo Richard Davis & Rafik

Hirji (2003) “Dong chảy moi trường là lượng nước còn sót lại trong hệ sinh

thai sông, hoặc từ nơi khác đến dé nhằm mục dich quan lý điều kiện cua hệ

sinh thai đó `.

Dòng chảy môi trường là một thuật ngữ tông hợp bao gồm tất cả mọi

thành phần của dòng chảy sông ngòi, nó luôn thay đổi theo thời gian mà vẫn

mang tính chất đa dạng của dòng chảy tự nhiên, nó gan liền với các van dé

kinh tế, xã hội, cũng như là lý sinh và hoá sinh của môi trường nước.

Như vậy hệ thống sông ngòi cần đủ nước đề duy trì dòng chảy và đượcquản lý để bảo đảm lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường cho hạ lưu, bảo đảmduy trì một hệ sinh thái cân bằng và khoẻ mạnh Có nghĩa là bảo đảm dòngsông khoẻ mạnh cả về lượng và chất Một dòng chảy như vậy được gọi là

dòng chảy môi trường.

Dòng chảy môi trường là điều kiện sống còn để hệ thống sông ngòi tôn

tại, hoạt động bình thường, bên vững và gan liên với con người và hệ sinhthái Có nhiều yếu tố được dùng làm cơ sở phát triển các chỉ thị bền vững của

dòng sông, bao gồm:

- Các yếu tô thuỷ văn dòng chảy

- Các yếu tố hệ sinh thái

- Các yếu tố chất lượng nước

- Các yêu tô quản lý

1.2.2 Luu lượng dòng chảy môi trường

Lưu lượng dòng chảy môi trường là thành phần chính, thành phân đầu

tiên của dòng chảy môi trường, nó thê hiện mức độ khoẻ mạnh của dòng

song Lưu lượng cua dòng chảy môi trường càng lớn thì dòng chảy đó càngbao đảm cung cap đủ các yêu câu dùng nước khác nhau.

15

Bảng 1.1 Cac giá trị, chức năng của sông ngòi mà lưu lượng của dòng chảy

môi trường cần thiết đáp ứng

c—————————— Ss

| ~ ` | + ie , ~ * ` * as

Thanh Các giá trị, chức nang Lưu lượng của dòng chày môi

` | ` ,

phân | trường cân thiệt đáp ứng

L Dong vật | Cá nước ngọt là nguồn Protein có giá | - Lưu lượng đề duy trì môi trường

dưới nude | trị cho con người Cac quân thê động

On định bờ sông, cung cấp thức ăn vanhiên liệu cho con người, động vật và

là vùng đệm để sông ngòi chóng lại

việc mất chất dinh dưỡng và phù sa từcác hoạt động dẫn nước của con người |

- Lut nhỏ dé báo hiệu chu ky song

của động vat dưới nước

bờ sông

- Lưu lượng cao để chuyên chất

dinh dưỡng trên bờ và phát tán hạt

- Lưu lượng duy trì độ âm của đât ở

anne chay van chuyén cat va tach

a thành những hat min hon

nước vasông ngòi, đóng vai trò là nguồn cung

nước ngầm _ | cấp nước trong suôt mùa khô.

Hỗ trợ nghề cá và nông nghiệp ở vùng

lụt cho nông dân.

| Vùng ngập

Lưu lượng duy trì mức độ cân bằng

của muôi hay nước ngọt cân thiết

a nối biển với cửa sông

Duy trì nước tự nhiên quanh năm của | Lưu lượng để nạp lại tầng ngậm

Để cho lũ lụt vào vùng ngập lụt vào

thời điềm thích hẹtrong năm

Lưu lượng dồi dào đẻ tối đa hoá các

nét mỹ quan thiên nhiên gồm cả

nhiều lưu lượng được đề cập ở trên

Lưu lượng làm sạch cặn và tao, va

duy trì chất lượng nước cũng có the

thay ở động vật dưới nước

Lưu lượng duy trì sự đa dạng sinhhọc và chức năng của hệ sinh thái.

Một vài hoặc tât cả các loại lưu

My quan Am thanh của nước chảy qua các khe

đá, mùi hương và phong cảnh củadòng sông với cây cối, chim muông va

mm cá cảnh.

Giải trí và | Nước sạch và thác ghénh lý tưởng cho

văn hoá du lịch trên sông các hồ nước sạch là| ¡ noi nghỉ dưỡng tốt cho sức khoẻ cộng

L | dong.

| He sinh | Duy trì kha năng của hệ sinh thai dưới

| thái | nước dé điều hoa các tiến trình sinh

| thái thiết yếu như làm sạch giảm lũ lụt

— hoặc khống chế sâu bệnh |

| Bao vệ | Nguồn nước tối thiêu hoá các tác động

| toàn bộ của con người và giữ gìn môi trường | lượng trên.

| tự nhiên cho các thê hệ mai sau.

Việc nghiên cứu các lưu lượng của dòng chảy mỗi trường trong sông

như trên đưa lại những lợi ích:

- Giảm thiểu những tác động bất lợi từ các diễn biến mới của nguồn nước.

- Phục hồi các hệ sinh thái đã bị ảnh hưởng bởi những diễn biến trong quá khứ.

- Có thê hoạch định, tính toán hiệu ích hoặc tôn thất kinh tế của dòng chảy.

Mô ta lưu lượng dòng chảy môi trường có thé đơn giản như là việc chỉra mực nước đề cung cấp cho môi trường song, một chế độ dòng chảy b6 sung

hoàn chỉnh dé duy trì toàn bộ dòng sông và hệ sinh thái vùng ngập nước.

1.2.3 Nghiên cứu và ap dung thực té trên thé giới về dòng chảy môi

Mặc dù có nhiều phương pháp đánh giá xác định dòng chảy môi

trường, song hau hết các phương pháp đều thé hiện theo quan điểm và tình

hình của mỗi quốc gia và chưa có một quốc gia nào xây dựng được mộtphương pháp toàn diện Các nghiên cứu yêu cầu dòng chảy của dòng sông

đầu tiên được cơ quan quản lý cá và sinh vật hoang dã Hoa Kỳ thực hiện từ

1940 đến 1970, đây là quốc gia đưa ra văn kiện lập pháp chính thức vẻ yêu

cầu dòng chảy của dòng sông từ năm 1971 Văn kiện này được xây dựng từ

các nghiên cứu và luật chính sách môi trường Hoa Kỳ năm 1969, luật quyhoạch tải nguyên nước năm 1965.

Ở các nước Anh, Australia và New Zealand, khái niệm dòng chảy môi

trường bắt đầu xuất hiện từ thập niên 1980, trong khi đó ở các nước khác ở

Châu Âu, Nam Mỹ và Châu Á khái niệm này vẫn còn mới Một trong những

vấn dé khó khăn là thuật ngữ giữa các nước khác nhau, điều quan trọng là địnhnghĩa các thuật ngữ như thế nào, vì chúng có thể có nghĩa khác nhau trong cácphương pháp luận khác nhau Ví dụ, nước cần thiết cho dòng chảy môi trường

được các quốc gia gọi theo các tên khác nhau như: ở Nam Phi gọi là yêu cau

dòng chảy trong dòng chính, ở Zimbabwe gọi là dòng chảy môi trường, ở

Australia gọi là mục tiêu dòng chảy sông, ở Mozambique gọi là dòng chảy tối

\⁄~L1/ 534

thiêu chấp nhận được Các phương pháp luận có thé dùng dé tính toán yêu cầudòng chảy môi trường (EFR) bao gồm:

- Các phương pháp thuỷ văn.

- Các phương pháp môi trường sóng: dựa trên phân hạng thuy văn va

môi trường sống.

- Các phương pháp toản diện — ngay cảng thông dụng hơn, đặc biệt là ởAustralia và Nam Phi.

1.2.4 Cơ sở tiếp cận phương pháp xác định dòng chảy môi trường

Tất cả các yếu t6 dòng chảy sẽ ảnh hưởng đến hệ sinh thái của sông ngòi

theo một cách nào đó Muốn có một hệ sinh thái hoàn toàn tự nhiên thì chế độ

dòng chảy cũng phải hoàn toan tự nhiên Hầu hết các hệ sinh thái sông ngòi

đều được quản lý ở một mức độ nào đó, mọi người đều thừa nhận là cần phảilấy nước sông dé phục vụ các mục đích như nước sinh hoạt, tưới tiêu, phát

điện, xử lý công nghiệp, đó là những mục đích cần thiết cho sự tồn tại và

phát triển của con người Vì vậy, dòng chảy môi trường được phân bỏ cho

sông là một van dé được xã hội lựa chọn, được khoa học cung cấp hỗ trợ kỹ

thuật bằng cách cho biết hệ sinh thái sông sẽ như thé nào với các chế độ dòng

chảy khác nhau Điều kiện cần thiết của dòng chảy trong sông có thê được thiết

lập bởi cơ quan lập pháp, hoặc có thê đánh đổi thông qua thương lượng giữa

những người dùng nước.

Trong một số trường hợp, nước sẽ hồi quy về sông sau khi được sử

dụng như trường hợp thuỷ điện hoặc làm mát nhà máy công nghiệp, nhiệt

điện Thời gian dòng chảy sông ở hạ lưu điểm hồi quy của nước có thê bị

thay đổi và mực nước trong sông sẽ thấp hơn mức tự nhiên.

Trong các trường hợp khác, như khai thác nước phục vụ tưới tiêu, nước

được hỏi quy sẽ có số lượng rất nhỏ và rat xa so với điểm khai thác, thực tế có

the coi nước đã bị tiêu hao.

18

Trong 20 năm qua, ở các nước phát triển, một loạt những phương pháp,cách tiếp cận, và khung pháp lý đã được xây dựng dé giúp xác định dòng chảymôi trường Phương pháp thường giải quyết là cách đánh giá cụ thé của yêucau sinh thái Cách tiếp cận là cách làm việc dé đưa ra những đánh giá, ví dụ;

thông qua nhóm chuyên gia, khung pháp lý cho việc quản lý dòng chảy cung

cáp một chiến lược rộng hon dé đánh giá dòng chảy môi trường Chúng

thường sử dụng một hoặc một số phương pháp cụ thể và áp dụng các cách

tiếp cận nhất định Các phương pháp, cách tiếp cận, và khung pháp lý khácnhau đều có các ưu điểm và nhược điềm.

Không có cách nào là tốt nhất cho mọi đánh giá dòng chảy môi trường.Mỗi phương pháp, cách tiếp cận, hoặc khung pháp lý chi phù hợp với mộtnhóm các hoàn cảnh cụ thé Các tiêu chí dé chon một phương pháp, cách tiếp

cận, hoặc khung pháp lý là giải quyết riêng các vấn đề ví dụ: khai thác nguồn

nước, hồ, đập, chế độ dòng chảy trong sông, thoát nước mặt Trong những

năm gần đây, sự phân biệt giữa các phương pháp tập trung vào yêu cầu sinh

thái và các khung pháp lý tập trung vào dòng chảy môi trường đã hài hoà hơn.

Nhiều phương pháp ngày càng toàn diện hơn, sử dụng các nhóm nhiều thành

phan có quyền lợi liên quan và các nhóm chuyên gia của nhiều chuyên môn

khác nhau để xác định lượng nước được giữ lại trên sông.

Với yêu cầu khắt khe nhất thì khôi phục là tái thiết lập cấu trúc và chức

năng của một hệ sinh thái đến mức xấp xi điều kiện tự nhiên Trong thực tế,

khôi phục hoàn toàn là không thẻ, do có các khai thác lớn, các can thiệp quámức vào dòng sông Vì vậy, khói phục được hiểu là đưa sông hoặc một đoạnsong trở vẻ trạng thái không còn 6 nhiễm sau khi đã khai thác và đã cung cap

du nước cho các như cau sử dụng Việc khôi phục dòng sông thường liên

quan đến khai thác hợp ly, vận hành hồ chứa, bổ sung nguồn nước và các biện

pháp công trình, chỉnh trị lòng dẫn Một cách tiếp cận toàn diện déi với khôiphục có thé cho phép đánh giá lợi ích của bat kỳ hoạt động nao vé mặt cải thiện

chức năng của toàn bộ hoặc một phân hệ sinh thái sông.

19

Đánh giá dòng chảy môi trường liên quan đến việc xác định một dòngchảy phù hợp có thé dap ứng mục tiêu môi trường cụ thé hoặc dat được sự can

bằng giữa các điều kiện môi trường, xã hội và kinh tế Quyết sách dòng chảy

môi trường thực tế còn phụ thuộc vào các đánh giá chính trị, xã hội liên quan

đến sự thoả hiệp với các đòi hỏi khác nhau của các yêu cầu dùng nước.

Việc áp dụng dòng chảy môi trường được xem xét trong sự kết hợp với

các biện pháp giảm nhẹ khác như là cải thiện chất lượng nước để đạt được

một kết hợp hiệu qủa trong công tác quản lý dòng sông.

1.2.5 Một số phương pháp xác định dòng chảy môi trường:

Một loạt phương pháp đã được xây dựng ở nhiều nước có thê sử dụng để

xác định dòng chảy môi trường (Dunbar, M.J Acreman, M.C Gustard, A.

Elliott, C.R.N 1998) Tông quát có thé sắp xếp theo bồn loại sau:

- Phương pháp tra bảng (look-up table)

- Phương pháp phân tích dữ liệu đã có (Desktop analysis)- Phương pháp phân tích chức năng (funtional analysis)

- Phuong pháp mô hình hoá môi trường sông (Habitat modelling).

Các phương pháp ít nhiều đều cần đầu vào là những phân tích của các chuyên

gia Mức độ giải quyết của các phương pháp có thẻ là tất cả hoặc chỉ một

phan của hệ thống sông.

a Phương pháp tra bang (look-up table)

Phương pháp tra bang là thông dụng dé xác định dòng chảy môi trườngdựa trên kinh nghiệm theo các chỉ số đơn giản trong bang tra Các chi số được

dùng trước đây chỉ đơn thuần mang tính chất của các số liệu thuỷ văn Từthập niên 70 của thế kỷ trước, một số phương pháp đã sử dụng các số liệu về

sinh thái và môi trường kết hợp.

Các nhà quản lý tài nguyên nước sử dụng chỉ tiêu thuỷ văn để xác địnhcác nguyên tắc quản lý nước và áp đặt cho dòng bồ sung ở ha lưu các hồ chứa

và đập dâng Ví dụ dựa vào đường cong giai đoạn dòng chảy (The flow

20

duration curve), dé xác định tỉ lệ thời gian mà trong đó có lưu lượng bang

hoặc vượt quá lưu lượng đã cho Phương pháp này đã được hiệu chính cho

việc đặt chế độ dòng chảy môi trường nhằm xác định các quy tắc hoạt động

đơn gian cho đập hoặc công trình phân dòng khi không có hoặc có ít dữ liệu

sinh thái Những chỉ tiêu đó có thé được thiết lập sử dụng bởi nhiều kỹ thuật

va gia định khác nhau, bao gồm những kỹ thuật và giả định thuỷ van thuần

tuý từ những quan sát về mối quan hệ nước - hệ sinh thái được tông hợp, hay

những kỹ thuật và giả định xuất phát từ việc phân tích các số liệu thuỷ văn và

sinh thái chính tắc hơn.

Nội hàm của những chi SỐ này được dựa trên thông kê của chế độ dòng

chảy tự nhiên Ví dụ ở Pháp, Luật đánh bắt cá nước ngọt của Pháp năm 1984

yêu cầu lưu lượng dòng chảy còn lại ở những đoạn sông đã được chuyên dòngphải ở mức (Souchon, Y Keith, P 2001[37]) Ở các đập sử dụng dé cung cấp

nước sinh hoạt, nước phải được hỏi quy lại sông sau khi thông qua nha máy

xử lý nước thải Tuy nhiên điểm hồi quy có thé ở gần điểm lấy nước, hay

thậm chí ở một thuỷ vực khác Đối với các đập thuỷ điện, nước được xả để

phát điện, lưu lượng dòng chảy năm ở hạ lưu đập không được thấp hơn quá

nhiều so với dòng chảy tự nhiên.

Về việc điều tiết khai thác ở Anh, một chỉ số dòng chảy tự nhiên thấp đãđược sử dụng dé xác định dòng chảy môi trường là chỉ SỐ Qos: tức là lưu lượng

dòng chảy bằng hoặc cao hơn mức tan suất 95% Trong những trường hop

khác, các chỉ số ít gây hạn hán hơn đã được sử dụng, chăng hạn là lưu lượng

dòng chảy kiệt nhất hàng năm Chỉ số Qos được chọn thuần tuý trên cơ sở thuỷ

văn, việc thực hiện phương pháp này đòi hỏi sử dụng thêm các thông tin sinh

thái môi trường.

Ở Mỹ, phương pháp Tennant (Tennant, D.L 1976) được xây dựng trên

cơ sở các số liệu của hàng trăm con sông của các bang miền Tây Hoa Kỳ dé

chỉ ra lưu lượng dòng chảy tối thiểu nhằm bảo vệ môi trường dòng chảy trong

sông khoẻ mạnh Lưu lượng dòng chảy trung bình được xác định ứng với các

21

môi trường cư trú, mức độ về lượng khác nhau của một số loài sinh vật dưới

nước, ví dụ 10% lưu lượng trung bình năm sẽ có môi trường sống chất lượng

thấp (sóng sót được), 30% lưu lượng trung bình năm sẽ có chất lượng tương

đói (thoả mãn), và 60% lưu lượng trung bình năm sẽ có chất lượng rất tốt.Phương pháp này có thể sử dụng ở nơi khác, nhưng các chỉ số chính xác có

thê cần được tính toán lại cho mỗi vùng ở giữa miền Tây Hoa Kỳ, các chỉ số

đã được sử dụng rộng rãi ở câp lập kê hoạch cho lưu vực sông.

b Phương phap phán tích dữ liệu đã có (Desktop analysis)

Phương pháp thuộc loại này tập trung vào phân tích số liệu đã có nhưlưu lượng dòng chảy trong sông từ trạm quan trắc hoặc dữ liệu khác từ những

khảo sát thường kỳ Một số dữ liệu có thé được thu thập từ một hoặc nhiều

dia bàn cụ thể của một con sông dé bổ sung lượng thông tin hiện có Các

phương pháp phân tích số liệu có thể được chia thành những phương pháp

dựa trên dữ liệu thuỷ văn, phương pháp dựa trên dữ liệu thuỷ văn kết hợp dữ

liệu chất lượng nước, phương pháp sử dụng thông tin thuỷ lực, và phương

pháp sử dụng dữ liệu sinh thái

Trong phương pháp phân tích số liệu thuỷ văn có phương pháp Richter[1996] Phương pháp này tách các thành tố của chế độ dòng chảy tự nhiên và

gin với các chi số như cường độ, thời gian, tần suất và thời điểm Phương

pháp này sử dụng lưu lượng dòng chảy bình quân ngày và mô hình hoá với

một bộ các chỉ số Mỗi chỉ số được tính toán định kỳ hàng năm cho mỗi năm

theo chuỗi số liệu thuỷ văn, từ đó tập trung vào sự biến đổi giữa các năm của

các chỉ số Tuy vậy, cho đến nay chưa có đủ nghiên cứu dé liên hệ các thống

kê dòng chảy với các yếu tô cụ thê của hệ sinh thái Theo kinh nghiệm, các

sông rộng và nông thì diễn biến sinh thải có xu hướng nhạy hơn.

Phương pháp phân tích dựa trên dữ liệu thuỷ văn kết hợp dữ liệu chất

lượng nước là sự tính toán nhằm duy trì sự thống nhất, tính mùa vụ tự nhiên,sự đảm bảo tôi thiêu về chất lượng nước đối với dòng chảy ban đầu cả mùa lũ

hay mùa kiệt.

22

Các phương pháp đánh giá thuỷ lực (Jowett LG 1997) tạo nên một

nhóm các kỹ thuật phân tích số liệu quan trọng khác Chúng sử dụng các biến

số thuỷ lực, chăng hạn các biến số trong “vành dai âm”, diện tích long sông

ngập nước dé xác định dòng chảy môi trường Chúng cung cấp các chỉ s6 đơngiản của môi trường sống hiện có trong sông với một mức lưu lượng cho

trước (Gordon, N.D., Mcmahon, T.A., Finlayson, B.L 1992) Theo kinh

nghiệm, các sông rộng va nông thì chỉ số biến đổi của vành dai âm có xu

hướng nhạy hơn đối với những thay đôi dòng chảy so với các sông hẹp và

sâu Phương pháp này đã được sử dụng nhiều ở Hoa Kỳ (Stalnaker C.B andArnette J.L 1976) và Australia (Richardson, B A 1996) và một số nhà nghiêncứu đã lưu ý các van dé trong việc xác định lưu lượng ngưỡng, tức là dưới

mức đó vành đai âm bị giảm nhanh chóng Với giới hạn đó, phương pháp này

phù hợp dé hỗ trợ việc quyết định dựa trên các kịch bản và thương thảo phân

bỏ nước, chứ không phù hợp dé xác định ngưỡng sinh thái.

Các phương pháp phân tích số liệu sử dụng số liệu sinh thái có xu hướng

dựa trên kỹ thuật thống kê dé liên hệ các biến số độc lập như dòng chảy với cácbiến số sinh học phụ thuộc, như sé lugng hoac cac chi sỐ co cau quan thê đượctính toán từ danh sách loài Ưu điểm của loại phương pháp này là giải quyết

trực tiếp hai lĩnh vực quan tâm (dòng chảy và sinh thái), và đánh giá trực tiếp

trên nền tự nhiên của con sông Tuy nhiên, cũng có một số nhược điểm sau:

° Khó hoặc thậm chí không thê lập ra các chỉ số sinh học chỉ nhạy vớidòng chảy mà không nhạy với các yếu tố khác như cấu trúc cư trú và chất

lượng nước ít nhất, là các chỉ số sinh học được thiết kế cho việc quan trac cần

được sử dụng cực kỳ thận trọng.

e _ Thiếu dữ liệu thủy văn và sinh học thường là một nhân tổ hạn ché, và đôi

lúc các dữ liệu khảo sát thu thập thường xuyên lại được lấy cho các mục đích

khác và không phù hợp cho việc phân tích xác định dòng chảy môi trường.

# Chuỗi số liệu của dòng chảy và các chỉ số sinh thái có thé không độclập, nó có thé trái với các giả định kỹ thuật thống kê cô điền.

23

c Phương pháp phán tích chức nang (funtional analysis)

Là phương pháp xây dựng sự hiéu biết về môi quan hệ chức năng giữatat cả các khía cạnh thuỷ văn và sinh thái của hệ thống sông Các phương

pháp này có quan điểm rộng và bao trùm nhiều khía cạnh của hệ sinh thái

sông, sử dụng các phân tích thuy văn, thông tin đánh giá thuỷ lực, và dữ liệu

sinh học Chúng cũng phụ thuộc nhiều đến kinh nghiệm và khả năng chuyênmôn của các chuyên gia Nổi tiếng nhất trong loại hình phân tích chức năng là

phương pháp luận đơn nguyên theo khối (Building Block

Methodology-BBM) được xây dựng ở Nam Phi (King, J.M., Tharme, R.E de Villiers M.S.

(eds.) 2000) Tiền dé căn bản của BBM là các loài ven sông dựa vào các yeu

tố căn bản (khối đơn nguyên) của chế độ dòng chảy, kể cả dòng chảy kiệt và

dòng chảy lũ, tram tích, cấu trúc địa mạo của sông Vi vậy, một chế độ dongchảy có thé chấp nhận được dé duy trì hệ sinh thái có thể xây dựng bằng cách

kết hợp các khói đơn nguyên này.

d Phương pháp mô hình hoá môi trường sống (Habitat modelling)

Phương pháp mô hình hoá môi trường sống vật chất hiện đã được điều

chỉnh thích ứng để áp dụng ở nhiều quốc gia như Pháp (See Ginot, V 1995),

Na Uy (See Killingtviet, A Harby, A 1994), và New Zealand (See Jowett, I.

G 1998), trong khi các nước khác cũng độc lập phát triển các phương pháp

tương tự.

Mô hình hoá môi trường sống vật chat đã được sử dung dé ước tính các

tác động về mặt môi trường của những thay đổi dòng chảy trong quá khứ và

dự đoán tương lai do việc khai thác hoặc xây dựng đập Phương pháp này đã

được phát triển từ phân tích trạng thái én định của dòng chảy với các mứcmôi trường sống cho trước, đến phân tích dãy số theo thời gian cho toàn bộ

chế độ dòng chảy sông Các kỹ thuật phân tích đã được xây dựng, từ chỗ xemxét đường cong đơn giản quan hệ dòng chảy và môi trường sóng theo khoảng

thời gian, đên chỗ phân tích sâu hơn về suy giảm môi trường sông với các kịch

bạn khác nhau Nó xem xét một loạt các kịch bản so với nên cơ sở, thường là

với dong tự nhiên, va cho phép có thê so sánh định lượng các kịch bản.

Việc đơn giản hoá các phương pháp này, cả về mô hình hoá thuỷ lực và

môi trường sống, đã bị chỉ trích trong thập ky 1980 Đặc biệt, việc mô tả sinh

học tập trung vào mô tả theo kinh nghiệm môi trường sống ưa thích, không

mô hình hoá sự phức tạp của các quá trình xảy ra trong hệ sinh thái sông Sau

này, rất nhiều các phần mềm mô hình hoá cụ thê đã được trình diễn, các môhình môi trường sống mới bao gồm các biến số bố sung đã mở rộng đến cấpquan thé Tat cả các cải tiền mô hình hiện nay đều làm tăng tính phức tạp Tuy

nhiên, hy vọng trong tương lai gần các mô hình mới có thé dẫn đến các quy tắc

chung mới giúp cải thiện phương pháp bang tra cứu và có thé xác định tác động

của việc điều tiết dòng chảy trong sông lên số lượng cá thể chứ không phải lên

môi trường sông.

Một ưu điểm của các phương pháp mô hình hoá môi trường sống là cócác câm nang rành mạch xác định các thủ tục từng bước Điều đó cho phép

lập lại kết quả của các nhà nghiên cứu khác nhau, dù hoạt động độc lập hoặc

theo các nhóm Nhược điểm của phương pháp này là dẫn đến việc những

người thực hành ít kinh nghiệm sẽ áp dụng kém Kết quả tốt nhất sẽ đạt được

khi các nhóm bao gồm các kỹ sư thuỷ lực, các nhà thuỷ văn và sinh thái làm

việc với nhau, sử dụng mô hình hoá môi trường sinh thái làm cơ sở cho các

nghiên cứu cụ thé trên từng sông.

1.3.Tong quan các nghiên cứu về sông Day từ khi có công trình phân lũ

sông Đáy.

Vào những năm 30 của thế kỷ trước người Pháp đã xây dựng công trìnhphân lũ Sông Đáy (1937) nhằm mục đích: Giảm mực nước lũ cao uy hiếp thủ

đô Hà Nội và hạ du, ngăn chặn được úng lụt thường xuyên cho khu vực ven

sông Đáy của các tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình Việc chặn

dòng chảy của Sông Day - chi lưu tự nhiên cua Sông Hồng bằng đê tràn Hát

Môn (+ 1.500m) và đập Đáy là một công việc phức tạp và khó khăn Chắc

25

chan các kỹ sư Pháp thiết kế công trình phân lũ Sông Đáy đã nghiên cứutương đói kỹ vì ché độ thủy văn, thủy lực của Sông Day và mối liên quan giữa

sông Day với sông Hong Rất tiếc các tài liệu nghiên cứu trên không còn đượclưu giữ dé tham khảo, so sánh với ngày nay Tuy nhiên có thé khang định

răng người Pháp vào thời kỳ này chưa tính tới những phát sinh tiêu cực chomôi trường sinh thái và dân sinh kinh tế, sau khi xây dựng công trình phân lũ

sông Đáy làm cho dòng sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá bị chết Người

Pháp chi chú y tới việc cứu nguy cho Thủ đô Hà Nội — Trung tâm hành chính

của Đông dương thuộc địa khi có lũ lớn Trong suốt quá trình tồn tại côngtrình phân lũ sông Đáy vào thời Pháp thuộc chỉ phân lũ 2 lần vào các năm

1940, 1945 nhưng cả 2 lần phân lũ qua đập Day đều bị thất bại Như vậy sôngĐáy đoạn từ Hát Môn tới Ba Thá bị chết hoàn toàn từ khi có công trình phân

lũ sông Đáy.

Sau năm 1954, đặc biệt sau lũ lịch sử 1971, Đảng và Chính phủ rất quantâm tới Sông Đáy, song vẫn chỉ quan tâm tới nhiệm vụ phân lũ của nó Cáccấp, các ngành và địa phương chỉ chú ý tới khả năng phân lũ thực tế của sông

Day khi phải phân lũ Một loạt các nghiên cứu tính toán được tiến hành sau lũ

lịch sử 1971 do các cơ quan: Trường Đại học Thủy Lợi, Viện Quy hoạch

Thủy Lợi thực hiện, chủ yếu là tập trung xác định lưu lượng tối đa có thé

phân lũ qua đập Đáy vào sông Đáy Có nhiều kết quả tính toán đưa ra khác

nhau: Qphân lũ = 2.500 m”/s; 3.500mỶ⁄s; 5.000m”⁄s Sự khác nhau này bắtnguon từ khả năng thoát lũ lòng dẫn sông Day, hệ số nhám lòng sông và khả

năng tháo thực tế của đập Đáy

Năm 1974 nhà nước cho đầu tư sửa chữa, nâng cấp đập Đáy với hy vọngtháo qua đập Day được Q = 5000m”⁄s Song một câu hỏi vẫn chưa được tra

lời là “Kha năng tháo qua lòng sông Day có được 5000mỶ”/⁄s không?” Qua

thời gian dai 40 — 50 năm sau khi có đập Day lòng sông Day đã bị bồi lấp rất

nhiều, khu dân cư, khu canh tác tràn lắn ra lòng sông Câu hỏi trên đến nay

van chưa thê trả lời được bởi vì sau khi nâng cấp (1974) đập Đáy vẫn chưa

26

khi nào phải vận hành phân lũ Đoạn sông Day từ Hát Môn tới Ba Tha vẫn “bi

chết” kéo theo các ảnh hưởng tới môi trường sinh thái và dân sinh kinh tế xã

Sau thời gian trên, khoảng năm 1995 có dự án Quy hoạch Thủy lợi lưu

vực song Day của Bộ Nông nghiệp & PTNT do Viện Quy hoạch Thủy Lợi

thực hiện Dự án nảy tập trung vào quy hoạch Thủy Lợi cho toàn lưu vực

sông Đáy bao gồm các tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình Điểmđáng lưu ý của dự án quy hoạch nay là đưa ra một giải pháp cấp nước bé sungcho sông Đáy bằng việc mở một cửa sông mới dẫn nước từ sông Hồng vào

sông Tích ở vị trí Bến Mam - thi xã Sơn Tây Trong dự án không hè dé cập

tới tác động bat lợi từ công trình phân lũ đập Day và đoạn sông Day từ HátMôn tới Ba Thá vẫn bị bỏ ngỏ.

Vào năm 2001, 2002, dự án nghiên cứu “Phán lit và phát triển tài

nguyên nước sông Day” do Hà Lan tài trợ được thực hiện ở Bộ Nông nghiệp

& PTNT Trong dự án đã dành rất nhiều cho việc xác định khả năng phân lũ

thực tế của sông Đáy và lưu vực sông Đáy Dự án đề xuất các giải pháp cân

bằng nguồn nước cho cả hệ thông với các chi lưu và nhập lưu của sông Day ở

hạ lưu sông Đáy.

Từ năm 2002 đến năm 2003, đề tài nghiên cứu độc lập cấp Nhà nước

“Nghiên cứu mô hình dé xuất cơ sở khoa hoc cải tạo va nang cap hé thongthoát lũ sông Day phục vu công tác phòng chong lụt bão đông bằng Bac Bộ”

do Viện Khoa học Thủy lợi thực hiện Đề tài này tập trung đánh giá hiệu quả

của công trình phân lũ sông Đáy tới hạ thấp mực nước Hà Nội trong bối cảnhcó các hò chứa thượng nguôn: Hoà Binh, Sơn La, Tuyên Quang.

Từ năm 2004 Bộ Nông nghiệp và PTNT đã cho tiến hành đự án dau te

xdy dựng 2 cong điêu tiết ở cửa vào sông Day với mục tiêu lay nước từ sông

Hong vào sông Day cấp nước bé sung mùa kiệt cho sông Day Vi là dự án xây

dựng cơ bản nên các nghiên cứu và phân tích ảnh hưởng tiêu cực của công

trình phân lũ sông Đáy chưa được đề cập trong dự án này Đặc biệt vấn đề

27

lòng dan va dòng chảy môi trường, ô nhiem chat lượng nước cũng chưa đượcđặt ra.

Kết luận chương 1

Trong chương 1, luận án đã tông quan một số bài học kinh nghiệm về

sự can thiệp quá giới hạn của con người vào dòng chảy sông ngòi Trong đó

đã phân tích chi tiết các bai học kinh nghiệm về xây dựng đê bao chống lũ,

xây dựng các hồ chứa, đập dâng, xây dựng đập chặn dòng, cắt dòng, chuyên

dòng và khôi phục lại các con sông.

Luận án đã giới thiệu các khái niệm về dòng chảy môi trường, lưulượng dòng chảy môi trường, các nghiên cứu và áp dụng thực tế trên thế giớivề dòng chảy môi trường Đồng thời luận án đã trình bay cơ sở tiếp cậnphương pháp xác định dòng chảy môi trường với một số phương pháp xác

định dòng chảy môi trường như phương pháp tra bang (look-up table) ;

phương pháp phân tích dữ liệu đã có (Desktop analysis); phương pháp phântích chức năng (funtional analysis); phương pháp mô hình hoá môi trường

song (Habitat modelling) Các khái niệm này là cơ sở cho việc nghiên cứu xác

định dòng chảy môi trường sông Đáy ở chương 3.

Đề giúp người đọc tông quát được quá trình nghiên cứu về sông Đáy,

luận án tổng quan các nghiên cứu về sông Đáy từ khi có công trình phân lũsông Đáy Đã có nhiều nghiên cứu về sông Đáy song mới chỉ tập trung nghiên

cứu đánh giá khả năng phân lũ của sông Đáy cùng với quy hoạch thuỷ lợi

chung toàn lưu vực sông Day Cho dén nay chưa có nghiên cứu riêng biệt nao

xác định các mặt tiêu cực của công trình phân lũ sông Đáy cũng như chưa có

nghiên cứu nào vê dòng chảy môi trường sông Day.

Chương 2

NHAN DIEN CAC TÁC ĐỘNG TIỂU CUC CUA CÔNG TRÌNH

PHAN LU SÔNG DAY TỚI DONG CHAY VÀ MOI TRƯỜNGNUOC SONG DAY DOAN TU HAT MON DEN BA THA

2.1 Đặc điểm tự nhiên, dân sinh kinh tế xã hội lưu vực sông Day và khu vực

từ Hát Môn đến Ba Thá

2.1.1 Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Đáy và khu vực từ Hát Môn đến Ba Thá

a Sông Day — phán lưu tự nhiên cua sông Hong

Lưu vực sông Day là một tiêu lưu vực của sông Hồng có vị tri địa lý

năm trong khoảng từ 20° đến 21°20’ vĩ độ Bắc va từ 105° đến 106°30’ kinh

độ Đông Diện tích lưu vực F = 5800km” Sông Day là phân lưu đầu tiên của

sông Hồng kể từ hợp lưu Thao - Đà - Lô Cửa phân lưu của sông Hồng vào

sông Đáy ở Hát Môn.

e Pham vi tiếp giáp của lưu vực sông Day như sau:

- Phía Bắc và Đông Bắc tiếp giáp sông Hong.

- Phía Tây và Tây Nam tiếp giáp các dãy núi Ba Vì, Cúc Phương - Tam Điệp- Phía Đông và Đông Nam tiếp giáp với biển Đông.

- Lưu vực sông Đà là ranh giới phía Tây Bắc của lưu vực sông Đáy.

e Cac sông nhánh của sông Day:

- Sông Tích dé vào sông Day ở Ba Tha.

- Sông Thanh Hà đồ vào sông Day ở Bạch Tuyết

- Sông Hoàng Long đồ vào sông Đáy ở Gián Khẩu

e Các sông liên hệ giữa sông Đáy với sông Hồng:

- Sông Nhué dé vào sông Day ở Phủ Lý

- Sông Dao Nam Định dé vào sông Day ở Độc Bộ

- Sông Ninh Cơ đồ vào sông Đáy qua kênh Quan Liêu

e Cac sông nội vùng có liên hệ với sông Day là: sông Nhué, sông Châu,

sông Sắt, sông Vạc, sông Càn

29

b Vi trí địa ly đoạn sông Day từ Hat Mon đến Ba Tha:

Lưu vực sông Day doạn từ Hát Môn tới Ba Tha có tông diện tích gan

71.000 ha Phần lưu vực này kéo dai từ 21°09" dén 20°37 vĩ độ bắc và từ

30

I05°37' đến 105°46’ kinh độ đông Phía Bắc va Đông Bắc giáp sông Hong,

phía đông giáp Hà Nội, phía Tây giáp lưu vực sống Tích, phía Nam là khu

vực trung lưu và hạ lưu sông Đáy thuộc địa phận các huyện Mỹ Đức, Ứng

Hoà Có thé gọi đoạn sông Day từ Hát Môn đến Ba Tha là đoạn thượng lưu

của sông Đáy.

c Đặc điểm địa chất thy) văn và thé nhưỡng lưu vực sông Day từ Hát Mônđến Ba Thá:

e Đặc điểm địa chất thủy văn: lưu vực sông Đáy có 2 hệ chứa nước:

- Thành hệ chứa nước trong tram tích đệ tứ vả trong mácma.

- Nước chứa trong tram tích hạt thô.

Theo một số tai liệu đã công bố thì nước chứa trong hệ thứ nhất có thé khai

thác quy mô nhỏ đề tưới cho hoa màu và cây trái Nước trong hệ thứ 2 trữ

lượng phong phú phân bó khắp nơi có thé khai thác dùng cho sinh hoạt.

e Dac điềm thổ nhưỡng:

Ở khu vực nghiên cứu, đất đai chủ yếu thuộc 2 nhóm chính: đất phong hóa vađất bồi tích.

Nhóm đất phong hoá (Feralittic) tập trung ở các huyện Thạch Thất, Chương

Mỹ và Quốc Oai.

Nhóm đất bôi tích (Aluvial) do phù sa chiếm thành phan chủ yếu trong lưu

vực trên bãi sông và lòng sông, loại đất này phù hợp cho canh tác nông

d Điều kiện địa hình đoạn sông Day từ Hát Môn tới Ba Tha

Theo đặc điểm địa hình có thé chia đoạn sông Đáy từ Hát Môn tới Ba Thá

thành các đoạn sau:

Khu chứa lũ Vân Cốc: là đoạn từ Vân Cốc, Hát Môn đến Đập Day dài

I2km, có dạng hình phéu.

31

Doan sông từ Dap Day dén Ba Tha (vị trí nhập lưu sông Tích vào sôngDay) dài hơn 50km Chiêu rộng trung bình giữa hai đê ở đoạn đầu khoảng

3000m, lòng sông nông, hẹp, không có nguồn sinh thuỷ trong mùa kiệt.

Đoạn sông Day từ Hát Môn tới Ba Tha có lòng dẫn rất quanh co, hệ số

72000710007000 0

680006700066000650006400 0

6300 0

Hình 2.1 Hình dang dòng sông Day đoạn từ sau đập Day đến Ba Thae Đặc điểm thủy văn sông Day

- Ở trạng thái tự nhiên, chế độ dòng chảy sông Đáy tuân theo quy luật

chung của dòng chảy các sông ở khu vực Bắc Bộ Một năm có hai mùa lũ (từ

tháng 6 tới tháng 10) và kiệt (từ tháng 11 tới tháng 5) Đến nay khi cửa Hát

Môn bị chặn, dòng chảy sông Đáy chịu ảnh hưởng rất lớn chế độ dòng chảy

sông Hồng thông qua các sông liên kết ở hạ lưu và các hệ thống công trình

thuy lợi trong lưu vực.

- Nguon nước mặt của toàn sông Day chủ yếu là từ sông Hồng chuyênsang qua các sông Nhuệ, sông Đào, sông Ninh Cơ được ước tính chiếm

khoảng 65 + 70% còn lại là nước được san sinh bang nguon nội tại trên lưu

vực từ các song Tích, song Hoàng Long, song Thanh Ha.

- Dong chảy năm:

Tong lượng dòng chảy trung bình nhiều năm trên lưu vực sông Day ước

tính khoảng 28,8.10”m'.

- Dòng cháy lũ: Vi sông Day vừa độc lập vừa phụ thuộc vào sông Hồng

nên dòng chảy lũ sông Day vừa mang đặc điểm cua lũ sông Hong vừa mangđặc điểm của lũ sông trung du và miền núi của các sông nội tại trong lưu vực

là sông Tích, sông Thanh Hà, sông Hoàng Long Địa hình lòng dẫn sông Đáy

quanh co, lòng bãi sông Dáy bị lắn chiếm làm khu dân cư khu canh tác nên

hạn chế khả năng thoát lũ.

- Dòng chảy kiệt: Do cửa phân lưu Hát Môn bị chặn khi có công trình

phân lũ sông Day nên nguồn cap nước từ sông Hồng không còn, làm cho đoạnsông từ Hát Môn đến Ba Tha hầu như không có dòng chảy, chi từ Ba Thasông Đáy mới được tiếp nước từ sông Tích, sông Thanh Hà, sông Hoàng

Long, sông Đào Nam Định, sông Ninh Cơ làm cho dòng chảy kiệt ở hạ du

sông Day khá dồi dào Hình 2.2 thé hiện quan hệ giữa lưu lượng và mực nước

tại trạm Ba Thá đặt tại hạ lưu cửa nhập lưu sông Tích vào sông Đáy Dòng

chảy chủ yếu ở Ba Thá là do dòng chảy sông Tích nhập vào.

g Đặc điểm dòng cháy đoạn sông Day từ Hát Môn tới Ba Tha:

Đoạn sông Đáy từ Hát Môn đến Ba Thá dài 65km là sông phân lưu tự

nhiên của sông Hồng nhưng từ năm 1937 đã chịu tác động của con người

thông qua công trình phân lũ sông Đáy, do cửa phân lưu Hát Môn bị chặn nên

đoạn sông từ Hát Môn tới Ba Thá trở thành đoạn sông chết bởi không có

nguỏn nước nhập vào Dòng chảy của sông Đáy chủ yếu là nguồn nước tướinông nghiệp hồi quy từ nội đồng, nước thải sản xuất tiểu thủ công nghiệp, từ

làng nghề, nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư Kết quả khảo sát đo đạc trựctiếp lưu lượng sông Đáy khu vực Cát Quế của nghiên cứu sinh tháng 12 năm

2003 chỉ xác định được Q = 0.3+0.5 m’/s Đây là khu vực có hình thành dòngchảy còn ở nhiều khu vực không thể xác định được dòng chảy vì sông Đáycạn khô hoặc bị phủ lấp bởi rau, bèo.

2.1.2 Tình hình phát triển dân sinh kinh tế xã hội trong lưu vực sông Đáy

khu vực từ Hát Môn đến Ba Tha.

Tổng diện tích toàn bộ khu vực nghiên cứu năm trên dia giới của 119xã thuộc 8 huyện Phúc Thọ, Đan Phượng, Hoài Đức, Quốc Oai, Chương

My, Mỹ Đức, Thanh Oai, Ứng Hoà của tinh Hà Tây với tong số dân gan 60

vạn người Vì là lưu vực sông để phân lũ nên trong khu vực giữa 2 đê tả và

hữu Đáy dân cư không được phép xây nhà kiên cố nhiều tầng, hạn chế

tròng cây lưu niên gây cản trở phân thoát lũ, do đó điều kiện phát triển dân

sinh kinh tế trong khu vực rất khó khăn.

Ti lệ phát triển dân số tự nhiên của khu vực là 1.4 % So với mật độ

dân số trung bình của đồng bằng sông Hồng là 1.000 người/km” thì mật độ

dân số hiện tại vẫn ở mức cao (1.09 Inguéi/km’).

Dân s6 được phân bồ theo cơ cấu như sau:

Dân số tham gia sản xuất nông nghiệp:86.89 %

Dân sé sản xuất phi nông nghiệp: 13.11 % (hình 2.3)

34