Nguyên tắc khai thác cát là phải đảm bảo khai thác bền vững, lâu dài. Có nhiều yếu tố tác động đến việc đảm bảo khai thác cát bền vững, đó là tác động của các điều kiện tự nhiên và con người. Mặt khác cả hai tác động này lại thay đổi theo không gian và thời gian, cần phải dự báo được sự thay đổi này phục vụ cho quy hoạch. Để thực hiện được nguyên tắc này, cần phải đề ra các tiêu chí phù hợp, kiểm soát được trong quá trình thực hiện. Xét trên phương diện về ổn định lòng dẫn, không gây ra xói lở, không hủy hoại môi trường, các tiêu chí cần đảm bảo thể hiện trong Hình 1.
1 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG KHAI THÁC CÁT BỀN VỮNG 1.1 Nguyên tắc tiêu chí đảm bảo khai thác cát bền vững Nguyên tắc khai thác cát phải đảm bảo khai thác bền vững, lâu dài Có nhiều yếu tố tác động đến việc đảm bảo khai thác cát bền vững, tác động điều kiện tự nhiên người Mặt khác hai tác động lại thay đổi theo không gian thời gian, cần phải dự báo thay đổi phục vụ cho quy hoạch Để thực nguyên tắc này, cần phải đề tiêu chí phù hợp, kiểm sốt q trình thực Xét phương diện ổn định lịng dẫn, khơng gây xói lở, khơng hủy hoại mơi trường, tiêu chí cần đảm bảo thể Hình Hình thái lịng sơng ổn định lâu dài Khối lượng khai thác nhỏ lượng bùn cát bồi lắng KHAI THÁC CÁT BỀN VỮNG Không huỷ hoại môi trường cho khu vực vùng lân cận Không gây sạt lở bờ khu vực khai thác Hình Sơ đồ tiêu chí đảm bảo quy hoạch khai thác cát bền vững 1.1.1 Tiêu chí khối lượng khai thác nhỏ lượng bùn cát bồi lắng Để đạt tiêu chí này, cần tính tốn lượng bùn cát đến khỏi đoạn sông cần quy hoạch khai thác cát (có thể mơ hình tốn hay cơng thức kinh nghiệm) Nếu tổng lượng bùn cát lớn bùn cát hai đầu đoạn sơng, đoạn sơng bồi lắng, Để đảm bảo yếu tố bền vững, cần khai thác lượng bùn cát lưu lại đoạn sơng tính tốn Trong hướng dẫn khai thác cát sông suối Malaysia sử dụng tiêu chí [1], “khối lượng cho phép khai thác hàng năm phải nhỏ khối lượng cát bổ cập đo đạc sơng” Kết tính tốn lượng bùn cát đến đoạn sơng Tiền, sơng Hậu đặc biệt trọng điểm Tân Châu – Hồng Ngự, Long Xuyên, Mỹ Thuận – Vĩnh Long khu vực Thốt Nốt sông Hậu đề tài tính tốn từ thượng nguồn theo kịch khác Vị trí đoạn sơng phân chia để xem xét khối lượng bùn cát đến từ thượng nguồn trình bày Hình Kết tính tốn đoạn sơng dọc sơng Tiền, sơng Hậu theo kịch tính tốn thể Bảng Trong kịch trạng, tổng lượng bùn cát bồi lắng hai sơng trung bình năm 2009-2011 khoảng 28 triệu m3, tổng lượng bùn cát bồi lắng sông Tiền khoảng 17 triệu m3, sông Hậu khoảng 11 triệu m3 Theo kết tính tốn mơ hình SWAT, lượng bùn cát trung bình năm từ thượng nguồn Kratie trung bình giai đoạn 2009-2011 kịch nền, KB1, KB2, KB3 125, 77.5, 35.2 24.6 triệu m Như vậy, lượng bùn cát Kratie kịch KB1, KB2, KB3 giảm so với kịch (hiện trạng) 38%, 72%, 80% Sự suy giảm tải lượng bùn cát chắn ảnh hưởng sâu sắc đến phân bố bùn cát biến đổi hình thái phía hạ lưu, cụ thể lịng dẫn sau Kratie (chẳng hạn từ Kratie đến Phnom Penh) bị xói để bù đắp lượng bùn cát thiếu hụt năm đầu Theo thời gian, trình xói lở lan dần phía hạ lưu sơng Tiền sơng Hậu Kết tính tốn trình bày trongBảng cho thấy, tổng lượng bùn cát bồi lắng sông Tiền sông Hậu kịch KB1, KB2, KB3 20.39, 14.96, 10.23 triệu m3, mức giảm tương ứng khoảng 27%, 47%, 64% Mức giảm so với mức giảm tải lượng bùn cát Kratie nhỏ nhiều Lý phần bùn cát bù đắp từ lịng dẫn phía thượng lưu q trình vận chuyển Hình Bản đồ phân đoạn tính tốn trữ lượng cát sông Tiền, sông Hậu Bảng Phân bố cân bùn cát (tải lượng vào - tải lượng ra) đoạn sông dọc sông Tiền, sơng Hậu theo kịch tính tốn (đơn vị: triệu m3) 1.1.2 Tiêu chí khơng gây xói lở khu vực khai thác cát Nguyên tắc khai thác cát không ảnh hưởng đến sạt lở bờ sông, đoạn sơng có điều kiện địa hình địa chất khác có khoảng cách khác Để xác định khoảng cách bờ an tồn tính từ vị trí bắt đầu cho khai thác cát bờ sông chiều cao đống cát đổ bờ sơng, đề tài sử dụng phần mềm GEOSLOPE để tính tốn ổn định mặt cắt ngang sông khu vực khai thác cát cho số vị trí khai thác có tài liệu địa hình, địa chất Kết tính trình bày Bảng Cách làm lấy độ sâu khai thác cát (trung bình) theo quy hoạch ứng với khoảng cách khai thác cách bờ cho phép (Lqh) lùi dần khoảng cách hệ số ổn định Kmin(hiện trạng) bắt đầu giảm, xác định chiều rộng (L min), với ý nghĩa khai thác cát cách bờ với khoảng cách độ sâu này, bắt đầu ảnh hưởng đến ổn định bờ sơng Tiếp theo đó, giả định việc khai thác cát đổ lên bờ với chiều cao khác nhau, xác định h max chiều cao đổ tối đa để hệ số ổn định không nhỏ hệ số ổn định cho phép (xấp xỉ 1.15) Hình ví dụ điển hình diễn tả cách xác định thông số Lmin, hmax khu vực phường Tân Lộc Quận Thốt Nốt, Tp Cần Thơ Hình Tính tốn khoảng cách an tồn Lmin chiều cao đống cát đổ bờ hmax phường Tân Lộc - Quận Thốt Nốt, Tp Cần Thơ Bảng Tính Mặt cắt 1-1 Tỉnh /Tp Tiền Giang 2-2 Vĩnh Long 3-3 Vĩnh Long 4-4 Cần Thơ 5-5 Cần Thơ 6-6 Cần Thơ 7-7 An Giang 8-8 An Giang 9-9 An Giang 10-10 Đồng Tháp 11-11 Đồng Tháp toán giới hạn khoảng cách chiều cao (đắp) khai thác cát an tồn Sơng Khu vực khai thác Tiền Xã Hòa Hưng, H Cái Bè H.Long Hồ; phường thành phố Vĩnh Long Xã Thanh Đức - huyện Long Hồ Phường Thới Thuận, Tân Lộc - Thốt Nốt Phường Thuận Hưng - Quận Thốt Nốt Phường Tân Lộc - Quận Thốt Nốt Xã Vĩnh Xương - Tân Châu Xã Vĩnh Hòa - Tân Châu Xã Tân An - Tân Châu Kmin 1.27 Lmin Kmin (m) 11 1.13 Lqh (m) 200 hmax (m) 2.5 1.21 1,12 200 1.5 1.18 10 1,11 200 1.56 15 1.12 250 3.5 1.95 1.35 1.19 18 16 56 1.15 1.13 1.16 100 100 200 2.5 1.21 25 1.15 200 2.5 1.29 48 1.12 200 1.33 61 1.13 200 Xã Thường Phước 1&2 1.25 - Hồng Ngự Xã Thường Thới Tiến, 1.32 Thường Phước Hông Ngự 51 1.14 150 30 1.12 150 (hiện trạng) Cổ Chiên Cổ Chiên Hậu Hậu Hậu Tiền Tiền Tiền Tiền Tiền 12-12 Đồng Tháp Tiền 13-13 Đồng Tháp Tiền 14-14 An Giang Hậu Xã Thường Thới Tiền, Long Khánh A,BHông Ngự KV2, xã Long Khánh A,B, Long Thuận Hồng Ngự KV2B, xã Long Khánh B - Huyện Hồng Ngự xã Long Giang - H Chợ Mới Xã Mỹ Hoà hưng - TP Long Xuyên 1.35 11 1.13 150 1.19 38 1.11 150 1.21 22 1.15 200 1.5 1.28 (trái) 1.521 (phải) 25 1.16 200 1.14 200 Kết tính tốn cho thấy khoảng cách khai thác cát cách bờ tối thiểu từ đến 60 m, tùy thuộc vào điều kiện địa chất địa hình So sánh với khoảng cách cách bờ tối thiểu cho phép quy hoạch tỉnh (L qh) từ 100 đến 200 m, khoảng cách quy định quy hoạch an toàn, không ảnh hưởng đến ổn định bờ sông Từ kết tính tốn biến đổi vận tốc số điểm quan tâm xói lở lịng dẫn khu vực trọng điểm, khai thác cát có tác động xấu đến xói lở khu vực vùng lân cận Mặc dù vậy, đề tài kiến nghị quy định khoảng cách cách bờ tối thiểu (Lqh) theo quy hoạch tỉnh Lý việc xem xét tác động đến xói lở bờ, cịn nhiều tác động khác ảnh hưởng đến độ đục nước việc lấy nước sinh hoạt người dân, đời sông sinh vật thủy sinh, hoạt động nuôi trồng thủy sản v.v… mà chưa xem xét tác động khai thác cát, định tính, việc khai thác xa bờ gây tác động 1.1.3 Tiêu chí hình thái lịng sơng ổn định lâu dài Để ổn định lòng dẫn lâu dài, khai thác cát cần đảm bảo: a) Không khai thác sâu chiều sâu ổn định lâu dài lòng dẫn Việc khai thác cát hợp lý khơng ảnh hưởng đến hình thái ổn định lâu dài dịng sơng Ở xét đến chiều sâu trung bình mặt cắt định Đối với dịng sơng rộng sơng Cửu Long, chiều sâu trung bình tính tỷ lệ diện tích mặt cắt ướt chiều rộng sơng Như vậy, chiều sâu trung bình lịng dẫn sau khai thác cát không lớn chiều sâu “ổn định” Đây tiêu chí rõ ràng mặt lý thuyết, lại khó áp dụng thực tiễn Lý nghiên cứu hình thái ổn định lịng dẫn sơng Việt Nam nói chung sơng Cửu Long nói riêng cịn chưa đạt độ tin cậy cao, phải tiếp tục nghiên cứu tương lai Tổng quát kích thước ổn định lịng dẫn sơng Cửu Long, sơng ảnh hưởng triều sử dụng cơng thức bán thực nghiệm Đinh Cơng Sản [5] Tuy nhiên, thiếu số liệu thực đo để tìm hệ số kinh nghiệm nghiệm chứng công thức này, mà việc sử dụng chúng cịn gặp nhiều khó khăn Có số cơng thức áp dụng tính tốn kích thước mặt cắt ổn định Lê Ngọc Bích Lương Phương Hậu [7] ứng với lưu lượng tạo lịng sơng Cửu Long [2] Tuy nhiên cơng thức này, việc khó khăn xác định lưu lượng tạo lòng Q, nên khó áp dụng Gần đây, Đinh Cơng Sản Lê Mạnh Hùng [4] đề xuất cách xác định tỷ lệ chiều rộng chiều sâu ổn định lòng dẫn ứng với mực nước tạo lòng Hai yếu tố quan trọng mặt cắt sông ổn định xét chiều sâu trung bình h chiều rộng mặt cắt B ứng với mực nước tạo lòng – lấy với mực nước ngang “bãi già” Kết tính tốn cụ thể ví dụ cho khu vực Tân Châu sau: • Các cơng thức hình thái ổn định lịng dẫn sơng Cửu Long [7] h = 0.64*Q1/3 B = 5.9*Q1/2 V = 0.27*Q1/6 W = 3.8*Q5/6 Trong đó: - h chiều sâu trung bình ổn định mặt cắt ngang sông (m); B chiều rộng mặt cắt ứng với mực nước tạo lòng (m); V vận tốc trung bình ứng với lưu lượng mực nước tạo lòng (m/s); - W diện tích mặt cắt ứng với lưu lượng mực nước tạo lòng (m2); - Q lưu lượng tạo lịng đoạn sơng nghiên cứu (m 3/s) Ứng với lưu lượng tạo lòng đề nghị cho đoạn Tân Châu – Hồng Ngự [6] 19,000 m3/s, thay vào cơng thức tính chiều sâu trung bình ổn định đoạn sơng 17,08 m • Cơng thức hình thái ổn định lịng dẫn sơng Cửu Long Đinh Công Sản Lê Mạnh Hùng [4] trình bày cách xác định tỷ lệ B/h trình bày Hình Hình Quan hệ chiều rộng chiều sâu ổn định mặt cắt ngang sông Cửu Long [4] Đối với sông Tiền: B/h = 214,59 – 28,05 Ln (X) Đối với sông Hậu: B/h = 214,59 – 28,05 Ln (X) Trong đó: - B/h tỷ lệ chiều rộng chiều sâu trung bình mặt cắt sơng ứng với mực nước tạo lịng (khơng thứ nguyên); - X khoảng cách từ mặt cắt tính tốn đến cửa sơng (Km) Tại đoạn sơng Tân Châu, khoảng cách từ cửa sông đến Tân Châu X = 220 (km) Giả thiết khai thác cát vùng có chiều rộng sơng tương đối ổn định B=1.100 m Thay vào cơng thức tính h = 17,38 m Sử dụng cơng thức nội suy giá trị chiều rộng ổn định mặt cắt ngang sông ta biết chiều rộng sông ổn định trước sau mặt cắt tính tốn Do đó, giai đoạn nay, chờ đợi kết nghiên cứu tin cậy hơn, sử dụng phương pháp để xác định chiều sâu ổn định lòng dẫn khai thác cát b) Không khai thác không sâu đáy thấp lịng dẫn khu vực có cơng trình sơng Cao trình tuyến lạch sâu sơng tham số phát triển tự nhiên sơng Chính thế, xem xét ảnh hưởng hoạt động người can thiệp, người ta thường đưa tuyến lạch sâu để tham khảo Trường hợp quy định cho phép khai thác cát Malaysia, cao độ thấp đáy sông cho phép khai thác (redline) phải cao cao trình tuyến lạch sâu tối thiểu 1,0 m Chiều sâu cho phép khai thác tối đa 1,5 m (xem Hình ) Hình Khoảng lùi, đường giới hạn (redline) độ sâu cho phép khai thác cát – Malaysia [1] lòng dẫn – Nguồn: RSMMG Tuy nhiên, sông Cửu Long sông rộng sâu, vấn đề quan trọng tác động khai thác cát đến độ sâu bị ảnh hưởng đến xói lở hay mơi trường khu vực khai thác cát khu vực lân cận Theo kết tính tốn từ mơ hình MIKE21C khu vực trọng điểm chiều sâu khai thác cát khác chuyên đề, sơng Cửu Long rộng sâu, nên tác động khai thác cát theo quy hoạch (theo chiều rộng, độ sâu khác nhau) không đáng kể đến xói lở lịng dẫn sơng khu vực 10 Do đó, việc khai thác cát nói chung cần quan tâm đến khu vực có cơng trình (như cầu, trạm bơm nước….) mà bị tác động đến chân cơng trình Trong trường hợp này, cấp phép khai thác cho khu vực có cơng trình phải có tính tốn đánh giá tác động riêng Nguyên lý không cho phép khai thác làm hạ thấp cao độ đáy sông tự nhiên thấp lịng dẫn khu vực có cơng trình Phạm vi khai thác cát cách cơng trình sông Malaysia quy định km Đối với sông Cửu Long, đề tài kiến nghị khoảng cách tối thiểu 2.5 lần chiều rộng đoạn sơng có khai thác cát Vì chưa có điều kiện nghiên cứu cụ thể, thiên an toàn lấy giống trường hợp khoảng cách mỏ hàn sơng 1.1.4 Tiêu chí khơng hủy hoại mơi trường Để đạt tiêu chí này, đảm bảo mơi trường không bị hủy hại, đặc biệt liên quan đến chất lượng nước phục vụ cho ngành kinh tế, dự án quy hoạch khai thác cát cần thực công tác ĐTM đề xuất biện pháp giảm thiểu, trình bày chuyên đề đánh giá tác động môi trường hoạt động khai thác cát Do đó, quy hoạch khai thác cát chưa xét đến vấn đề KỊCH BẢN KHAI THÁC CÁT BỀN VỮNG CHO TỒN TUYẾN SƠNG TIỀN, SƠNG HẬU Xét kịch phát triển thượng nguồn, lượng bùn cát sông Cửu Long theo kịch (KB1), tức Trung Quốc xây dựng xong đập thượng lưu (hiện xây dựng xong đập) phù hợp với quy hoạch giai đoạn từ đến năm 2020 Trong thời gian tới, tất nhiên, tùy thuộc vào mức độ phát triển cơng trình thượng nguồn để chọn kịch cho phù hợp Sau chọn kịch phù hơp( KB2hoặc KB3)với khối lượng bùn cát từ thượng lưu cần đảm bảo khai thác không vượt khối lượng Kết hợp với tiêu chí tính tốn trình bày mục 1.1, tức đảm bảo khơng gây xói lở lịng dẫn, khai thác khơng vượt q “độ sâu ổn định” lịng dẫn, khơng hủy hoại mơi trường, kịch khai tác cát bền vững cho sông Tiền sông Hậu 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO “River Sand Mining ManagementGuideline” (RSMMG), Published by Department of Irrigation and Drainage (DID) Jalan Sultan Salahuddin 50626 Kuala Lumpur, MALAYSIA, September 2009; ISBN 978-983-41867-22.MINISTRY OF NATURAL RESOURCES AND ENVIRONMENT Đinh Công Sản, 2001 Nghiên cứu cải biên phương pháp tính lưu lượng tạo lịng Macaveev Williams áp dụng cho vùng ảnh hưởng triều so sánh phương pháp tính tóan Tuyển tập kết qủa khoa hoc công nghệ năm 2000, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr 349-358 Đinh Công Sản, 2003.Quan hệ tỷ lệ chiều rộng chiều sâu sơng Cửu Long Tạp chí Nơng Nghiệp Phát triển Nông Thôn 7(31)/2003, tr.879-880 Đinh Công Sản, Lê Mạnh Hùng, (2001), “Quy luật thay đổi tỷ lệ chiều rộng chiều sâu mặt cắt ổn định dọc theo sơng Tiền”, Tạp chí Nơng Nghiệp Phát triển Nơng Thơn, 7/2001, tr 490-491 Đinh Cơng Sản, 2003 Hình thái ổn định sông Cửu Long, sông ảnh hưởng triều.Tuyển tập kết qủa khoa hoc công nghệ năm 2003, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, tr 225-233 Lê Ngọc Bích, 2008 Nghiên cứu lưu lượng tạo lịng phương pháp tính lưu lượng tạo lịng cho sông chịu ản hưởng thuỷ triều.Tuyển tập viết cơng trình nghiên cứu (1964-2008), trang 37-45, Nhà xuất Nơng nghiệp Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu, 2008 Nghiên cứu hình thái sơng Cửu Long.Tuyển tập viết cơng trình nghiên cứu (1964-2008), trang 130133, Nhà xuất Nông nghiệp 12