phân tích tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ và những đóng góp cũng như những tồn tại liên quan đến bảo vệ môi trường của chúng hiện nay ở Việt Nam.

L ỜI CẢM ƠN Trong khuôn khổ hạn chế của luận văn, với những kết quả còn rất khiêm tốn trong việc nghiêm cứu giải quyết những bất cập trong đánh giá dòng chảy môi trường cho các công trìn

L ỜI CẢM ƠN

Trong khuôn khổ hạn chế của luận văn, với những kết quả còn rất khiêm

tốn trong việc nghiêm cứu giải quyết những bất cập trong đánh giá dòng chảy môi trường cho các công trình thuỷ điện nhỏ, với những kinh nghiệm thực tế của mình

đã tham gia tính toán đánh giá tác động môi trường cho một số các công trình thuỷ điện, nhiệt điện, tác giả hy vọng đóng góp một phần nhỏ bé phục vụ cho công việc đánh giá dòng chảy môi trường cho các công trình thuỷ điện nhỏ đang và sẽ triển khai xây dựng ở Việt Nam và một số nước lân cận

Tác giả đặc biệt xin được bày tỏ lòng cảm ơn tới PSG.TS Lê Đình Thành đã

tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Môi trường, Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học của Trường Đại học Thuỷ Lợi, Phòng Năng lượng

và Môi trường thuộc Công ty Cổ phần Tư vấn xây dựng Điện 1 (PECC1) đã tạo điều kiện giúp đỡ, cung cấp thông tin, số liệu để tác giả hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn tới gia đình, đồng nghiệp, bạn bè

đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong thời gian thực hiện các

nội dung nghiên cứu của đề tài

Do trình độ có hạn, lĩnh vực nghiên cứu là rộng và mới đòi hỏi kiến thức chuyên sâu nên các kết quả nghiên cứu của luận văn khó tránh khỏi những hạn chế

và thiếu sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp để chất lượng nghiên cứu được tốt hơn

Tác giả

Nguyễn Thị Bình Minh

MỤC LỤC

DANH M ỤC BẢNG 6

DANH M ỤC HÌNH VẼ 8

PH ẦN MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 11

TH ỦY ĐIỆN VÀ PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN NHỎ 11

Ở VIỆT NAM 11

1.1 T ỔNG QUAN VỀ THỦY ĐIỆN NHỎ 11

1.1.1 Tiềm năng thủy điện Việt Nam 11

1.1.2 Phân loại thủy điện nhỏ trên thế giới 12

1.1.2.1 Thuỷ điện nhỏ ở một số quốc gia 12

1.1.2.2 Thủy điện nhỏ theo các tổ chức trên thế giới 13

1.1.3 Phân loại thủy điện nhỏ ở Việt Nam 14

1.2 PHÁT TRI ỂN THỦY ĐIỆN NHỎ Ở VIỆT NAM 15

1.2.1 Quy hoạch thủy điện nhỏ ở Việt Nam 15

1.2.2 Hiện trạng phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam 17

1.2.2.1 Quá trình phát triển thủy điện nhỏ 17

1.2.2.2 Những vấn đề tồn tại của phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam 19

1.2.2.3 Những tác động của phát triển thủy điện nhỏ đến dòng chảy môi trường 22

CHƯƠNG 2 24

T ỔNG QUAN VỀ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ 24

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 24

2.1 KHÁI NI ỆM VỀ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG 24

2.1.1 Các khái niệm và định nghĩa về dòng chảy môi trường 24

2.1.2 Những lợi ích của dòng chảy môi trường 26

2.1.2.1 Lợi ích đối với hệ sinh thái 26

2.1.2.2 Lợi ích đối với con người 27

2.2 CÁC NGHIÊN C ỨU LIÊN QUAN ĐẾN DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG 28

2.2.1 Quản lý tài nguyên nước và dòng chảy môi trường trên thế giới 28

2.2.2 Dòng chảy môi trường ở Việt Nam 32

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG 34

2.3.1 Phân loại các phương pháp xác định dòng chảy môi trường 34

2.3.1.1 Các phương pháp thuỷ văn (Hydrological Method): 35

2.3.1.2 Các phương pháp Thủy lực (Hydraulic Rating Method) 36

2.3.1.3 Các phương pháp mô phỏng môi trường sống (Habitat simulation) 36

2.3.1.4 Các phương pháp tiếp cận tổng thể 38

2.3.2 Một số phương pháp xác định dòng chảy môi trường cụ thể 40

2.3.2.1 Phương pháp Tennant 40

2.3.2.2 Phương pháp dòng chảy cơ sở thuỷ sinh (ABF) 41

2.3.2.3 Phương pháp chu vi ướt (Wetted Perimeter Method) 42

2.3.2.4 Phương pháp đánh giá nhanh của Anh (Rapid Assement Methodology) 42

2.3.2.5 Phương pháp tiêu chuẩn môi trường của Scotland 43

2.3.2.6 Phương pháp khôi phục dòng chảy (Flow Restoration Methodology) 44

2.3.3 Lựa chọn phương pháp ứng dụng trong nghiên cứu 45

CHƯƠNG 3 47

ỨNG DỤNG XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG MỘT SỐ DỰ ÁN TH ỦY ĐIỆN NHỎ ĐIỂN HÌNH Ở VIỆT NAM 47

3.1 CÁC D Ự ÁN THỦY ĐIỆN NHỎ ĐIỂN HÌNH 48

3.1.1 Thủy điện Tà Cọ (tỉnh Sơn La) 48

3.1.1.1 Thông tin về dự án 48

3.1.1.2 Tính toán dòng chảy năm cho tuyến công trình thuỷ điện Tà Cọ 51

3.1.2 Thủy điện HỐ HÔ (tỉnh Quảng Bình) 57

3.1.2.1 Thông tin về dự án 57

3.1.2.2 Tính toán dòng chảy năm cho tuyến công trình thuỷ điện Hố Hô 60

3.1.3 Thủy điện KANAK (tỉnh Gia Lai) 65

3.1.3.1 Thông tin về dự án 65

3.1.3.2 Tính toán dòng chảy năm cho tuyến công trình thuỷ điện KaNak 70

3.2 XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG 72

3.2.1 Xác định dòng chảy môi trường công trình thủy điện Tà Cọ 72

3.2.1.1 Theo phương pháp Tennant 72

3.2.1.2 Theo phương pháp tiêu chuẩn môi trường của Scotland 73

3.2.1.3 Theo phương pháp đánh giá nhanh - RAM (Rapid Assement Methodology) 75

3.2.1.4 Tổng hợp kết quả đánh giá 75

3.2.2 Xác định dòng chảy môi trường công trình thủy điện Hố Hô 77

3.2.2.1 Theo phương pháp Tennant: 77

3.2.2.2 Theo phương pháp tiêu chuẩn môi trường của Scotland 79

3.2.2.3 Theo phương pháp đánh giá nhanh 80

3.2.2.4 Tổng hợp kết quả 80

3.2.3 Xác định dòng chảy môi trường công trình thủy điện Ka Nak 82

3.2.3.1 Theo phương pháp Tennant: 82

3.2.3.2 Theo phương pháp tiêu chuẩn môi trường của Scotland 84

3.2.3.3 Theo phương pháp đánh giá nhanh 85

3.2.3.4 Tổng hợp kết quả đánh giá 85

3.3 XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG THEO PHƯƠNG PHÁP CHU VI ƯỚT 87

3.3.1 Nội dung phương pháp: 87

3.3.2 Kết quả xác định dòng chảy môi trường: 88

CHƯƠNG 4 97

ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO H Ạ LƯU CÁC THỦY ĐIỆN NHỎ 97

4.1 CÁC CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐÃ NGHIÊN CỨU 97

4.1.1 Các cơ sở khoa học 97

4.1.1.1 Nước là cội nguồn của sự sống và là đầu vào không thể thiếu của mọi hoạt động kinh tế, xã hội 97

4.1.1.2 Vai trò của dòng chảy môi trường 97

4.1.1.3 Yêu cầu tối thiểu dòng chảy trong sông 99

4.1.2.1 Điều kiện tự nhiên của sông nghiên cứu 99

4.1.2.2 Dòng chảy tự nhiên tại các tuyến công trình thủy điện nhỏ 100

4.2 SO SÁNH DÒNG CH ẢY MÔI TRƯỜNG VÀ KHẢ NĂNG XẢ CỦA CÁC THỦY ĐIỆN 102

4.2.1 Dòng chảy xả từ công trình xuống đoạn sông hạ lưu các thủy điện nhỏ 102

4.2.2 So sánh dòng chảy môi trường các thủy điện nhỏ 102

4.3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG 104

4.3.1 Những nguyên tắc và mục tiêu bảo đảm dòng chảy môi trường 104

4.3.2 Các giải pháp công nghệ 106

4.3.3 Các giải pháp quản lý 107

4.3.4 Một số đề xuất phục vụ quản lý và đảm bảo dòng chảy môi trường thích hợp với điều kiện phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam 107

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 111

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1: Thủy điện nhỏ theo tiêu chí công suất 13

Bảng 1-2 Ngưỡng thủy điện nhỏ của các tổ chức trên thế giới 14

Bảng 1-4: Hiện trạng các công trình thủy điện nhỏ trên toàn quốc 18

Bảng 2-1: Bảng tính toán theo phương pháp Tennant 41

Bảng 2-2: Phần trăm dòng chảy sồng Q95% có thể khai thác 43

Bảng 2-3: Tiêu chuẩn dòng chảy môi trường để xác định hệ sinh thái an toàn 44

Bảng: 3.1: Đặc trưng hình thái lưu vực và dòng sông tại tuyến công trình Tà Cọ 48

Bảng 3.2: Các trạm khí tượng và đo mưa trong và lân cận lưu vực sông Mã 50

Bảng 3.3: Các trạm thủy văn trong và lân cận lưu vực sông Nậm Công 51

Bảng 3.4: Lưu lượng tháng tuyến thủy điện Tà Cọ (m3/s) 55

Bảng 3-5: Đặc trưng hình thái lưu vực công trình thủy điện Hố Hô 57

Bảng 3-6: Trạm khí tượng và thời gian quan trắc trên lưu vực sông Ngàn Sâu 59

Bảng 3-7: Các trạm đo khí tượng, đo mưa trên lưu vực Ngàn Sâu và lận cận 59

Bảng 3-8: Các trạm thủy văn trên lưu vực sông Ngàn Sâu và lân cận 60

Bảng 3-9: Đặc trưng dòng chảy năm trên lưu vực sông Ngàn Sâu và lân cận 61

Bảng 3-10a : Dòng chảy tháng tuyến công trình thủy điện Hố Hô (m3/s) 64

Bảng 3-10b: Các thông số thủy năng thủy điện Hố Hô 65

Bảng 3-11: Đặc trưng hình thái lưu vực sông 66

Bảng 3-12: Các trạm khí tượng trên lưu vực sông Ba 67

Bảng 3-13: Danh sách các trạm thủy văn trên lưu vực sông Ba 69

Bảng 3-14: Dòng chảy tháng tuyến công trình thủy điện Ka Nak (m3/s) 71

Bảng 3-16: Dòng chảy môi trường thủy điện Tà Cọ mức TỐT theo phương pháp Tennant (m3/s) 73

Bảng 3-17: Tính tần suất dòng chảy tháng tuyến Tà Cọ 74

Bảng 3-18: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến Tà Cọ (m3/s) theo phương pháp tiêu chuẩn môi trường của Scotland 75

Bảng 3-19: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến Tà Cọ (m3/s) theo phương pháp đánh giá nhanh (RAM) 75

Bảng 3-20: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến thủy điện Tà Cọ (m3/s) 76

Bảng 3-21: Kết quả xác định dòng chảy môi trường tuyến thủy điện Hố Hô 78

Bảng 3-22: Dòng chảy môi trường thủy điện Hố Hô mức TỐT theo phương pháp Tennant (m3/s) 78

Bảng 3-23: Tính tần suất dòng chảy tháng tuyến Hố Hô 79

Bảng 3-24: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến Hố Hô (m3/s) theo phương pháp tiêu chuẩn môi trường của Scotland 80

Bảng 3-25: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến Hố Hô (m3/s) theo phương pháp đánh giá nhanh (RAM) 80

Bảng 3-26: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến thủy điện Hố Hố (m3/s) theo các phương pháp khác nhau 81

Bảng 3-27: Kết quả xác định dòng chảy môi trường tuyến thủy điện Ka Nak 83

Bảng 3-28: Dòng chảy môi trường thủy điện Ka Nak mức TỐT theo phương pháp Tennant (m3/s) 83

Bảng 3-29: Tính tần suất dòng chảy tháng tuyến Ka Nak 84

Bảng 3-30: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến Ka Nak (m3/s) 85

Bảng 3-31: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến Ka Nak (m3/s) theo phương pháp đánh giá nhanh (RAM) 85

Bảng 3-32: Dòng chảy môi trường hàng tháng tuyến thủy điện Ka Nak (m3/s) theo các phương pháp khác nhau 85

Bảng 3-33: QUAN HỆ Q = f(H) CÁC TUYẾN ĐẬP 92

Bảng 3-34: QUAN HỆ Q ~ χ CÁC TUYẾN MẶT CẮT 93

Bảng 3-35: Kết quả trình toán dòng chảy môi trường theo phương pháp chu vi ướt

và các phương pháp khác (m3/s) 94

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Phân bố nguồn năng lượng điện ở Việt Nam 11

Hình 1-2: Phát triển thuỷ điện dày đặc trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 21

Hình 1-3: Ngọn đồi bị dọn sạch phía sau thủy điện Đak Ru 22

Hình 3-1: Bản đồ lưu vực sông Nậm Công và thủy điện Tà Cọ 49

Hình 3-2: Bản đồ lưu vực sông Ngàn Sâu và thủy điện Hố Hô 58

Hình 3-3: Lưu vực sông Ba và mạng lưới đo khí tượng thủy văn 68

Hình 3-4: Dòng chảy trung bình và dòng chảy môi trường tuyến thủy điện Tà Cọ 77 Hình 3-5: Dòng chảy trung bình và dòng chảy môi trường tuyến thủy điện Hố Hô 82 HÌnh 3-7a – Quan hệ Q=f(H) tuyến hạ lưu đập thủy điện Tà Cọ 90

Hình 3-7b – Quan hệ Q và χ tuyến hạ lưu đập thủy điện Tà Cọ 90

HÌnh 3-8b 91

Hình 3-9a 92

Hình 3-9b 92

PHẦN MỞ ĐẦU

Việt Nam có nguồn thủy năng dồi dào trên hầu khắp các lưu vực sông,

những nghiên cứu đánh giá gần đây cho thấy tiềm năng thủy điện trên toàn quốc là

rất lớn Tiềm năng thủy điện đóng vai trò quan trọng đối với phát triển kinh tế, xã

hội ở các địa phương Cho đến nay đã xây dựng và khai thác hầu hết các công trình

thủy điện lớn trên các dòng sông, từ hệ thống sông Hồng (Đà – Thao – Lô) trong đó các công trình thủy điện lớn như Thác Bà, Hòa Bình, Tuyên Quang, và đang xây

dựng các công trình lớn như Sơn La, Huổi Quảng Các sông miền Trung cũng đã có

rất nhiều công trình thủy điện đáng kể trên các hệ thống sông Mã, sông Cả, sông Hương, Thu Bồn- Vu Gia, sông Ba, sông Đồng Nai Đặc biệt hai sông Srepok và Sê San ở Tây Nguyên chúng ta đã và đang xây dựng các hệ thống thủy điện bậc thang

và bắt đầu đưa vào sử dụng

Tất cả các công trình thủy điện vừa và lớn đã mang lại rất nhiều lợi ích về điện, tuy nhiên cũng gây ra rất nhiều tác động bất lợi cho khu vực hạ lưu, trong đó

tất cả các nghiên cứu tác động môi trường của các dự án này đều khẳng định một trong những tác động bất lợi lớn nhất là sự thay đổi chế độ dòng chảy và chất lượng nước ở hạ lưu Mặc dù đã có những giải pháp giảm thiểu những tác động này những không thể triệt để được

Với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, hiện nay hầu hết các địa phương đều phát triển các thủy điện nhỏ rất nhanh chóng, đến nỗi hầu như không còn nhánh sông suối nào là không có dự án xây dựng thủy điện nhỏ, trung bình mỗi tỉnh có tới

cả chục công trình Đây chính là thủ phạm góp phần làm tăng cao các tác động đến dòng chảy ở hạ lưu

Đối với khu vực hạ lưu các công trình thủy điện, thủy lợi vấn đề quan trọng

nhất là cần có một dòng ch ảy đủ đảm bảo các vấn đề bền vững về môi trường (chất lượng nước, các hệ sinh thái nước, ….) Vì vậy hiện nay khái niệm dòng chảy môi trường đã được chấp nhận như một quan điểm mới trong bảo vệ môi trường, và đã

trở thành một lĩnh vực khoa học được quan tâm Ở Việt Nam khái niệm này đã được đưa vào nhiều văn bản pháp lý trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước, bảo vệ môi trường,…và đối với các dự án thủy lơi, thủy điện trên lưu vực đều được yêu

cầu xem xét dòng chảy môi trường

Với mục tiêu tiếp cận quan điểm mới về “dòng chảy môi trường” trong bảo

vệ môi trường vùng hạ lưu công trình thủy điện nhỏ điển hình ở Việt Nam Từ đó

đề xuất những giải pháp thích hợp để giảm thiểu các tác động bất lợi của các thủy điện nhỏ phù hợp với các điều kiện cụ thể Đề tài nghiên cứu của luận văn đã chọn

một số phương pháp xác định dòng chảy môi trường thích hợp và áp dung cho ba công trình thủy điện nhỏ điển hình ở các vùng khác nhau của Việt Nam

Nội dung chính của luận án là phân tích tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ

và những đóng góp cũng như những tồn tại liên quan đến bảo vệ môi trường của chúng hiện nay ở Việt Nam Những nghiên cứu về dòng chảy môi trường trên thế

giới và Việt Nam, từ đó giới thiệu các phương pháp xác định dòng chảy môi trường thường được áp dụng để lựa chọn phương pháp phù hợp cho các công trình thủy điện nhỏ Các kết quả xác định dòng chảy môi trường cho các công trình cụ thể được phân tích, đánh giá làm cơ sở khoa học cho các đề xuất nhằm bảo vệ môi trường, nâng cao hiệu quả các thủy điện nhỏ ở nước ta Ngoài phần mở đầu và kết

luận, các nội dung và kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn được trình bày trong 4 chương chính:

- Chương 1: Thủy địên và phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam

- Chương 2: Tổng quan về dòng chảy môi trường và các phương pháp xác định

- Chương 3: Ứng dụng xác định dòng chảy môi trường một số dự án thủy điện nhỏ điển hình ở Việt Nam

- Chương 4: Đề xuất một số giải pháp đảm bảo dòng chảy môi trường cho hạ lưu các thủy điện nhỏ

Nghiên cứu và xác định dòng chảy môi trường cho các dự án thủy điện nhỏ

là vấn đề mới ở Việt Nam, các kết quả của nghiên cứu này mới chỉ là những bước

sơ bộ ban đầu nhằm giúp tăng cường nhận thức và tiếp cận đũng trong công tác bảo

vệ môi trường lưu vực sông

CHƯƠNG 1

Ở VIỆT NAM

1.1.1 Ti ềm năng thủy điện Việt Nam

Việt Nam nằm có lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2000 mm, có nơi đạt tới 4000 - 5000 mm Điều kiện địa hình đồi núi nhiều, mạng lưới sông ngòi khá dày, tổng số các con sông có chiều dài lớn hơn 10 km là khoảng hơn 2400 Tổng

lượng nước mặt hàng năm của các sông Việt Nam đạt tới 870 tỷ m3, tương ứng với lưu lượng bình quân khoảng 37.500 m3

/s Ở Việt Nam thủy điện chiếm tỷ lệ 37% trong ngành năng lượng toàn quốc

Hình 1-1: Phân bố nguồn năng lượng điện ở Việt Nam

Theo các kết quả nghiên cứu thì tiềm năng lý thuyết của thuỷ điện Việt Nam đạt khoảng 300 tỷ kWh, tiềm năng kỹ thuật khoảng 123 tỷ kWh, còn tiềm năng kinh

tế, kỹ thuật khoảng 75 - 80 tỷ kWh (tương đương công suất 18.000 - 20.000 MW) Quy hoạch thủy điện quốc gia đã được phê duyệt trên 9 hệ sông lớn ở nước ta có

tổng công suất lắp máy là 14.241 MW, điện năng trung bình hàng năm đạt 59,874 tỷ

KWh Các nghiên cứu quy hoạch cho thấy tổng công suất lắp máy của các thủy điện

từ 1 KW đến 30 KW của 31 tỉnh thành có khả năng phát triển thủy điện nhỏ là khoảng 2.000 – 2.500 MW tương ứng với điện lượng trung bình hàng năm khoảng 8

- 10 tỷ kWh

1.1.2 Phân loại thủy điện nhỏ trên thế giới

1.1.2 1 Thuỷ điện nhỏ ở một số quốc gia

Thủy điện nhỏ là một loại công trình thủy điện rất phổ biến ở các quốc gia trên thế giới vì những lý do như có thể được xây dựng bất cứ trên nhánh sông suối

nhỏ nào, về mặt kỹ thuật không quá phức tạp, về kinh phí đầu tư không lớn, tác động đến môi trường dễ được chấp nhận và dễ có biện pháp giảm thiểu, đặc biệt

hiệu quả kinh tế là cao

Việc phân loại thủy điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau, tùy thuộc vào các điều kiện như kinh tế, kỹ thuật, môi trường và các chính sách quản lý,…Cho đến nay, trên thế giới vẫn chưa có sự thống nhất quốc tế về quy định ngưỡng công suất cho thủy điện nhỏ Do vậy, không có những căn cứ chung cho

việc tính toán, đánh giá và quy định ngưỡng công suất các dự án thủy điện nhỏ Hơn

nữa, cũng do tính đặc trưng khu vực trong vấn đề quy định ngưỡng công suất thủy điện nhỏ của các nước trên thế giới nên các cơ sở tính toán cũng như các tài liệu liên quan đến vấn đề này rất hạn chế và cũng không thống nhất

Các quốc gia có tiềm năng phát triển thủy điện trên thế giới thường lấy quy

mô công suất lắp máy để phân loại thuỷ điện nhỏ Ngưỡng công suất để phân loại

thủy điện nhỏ rất khác nhau giữa các quốc gia, ví dụ ở Mỹ thủy điện nhỏ có công

suất lắp máy từ 30 MW trở xuống, những ở Thụỵ Sỹ lại là nhỏ hơn 2 MW tức là chênh nhau tới 15 lần (xem bảng 1-1)

Như vậy, việc phân loại thuỷ điện nhỏ của mỗi nước căn cứ vào quy mô công suất cũng khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện thi công và vận hành, chế độ làm việc và tỷ trọng công suất của các trạm đó tham gia trong hệ thống lưới điện

quốc gia hoặc khu vực

Bảng 1-1: Thủy điện nhỏ theo tiêu chí công suất

1.1.2.2 Thủy điện nhỏ theo các tổ chức trên thế giới

Hiện nay, các Tổ chức quốc tế và các Tổ chức phi Chính phủ như Liên minh châu Âu, Liên hợp quốc, Hội đập lớn thế giới, Ngân hàng thế giới,…cũng phân loại các dự án thủy điện theo công suất của nhà máy và gồm hai nhóm chính là Thủy điện lớn và Thủy điện vừa và nhỏ Trong đó thủy điện nhỏ lại chia thành các loại khác nhau như thủy điện mini, thủy điện micro, thủy điện pico và thậm chí có tổ

chức còn đưa ra khái niệm thủy điện nano

Một số Tổ chức quốc tế có uy tín hoạt động trong lĩnh vực phát triển, đầu tư

thủy điện đã thiết lập các ngưỡng công suất khá chi tiết để phân loại thủy điện nhỏ,

ví dụ Uỷ ban thủy điện nhỏ Châu Âu (ESHA) phân loại các nhà máy thủy điện nhỏ theo ngưỡng công suất như sau:

- Thủy điện micro: < 0,1 MW

- Thủy điện mini: từ 0,1 MW đến 0,5 MW

- Thủy điện nhỏ: từ 0,5 MW đến 10 MW

Cách phân loại này của ESHA được nhiều tổ chức trên thế giới chấp nhận và

áp dụng trong các tài liệu chính thức, trong đó có cả những tổ chức hoạt động trong lĩnh vực môi trường như IRN1, WWF,…

Tiêu chí phân loại thủy điện nhỏ của các Tổ chức quốc tế có uy tín và hoạt động liên quan đến năng lượng như bảng 1-2

Bảng 1-2 Ngưỡng thủy điện nhỏ của các tổ chức trên thế giới

ST

T

Tổ chức Tên viết

tắt Tên đầy đủ công suất Ngưỡng

2 Tổ chức phát triển công

nghiệp Liên hiệp quốc UNIDO United Nations Industrial Development

Ozganization

10 MW

3 Hiệp hội thủy điện nhỏ

thế giới IASH International Association for Small Hydropower

5 Hiệp hội quốc tế các nhà

sản xuất và phân phối

điện

UNIPE

DE

International Union of Producers and

Distributors of Electricity

10 MW

6 Chương trình môi trường

của Liên hợp quốc UNEP United Nations Environment Programme

10 Hiệp hội mạng lưới sông

quốc tế IRN International Rivers Network

10 MW

Nguồn: Nghiên cứu phân ngưỡng công suất thủy điện nhỏ trong tính toán tỷ trọng nguồn năng lượng tái tạo của Việt Nam

1.1.3 Phân lo ại thủy điện nhỏ ở Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng rất lớn về thủy điện nói chung và thủy điện nhỏ nói riêng trên các lưu vực sông Cho đến nay chưa có văn bản pháp lý nào đưa ra tiêu chí phân loại các công trình thủy điện, đặc biệt là tiêu chí cho thủy điện nhỏ Tuy

nhiên theo Điều 1 của Quyết định số 3454/QĐ-BCN ngày 18 tháng 10 năm 2005

của Bộ Công nghiệp về “Phê duyệt quy hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc”:

“Phê duyệt Qui hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc gồm 24 tỉnh thành với các nội dung chính sau:

1 Qui mô công suất các dự án: Từ 1MW đến 30MW Tổng số các dự án là 239, tổng công suất là 1520,67MW, chi tiết về số lượng và công suất theo địa bàn từng tỉnh nêu trong bảng 1 Qui mô công suất các dự án sẽ được chính xác khi lập dự án đầu tư

… ”

Như vậy có thể hiểu thủy điện nhỏ ở Việt Nam được xác định theo ngưỡng công suất lắp máy của công trình từ 1 MW đến 30 MW

1.2 PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN NHỎ Ở VIỆT NAM

1.2.1 Quy hoạch thủy điện nhỏ ở Việt Nam

Ngoài lượng mưa, dòng chảy khá phong phú, Việt Nam có dãy Trường Sơn kéo dài từ Bắc vào Nam với địa hình và mạng lưới sông thuận lợi cho phát triển

thủy điện nhỏ Theo Quyết định phê duyệt Quy hoạch thủy điện nhỏ 3454/QĐ-BCN ngày 18 tháng 10 năm 2005 của Bộ Công nghiệp thì cả nước có 239 dự án với tổng công suất 1520,67 MW thuộc 24 tỉnh thành (bảng 1-3)

Kết quả các nghiên cứu về quy hoạch thuỷ điện ở nước ta cho thấy tổng trữ năng kinh tế của các con sông trong cả nước là khoảng 80 tỷ KWh/năm, trong đó có

80 công trình thủy điện trên các sông chính đạt hơn 68 tỷ KWh/năm Như vậy, trữ năng kinh tế của thuỷ điện nhỏ toàn quốc khoảng gần 12 tỷ KWh/năm Đây là nguồn điện năng tái tạo rất quan trọng cần khai thác triệt để nhằm đáp ứng nhu cầu

phụ tải ngày càng tăng của các ngành kinh tế quốc dân [4]

Các công trình thủy điện nhỏ có ý nghĩa kinh tế - xã hội rất lớn đối với đất nước đang phát triển kinh tế, xã hội nhanh chóng đặc biệt có ý nghĩa to lớn đối với công cuộc xoá đói giảm nghèo ở các vùng núi, vùng sâu vùng xã của đất nước Mặt khác thủy điện nhỏ có hiệu quả đầu tư lớn nếu biết hạn chế tốt một số tác động bất

lợi đến môi trường khi xây dựng và vận hành

Bảng 1-3: Quy hoạch thủy điện nhỏ Việt Nam (QĐ 3454/QĐ-BCN)

4 Cao Bằng 12 48,3 Bổ sung 2008 (757/QĐ-UBND)

5 Lạng Sơn 9 29,0 Điều chỉnh 2009 (1803/QĐ-UBND)

1.2.2 Hiện trạng phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam

1.2.2.1 Quá trình phát tri ển thủy điện nhỏ: Thuỷ điện nhỏ Việt nam có quá trình

phát triển từ sau năm 1954, tuy nhiên phải sau năm 1975 thì việc xây dựng các trạm thuỷ điện nhỏ mới được quan tâm đầu tư Từ 1975 đến 1985, chỉ có một số tỉnh thuỷ điện nhỏ là nguồn cấp điện chủ yếu như Hà Giang, Cao Bằng, Lai Châu, Sơn

La, Bắc Cạn, Gia Lai, Kon Tum,…

Các trạm thuỷ điện trong giai đoạn này chủ yếu được đầu tư từ ngân sách nhà nước thông qua ngành thuỷ lợi, hoặc qua các địa phương Kinh phí đầu tư tập trung cho xây dựng công trình, còn phần thiết bị hầu như là nhập ngoại thông qua

viện trợ của các chính phủ nước ngoài Các trạm thuỷ điện nhỏ xây dựng trong thời gian này thường có công suất nhỏ N<100 KW, thường là các trạm thuỷ luân kết hợp bơm nước hoặc chế biến lâm sản, thiết bị do Trung Quốc sản xuất, chỉ trừ một số

trạm được đầu tư cấp điện cho các tỉnh lỵ có công suất lớn hơn

Từ sau năm 1985, do chính sách đổi mới về kinh tế nên xuất hiện một số hình thức đầu tư mới, ngoài ngân sách nhà nước, Trung Ương đầu tư thì các ngành, các địa phương, các hợp tác xã cũng đầu tư để xây dựng các trạm thuỷ điện nhỏ

nhằm phục vụ nhu cầu của ngành mình, của địa phương mình Một số trạm được đầu tư ở dạng này như các trạm thuỷ điện Na Han, Tà Sa, Nà Ngần ở Cao Bằng do

mỏ thiếc Tĩnh Túc xây dựng; một số trạm khác do quân đội đầu tư như ở Thái Nguyên, Gia Lai ; các trạm do hợp tác xã xây dựng như: Duy Sơn, Đại Quang ở

Quảng Nam Từ năm 1990, khi các cửa khẩu biên giới Việt - Trung được khai thông, các hộ gia đình đã đầu tư lắp đặt các trạm thuỷ điện cực nhỏ loại có công

suất 0,1-1 KW, giá thành của các tổ máy thấp nên phong trào xây dựng thuỷ điện

cực nhỏ phát triển nhanh chóng

Theo thống kế của công ty tư vấn xây dựng điện 1 (Bảng 1-4), thì trên toàn

quốc hiện nay có 516 công trình thủy điện nhỏ với công suất lắp máy đạt 88.162kW Tuy nhiên thực tế còn hoạt động chỉ có 138 công trình với tổng công

suất 53.407kW trong đó vùng Đông Bắc có 47 công trình, vùng Tây Bắc có 36 công trình, Tây Nguyên có 33 công trình

Bảng 1-4: Hiện trạng các công trình thủy điện nhỏ trên toàn quốc

<50kW 50-100 kW 100-500kW >500kW Tổng cộng Còn hoạt

động

Số trạm ông C

suất

Số trạm ông C

suất

Số trạm ông C

suất

Số trạm g suất Côn trạm Số ông C

suất

S

ố trạm

Công suất

1.2.2.2 Những vấn đề tồn tại của phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam

Trong những năm gần đây phát triển thủy điện nhỏ ở nước ta đã bộc lộ nhiều

tồn tại, trong đó chủ yếu là những vấn đề sau:

- Quy hoạch phát triển thủy điện nhỏ: Thực tế phát triển thủy điện nhỏ không

đúng theo quy hoạch Mặc dù năm 2005 Bộ Công nghiệp đã có quyết định phê duyệt thuỷ điện nhỏ toàn quốc (QĐ 3454//QĐ-BCN), nhưng đã phải điều chỉnh, bổ xung quy hoạch, ví dụ Quyết định 2154/QĐ-BC ngày 07/4/2008 của Bộ Công thương Theo đó hầu hết các tỉnh đã có những điều chỉnh về phát triển thủy điện nhỏ như Điện Biên, Lai Châu, Thừa Thiên Huế, Phú Yên,…

- Quản lý phát triển thủy điện nhỏ ở các địa phương: Công tác này không

chặt chẽ, khi cơ chế thị trường phát triển thì việc cấp phép thủy điện nhỏ không thể

thủy điện, trong đó có nhiều công trình đã được xây dựng và đã gây ra rất nhiều vấn

đề về môi trường, xã hội (hình 1-2) Chưa có một chính sách cụ thể hoá về đầu tư

thủy điện nhỏ cũng như việc khai thác hiệu quả để đảm bảo rằng các trạm thuỷ điện khi xây dựng sẽ được tiêu thụ hết điện năng

- Công tác tư vấn thiết kế: Do thiếu các tài liệu cơ bản về khí tượng, thủy

văn, năng lực các nhà tư vấn thiết kế thủy điện nhỏ còn hạn chế nên việc tính toán đầu vào cho các thủy điện nhỏ thường thiếu chính xác, dẫn đến hiệu quả đầu tư thực

tế là thấp hơn tính toán ban đầu,

- Quản lý khai thác vận hành: Việc quản lý vận hành chưa có đầu mối cụ thể

Các hình thức quản lý cũng rất khác nhau Nhìn chung chỉ các mô hình quản lý ở các thuỷ điện nối lưới do ngành điện quản lý là có hiệu quả Công tác quản lý kỹ thuật thuỷ điện nhỏ chưa được quan tâm đúng mức, không được bảo dưỡng, sửa chữa kịp

thời ngay cả khi hư hỏng là nhỏ không tốn nhiều kinh phí Các trạm thuỷ điện được xây dựng từ nhiều nguồn vốn khác nhau, do đó việc quản lý vận hành cũng nhiều tổ

chức kinh tế xã hội khác nhau thực hiện, đôi lúc mục đích khai thác lại mâu thuẫn nhau như cấp nước tưới cho nông nghiệp, phát điện, phương thức bán điện v.v Các

mục tiêu chưa có sự phân định và phối hợp chặt chẽ để đảm bảo quyền lợi sử dụng

bình đẳng

Ngoài ra về mặt kỹ thuật, các trạm thuỷ điện có công suất nhỏ do thiết bị quá

cũ, hoặc được xây dựng từ lâu, các thiết bị chế tạo không đồng bộ, hiệu suất thấp,

một số trạm do có điện lưới đi qua nên việc quản lý vận hành ở các địa phương gặp nhiều khó khăn vì không bán được điện, do đó không có kinh phí để sửa chữa, bảo dưỡng hoặc thay thế thiết bị nên hiệu quả vận hành kém Theo thống kê hiện nay chỉ còn khoảng 20-30 % các trạm thuỷ điện nhỏ dạng này hoạt động và cũng hoạt động không liên tục, chỉ phát huy được dưới 50% công suất lắp đặt

Năng lực trong nước về sản xuất thiết bị thuỷ điện cũng như đáp ứng phụ tùng thay thế cho các trạm thuỷ điện nhỏ là hạn chế và chất lượng còn kém, giá thành cao Các thiết bị thuỷ điện nhỏ gồm nhiều chủng loại và nhiều nơi sản xuất, nhưng trong nước chưa được tiêu chuyển hoá Hiệu suất các tổ máy phát thuỷ điện sản xuất trong nước thấp, thường xuyên hư hỏng hoặc chế tạo không đồng bộ

Một số trạm thuỷ điện được thiết kế và xây dựng từ lâu, hoặc ở các lưu vực

nhỏ nên thiếu số liệu qua trắc khảo sát về thuỷ văn, địa chất Việc thi công và lắp đặt chưa tuân thủ theo quy trình, quy phạm nên khi đưa vào vận hành kém hiệu quả

Một số trạm thủy điện nhỏ được xây dựng trong 3 thập kỷ vừa qua, chất lượng công trình thuỷ công chưa đạt yêu cầu an toàn cao, thiết bị chắp vá, ngay từ khâu khảo sát, thiết kế còn mang tính tạm thời , việc kiểm tra chất lượng chưa nghiêm túc Do đó

cho nên sau khi xây dựng xong một số công trình đã không thể đưa vào hoạt động

hoặc thường xuyên hỏng hóc phải sửa chữa, khai thác kém hiệu quả

Hình 1-2: Phát triển thuỷ điện dày đặc trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn

Một yếu tố tồn tại nữa của thủy điện nhỏ là giá thành sản xuất điện năng từ thuỷ điện thường cao hơn so với giá thành mua từ lưới điện mà không được trợ giúp giá hoặc bù lỗ Các trạm thuỷ điện nhỏ có quy mô bé thường giao cho địa phương

quản lý, không có biện pháp quản lý tài chính, nhiều trạm không thu tiền điện hoặc

có thu nhưng lại sử dụng vào mục đích khác nên khi hỏng hóc không có kinh phí sửa

chữa, thay thế

1.2.2.3 Những tác động của phát triển thủy điện nhỏ đến dòng chảy môi trường

Chúng ta không được nghĩ rằng thủy điện nhỏ không tác động đáng kể đến môi trường Thực tế cho thấy ngoài những tác động có lợi như cung cấp nguồn điện,

cải thiện điều kiện sông của cộng đồng vùng sâu, vùng xa thì những tác động bất lợi

của các thủy điện nhỏ là “không nhỏ”, đó là:

(1)- Thủy điện nhỏ thường phải xây dựng ở những con sông, suối nhỏ ở vùng sâu, vùng xa mà nơi đó chủ yếu là rừng, hoặc đất trồng rừng, trồng cây công nghiệp Khi xây dựng phải phá rừng làm đường giao thông vận tải, làm công trình như đường ống áp lực,…mỗi thủy điện nhỏ thường làm mất ít thì vài hecta rừng, nhiều thì hàng

trăm hecta mà mỗi tỉnh hàng chục công trình thì diện tích rừng sẽ mất là rất lớn Ví

dụ điển hình nhất là thủy điện nhỏ Đak Ru (tỉnh Đak Nông) với công suất chỉ 7,5

MW mà đã làm mất hàng trăm hecta rừng (hình 1-3)

Hình 1-3: Ngọn đồi bị dọn sạch phía sau thủy điện Đak Ru (2)- Nhiều thủy điện nhỏ xây dựng ở vùng có dân nên việc di dân tái định cư là

rất phức tạp, ảnh hưởng đến ổn định xã hội chính trị nếu không làm tất công tác này

(3) Thủy điện nhỏ cần cột nước cao, nhà máy thường cách xa tuyến đập và

phải có đường ống dẫn nước, tạo ra một đoạn sông bị khô cạn không có nước huỷ

hoại sinh thái

(4)- Thủy điện điều tiết nên tạo ra thay đổi lớn dòng chảy hạ lưu ảnh hưởng đến nhu cầu nước của các hệ sinh thái và môi trường, vấn đề này hiện đang được quan tâm lớn của các nhà khoa học môi trường và cộng đồng thế giới

CH ƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH

2.1.1 Các khái niệm và định nghĩa về dòng chảy môi trường

Nước trong các sông suối rất cần thiết và không thể thiếu cho các yêu cầu sử

dụng của con người, rất cần để duy trì cuộc sống cho cho tất cả các loài trong hệ sinh thái hay nói cách khác là để duy trì cuộc sống hay sức khoẻ của chính dòng sông đó Vì

vậy “Yêu cầu nước môi trường là yêu cầu nước cần cho việc duy trì cấu trúc và các chức năng của hệ sinh thái nước trên lưu vực sông nhằm đảm bảo cho các hệ sinh thái này tồn tại và phát triển một cách bền vững”[8]

Từ khái niệm về yêu cầu nước cho môi trường dẫn đến khái niệm về dòng chảy môi trường (Environmental Flow), một thành phần dòng chảy mà con người

trong quá trình sử dụng nước cần phải bảo đảm duy trì thường xuyên trong sông để nuôi dưỡng và phát triển các hệ sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học và các chức năng

của dòng sông Có nhiều định nghĩa khác nhau về dòng chảy môi trường tùy theo

mục tiêu hay phương pháp nghiên cứu Khái niệm chung về “Dòng chảy môi trường

của một lưu vực sông” là dòng chảy được điều tiết, hay lượng nước cần cung cấp theo

một cách hợp lý nhất để duy trì các hệ sinh thái tự nhiên ở hạ lưu cũng như các lợi ích

của chúng Theo quan điểm hiện nay việc thiết lập một chế độ dòng chảy môi trường chính là cơ sở quan trọng của Quản lý tổng hợp tài nguyên nước Quản lý tổng hợp tài nguyên nước cần xem xét tất cả các vấn đề có liên quan tới sử dụng bền vững tài nguyên đất và nước của lưu vực Một số định nghĩa về dòng chảy môi trường như sau

Theo tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế (IUCN), “Dòng chảy môi trường là

sự cung cấp nước trong hệ thống sông và các mạch ngầm để duy trì các hệ sinh thái

và các lợi ích cuả chúng ở hạ lưu, nơi diễn ra sự cạnh tranh về sử dụng nước và điều

hoà dòng chảy mà đối tượng của sự cạnh tranh là sông và hệ nước ngầm” Chế độ

dòng chảy trong sông có thể bị ảnh hưởng trực tiếp bằng các công trình khai thác nước từ sông (ví dụ bằng các đập, đập dâng, các cống lấy nước, các trạm bơm)

Theo Megan và các cộng sự, “Dòng chảy môi trường là một chế độ nước trong

sông, đầm phá hay khu vực ven biển nhằm duy trì các hệ sinh thái và các lợi ích của chúng khi có những mục đích sử dụng nước cạnh tranh nhau, và ở những nơi dòng

chảy được điều tiết”

Theo Tharme, 2003 ”Dòng chảy môi trường có thể khái quát là sự cung cấp

nước cho các hệ sinh thái nước để duy trì sự toàn vẹn, năng suất, chức năng và lợi nhuận của nó trong trường hợp hệ sinh thái phải chịu đựng sự điều tiết dòng chảy và

sự cạnh tranh của nhiều người sử dụng nước”

Theo Boulton, 1999: “Dòng chảy môi trường là sự xả tự nhiên của nước nhằm

đáp ứng nhu cầu cần thiết của môi trường”

Theo Richard Davis & Rafik Hirji, 2003: “Dòng chảy môi trường là lượng

nước còn lại trong hệ sinh thái sông, hoặc từ nơi khác chảy vào để quản lý điều kiện

của hệ sinh thái đó, điều hoà điều kiện của hệ sinh thái - thiết yếu cho việc duy trì hệ sinh thái”

Thực ra yêu cầu nước cho môi trường là một khái niệm không dễ nhận thấy

nếu chúng ta không có đầy đủ các kiến thức tổng hợp về môi trường và hệ sinh thái Điều có thể dễ nhận thấy nhất về yêu cầu nước môi trường là yêu cầu nước cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của các loài tôm, cá sống trong lưu vực sông Yêu

cầu nước môi trường cần phải hiểu theo nghĩa tổng hợp như là nước cần cho duy trì

tất cả các thành phần và các chức năng của hệ sinh thái Ví dụ như nước cho duy trì

cuộc sống và đa dạng sinh học trên các vùng đất ngập nước, trên các vùng đất bồi và

rừng ngập mặn ở khu vực cửa sông, nước cho duy trì lưu lượng và tốc độ nước chảy trong sông giúp cho cá di chuyển từ vùng này sang vùng khác, để vận chuyển bùn cát

và các loại vật chất, nước cho sự pha loãng và tăng khả năng tự làm sạch các chất ô nhiễm chảy vào nguồn nước hoặc đẩy nước mặn không cho xâm nhập sâu vào trong sông

Việc làm suy giảm và không đảm bảo yêu cầu nước cho môi trường trong bất

kỳ thời gian nào trong năm cũng gây các thiệt hại tới các giá trị môi trường của lưu

vực sông và qua đó tổn hại tới các giá trị sử dụng của con người [Smakhtin V U., 2002]

Hiểu rõ về yêu cầu nước môi trường, con người trong việc khai thác sử dụng nguồn nước trên lưu vực sông, ngoài chia sẻ hợp lý nguồn nước cho nhau, còn cần chia sẻ cho cả môi trường nữa Bất kỳ hành vi sử dụng quá mức cho phép nguồn nước nào của con người cũng đều có thể gây ra các tổn hại đến hệ sinh thái nước và môi trường của dòng sông và đều làm suy giảm ngược lại các giá trị của môi trường sông

mà con người có thể khai thác sử dụng cho mình

Các định nghĩa về “dòng chảy môi trường” trên đây đều có yêu cầu chung đối

với dòng chảy môi trường là phải duy trì được các hệ sinh thái phụ thuộc vào chế độ dòng chảy sông Tuy nhiên, do khái niệm hệ sinh thái sông rất mềm dẻo Một dòng sông có thể gồm nhiều hệ sinh thái và mỗi hệ sinh thái lại có một yêu cầu dòng chảy khác nhau nên khái niệm dòng chảy môi trường của cả dòng sông sẽ gây khó hiểu, khó xác định và sẽ có giá trị thực tiễn Do vậy dòng chảy môi trường thường gắn liền

với một vị trí hoặc đoạn sông cụ thể

2.1.2 Những lợi ích của dòng chảy môi trường

Hiện nay dòng chảy môi trường đang được sử dụng rộng rãi trong các quốc gia phát triển với các đòi hỏi thống nhất về một loạt các quy định như chính sách phát triển kinh tế xã hội, bảo tồn hệ sinh thái,… Nó cũng yêu cầu các bên dùng nước tiến

tới việc thống nhất sử dụng nước để bảo đảm cho tồn tại hệ thống sinh thái và tìm ra

một lựa chọn cân bằng sử dụng nước hướng tới một sự phát triển bền vững Dòng

chảy môi trường có những lợi ích rất lớn đối với hệ sinh thái và con người [1]:

2.1.2.1 Lợi ích đối với hệ sinh thái

 Chuyển vận carbon giữa vùng đồng bằng cửa sông và vùng đất ngập nước mà khoa học cho là yếu tố chủ đạo trong việc duy trì dòng sông khoẻ mạnh

 Cải thiện sức khoẻ thảm thực vật ven sông; kích thích cá tự nhiên di chuyển đến vùng đồng bằng ven sông sinh sống và sinh sản

 Cung cấp nước ngọt và thức ăn cho tôm, cá, cua, sò ở vùng cửa sông và vùng ven

biển; cung cấp dòng chảy có độ sâu và thời gian thích hợp cho các loại chim nước sinh sống và phát triển; cung cấp độ ẩm cho cây trồng tăng trưởng và phát triển

 Cải thiện và tăng trữ lượng nước ngầm, pha loãng nước mặn đọng lại trong vùng đất ngập nước và sông nhánh sau quá trình bay hơi; kích thích nở trứng của động

vật không xương sống và các loại hạt nẩy mầm

 Cung cấp rau trái và thức ăn ở đồng bằng ven sông cho thú hoang dã và động vật nuôi

 Cải thiện vùng đồng bằng ven sông nhờ bồi lắng phù sa và các chất dinh dưỡng trên vùng châu thổ

2.1.2.2 Lợi ích đối với con người

 Đủ nguồn nước cho các nhu cầu cơ bản của các cộng đồng, tạo một môi trường lành mạnh cho con người thư dãn, bơi lội, sinh sống và làm việc

 Cải thiện chất lượng nước cho sinh hoạt, chăn nuôi, cho tưới tiêu vùng hạ lưu và cho các ngành sử dụng nước khác như công nghiệp, giao thông thủy,

 Tạo mục tiêu hấp dẫn cho du khách, gia tăng cơ hội đầu tư cho du lịch sinh thái, thu hút các ngành nghề khác phát triển Giảm tổn thất do xói lở bờ gây ra, giảm tác động trực tiếp lên người trả thuế do sự phục hồi quá trình thoái hoá lâu dài của đất

và nước

 Gia tăng hiệu quả khai thác các vùng đất hạ lưu (kể cả đất ngập nước), kích thích sinh trưởng của các loài sinh vật có giá trị, kể cả các loài chim hay động vật káhc

có khả năng diệt sâu bọ, côn trùng có hại

Trong quá trình khai thác và sử dụng nước nếu hiểu biết đầy đủ về vai trò của dòng chảy môi trường trong sông sẽ giảm thiểu hoặc hạn chế được những tác động

xấu đến nguồn nước trong tương lai, phục hồi hệ thống nguồn nước đã bị ảnh hưởng

bởi những diễn biến trong quá khứ

Phải khẳng định rằng nếu không đảm bảo dòng chảy môi trường sẽ gây nguy

hiểm và tổn hại cho chính sự tồn tại của các hệ sinh thái, con người và nền kinh tế

Các con sông và các hệ sinh thái thuỷ sinh cần nước và các vật chất khác có trong phù sa thì mới có thể tồn tại khoẻ mạnh và cung cấp các lợi ích cho con người

Dòng chảy môi trường là một nhân tố đóng góp tối quan trọng đối với sức khoẻ của hệ sinh thái trong sông và dọc sông vùng hạ du Nếu không duy trì được dòng chảy môi trường thì sẽ không chỉ tổn hại đến toàn bộ hệ sinh thái thuỷ sinh, nó còn đe doạ con người và toàn bộ các cộng đồng ở hạ du

Tóm lại, hệ thống sông ngòi cần đủ nước để duy trì dòng chảy và được quản lý

để đảm bảo lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường cho hạ lưu, đảm bảo duy trì một hệ sinh thái cân bằng và khoẻ mạnh Có nghĩa là đảm bảo dòng sông khỏe mạnh cả về lượng và chất theo thoả thuận giữa những người dùng nước trong lưu vực Một dòng

chảy như vậy được coi là dòng chảy môi trường Như vậy dòng chảy môi trường là

sống còn để hệ sông ngòi hoạt động bình thường và bền vững, là thiết yếu đối với con người và hệ sinh thái

2.2.1 Quản lý tài nguyên nước và dòng chảy môi trường trên thế giới

Suy thoái lưu vực sông, đặc biệt là suy thoái nguồn nước sẽ khiến cho một con sông trở thành sông chết, không còn sử dụng được không những cho con người mà toàn bộ hệ sinh thái trên lưu vực Sau thời gian dài khai thác, con người đã dần nhận

thấy sự đe dọa cho phát triển kinh tế, xã hội khi các lưu vực sông đã bắt đầu có những

biểu hiện suy thoái Vấn đề này đã đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu nhằm xác định ngưỡng được phép khai thác và dòng chảy cần thiết để duy trì đáp ứng phát triển hệ sinh thái

- Tại Na Uy: Na Uy là quốc gia Bắc Âu có quá trình khai thác và sử dụng tài

nguyên nước rất hiệu quả Ví dụ lưu vực sông Glomma ở đông nam Na Uy có diện tích 41200 km2 chiếm khoảng 13% diện tích tự nhiên của Na Uy, tổng dòng chảy hàng năm khoảng 22 tỷ m3

Trên lưu vực có 26 hồ chứa và 45 nhà máy phát điện Các công trình này được vận hành bởi một Hiệp hội quản lý nước GLB (Glomma Laagen Water Management Association) với 18 thành viên Hiện nay nhu cầu điện tăng cao, các mâu thuẫn về sử dụng nước cho các hộ dùng nước cũng ngày càng tăng cao Vì

vậy trong Luật Tài nguyên nước mới đã quy định dòng chảy nhỏ nhất mà người Na

Uy gọi là “Common Low Flow”, được quy định bằng 10% dòng chảy trung bình trên sông Na Uy đã quyết định đưa ra khung quản lý tài nguyên nước trên lưu vực với

mục đích đạt đến năm 2015 là đảm bảo tiềm năng sinh thái tốt trên sông (good ecological potential)

- Tại Trung Quốc, Tình trạng khai thác tài nguyên nước quá mức đang xảy ra

trên nhiều lưu vực sông của Trung Quốc Ví dụ Hoàng Hà là con sông lớn của Trung

Quốc có lượng dòng chảy hàng năm là 40 tỷ m3 nhưng đến những thập kỷ 70, 80 và

90 của thế kỷ XX đã xuất hiện hiện tượng đứt dòng Ngày nay ở đoạn sông Tế Nam ở

hạ lưu bị cạn hẳn, người xe qua lại được Sông Hoài có diện tích lưu vực chiếm 1/8

diện tích đất canh tác của Trung Quốc đã xuất hiện hiện tượng đứt dòng vào mùa khô, ngoài ra sông còn chịu hiểm họa của việc ô nhiễm nước Tháng 5/1994 chính phủ Trung Quốc đã phải công bố một chương trình khẩn cấp để cứu con sông này bằng

việc đóng cửa hàng loạt các nhà máy xí nghiệp có nước thải đổ trực tiếp vào sông và

phải đến tháng 1/1998 chất lượng nước sông Hoài mới được cải thiện Gần đây nhất

là năm 2009 Trung Quốc và Úc đã hợp tác thực hiện dự án “Dòng chảy môi trường

và sức khỏe dòng sông ở Trung Quôc” (The River Health and Environmental Flow in China)

- Tại Úc, đây là một quốc gia rộng lớn nhưng tài nguyên nước hạn hẹp, các

lưu vực sông lớn ở Úc đều được quan tâm sớm về quản lý, khai thác tài nguyên nước Trong đó lưu vực sông Murray – Darling ở đông Nam nước Úc với diện tích lưu vực 1.061.469 km2 chiến 14% tổng diện tích nước Úc và đóng vai trò rất quan trong cho phát triển kinh tế, xã hội và môi trường Đây là lưu vực sông được quan tâm rất sớm

về khai thác, sử dụng và quản lý tài nguyên nước, có nhiều nghiên cứu và ứng dụng

thực tế liên quan đến tài nguyên nước, trong đó có dòng chảy môi trường Tháng 4/2002 đã thành lập Ủy ban liên bộ lưu vực sông Murray – Darling để đánh giá chi phí và hiệu quả khai thác liên quan đến dòng chảy môi trường Tuy nhiên vào năm

2001 người ta đã nghiên cứu tính toán nhu cầu dòng chảy cho hoạt động của sông này

- Tại Nam Phi, một quốc gia lớn và phát triển nhất Châu Phi, nơi có nguồn

nước đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường

Mặc dù Nam Phí có nhiều nguồn tài nguyên khoáng sản có giá trị vàng, kim cương nhưng trong những năm gần đây nước cũng là tài nguyên đặc biệt Vì vậy Nam Phi là

một trong những quốc gia đi đầu trong nghiên cứu, ứng ụng thực hiên dòng chảy môi trường, một số phương pháp “đánh giá dòng chảy môi trường” đã xuất xứ từ Nam Phi

- Tại Ấn Độ, là quốc gia lớn nhất Nam Á với hệ thống sông ngòi phát triển

được khai thác sử dụng quá mức và đang tạo ra nhiều sức ép lên tài nguyên nước

Quản lý tài nguyên nước đã được quan tâm từ nhiều thập kỷ nay, sử dụng nước tại Ấn

Độ đã đạt được nhiều thành công, ví dụ Ủy hội quốc gia về Quy hoạch phát triển tổng

hợp tài nguyên nước (NCIWRDP) đã được thành lập từ 1999 Nhưng mãi đến 2005

một hội thảo quốc gia đầu tiên về “dòng chảy môi trường” mới được tổ chức Ngay sau đố Ấn Độ đã thực hiện các nghiên cứu và ứng dụng cụ thể các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường cho các lưu vực sông như xây dựng các đường cong dòng

chảy môi trường các sông (Environmental flow Duration Curves)

Nói chung hiện nay khai thác và sử dụng tài nguyên nước không hợp lý đã gây

ra suy thoái trầm trọng cả về số lượng và chất lượng, tác hại to lớn đến các hoạt động phát triển kinh tế xã hội và đe dọa cuộc sống của con người trên lưu vực sông Nhận

thức được vấn đề này, trong những thập kỷ gần đây, nhiều nước trên thế giới bắt đầu quan tâm đến duy trì dòng chảy cho môi trường trong quản lý tổng hợp lưu vực sông,

đã trở thành vấn đề quan trọng trên toàn thế giới Theo tuyên bố LaHay tháng 3/2000 [5]: Nước là một tài nguyên vô cùng quý giá và quan trọng đối với cuộc sống,

sức khoẻ con người và các hệ sinh thái đồng thời cũng là yêu cầu cơ bản cho sự phát

triển của các quốc gia

Trong văn kiện Tầm nhìn về nước và tự nhiên của IUCN, năm 2000 [11]

(Vision for Water and Nature) đã kêu gọi: dành nước cho hệ thống để phục vụ các công tác môi trường như hạn chế lũ lụt và làm sạch nguồn nước Chương trình nghị

sự 21 có nêu rõ : Quản lý tổng hợp tài nguyên nước dựa trên nhận thức nước là một

bộ phận nội tại của hệ sinh thái, một nguồn tài nguyên thiên nhiên và một loại hàng hoá kinh tế và xã hội, mà số lượng và chất lượng quyết định bản chất của việc sử dụng Vì mục đích này, tài nguyên nước cần phải được bảo vệ, có tính đến chức năng của các hệ sinh thái nước và tính tồn tại mãi mãi của tài nguyên, để có thể thoả mãn

và dung hoà các nhu cầu về nước cho các hoạt động của con người

Hội thảo Dòng chảy môi trường lần thứ 4 tại châu Phi năm 2002 đã chỉ

rõ [5]: Duy trì dòng chảy môi trườngcũng thuộc phạm vi quản lý tài nguyên nước bởi

vì nó liên quan đến quản lý lượng nước được lấy đi hay lượng nước phải trở lại trong sông đáp ứng mục đích quản lý một số khía cạnh về sức khỏe của hệ sinh thái

Hiện nay có hơn 50 quốc gia đã sử dụng việc xác định dòng chảy môi trường như là một công cụ quản lý tài nguyên nước Nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến dòng chảy môi trường đã được công bố, Một số công trình điển hình từ nghiên

cứu quan điểm, phương pháp luận, phương pháp ứng dung cho đến các hướng dẫn

thực hiện cụ thể Một số công trình cụ thể như:

- Richard Davis and Rafik Hirji (2003) có các công trình công bố về quan điểm, phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường như “Environmental Flows: Concepts and Methods - Case Studies - Flood Flows, cũng các tác giả này có nghiên

cứu về dòng chảy môi trường trong tài nguyên nước, chính sách, quy hoạch và các dự

án cụ thể, 2009 (Environmental Flows in Water Resources, Policies, Plans, and Projects)

- LouiseKorsgaard (2006) đã có công trình về dòng chảy môi trường trong

quản lý tổng hợp tài nguyên nước (Environmental Flows in Integrated Water Resources Management: Linking Flows, Services and Values)

- IUCN (2003) đã phát hành các tài liệu liên quan đến dòng chảy môi trường, trong đó có “Dòng chảy – cẩm nang dòng chảy môi trường” Tài liệu này đã được IUCN Việt Nam dịch ra tiếng Việt năm 2006 với tên gọi “Dòng chảy - cẩm nang dòng chảy môi trường” và đã được nhiều nhà khoa học và xã hội đón nhận nhiệt tình

với hiệu quả sử dụng cao

- Environment ACT (2006) có tài liệu hướng dẫn dòng chảy môi trường (2006 Environmental Flow Guidelines)

- JM King, RE Tharme & MS de Villiers (2008) xuất bản tài liệu về đánh giá dòng chảy môi trường các sông theo phương pháp khối xây lắp (Environmental Flow Assessments for Rivers: Manual for the Building Block Methodology)

Đặc biệt đã có nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới về dòng chảy môi trường đối với các công trình thủy điện

Dần dần các văn bản pháp luật quốc gia cũng đã đưa thêm các điều luật để bảo

vệ và khôi phục hệ sinh thái sông cũng như bảo vệ sự lành mạnh dòng sông Xác định dòng chảy môi trườnglà một phần trong các cải cách về quản lý nước gần đây ở úc, được kết hợp với luật tài nguyên nước ở Nam Phi, và với Hướng dẫn của cộng đồng chung châu Âu về nguồn tài nguyên nước ở Châu Âu (Arthington, 2003)

2.2.2 Dòng chảy môi trường ở Việt Nam

Trong những năm gần đây hoạt động của các công trình thủy lợi, thủy điện đã làm suy thoái và khô cạn, thậm trí khô cạn hẳn nguồn nước và tổn thương hệ sinh thái

ở nhiều đoạn sông phía hạ lưu Trên thực tế, tình trạng suy thoái nguồn nước dẫn đến

hậu quả đứt dòng ở một số sông miền Trung

Từ sau 1975, nguồn nước các sông này được khai thác sử dụng với tốc độ ngày càng tăng cho phát triển kinh tế dân sinh, trong đó sử dụng nhiều nhất là cho tưới trong nông nghiệp Cùng với gia tăng các hoạt động khai thác lưu vực, nhất là

việc khai hoang phát triển cây công nghiệp tại trung và thượng lưu các sông, tình

trạng phá rừng tràn lan không kiểm soát được đã có nhiều tác động xấu làm suy thoái nguồn nước Biểu hiện suy thoái có thể thấy rất rõ là tình trạng cạn kiệt dòng chảy mùa cạn ở hạ lưu các sông gần như phổ biến và ngày càng gia tăng nhất là trong đoạn

từ quốc lộ số 1 đến cửa của các sông Ba, Trà Khúc, sông Thu Bồn, sông Kôn - Hà Thanh, sông Cái (Phan Rang),…

Năm 2004 IUCN Việt Nam tổ chức hội thảo quốc gia về “Đánh giá nhanh dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Hương, miền Trung Việt Nam” Các nhà khoa học quốc tế và Việt Nam đã có những nghiên cứu khá chi tiết và đã có những

kết luận liên quan đến dòng chảy các tháng kiệt trên lưu vực Hội thảo cũng đề cập đến những khó khăn, hạn chế và bài học kinh nghiệm trong nghiên cứu đánh giá dòng

chảy môi trường lưu vực sông Hương

Trong nghiên cứu áp dụng thử nghiệm phương pháp chu vi ướt để xác định dòng chảy môi trường cho đoạn hạ lưu sông Đà, TS Trần Hồng Thái và các cộng sự (Viện Khoa học Khí tượng và thủy văn, 2006) đã đưa ra kết quả đánh giá và kết luận

phương pháp này là khá phù hợp cho điều kiện khu vực nghiên cứu

Hiện nay, dòng chảy của sông Trà Khúc tại vị trí cầu Đường sắt Quảng Ngãi trong các tháng mùa cạn còn không đáng kể trong mười năm trở lại đây Lòng sông

tại đoạn này chỉ còn là một lạch nhỏ 20 – 30 m, khiến cho vùng hạ lưu sông Trà Khúc khu vực từ sau đập dâng Thạch Nham đến cửa sông rất khan hiếm nước sinh hoạt và nước tưới Đoạn sông này theo điều tra trong nhân dân thì trước khi có hệ thống thuỷ

lợi Thạch Nham ngay cả về mùa cạn nhân dân muốn qua sông đều phải dùng đò, thuyền

Khai thác và sử dụng quá mức nguồn nước trên các lưu vực sông đã xuất hiện tình trạng suy thoái nguồn nước hoặc hạn kiệt ở khu vực hạ du, hệ sinh thái nước ở các khu vực này đã bị suy giảm nghiêm trọng, kéo theo suy giảm giá trị môi trường

của dòng sông Dòng chảy môi trường và xác định dòng chảy môi trường là các khái

niệm tương đối mới ở nước ta Nước ta đang trong tiến trình thực hiện quản lý tổng

hợp tài nguyên nước nhằm liên kết đất, nước và hệ sinh thái, thúc đẩy công bằng xã

hội, hiệu quả kinh tế và bền vững môi trường đã khiến cho yêu cầu nghiên cứu về dòng chảy môi trường và ứng dụng các phương pháp xác định dòng chảy môi trường vào trong thực tiễn của nước ta đang càng trở thành cấp thiết

Trong Chiến lược quốc gia về Tài nguyên nước đến năm 2020 của nước ta đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tháng 4/2006 đã đưa ra 6 mục tiêu về bảo vệ tài nguyên nước trong đó có mục tiêu về dòng chảy môi trường đó là: “Bảo đảm dòng

chảy tối thiểu duy trì hệ sinh thái thủy sinh theo quy hoạch được cấp có thẩm quyền phê duyệt, trọng điểm là các sông có hồ chứa nước, đập dâng lớn quan trọng” Điều

đó cho thấy tính cấp thiết và yêu cầu thực tế của nghiên cứu dòng chảy môi trường

Tại Nghị định 112/2008/NĐ-CP về quản lý, bảo vệ và khai thác tổng hợp tài nguyên và môi trường các hồ chứa thủy điện, thủy lợi Theo đó, dòng chảy tối thiểu (còn gọi là dòng chảy môi trường) là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn sông; bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh thái thủy sinh và bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước theo thứ tự ưu tiên được xác định trong quy hoạch lưu vực sông Nhưng do sự phối hợp thiếu đồng bộ giữa các cấp, ngành, địa phương và

nhận thức chưa đầy đủ trong việc xác định dòng chảy tối thiểu, nên hoạt động khai thác nước đang diễn ra quá mức cần thiết Quy trình vận hành hồ chứa chưa có vào mùa khô hoặc không đảm bảo yêu cầu, các hiện tượng tự nhiên diễn biến ngày càng

phức tạp Hệ lụy là các dòng sông thường xuyên bị cạn nước không đảm bảo duy trì dòng chảy liên tục Vận tốc và lưu lượng dòng chảy nhỏ làm giảm khả năng tự làm

sạch của sông Các loài thực vật phát triển quá nhiều hai bên bờ sông; cao trình lấy nước không đảm bảo; trở ngại trong giao thông thủy; thiếu nước cho phát điện

Để khắc phục những hạn chế nêu trên, rất cần coi trọng dòng chảy tối thiểu

nhằm hỗ trợ cho cấp phép khai thác sử dụng nước; quản lý, bảo vệ, khai thác tổng

hợp tài nguyên và môi trường các hồ chứa thủy điện, thủy lợi, góp phần quản lý tổng

hợp lưu vực sông để duy trì sự sống cho các dòng sông

2.3.1 Phân loại các phương pháp xác định dòng chảy môi trường

Xác định dòng chảy môi trường là xác định nhu cầu nước môi trường và yêu

cầu duy trì dòng chảy môi trường trong sông Nó cũng tương tự như xác định nhu cầu dùng nước cho các đối tượng sử dụng nước khác nhau nhưng ở đây là cho hệ sinh thái nước trong sông và các vùng đất ngập nước ven sông Đối với một lưu vực sông,

cần đưa ra chế độ dòng chảy môi trường cần duy trì tại các vị trí khống chế trên sông chính và các sông nhánh cũng như quản lý dòng chảy môi trường tại các vị trí tuyến này

Đến nay nhiều phương pháp xác định dòng chảy môi trường đã được phát triển

và hoàn thiện Theo đánh giá của Tharme, (2003) đã có tới 207 phương pháp của 44

quốc gia khác nhau, trong đó các phương pháp “thủy văn” chiếm tới 29,5% và các phương pháp “mô phỏng môi trường sống – habitat simulation” chiếm 28%, còn các phương “thủy lực” chỉ chiếm 11,1% Các quốc gia đi đầu trong đánh giá dòng chảy môi trường hiện nay là Mỹ, Úc và Nam Phi:

- Tại Mỹ: Đã xúc tiến nghiên cứu và xác định dòng chảy môi trường tương đối

sớm là do tổn thất mất nhiều nguồn cá, hậu quả của việc xây dựng nhiều đập nước

trước đây đã gây nên.-

Tại Úc: Đã xúc tiến nghiên cứu dòng chảy môi trường do việc sử dụng quá

mức và xây dựng quá nhiều đập đã làm tổn thương đến sức khoẻ của dòng sông và các vùng đất ngập nước

- Tại Nam Phi: Việc nghiên cứu đánh giá dòng chảy môi trường được tiến

hành do có sự xung đột giữa hoạt động phát triển các đập và hồ chứa nước để khai thác sử dụng nguồn nước với các biến đổi do các đập và các hồ chứa gây ra cho môi trường cũng như đối với cách sử dụng nguồn nước truyền thống hiện tại

Xét về bản chất thì hầu hết các phương pháp xác định dòng chảy môi trường

có thể được phân thành 4 nhóm như sau:

 Các phương pháp thủy văn (Hydrological methods)

 Phương pháp tương quan thủy lực (Hydraulic methods)

 Phương pháp mô phỏng môi trường sống (Habitat simulation methods)

 Phương pháp tiếp cận tổng thể (Holistic methods)

2 3.1.1 Các phương pháp thuỷ văn (Hydrological Method):

Đây là phương pháp đánh giá đơn giản nhất, được dựa vào việc phân tích các

số liệu thống kê dòng chảy tự nhiên Các phương pháp thuỷ văn nói chung đưa ra yêu

cầu duy trì một giá trị “dòng chảy tối thiểu” và giả thiết rằng nếu dòng chảy của sông

bằng hoặc cao hơn giá trị dòng chảy tối thiểu thì môi trường hay sức khoẻ của dòng sông sẽ đạt được mục tiêu mong muốn (thí dụ yếu, vừa, tốt, ) Đây cũng là mục tiêu

của quản lý dòng chảy môi trường Đặc trưng cho các phương pháp thuỷ văn có thể

kể đến:

- Phương pháp Tennanl (hay còn gọi là phương pháp Montana)

- Phương pháp Texas consensus three zone concept

- Phương pháp RVA (Range of varibility approach)

- Phương pháp dùng các chỉ số dòng chảy tự nhiên

Các phương pháp thuỷ văn không đòi hỏi nhiều số liệu và nguồn lực khi ứng

dụng nhưng có độ tin cậy của đánh giá không cao nên phương pháp này chỉ phù hợp cho giai đoạn quy hoạch phát triển tài nguyên nước và trong những bối cảnh có ít tranh cãi thì chúng có thể đưa ra được giá trị dòng chảy môi trường dự kiến ban đầu

2.3.1.2 Các phương pháp Thủy lực (Hydraulic Rating Method)

Các phương pháp thủy lực (Hydraulic rating) dùng các kết quả tính toán dựa trên mặt cắt ướt, độ sâu, tốc độ dòng chảy hoặc các biến số khác như là các chỉ tiêu môi trường Dòng chảy yêu cầu được xác định bằng các tính tóan thủy lực

Các đề xuất áp dụng cho dòng chảy đơn nhỏ nhất là kết quả của các phương pháp thủy lực Như đã thảo luận, các nhà sinh thái thống nhất để duy trì sự lành mạnh

của sông thì không những phải có dòng chảy tối thiểu ở những điều kiện cụ thể mà cao hơn là phải có chế độ chảy phù hợp

Phương pháp tương quan thuỷ lực cũng là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng Khi áp dụng phương pháp tương quan thuỷ lực không đòi hỏi nhiều số liệu mà chỉ quan tâm đến điều kiện địa hình, địa mạo của mặt cắt sông nơi cần đánh giá dòng

chảy môi trường Mặc dù phương pháp tương quan thuỷ lực không cần số liệu dòng

chảy tự nhiên nhưng vẫn đưa ra các kiến nghị về dòng chảy môi trường

2.3 1.3 Các phương pháp mô phỏng môi trường sống (Habitat simulation)

Đây là phương pháp được đề xuất và áp dụng ở Bắc Mỹ và châu Âu Phương pháp này yêu cầu phải xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố thủy lực (độ sâu, vận tốc dòng chảy) và mức độ “phù hợp” của môi trường đối với những loài sinh vật cụ thể

Mối quan hệ này sẽ được sử dụng để tính toán xem môi trường sinh cảnh biến động như thế nào nếu dòng chảy và các điều kiện thủy lực thay đổi Kiến thức này cũng có

thể sử dụng để xác định xem môi trường sống của các loài biến động như thế nào khi

chế độ dòng chảy thay đổi theo các kịch bản phát triển và công tác quản lý khác nhau

Phương pháp đánh giá nơi cư trú là tiền thân của phương pháp mô phỏng hay phương pháp mô hình hoá nơi cư trú Phương pháp này đánh giá các yêu cầu dòng

chảy môi trường trên cơ sở phân tích chi tiết số lượng và độ bền vững của môi trường

sống vật lý có sẵn đối với các loài hoặc các nhóm loài được quan tâm nghiên cứu dưới các cấp lưu lượng (hoặc chế độ dòng chảy) khác nhau trên cơ sở kết hợp các số

liệu thuỷ văn, thuỷ lực và sinh học Sự biến đổi môi trường sống vật lý liên quan đến dòng chảy được mô hình hoá bằng các chương trình thuỷ lực, sử dụng số liệu của một

hoặc nhiều biến thuỷ lực ví dụ như độ sâu, lưu tốc, độ nhám, diện tích bề mặt, và gần đây là những chỉ số thuỷ lực tổng hợp (ví dụ áp lực làm biến dạng sinh vật đáy), thu

thập tại nhiều mặt cắt ngang của đoạn sông được nghiên cứu Các điều kiện nơi cư trú

có sẵn được mô phỏng và được liên kết với thông tin về phạm vi các điều kiện sống

của các loài đối tượng nghiên cứu Sản phẩm chế độ dòng chảy môi trường được đề

xuất thường ở dạng đường cong lưu lượng duy trì nơi cư trú cho hệ sinh vật hoặc thời gian duy trì nơi cư trú và chuỗi thời gian vượt của một cấp lưu lượng được dùng để

dự báo dòng chảy môi trường được coi là tối ưu

Phương pháp mô phỏng môi trường sống tập trung bảo tồn điều kiện sống thích hợp cho một số loài sinh vật nhất định chứ không phải là toàn bộ hệ sinh thái, thường là các loài cá Để thực hiện phương pháp này thì bắt buộc phải khảo sát chi

tiết các dạng kênh rạch và các điều kiện của từng con sông trong hệ thống sông và

những đoạn sông nghiên cứu, tập trung vào mối quan hệ giữa các điều kiện thủy lực,

kiểu môi trường sống và sự hiện diện của các loài sinh vật Nói chung, phải thu thập đầy đủ các số liệu hiện trường, đặc biệt là đối với con sông tiêu biểu Có thể sử dụng các số liệu có được từ nơi khác để xác định mối quan hệ ban đầu, song tất nhiên nó cũng hạn chế tính thực tiễn của phương pháp

Phương pháp này sẽ đưa ra các thông tin sát thực về phương diện sinh thái chứ không như các phương pháp thủy văn hay thủy lực chỉ dừng lại ở việc cung cấp các khuyến nghị về dòng chảy tối thiểu Nó cũng đưa ra được các thông tin hữu ích trong

việc xác định sự cân bằng giữa các yếu tố môi trường và kinh tế kết hợp với những

giải pháp phát triển hoặc quản lý khác nhau Song, ngoài chi phí cao, còn một số vấn

đề quan trọng ảnh hưởng đến sử dụng phương pháp này như những hiểu biết về động

vật, thực vật và những quy trình xảy ra trong một hệ thống sông

2.3.1.4 Các phương pháp tiếp cận tổng thể

Phương pháp tiếp cận tổng thể chú trọng vào bảo tồn toàn bộ hệ sinh thái sông

và sức khoẻ của dòng sông chứ không tập trung vào bảo vệ một loài sinh vật cụ thể như

phương pháp mô phỏng môi trường sống Các phương pháp tiếp cận tổng thể là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất ở Nam Phi và úc Hai quốc gia này không

có loài cá nước ngọt sử dụng cho mục đích thương mại và giải trí với quy mô lớn như

ở Bắc Mỹ và Canada Hiện nay kỹ thuật này cũng đang được sử dụng ở một số nước châu Âu, châu Á và châu Mỹ La tinh (Tharme, 2003)

Triết lý cơ bản khởi nguồn của phương pháp tiếp cận tổng thể là coi nước là

một thành phần của môi trường nhưng trong nhiều trường hợp, nước dư thừa có thể

lấy đi hoặc trữ lại Mục đích của phương pháp tiếp cận tổng thể là tiếp cận tất cả các vấn đề của dòng sông để đưa ra một chế độ dòng chảy, không phải là chế độ dòng chảy tự nhiên nhưng có khả năng duy trì được hệ sinh thái tiêu biểu và các chức năng tự nhiên của dòng sông Chế độ dòng chảy này được điều chỉnh theo thời gian

để lượng nước lấy đi không biến đổi hệ sinh thái từ trạng thái tiền phát triển sang

trạng thái không mong muốn (Arthington, 1998) Hiện nay có một số phương pháp

tiếp cận tổng thể đã được sử dụng để dự đoán sự thay đổi mức độ lành mạnh của dòng sông dưới tác động của sự thay đổi dòng chảy

Trong phương pháp tiếp cận tổng thể thường dùng hai cách tiếp cận, đó là tiếp

cận từ dưới lên và tiếp cận từ trên xuống Tiếo cận từ dưới lên thường bắt đầu từ việc xây dựng chế độ dòng chảy bằng cách thêm từng thành phần của giá trị mong muốn vào dòng chảy có giá trị ban đầu bằng 0 Cách tiếp cận từ trên xuống thường bắt đầu

từ chế độ dòng chảy tự nhiên, sau đó cố gắng xác định mức độ thay đổi dòng chảy tới

hạn mà những tác động đến sức khoẻ của dòng chảy không vượt quá ngưỡng cho phép, hay xác định mối quan hệ giữa sự thay đổi của chế độ dòng chảy đối với các

loại ảnh hưởng và các mức độ ảnh hưởng khác nhau

Các phương pháp tiếp cận tổng thể tiến tới việc xây dựng và đề xuất một chế độ dòng chảy cần phải duy trì trong sông để duy trì sự ổn định của hệ sinh thái hoặc tạo ra một hệ sinh thái đặc trưng và sẽ quyết định:

− Một số yếu tố của dòng chảy tự nhiên không thể giảm đi mà cần phải được tiếp

tục duy trì

− Một số yếu tố có thể giảm

− Một số yếu tố cần phải bỏ qua

− Trong các trường hợp mà các mục tiêu liên quan đến việc duy trì chức năng và

hệ sinh thái tự nhiên thì sự biến động của dòng chảy phải bắt chước chế độ dòng chảy tự nhiên

Dòng chảy lớn và dòng chảy nhỏ thường được xem là quan trọng hơn dòng

chảy trung bình Các dòng chảy này gây áp lực đối với một số loài sinh vật, ngăn không cho chúng phát triển quá và lại tạo cơ hội phát triển cho một số loài sinh vật khác Một số yếu tố địa hình và sinh thái khác cũng chỉ xuất hiện khi mực nước sông

hoặc thời gian của dòng chảy vượt qua các giới hạn nhất định (tức là khi có sự vận động của phù sa, hai bên bờ sông hoặc đồng bằng ven biển bị ngập nước, một số sinh

vật sinh sôi hoặc di chuyển) Các yếu tố của hệ sinh thái thường bao hàm cả các yếu

tố của điều kiện địa hình ven sông, môi trường thủy lực, chất lượng nước, thực vật ven sông và thực vật dưới nước, động vật lớn không có xương sống, cá và các loại động vật có xương sống khác sống phụ thuộc vào sông và các hệ sinh thái ven sông (ví dụ các loài lưỡng cư, bò sát, chim và động vật có vú) Yêu cầu của các loài này đối với dòng chảy hoặc những ảnh hưởng về thay đổi dòng chảy đối với những loài này có thể được tính tóan dựa vào những số liệu từ các nghiên cứu hiện trường, các đánh giá trong phòng, dựa vào các tài liệu hoặc kinh nghiệm ở những nơi khác hoặc

sử dụng những kinh nghiệm của các chuyên gia Tất nhiên mức độ tin cậy của các ảnh hưởng dự đóan có thể vượt xa hơn mối quan hệ rút ra từ những quan sát ngoài

thực địa

Đặc trưng cho phương pháp tiếp cận tổng thể là các phương pháp sau:

- Phương pháp Benchmarking: áp dụng ở Úc đã sử dụng những thông tin về các

ảnh hưởng ở các nơi khác để xây dựng mối quan hệ giữa các thay đổi của dòng chảy và các biến đổi của địa hình và điều kiện sinh thái

- Phươngpháp DRIFT (Downstream Response to Imposed Flow Transformation

Framework): phát triển ở Nam Phi trong đó để xây dựng chế độ dòng chảy môi trường

phải đánh giá những ảnh hưởng của kinh tế xã hội và đánh giá điều kiện sinh thái Mô hình toán của phương pháp này xây dựng để có thể đánh giá các tác động nảy sinh đối

với hệ sinh thái khi chế độ thuỷ văn thay đổi Phương pháp cũng tạo điều kiện để các chuyên gia thảo luận để đánh giá các giải pháp phát triển/ hoặc quản lý mỗi khi đã xác

dịnh được mối quan hệ giữa thay đổi dòng chảy và những tác động đến hệ sinh thái

Ngoài ra trong loại này còn có các phương pháp khác như Phương pháp BBM (Block Buillding method), hay phương pháp phục hồi dòng chảy (Flow Restoration Method)

2.3.2 Một số phương pháp xác định dòng chảy môi trường cụ thể

2.3.2.1 Phương pháp Tennant: Đây là phương pháp thuộc nhóm thủy văn, được

xây dựng và áp dụng đầu tiên ở Mỹ Theo phương pháp này cần thiết lập một bảng đơn giản, liên quan đến điều kiện dòng chảy của sông Các dòng chảy trong sông được biểu thị dưới dạng % của dòng chảy trung bình nhiều năm (% AAF):

- Khi dòng chảy trong sông chỉ vào khoảng 10% AAF thì các doi cát, sỏi lộ ra

và và cá lớn tụ lại những chỗ sâu vì không thể di chuyển tự do được Điều kiện này được coi là điều kiện nghèo dòng chảy

- Nếu dòng chảy trong sông ở mức khoảng 30% AAF thì phần lớn chất nền trong sông được duy trì, vì vậy mức này được coi là khá tốt

Bằng cách tương tự như vậy một số phán quyết về điều kiện dòng chảy trong sông được làm cho các mức dòng chảy cao hơn cụ thể như trong bảng 2-1

Kết quả của phương pháp này là dòng chảy tối thiểu được kiến nghị đủ duy trì

điều kiện môi trường đặt ra