Nghiên cứu cơ sở khoa học trong việc đánh giá dòng chảy môi trường

- 102 ^ BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜN( VIỆN KHOA HOC K IIÍ T Ư Ợ K T llliV VÃN V À M ƠI T U i ®°vV-— Qíẻểt đề tà i: Chủ nhiệm để tài: TS T rùn Hổ HÀ N Ộ I- 2007 i n 'ì MỤC LỤC MỞ ĐÀU CHƯƠNG TỎNG QUAN TỈNH HỈNH NGHIÊN c ứ u DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG TRÊN THE GIỚI VẢ Ở VIỆT NAM CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢNH GIÁ DCMT ĐANG Được ÁP DỤNG 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ TRÊN THỂ GIỚI 1.1.1 Những nghiên cứu M ỹ 1.1.2 Nghiên cứu Nam Phi .2 1.1.3 Các nghiên cứu Australia 1.1.4 Các nghiên cứu Châu Á 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u VIỆT NAM 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 1.3.1 Phương pháp thủy văn (Hydrological methods) 1.3.2 Phương pháp thủy lực (Hydraulic rating methods) 1.3.3 Phương pháp mô môi trường sống (Habitat simulation of microhabitat modelling methods) 1.3.4 Phương phốp tổng thẻ CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM T ự NHIÊN CỦA LƯU v ự c SÔNG ĐÀ . 2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 2.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO 2.3 ĐẬC ĐIỂM ĐỊA CHÁT THỒ NHƯỠNG 2.3.1 Đặc điếm địa chẨt (phần thuộc lãnh thổ Việt Nam) .7 2.3.2 Đặc điẻm thổ nhưOng 2.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG , .7 2.5 THẢM PHỦ THỰC VẬT ĐẶC TRƯNG HỆ SINH THÁI 2.6.1 Hộ thực vật lưu vực sơng Đà « 2.6.2 Hộ động vật cạn 2.6.3 Hộ thủy sinh 2.7 MỘT SỐ ĐẶC ĐIÊM VỀ CHẾ Đ ộ THƯỶ VĂN TRÊN SƠNG ĐÀ 2.7.1 Dịng chảy năm 2.7.2 Dòng chảy lũ 2.7.3 Dòng chảy kiệt 2.7.4 Dòng chảy bùn cát 2.8 ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO KHƯ v ự c NGHIÊN c ứ u : .10 2.8.1 Điều tra trạng nguồn nước, đánh giá tổn thương hệ sinh thái, tổn thất giá trị môi trường 10 104 2.8.2 Tác động đập Hịa Bình đến hệ sinh thái khu vực hạ lưu 11 CHƯƠNG ÁP DỤNG MỘT SỔ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG CHO ĐOẠN SÔNG NGHIÊN c ứ u 14 3.1 PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH CÁC MỤC TIÊU ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG CHO ĐOẠN SƠNG NGHIÊN c ứ u 14 3.2 LựA CHỌN CÁC TUYẾN TÍNH TỐN DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 14 3.3 ÁP DỤNG MƠ HÌNH MIKE 11 TỈNH TỐN CHƯỎI DỊNG CHẢY TẠI CÁC TUYỂN ĐẢNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 15 3.3.1 Thiết lập mơ hình 15 3.3.2 Kết hiệu chỉnh mơ hình thủy lực 15 3.3.3 Kết kiểm nghiệm mơ hình thủy lực 16 3.3.4 Nhộn xét 16 3.4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỦY VẨN ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 17 3.4.1 Giới thiệu phương pháp 17 3.4.2 SỐ liệu đầu vào 17 3.4.3 Két nhận xét 17 3.5 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG CHO CÁC TUYẾN TÍNH TỐN ĐẢ CHỌN 20 CHƯƠNG HƯỚNG DÃN SỬ DỤNG MỘT SĨ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG _ _ 24 4.1 PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT 24 4.2 PHƯƠNG PHÁP IHA VÀ RVA .24 4.2.1 IHA 24 4.2.2 RVA 25 4.3 PHƯƠNG PHÁP DRIFT (DOWNSTREAM RESPONSE TO IMPOSED FLOW TRANSFORMATION ) 25 4.4 PHƯƠNG PHÁP IFIM ( IN STREAM FLOW INCREMENTAL METHODOLOGY) .26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ _ 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO _ _ 28 105 MỞĐẢU Dịng chảy mơi trường vấn đề quan tâm nghiên cứu thuỷ văn sinh thái - môn khoa học nghiên cứu mối quan hệ qua lại chu trình thuỷ văn hệ sinh thái, ửng dụng nghiên cứu nhiều khu vực giới lũih vực quản lý tổng hợp, phát triển bền vững tài nguyên nước (Zalewski, 2002; Kundzewicz, 2002; Boruah et al, 2002; Phan Anh Đào, 2005) Dyson (Dyson.M et al., 2003) định nghĩa: Dịng chày mơi trưởng ché độ nước cung cấp cho sông, vùng đất ngập nước, vùng ven biển để trì hệ sinh íhải ỉợi ích nơi có cạnh tranh việc sử dụng nước dòng chảy điều tiết Định nghĩa Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tể IUCN cơng nhận Đây định nghĩa dịng chảy môi trường mà đề tài sử dụng q trình nghiên cứu Hệ thống sơng ngịi cần đủ nước để trì hệ sinh thái quản lý để đảm ì bảo lợi ích kinh tế, xã hội môi trường ừong lưu vực sông trực tiếp ỉà hệ sinhi thái ven sông, vùng hạ lưu đảm bảo trì hệ sinh thái (HST) sông trạng' thái cân khỏe mạnh Dịng chảy mơi trường (DCMT) nhân tố quani trọng sức khỏe HST nước Vi thế, DCMT khơng trì khơng ị gẳy tổn hại đến hệ thủy sinh mà đe dọa người cộng đồng phụj thuộc vào sơng gây nguy hiểm cho sổng, sinh hoạt an ninh cácc cộng đồng dân sống ven sông nên sản xuất họ khu vực hạ du Hiện tại, Việt Nam trình tiếp cận thực quản lý tổng hợp tàìi nguyên nước tiến tới khai thác sử dụng tài nguyên nước theo hướng bền vững môii trường mang lại hiệu kinh tế cao Vì thế, nghiên cứu ủng dụng phươnịg pháp đánh giá dịng chảy mơi trường phù hợp với bổi cảnh Việt Nam tạo ccơ sở thực tiễn sở khoa học cho việc thực thành công yêu cầu vrẻ quản ỉý tổng họp tài nguyên nước, quản lý tổng hợp lưu vực sơng thời gian tói Khu vực lựa chọn đẻ tài đoạn hạ lưu sông Đà, nằm đ}ia phận tỉnh Hòa Đinh, Phú Thọ, Hà Tây, đoạn sông bị điều tiết hộ thống độto thủy điện phía trên, trực tiếp bị tác động độp thủy điện Hòa Binh Các vấn đẻ we cạnh tranh nguồn nước hay suy giảm chẩt lượng nước, suy thoái hệ sinh thái, cũnig đặt cho tinh thuộc lưu vực sông 1G CHƯƠNG TỊNG QUAN TỈNH HÌNH NGHIÊN c ứ u DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIẢ DCMT ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u TRÊN THÉ GIỚI 1.1.1 Những nghiên cứu Mỹ Rất nhiều phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường bao gồm phương pháp thuý văn, thủy lực, mô môi trường sống tiếp cận tổng thể đuợc ốp dụng Mỹ Có 17 phương pháp sử dụng phổ biến gơm phương pháp Tăng dịng chảy sông (IFIM - Instream Flow Incremental Methodology); phương pháp Tennant với hiệu chinh khác theo khu vực tính cho chế thuỷ văn dạng biến đổi; phương pháp 7Q10; phương pháp chuyên gia; phương pháp thuỷ vồn dựa vào chế độ dòng /FDCA; phương pháp chất lượng nước; Trong phuơng pháp này, IFIM sử dụng rộng rãi 30 bang thành phố lớn nước Mỹ 1.1.2 Nghiên cứu Nam Phi Nam Phỉ nước Châu Phi thực nghiên cứu đánh giá dịng chảy mơi trường Giai đoạn phát triển mạnh nghiên cứu nảy vào thập kỷ trước (King & O’Keeffe 1989; Gore & King 1989; O’Keeffe & Davies 1991; Gore et al 1991; King & Tharme 1994; King etal 1995) Trong vài năm gần đây, nghiên cứu tập trung vào phát triển phương pháp BBM (Building Block Methodology-phương pháp phân tích chức Iìãng) DRIFT (Downstream response to imposed flow transformation-sự phản ứng hạ lưu thay đổi dòng chảy bắt buộc) cách tiếp cận phát sinh khác đẻ xác định bảo tồn đa dạng sinh học Các phương pháp xem phù hợp với điều kiện Nam Phi 1.1.3 Các nghiên cứu tfi Australia Những nghiên cửu dịng chảy mơi trường thực nhiều Australia, nhiêu tuỳ thuộc vào bang có lựa chọn khác vẻ phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường (Growns & Kotlash 1994; Tharme 1996; Stewardson & Gippel 1997; Dunbar et al 1998; Arthington 1998; and Arthington & Zalucki 1998) Một loạt phương pháp sử dụng Australia như: phương pháp Tăng dịng chảy ừong sơng (IFIM - Instream Flow Incremental Methodology); Chương trinh mô động lực sông môi trường sống (RHYHABSIM - River Hydraulic and Habitat Simulation Program); Tiếp cận tổng thể; Phương pháp Tennanỉ; FDCA (Flow Duration Curve Analysis) loạt số thuỷ văn khác; Phân tích mơi trường sổng lập kế hoạch quản lý phân phổi nước (WAMP - Water Allocation and Management Planning); BĐM, etc 1.1.4 Các nghiên cửu Châu Á Cách tiếp cận dòng chảy mơi trường Trung Quốc: Từ năm 1998, có nhiều nghiên cứu vê dịng chảy mơi tnrờng thực xuất phát từ nhu câu câp thiêt bảo vệ dịng sơng Vàng, sơng lớn Trung Quốc sau sông 107 khác phía Bắc Phương pháp quốc tế để đánh giá dịng chảy môi trường giới thiệu Trung Quốc Dự án Nghiên cứu Hệ sinh thái cửa sông Vàng nhu cầu nước môi trường sử dụng sổ liệu viễn thám mơ hình hố mơi trường sống để xem xét lý giải cách khoa học đánh giá dịng chảy mơi trường Tại hội thảo Bảo vệ Môi truờng, tài ừợ GWP, Trung Quốc đâ đưa chương trình kiểm sốt trầm tích sơng có tên Lý thuyết khoa học hệ thống thị sức khoẻ sông Hệ thống xác định thị sinh thái, kinh tế-xã hội sông để xác định nhu cầu nước mơi trường Dịng chảy mơi trường quản lý tài nguỵên nước Án Độ: sông giữ vai trò quan ừọng đặc điểm kinh tể-xã hội Án Độ Đầu năm 70, đạo luật kiểm sốt nhiễm thơng qua gần Kế hoạch bảo tồn sông quổc gia nhằm giảm ô nhiễm sông Tuy nhiên, bốt chấp cổ gắng, ch it lượng nước tiếp tục suy giảm, vẩn đề dịng chảy mơi trường đặc biệt quan tâm từ phán Toà án Tối cao Ân Dộ tháng 5/1999 trì dịng chảy tối thiểu Ỉ0m3/s sơng Yamuna Sau đó, dong chảy môi trường đa thảo luận nhiều hội thải 5/2001, Chỉnh phù Ân Độ thông qua Quyền đánh giá chát lượnẹ nuớc (WQAA) cỏ đề cập đến “dịng chảy tối thiểu sơng đề bảo tơn hệ sinh thái” Nghiên cứu dịng chảy môi trường Bangladesh: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Bangladesh kết hợp với Dutch Delft Cluster đs thực nghiên cứu phù hợp phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường ỏr Bangladesh; khỉa cạnh kinh tế, xã hội đánh giá dịng chảy mơi trường Nghiên cứu tiến hành thu thập phân tích so liệu thuỷ văn sử dụng số phương pháp thiuỳ văn khác phương pháp Tennant, Constant Yield, Flow Duration Curve vả Range of Variability Approach 1.2 TÌNH HỈNH NGHIÊN c ứ u Ở VIỆT NAM Tại Việt Nam dịng chảy mơi trường ý đến khoảng 10 nim gần Một sổ nghiên cứu đs tiến hành bao gồm: ❖ Dự án nghiên cứu dòng chảy mơi trường để lập quy hoạch tri dịng chảy dịng sơng Mê Cơng thuộc chương trình sử dụng nước (WUP) Uỷ ban sơng Mê Cổng, theo giai đoạn : - Theo phương pháp thuỷ văn (đfl kết thúc 2004) - Theo kiến thức sẵn cỏ (song song với giai đoạn kết thúc vào năm 2004) - Theo nghiên cứu trực tiếp, ừong có điều tra hộ sinh thái (2004 2008) Cơng việc đánh giá dịng chảy giai đoạn sử dụng phương pháp DRIFT mơ hình ứíu thập phân tích số liệu ❖ Dự án đánh giá dịng chảy mơi trường cho lưu vực sông Hương Dự án IUCN phối hợp với IWMI Ban Quản lý lưu vực sông Hương thực năm 2003 - 2004 Phương pháp DRIFT sửa đổi đa đuợc sử dụng nghiên cứu Các phân tích, đánh giá thực dựa kịch thuỷ văn đưa chuyên gia ❖ Các nghiên cứu khoa Thuỷ văn Môi trường - Trường Đại học Thuỷ lợi, bao gồm nghiên cứu sở khoa học phương pháp tính tốn ngưỡng khai thác sử dụng nguồn nước dịng chảy mơi trường; số nghiên cứu ứng 108 dụng thử nghiệm số phương pháp đánh giá nhanh dịng chảy mơi trường theo số số đề tài, dự ản cụ the Như vậy, nhìn chung, nghiên cứu ữong nước tiếp cận khái niệm sô phương pháp đánh giá nhanh theo số, đơn giản thông dụng thê giới Các nghiên cứu bước đầu tỉm hiểu để tiến tới xây dựng phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường phù hợp với tinh hình số liệu, lực điều kiện lưu vực sông Việt Nam 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG Theo Thame R.E (2003) thống kê 207 phương pháp đánh giá DCMT Thực tế thường dùng phân loại theo chất Theo cách phân lọai chia thành nhóm phương pháp sau: Phương pháp thủy văn (có sách ghi thành nhóm Thủy ván Thủy lực) Phương pháp mô môi trường sổng Phương pháp tiếp cận tong thể Phương pháp chuyên gia Phương pháp kết hợp 1.3.1 Phuxmg pháp thủy văn (Hydrological methods) Các phương pháp nhìn chung đơn giản, dễ áp dụng, có độ tin cậy khơng cao thường sử dụng giai đoạn quy hoạch Các số liệu thủy vãn chuỗi dòng chảy trung binh ngày hay tháng phân tích đẻ xác định sổ dịng chảy chũẫn mà sau trở thành giá trị DCMT đề xuất Thơng thường nhu cẩu DCMT coi phần dịng chảy (thường ỉà dịng chảy nhỏ nhất, ví dụ Qtt lượng dòng chảy bàng hay vượt 95 % thời gian) đẻ trì “sức khỏe” sơng, lồi cá hay đặc trưng sinh thái quan trọng khác mức độ cỏ thể chấp nhận theo thời đoạn năm, mùa hay tháng 1.3.2 Phuorng pháp thủy lực (Hydraulic rating methods) Các phương pháp thủy lực sử dụng sụ thay đổi đặc trung thủy lực chu vi uớt hay độ sâu dòng chảy lớn nhẩt, diện tỉch lịng sơng có nước thường xuyên để xác định DCMT Chúng đưa số đơn giản môi trường sông ứng với giá trị lưu ỉượng cho bước Phương pháp sử dụng phổ biến Mỹ Úc nhà nghi&n cứu vấn đề việc cố gẳng xác định gia trị ỉưu lượng ngưỡng mà gỉá trị này, chu vi ướt giảm nhanh Do hạn chê này, phương pháp phù hợp việc hỗ ừợ định theo kịch đàm phán phân bổ nước để xác định giá trị ngưỡng sinh thái 1-3.3 Phương pháp mỗ môi trường sống (Habitat simulation of microhabitat modelling methods) Các phương pháp mô môi trường sống xây dựng sử dựng liệu môi trường sống lồi để xác định nhu cầu dịng chảy sinh thái Tronẹ điêu kiện môi trường đảm bảo cho sổ lồi sinh vật nước ngọt, chỉnh u tơ vật lý bị ảnh hưởng nhiều thay đối chá độ dòng chảy Mổi quan hệ dịng chảy, mơi trường sống lồi sinh vật mơ tả liên kêt đặc trưng sông nhu độ sâu lưu tốc dòng chảy ứng với giá trị dòng chảy đo đạc hay mô khác ỈChi mối quan hệ mơi trường vật lý 109 dịng chảy thiết lập, chúng liên kết với kịch dịng chảy ừong sơng 1.3.4 Phirơng pháp tổng thể Trong suốt thập kỷ qua, nhà sinh thái học sông đỉ đua ngày cảng nhiều cách tiếp cận tong để xác định DCMT, trì bảo tồn sinh thái sơng, khơng tập trune vào sổ ỉồi Từ phương pháp tíép cận tong thẻ hệ sinh thái Arthington đề xuât năm 1992, cấc phương pháp tiếp cận tổng thể đa xây dựng áp dụng, đầu tí6n úc Nam Phi gàn Anh Loại phương pháp cho ĩỉng độc trung chế độ thủy vin tự nhiên sông xác định lồng ghép vào chế độ dòng chảy đs biến đổi, thỉ cản phải tri tất yếu tổ khác cân bàng, quin thể sinh vật toàn vẹn cốc chức năng, hệ sinh thái Tương tự vậy, Spark (1992,1995) đ& ràng thay vỉ việc tối ưu hóai chế độ dịng chảy cho hay sổ loài, cách tiếp cận tổt xác lập chế độ dịng; chảy tự nhiên trì tất loài 110 CHƯƠNG ĐẬC ĐIẺM TỤ NHIÊN CỦA LƯU v ự c SÔNG ĐÀ Để áp dụng phương pháp đánh giá dịng chảy môi trường cho điều kiện Việt Nam, nghiên cứu lựa chọn đoạn sông nghiên cứu thí điểm đoạn sơng hạ lưu sơng Đà, từ sau đập Việc chọn đoạn sông để nghiên cứu thí điểm vào lý sau: - Sơng Đà nằm hệ thống sơng Hồng đóng vị trí quan trọng phát ừiển kinh tế đồng bàng sơng Hồng - Chưa có nghiên cứu đánh giá dòng chảy mỏi truing thực mnh J Đ sô Đ i nghiẾn cứu ứên hệ thông sơng Hơng - Vấn đề trì bảo đảm chế độ dịng chảy mơi trường cho sơng Đà vấn đề quan trọng vông Hồng bị suy thoái ảnh hưởng hoạt động dân sinh phát triển lưu vực thành phố Việt Trì - Đoạn sơng nghiên cứu đoạn sơng hạ lưu đập dâng lớn-đập Hịa Binh, có hoạt động sử dụng nước diễn phức tạp - Đập Hịa Bình xây dựng sơng Đà khơng có cơng trình cho cá di chuyển lên thượng lưu 2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Sơng Đà chi lưu lớn phía hữu ngạn sơng Hồng, bắt nguồn từ vùng Ngụy Sơn (Vân Nam, Trung Quốc) Lúc đầu sông chảy theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam, sau ngoặt sang hướng Đơng, tới thị xã Hịa Bình chuyển sang hướng Bắc đổ vào sông Hồng đoạn Trung Hà, phía thành phố Việt Trì 12 km Diện tích tồn lưu vực sơng 52900 km2, phần lưu vực nằm lãnh thổ nước ta 26919 km (chiếm 50,9%), nằm chủ yếu địa phận tỉnh vùng núi Tây Bắc gồm Hòa Bỉnh, Sơn La, Điện Biên, Lai Châu phần nhỏ tỉnh Yên Bái, Hà Tây Phú Thọ Đây lưu vực sơng có nguồn nước quan trọng đổi với nghiệp phát triẻn kinh tế, xã hội tỉnh Điện Điên, Lai Châu, Sơn La Hịa Bình đặc biệt tiềm lớn thủy điện (Hiện cỏ nhà máy thủy điện Hịa Bình với công suất 1920 MW đảm bảo nguồn điện dồi cho sản xuất đời sống ừong tương lai gần có thêm nhà máy thủy điện Sơn La với công suất 3600 MW lớn khu vực Đơng Nam Á) 2.2 ĐẬC ĐIẺM ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO Sơng Đà phần lón thuộc vùng núi phía Tây Bắc nước ta có đặc điểm địa hinh, địa mạo phức tạp, bị cắt xẻ mạnh mẽ, câu tạo bời dãy núi cao, xen kẽ dây núi cao thung lũng sâu, hẹp hình chữ V, sơng suối có độ dốc lớn phân bố khắp nơi Đường phân thuỷ lưu vực sơng Đà có dạng cưa nhọn độ dốc đạt tới 450 Đến gần Lai Châu, sông Đà chảy qua dải cao hẻm vực sâu có độ cao 800-900 m, dài 200 km ngăn cách cao nguvên Sìn Chải với cao nguvên Mộc Châu, độ I l l cao lại tăng lên gần 1000 m Qua khỏi Mộc Châu, dải cao nguyên hạ thấp hăm,, biến thành đồi lượn sóng BẢ N dó khu v ự c N O H Ế N c u DÒNO C K Ả Y M Ơ I TO Ư Ờ NO Hình Bản đồ khu vực nghiên cứu dòng chảy mỏi tnrồrag 2.3 ĐẬC ĐIỂM ĐỊA CHÁT THỔ NHƯỠNG 2.3.1 Đặc điểm địa chất (phần thuộc lãnh thổ Việt Nam) Đặc điểm địa chất lưu vực sơng Đà có nét riêng biệt mà vùng kháic khơng cổ hình thành nhiều giai đoạn kiến tạo xảy mãnh liệt khiic nhau, có nhiều đứt gfiy, uổn nếp sụt lún 2.3.2 Đặc điểm thổ nhưỡng Theo tài liệu đánh giá tài ngun đất, lưu vực sơng Đà có nhóm đất chỉnh là: - Nhóm đất phù sa cổ - Nhóm đẩt Feralit: đẩt feralit đá phiến, đá gơ nai đổ mẹ khác; đắt feraiit đá ba-dan đá mắc-ma; đắt feralit đá vôi - Nhỏm đất đen, nhóm đất mùn vàng đỏ núi, đẩt xám bạc màu 2.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG Do bị chi phối yếu tổ địa hỉnh phức tọp, núi cao xen lẫn đồi núi thấp, ỉiru vực sơng Đà có chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa đan xen số tiểu vùng khí hậu nhiệt đới, ôn đới cận ôn đới, mùa hè mưa nhiẻu, chịu ảnh hưởng gió mừa Đỏng Nam gió Phơn Tây Nam, chịu ảnh hưởng bfto, mùa đơng thường ngán dãy Hồng Liên Sơn cao 3000m chạy theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam có tác diụng ngăn cản xâm nhập không khỉ cực đới mùa đông Bức xạ tổng cộng khoảng 128-133 kcaỉ/cm3.năm Nhiệt độ khơng khí có phân hố theo độ cao địa hinh Trong năm, lưu vực có hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khơ, mùa mưa thưịng từ tháng IV đến tháng X (tập trung từ tháng VI đến tháng v n i - chiếm 50-65% lượng mưa năm, tháng VII có lượng mưa lớn nhất) Lượng mưa năm có xu thê giảm dần từ phía Đơng sang phía Tây 117 Ngư dãn khơng có đất canh tác, bn bán khó nên phải sống dựa vào nghề cá, sản lượng cá giảm nên sống khó khăn Nhiều người dân chuyển sang làm nghề khai thác vẬt liệu xây dựng, cát sỏi sông Hiện nay, sản lượng cá đánh bắt giảm nhiều, chủ yếu khai tác tôm, sản lượng tơm táng, góp phần làm tăng thu nhập cho người dân 13 118 3.3 ÁP DỤNG MƠ HÌNH MIKE 11 TÍNH TỐN CHUỖI DỊNG CHẢY TẠI CÁC TUYỂN ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 3.3.1 Thiết lập mơ hỉnh a) Số liệu địa hình Số liệu địa hình khu vực nghiên cứu thu thập từ Dự án Điều tra Đồn khảo sát sơng Hồng thực năm 1997 2000 bao gồm: • 48 mặt cắt sơng Đà: từ đập thủy điện Hịa Bình đến ngã ba Trung Hà; • 89 mặt cát sơng Hồng: từ trạm Yên Bái đến trạm Sơn Tây; • 23 mặt cắt trênsơng Lơ: tị trạm Vụ Quang đến ngã ba Việt Trì b) Điều kiện biên điều kiện ban đầu Điều kiện biên sử dụng mô đun thủy động lực bao gồm số liệu lưu lượng mực nước trung bình ngày (từ n in 1997 đến 2006) Bing sé liệu bỉên sử dụng mô đun MIKE 11 TT Trym Hịa Đình n Đái Vụ Quang Trung Hà Phú Thọ Việt Trì Sơn Tây Sơng Đà Thao Lô Đà Thao Lô Hồng Đặc trung Q Q Q H H H H Mục đích Điên Biên Biên Hiệu chỉnh, kiểm nghiệm Hiệu chinh, kiểm nghiệm Hiệu chỉnh, kỉém nghiệm Biên Điều kiện ban đầu chọn ỉà lưu lượng mực nước biên thời điểm bắt diu tính tốn 3.3.2 Kết hiệu chỉnh mô hỉnh thủy lực Đẻ hiệu chỉnh mơ hình thủy lực nhằm tìm thơng sổ tối ưu, nghiên cứu sử đụng íố liệu thủy văn thực đo (lưu lượng mực nuớc) năm 1997 Thông số cần tối ưu hệ sơ ìhám Manning lòng dẫn Hệ số hiệu chỉnh dựa nhũng tài liệu nghiêi cứu có CŨ1ỈẸ qua trinh thử sai Khoảng giá trị hệ số nhám Manning ứiuờni gặp: từ 0,05 đon 0,1 bãi sông từ 0,02 đến 0,035 lịng 15 119 Bảng 3: Kết hiệu chỉnh mơ hình thủy lực TT Chỉsé Nash 97.1 % 95.3 % Trạm Phú Thọ Việt Trì Hình 6: Két qui hiệu chỉnh mơ hình thày lực trạm Phú Thọ Hình 7: Kết quỉ hiệu chỉnh mơ hiinh thây lực trạm Việt Trì 3.3.3 Kết kiểm nghiệm mơ hình thủy lực Để kiểm tra độ ổn định mơ hình thủy lực với thơng sổ tối ưu được, nghiên cứu tiến hành kiểm nghiệm mơ hỉnh vói sổ liệu thủy văn độc lập năm 1998 Kết kiểm nghiệm cho thốy: đường trình mực nc bình qn ngày tính tốn từ mơ hình đường trình mực nước thực đo mặt cắt kiểm ưa tương điối phù hợp Độ hữu hiệu mơ hình đạt tới 94,9 % Theo tiêu chuẩn WMO, mtô hỉinh đánh giá vào loại tốt Bỉng 4: Kết quỉ kiểm nghiệm mơ hình thủy lực TT Chỉ 9ố Nash 86.9 % 94.9 % Trạm Phú Thọ Việt Tri Hình 8: Kết quỉ kiềm nghiệm mơ hình thủy lực trym Phú Thọ Hình 9: Kết quỉ kiềm nghiệm mơ hìnKi tiủy lự c tạ i trạm Việt Trì 3.3.4 Nhận xét Như vậy, với kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình đă cho phé) kết luận mơ hình MIKE 11 với thơng số tối ưu sử dụng vớ độ tin cậy cao để tính tốn mơ phịng thủy lực đoạn sơng từ đập Hịa Bình đên ngã bi Trung Hà phục vụ cơng tác nghiên cứu dịng chảy mơi trường Từ thông số thủy lực xác định trên, áp dụng tính tốn cho khoản; thời gian 10 năm (1997-2006) xác định đươc chuỗi dòng chảy ngày, chuôi mực nurớ 16 120 ngày thông số thủy lực khác tuyến tính tốn dịng chảy mơi trường bán kính thủy lực, diện tích mặt cắt ướt, độ sâu dòng chảy, 3.4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỦY VĂN ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 3.4.1 Giới thiệu phtrvng pháp Phương pháp IHA dựa vào phân tích số liệu thủy văn quan trắc số liệu tạo từ mơ hình Trong phương pháp IHA có 32 thơng sổ cung cấp đặc tnmỊỊ sinh thái chỉnh chế mặt nước ngâm ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước, đất ngập nước ven sông 32 thông số chia thành nhóm chỉnh đặc trưng cho biên đổi thủy văn năm Cách tiếp cận chung để đánh giá thủy văn, xác định chuỗi thuộc tính thủy văn liên quan đến sinh vật mô tả biến đổi năm sau sử dụng phân tích biến đổi cốc năm thuộc tính nhu tảng cho so sánh chế độ thủy văn trước sau hệ sinh thái bị biến đổi hoạt động người 3.4.2 Số liệu đầu vào Nguồn số liệu sử dụng tính tốn phương pháp chuỗi số liệu lưu lượng nước trung bình ngày từ năm 1959 đến năm 2002, đo trạm Hịa Bình cách chân đập 3km Chuỗi số liệu đủ dài để chia thành giai đoạn trước sau xây đập thủy điện Hịa Bình 32 thơng số IHA tính cho giai đoạn có so sánh để lựa chọn giá trị RVA thích hợp 3.4.3 Kết q u ỉ nhận xét Tác giả đưa phÂn tích cho thơng số 1) dịng chảy trung bỉnh tháng; 2) số lần dòng chảy cao hom ngưỡng giá trị trung bình nhiều năm năm; 3) dòng chảy trung binh ngày lớn năm; 4) số lần dòng chảy thắp ngưỡng giá trị trung binh nhiều năm năm; S) dòng chảy trung binh ngày nhỏ năm Đối với giá trị dịng chảy trung bình tháng, có cặp ngưỡng giá trị (cao thấp) cho tháng năm Các ngưỡng giá trị (RVA boundaries) xác định sở ±17% giá trị trung bình cùa chuỗi số liệu trước sông tốc động Hình 10 Dịng chảy trung bình tháng (a) thing (b) Theo ngưỡng giá trị cho tháng tháng có khả đáp ứng u câu tri dịng chảy mơi trường tháng tháng 11 với 47% tần suất lưu lượng dòng cháy nam khoảng giá trị 17 121 Theo Richter (1996) dịng chảy lớn dịng chảy có lưu lượng dịng vượt q 75% giá trị trung bình nhiều năm giai đoạn trước xây dựng đập thủy điện Dịng chảy có khả tri địa mạo sơng, cấu trúc kênh dẫn vận chuyển trầm tích p h » ttch gW òoan phm»eb2 ^ấàom ****■ \b Hình 11 sé ngày (a) số lần (b) dịng chảy lớn xảy Đổi với thơng số dịng chảy vượt ngưỡng để đuy trì dịng chảy mơi trường, số ngày có dịng chảy lớn nên dao động khoảng 4-7 ngày (Hình 13a) số lần dịng chảy vượt ngưỡng từ 5-6 lần (Hình 13b) Như với sông bị điều tiết, để trì điều kiện phụ thuộc nhiều vào hoạt động Nhà máy Trong đó, dịng chảy kiệt dịng chảy có lưu lượng dịng thấp 25% giá trị trung bình nhiều năm giai đoạn trước xây dựng đập thủy điện (Richter, 1996) Đối với sơng Đà sổ ngày xảy dịng chảy kiệt giai đoạn chưa xây đập từ 5-105 ngày phan Ik h 0M dom p to n ttch gW doan Hình 12 Số ngày (a) số lần (b) dòng chảy kiệt xảy Từ sổ liệu dịng chảy kiột thấy mửc độ hạn hán ổp lực môi trường lên hệ sinh thái ven sơng Nhũng giai đoạn dịng chảy kiện phục vụ cho việc dự đoin hay bắt đầu thục phục hồi loài chỉnh, có thẻ cung cấp điều kiện Ẳi định có liên quan cho phát triển loài sinh vật Khoảng thời gian dịng chảy kiệt thị hữu ích điều kiện hệ sinh thái [2] Đối với hạ lưu sôig Đà, đoạn sơng nghiên cửu, cần trì sổ ngày xảy dòng chảy kiệt khoảng 10-21 ngày số lân xuất từ 3-4 lần 18 Hình 13 Sổ lần xuẩt dòng chảy ngấy lớn chuỗi thời gian trước xây đập sau khỉ xây đập Dòng chảy ngày lớn dòng chảy lớn nhẩt năm xảy ngày Những số liệu dòng chảy ngày phục vụ việc dự đốn thực phục hồi lồi sinh vật chính, vậy, khoảng thời gian xảy kiện đóng vai trị quan trọng Hình ỈS tháng tần suẩt xảy ngày có dịng chảy lớn ừong giai đoạn trước xây đập sau xây đập Tại đoạn sơng nghiên cứu, giai đoạn trước xây đập, dịng chảy ngày lớn xảy chủ yếu vào tháng có xu hướng xuất vào cuối năm Trong khỉ đó, sau xây đập dịng chảy ngày lớn nhẫt lại xảy chủ yếu vào tháng dịch chuyển đầu nfim Sự thay đổi vẻ thời gian khơng ảnh hưởng đến hệ sinh thái nên xem xét cẩn trọng nghiên cứu sâu —I— r - t n — I— t - *A F*to Mv ầộr my * n i ỉ MtogStpOứltovDtc Hình 14 Sổ lần xuất dòng chảy ngày nhỏ chuỗi thời gian trưức xây đập său xầy đập Hình 16 chi tần suất khoảng thời gian xuất dòng chảy nhỏ khoảng thời gian trước xâv đập sau xây đập Trước xây đập, dòng chảy nhò thường rơi vào tháng cuối mùa khô đầu mùa mua, tập trung vào 123 tháng Nhưng sau xây đập, lần xuất dòng chảy nhỏ kéo dài suốt tháng mùa khô tập trung vào tháng 3.5 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG CHO CÁC TUN TÍNH TỐN ĐÃ CHỌN Theo phương pháp này, cần xây dựng quan hệ lưu lượng chu vi ướt tuyến tính tốn Do đó, trước hết cần xác định tuyến đánh giá dòng chảy môi trường cho đoạn sông nghiên cứu Dựa cở sở lý thuyết phương pháp yêu cầu việc đánh giá dịng chảy mơi trường, xác định tiêu chí lựa chọn tun tính tốn dịng chảy môi trường cho đoạn sông sau: - Đoạn sơng tính tốn tương đối thẳng, đặc trưng, đại diện cho đoạn sông nghiên cứu đặc điểm địa hình, địa mạo, hoạt động khai thác sử dụng nước lưu vực đổi tượng sử dụng nước quan trọng; - Các mặt cát sinh thái chọn phải đặc trưng cho nơi cá sinh vật thủy sinh đoạn sơng nghiên cứu (có bãi bồi bãi đẻ cá); - Dễ tiếp cận có nghiên cứu sinh thái thủy văn tiến hành trước đây; - Có số liệu quan trắc đầy đủ đáp ứng u cầu tính tốn phương pháp lựa chọn; - Có ý nghĩa thực tiễn cho cơng tác quản lý giám sát lưu vực sông Các mặt cát chi tiết xác định đoạn sông bị ảnh hưởng Chúng mặt cát xem đại diện cho đoạn sông quan trọng phát triển sinh trưởng cá mực nước chu vi ướt, có xét đến khoảng thời gian nhạy cảm sinh học Mỗi mặt cắt sử dụng để xác định mối quan hệ dòng chảy với chu vi ướt Các quan hộ sử dụng để đánh giá liệu dịng chảy sơng cỏ thẻ giảm xuống đẻ đáp ứng nhu cầu nước bổ sung mà trì mơi tnrờng sổng cho lồi cá sơng Trên Cữ sở tiêu lựa chọn thông tin thu thập từ chuyến khảo sát thực địa khu vực hạ lưu đập Hịa vị trí bii cá đẻ hạ lưu đập tnrớc xây dựng đập, đfi xác định vị trí đánh giá dịng chảy mơi trường sau: Bitng 5: Bing mơ tỉ vi trí cấc tuyến đánh giá dòng chảy mdi trường Tên mặt cỉt MA tả V| trí mặt cắt Tuyền Cầu cúng Hịa Đinh Sau đập Hịa Đinh 3,3 km Tuyẻn Xóm Thia- Thị xa Hòa Binh Sau đập Hòa Đinh 6,3 km Tuyến Cửa công lấy nước Hợp Thành-xã Hợp Thành-huyện Kỳ Sơn Xóm Đơng Lâm - xỉ La Phù huyện Thanh Thủy - Hòa Binh Sau đập Hòa Đinh 22,4 km Tuyển Sau đập Hịa Đình 31,5 km Do vị trí tính tốn dịng chảy mơi trường khơng có số liệu đo đạc thủy văn, thủy lực, nghiên cứu chủng tơi sử dụng mơ hình MỈKE ỉ để tính tốn chuỗi số liệu vị tri Kết áp dụng mơ hình MIKE 11 phần 3.3 Như vậy, với kết hiệu chỉnh kiểm nghiêm mơ hình cho phép kết luận ràng mơ hình MIKE 11 với thơng số sử dụng để tính tốn 20 124 mơ phịng thủy lực đoạn sơng từ đập Hịa Bình đến Trung Hà, áp dụng tính tốn cho khoảng thời gian 10 năm (1997-2006), xác định đuơc chuỗi dòng chảy ngày, chuỗi mực nước ngày thông số thủy lực khác tuyến tính tốn dịng chảy mơi trường bán kính thủy lực, diện tích mặt cắt ướt, Xây dựng quan hệ Q=f(H) quan hệ lưu lượng chu vi ướt (Q~ X ) tặi tuyến đánh giá dịng chảy mơi trưịmg cho tuyến nghiên cứu Xác định điểm uốn đưòmg hình đây: Hình 1S: Quan hệ Q ~x mna kiệt tuyến Hình 16: Quan hệ ọ ~ x mùa lfi tuyến Hình 17: Quan hf Q ~x mùa kiệt tuyền H iih Í8: Quẩn 'hệ' Q ~x m ill ia tuyến Hình 19: Quan hệ Q ~x mùa Idệt tuyến Hình 20: Quũn hệ Q~x mùa !fl tuyến ĩaỊÃỉáỵ-MiãT • um cM i^u-rrnr I ' nim ” aÌM " ' 'm» 'ệi» ' ' aầ■ ' Hi.h 21: Q « bị Q~x mim U *