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

BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TKƯỊNÍ, VIỆN K H O A IIỌC K IIÍ TƯ Ợ NG T H U Ỷ VVIV VÀ M Ô I T IU — - BÁO CÁO TÚMTẮTĐÊ TÀI NGHIÊN cứu KHOA , 00 ỡểât đỀ tài: NGHI6N CỨU C S Ở KHOn HỌC TRONG v iệ c ■ r ‘J “ “ - A' * - ' V '*ÂỊ: ý ® ‘ ' ỉ v - '' * GIÁ D Ò N G CHẢV MỒI TRƯỜN c Chủ nhiệm d ề tài: TS Trần H H À N Ộ I - 2007 ^ MỤC t ụ c M Ở Đ À U CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HỈNH NGHIÊN u DỊNG CHẢY M Ô I TRƯỜNG TRÊN THẾ G IỚ I VÀ Ở VIỆT NAM CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢNH GIÁ DCMT ĐANG Đ ợ c ẢP DỤNG 1.1 TÌNH HỈNH NGHIÊN u TRÊN THẾ G IỚ I 1.1.1 Những nghiên cứu M ỹ Ỉ A Nghiên cứu Nam Phi 1.1.3 Các nghiên cứu Australia 1.1.4 Các nghiên cứu Châu Á 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN u VIỆT NAM 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG 1.3.1 Phương pháp thủy văn (Hydrological methods) 3.2 Phương pháp thủy lực (Hydraulic rating methods) 1.3.3 Phương pháp mô môi tnrờng sống (Habitat simulation of microhabitat modelling methods) 1.3.4 Phương pháp tổng thể .5 CHƯƠNG ĐẬC Đ IỂ M Tự NHIÊN CỦA LƯU v ự c SÔNG ĐÀ . 2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 2.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO 2.3 ĐẶC ĐIẾM ĐỊA CHẮT THỔ NHƯỠNG 2.3.1 Đặc điểm địa chất (phần thuộc lanh thổ Việt Nam) 2.3.2 Đặc điểm thổ nhưỡng 2.4 ĐẬC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG 2.5 THẢM PHỦ THỰC V Ậ T ĐẶC TRƯNG HỆ SINH T H Á I 2.6.1 Hộ thực vật lưu vực sông Đà 2.6.2 Hộ động vật cạn 2.6.3 Hộ thủy sinh 2.7 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VỀ CHỂ Độ 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 ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG CHO KHƯ v ự c NGHIÊN u : .1 2.8 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 cốc hệ sinh thái khu vực hạ lư u 11 CHƯƠNG ÁP DỤNG MỘT SỔ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY M ƠI TRƯỜNG CHO ĐOẠN SƠNG NGHIÊN c ứ u 14 3.1 PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH CÁC MỤC TIÊU ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO ĐOẠN SÔNG 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 TÍNH TỐN CHƯỔI DỊNG CHẢY TẠI CÁC TUYẾN ĐÁNH 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 mô hỉnh thủy lực 16 3.3.4 Nhận xét .16 3.4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỦY VẢN ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG 17 3.4.1 Giới thiệu phương pháp 17 3.4.2 SỐ liệu đầu vào 17 3.4.3 Kết nhận xét 17 3.5 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHU V I ƯỚT ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY MƠI TRƯỜNG CHO CÁC TUYẾN TÍNH TỐN ĐẴ CHỌN 20 CHƯƠNG HƯỚNG DẴN sử DỤNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỊNG CHẢY M Ơ I TRƯỜNG — _ - 4.1 PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT 24 4.2 PHƯƠNG PHÁP IHA VÀ RVA 24 4.2.1 IH A 24 4.2.2 R V A 25 4.3 PHƯƠNG PHÁP DRIFT (DOWNSTREAM RESPONSE TO IMPOSED FLOW TRANSFORMATION) 25 4.4 PHƯƠNG PHÁP IFIM ( IN-STREAM FLOW INCREMENTAL METHODOLOGY) 26 KỂT LUẬN VÀ K IẾN N G H Ị _ 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO _ 28 ii 105 MỞ ĐÀU Dịng chảy mơi trường vấn đề quan tâm nghiên cứu thuý văn sinh thái - môn khoa học nghiên cứu mối quan hệ qua lại chu trinh thuỷ văn hệ sinh thái, ứng dụng nghiên cứu nhiều khu vực thê giới lĩnh 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 chảy mơi trướng chế độ nưởc cung cấp cho sông, vùng đất ngập nước, vùng ven biển để trì hệ sinh thái lợi ích nơi có cạnh tranh việc sử dụng nước dòng chảy điều tiết Định nghĩa Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tể IƯCN công nhận Đây định nghĩa dịng chảy mơi trường mà đề tài sử dụng q trình nghiên cửu Hệ thống sơng ngịi cần đủ nước để trì hệ sinh thái quản lý để đảm bảo lợi ích kinh tế, xã hội môi trường lưu vực sông trực tiếp hệ sinh thái ven sông, vùng hạ lưu đảm bảo tri hệ sinh thái (HST) sông trạng thái cân khỏe mạnh Dịng chảy mơi trường (DCMT) nhân tố quan trọng sức khỏe HST nước Vì thế, DCMT khơng toi khơng gây tển hại đến hệ thủy sinh mà đe dọa người cộng đồng phụ thuộc vào sơng gây nguy hiểm cho sống, sinh hoạt an ninh 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 tài nguyên nuớc tiến tới khai thác sử dụng tài nguyên nước theo hướng bền vững môi trường mang lại hiệu kinh tể cao Vi thế, nghiên cứu ứng dụng phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường phù hợp với bổi cảnh Việt Nam tạo sở thực tiễn sở khoa học cho việc thực thành công yêu cầu quản lý tổng hợp tài nguyên nước, quản lý tổng hợp lưu vực sông thời gian tới Khu vực ỉựa chọn đề tài đoạn hạ lưu sông Đà, nàm địa phận tỉnh Hòa Bỉnh, Phú Thọ, Hà Tây, đoạn sông bị điều tiết hệ thống đập thủy điện phía trên, trực tiếp bị tác động độp thủy điện Hòa Bỉnh Các vấn đề vê cạnh tranh nguồn nước hay suy giảm chất ỉượng nước, suy thoái hệ sinh thái, đặt cho tỉnh thuộc lưu vực sông 1G6 CHƯƠNG TỊNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u DỊNG CHẢY M Ơ I TRƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DCMT ĐANG Được ÁP DỤNG 1.1 TÌN H HÌNH NGHIÊN u TRÊN THẾ GIỚI 1.1.1 Những nghiên cúru ỏr Mỹ Rất nhiều phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường bao gồm phương pháp thuỷ văn, thủy lực, mô môi tnrờng sống tiếp cận tổng thể áp 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 chỉnh khác theo khu vực tính cho chế thuỷ văn dạng biến đổi; phương pháp 7Q10; phương pháp chuyên gia; phương pháp thuỷ văn 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 Phỉ Nam Phi nước Châu Phi thực nghiên cứu đánh giá dịng chảy mơi trường Giai đoạn phát triển mạnh nghiên cứu vào thập kỷ trước (King & O’Keeffe 1989; Gore & lỏng 1989; O’Keeffe & Davies 1991; Gore et al 1991; King & Tharme 1994; King e ta l 1995) Trong vài nãm gần đây, nghiên cứu tập trung vào phát triển phương pháp BBM (Building Block Methodology-phương pháp phân tích chức năng) DRIFT (Downstream response to imposed flow transformation^ phản ứng hạ lưu thay đổi dòng chảy bát buộc) cách tiếp cận phát sinh khác để xác định bảo tồn đa dạng sinh học Các phương pháp xem phù hợp với điều kiện Nam Phi 1.1.3 Các nghiên cửu tfi Australia Những nghiên cứu dịng chảy mơi trường thực nhiều Australia, nhiêu tuỳ thuộc vào bang có lựa chọn khác phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường (Growns & Kotỉash 1994; Tharme ỉ 996; Stewardson & Gippel 1997; Dunbar et aỉ 1998; Arthington 1998; and Arthington & Zalucki 1998) Một ỉoạt phương pháp sử dụng Australia như: phương pháp Tăng dòng chảy sơng (IFIM - Instream Flow Incremental Methodology); Chương trình mô động lực sông môi trường sống (RHYHABSIM - River Hydraulic and Habitat Simulation Program); Tiếp cận tổng thể; Phương pháp Tennanl; FDCA (Flow Duration Curve Analysis) loạt số thuỷ văn khác; Phân tích môi trường sổng lập kế hoạch quản lý phân phối nước (WAMP - Water Allocation and Management Planning); BBM, etc ỉ.1.4 Các nghiên cứu Châu Á Cách tiếp cận dịng chảy mơi trường Trung Quốc: Từ năm 1998, có nhiều nghiên cứu dịng chảy mơi trường thực xuất phát từ nhu cầu cấp thiết bảo vệ dịng sơng Vànẹ, sỏne lớn Trune Ọuốc sau nàv sông 107 khác phía Bắc Phương pháp quốc tế để đánh giá dịng chảy mơi trường giới thiệu Trung Quốc Dự án Nghiên cứu Hệ sinh thái cửa sông Vàng nhu cầu nước môi trường sử dụng số 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 trường, tài trợ GWP, Trung Quốc đưa chương trình kiểm sốt trầm tích sơng có tên Lý thuyết khoa học hệ thống thị sức khoẻ sông Hệ thống xác định chi thị sinh thái, kinh tế-xã hội sông để xác định nhu cầu nước mơi trường Dịng chảy mơi trường quản lý tài nguyên nước Ấn Độ: sơng ln giữ vai trị quan ừọng đặc điểm kinh te-xã hội Ấn Độ Đầu năm 70, đạo luật kiểm sốt nhiễm thông qua gần Kế hoạch bảo tồn sông quốc gia nhằm giảm ô nhiễm ừong sông Tuy nhiên, bất chấp cố gắng, chất lượng nước tiếp tục suy giảm, vấn đề dòng chảy mơi trưịng 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 mơi trường thảo luận nhiều hội thải 5/2001, Chính phủ Ân Độ thông qua Quyền đánh giá chất lượng nước (WQAA) có đề cập đến “dịng chảy tối thiểu sông để bảo tôn hệ sinh thái” Nghiên cứu dịng chảy mơi tnrờng Bangladesh: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Bangladesh kết hợp với Dutch Delft Cluster đa thực nghiên cứu phù hợp phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường Bangladesh; khía cạnh kinh tế, xã hội ừong đánh giá dịng chảy mơi trường Nghiên cứu tiến hành thu thập phân tích sơ liệu thuỷ vãn sử dụng số phương pháp thuỷ văn khốc phương pháp Tennant, Constant Yield, Flow Duration Curve 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 năm gần Một số nghiên cứu tiến hành bao gồm: ❖ Dự án nghiên cứu dịng chảy mơi trường để lập quy hoạch trì dịng chảy ữên dịng sơng Mê Cơng thuộc chương trình sử dụng nước (WUP) Ưỷ ban sông Mê Công, theo giai đoạn : - Theo phương pháp thuỷ văn (đa két thúc 2004) - Theo kiến thức sẵn có (song song với giai đoạnỉ kết thúc vào nãm 2004) - Theo nghiên cứu trực tiếp, có điều tra hộ sinh thái(2004 2008) Cơng việc đánh giá dịng chảy giai đoạn sử dụng phương pháp DRIFT mơ hỉnh thu thập phân tích sổ liệu ❖ Dự án đánh giá dịng chảy mơi trường cho lưu vực sông Hương Dự án IƯCN phối hợp với IW M I Ban Quản lý lưu vực sông Hương thực năm 2003 - 2004 Phương pháp DRIFT sửa đồi 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 án cụ the Như vậy, nhìn chung, nghiên cứu ưong nước tiếp cận khái niệm số phương pháp đánh giá nhanh theo sổ, đơn giản thông dụng giới Các nghiên cứu bước đầu tìm hiểu để tiến tới xây dựng phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường phù hợp với tình hình số liệu, lực điều kiện lưu vực sông Việt Nam 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DỎNG CHẢY M Ô I 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 văn Thủy lực) Phương pháp mơ môi trường sống Phương pháp tiếp cận tổng thể Phương pháp chuyên gia Phương pháp két hợp 1.3.1 Phuvng pháp thủy văn (Hydrological methods) Các phương pháp nhìn chung đơn giản, dễ áp dụng, có độ tin cậy không cao thường sử dụng giai đoạn quy hoạch Các số liệu thủy vftn chuỗi dòng chảy trung binh ngày hay tháng phân tích để xác định chi sổ dịng chảy chuẩn mà sau trở thành giá trị DCMT đề xuất Thơng thường nhu cầu DCMT đuợc coi phần dòng chảy (thường dòng chảy nhỏ nhất, ví dụ Q95 lượng dịng chảy hay vượt 95 % thời gian) để trì “sức khỏe” sơng, lồi cá hay đặc trumg sinh thái quan trọng khác mức độ chấp nhộn theo thời đoạn năm, mùa hay tháng 1.3.2 Phinrng phip thủy lụt (Hydraulic rating methods) Các phương pháp thủy lực sử dụng thay đổi đặc trưng thủy lực chu vi ướt hay độ sâu dịng chảy lớn nhất, diện tích lịng sơng có nước thường xun để xác định DCMT Chúng đua chi sổ đơn giản môi trường sông ứng với giá trị lưu lượng cho trước Phương pháp đuợc sử dụng phổ biến Mỹ Úc nhà nghiên cứu đs vấn đè việc cố gắng xác định gia trị hru lượng ngưỡng mà giá trị này, chu vi ướt giảm nhanh Do hạn chế này, phương pháp phủ hợp việc hỗ ừợ định theo kịch đàm phán phân bể nước để xác định giá trị ngưỡng sinh thái 1.3.3 Phương phip mô phỏDg môi trường sống (Habitat simulation of microhabitat modelling methods) Các phương pháp mô môi trường sổng xây dựng sử dụng liệu mơi trường sống lồi để xác định nhu cầu dịng chảy sinh thái Tronẹ điêu kiện mơi trường đảm bảo cho sơ lồi sinh vật nước ngọt, u tơ vật lý bị ảnh hưởng nhiều thay đổi chế độ dòng chảy Mối quan hệ dịng chảy, mơi trường sơng lồi sinh vật có thê mơ tả băng liên kết đặc trưng sông độ sâu lưu tốc dòng chảy ứng với giá trị dịng chảy đo đạc hay mơ khác KJ11 mối quan hệ môi trường vật lý 09 dòng chảy thiết lập, chúng c ó liên kết với kịch dịng chảy sơng 1.3.4 Phtromg pháp tổng thể Trong suốt thập kỷ qua, nhà sinh thái học sông đẫ đưa ngày nhiều cách tiếp cận tơng thê để xác định DCMT, trì bảo tổn hệ sinh thái sông, không tập trung vào số loài Từ phương phảp tiếp cận tổng thể hệ sinh thái Arthỉngton đề xuât năm ỉ 992, phương pháp tỉép cận tổng thể đ ỉ xây dụng áp dụng, ủc Nam Phi gần đ&ỵ Anh Loại phương pháp cho rãng đặc trưng chế độ thủy vỉn tự nhiên sông xác định lồng ghép vào chế độ dịng chảy đs biến đổi, cần phải trì tất yếu tổ khác cân bẳng, quần thể sinh vật toàn vẹn chức hệ sinh thái Tương tự vậy, Spark (1992, 1995) đa thay vỉ việc tối ưu hóa chế độ dịng chảy cho hay sổ loài, cách tiếp cận tổt xác lập chế độ dịng chảy tự nhiên trì tất loài 1 C H Ư Ơ N G Đ Ặ C Đ IỂ M T Ụ N H IÊ N C Ủ A L Ư U v ự c S Ô N G Đ À Để áp dụng phương pháp đánh giá dịng chảy mơi trường cho điều kiện Việt Nam, nghiên cứu lựa chọn đoạn sơng nghiên cứu thí điểm đoạn sơng hạ lưu sông Đà, từ sau đập Việc chọn đoạn sông để nghiên cửu thí điểm vào lý đo sau: - Sông Đà nằm hệ thống sơng Hồng đóng vị trí quan trọng phát triển kinh tế đồng sơng Hồng - Chưa có nghiên cứu đánh Ịg mƠÍsơng " THơng thực Hình '■ » « *“ Đà QghiSn cứu hệ thơng - Vấn đề trì bảo đảm chế độdịng chảy mơitrường chosơng Đà ỉà vấn đề quan trọng vơng Hồng bịsuy thối ảnhhưởng hoạtđộng dân sinh phát triển lưu vực thành phố Việt Trì - Đoạn sơng nghiên cứu ỉà đoạn sông hạ lưu đập dâng ỉớn-đập Hịa Bỉnh, có hoạt động sử dụng nước diễn phức tạp - Đập Hịa Bình xây dựng sơng Đà khơng có cơng trinh cho cá di chuyển lên thượng lưu 2.1 V Ị TR Í Đ ỊA LÝ Sông Đà chi lưu lớn phía hữu ngạn sơng Hồng, bát 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 Bắcrồi đổ vào sơng Hồng đoạn Trung Hà, phía ừên thành phố Việt Trì 12 km Diện tích tồn bơ lưu vực sông 52900 km2, phần lưu vực nằm lãnh thổ nước ta 26919 km (chiếm 50,9%), năm chủ yếu địa phận tinh 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 nghiệp phát triển kinh tế, xã hội tỉnh Điện Biên, Lai Châu, Sơn La Hịa Bình đặc biệt tiềm lớn thủy điện (Hiện có nhà máy thủy điện Hịa Bình với cơng suất 1920 MW đảm bảo nguồn điện dồi cho sản xuất đời sống ứong tương lai gần có thêm nhà máy thủy điện Sơn La với cơng suất 3600 MW lớn nhốt khu vực Đông Nam Ả) 2.2 ĐẬC Đ IỀM Đ ỊA HÌNH, ĐỊA MẠO Sơng Đà phần lớn thuộc vùng núi phía Tây Bắc nước ta có đặc điểm địa hình, địa mạo phức tạp, bị cát xẻ mạnh mẽ, cấu tạo bời dãy núi cao, xen kẽ nhũng dãy 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 Đen gần Lai Châu, sông Đà chày qua dải cao hẻm vực sâu có độ cao 800-900 m dài 200 km nsãn cách cao nsuvên Sìn Chải với cao nguvên Mộc Châu, độ I l l cap lại tăng lên gần 1000 m Qua khỏi Mộc Châu, dải cao nguyên hạ thấp hẳn, biến thành đồi lượn sóng B Ả N D Ô K H U V ự c N G H IÊ N C Ơ Ư D Ô N G C H Ả Y 10 m ô i n tư Ờ N O ao Hình Bản đồ khu vực nghiên cứu dịng chảy mơi trường 2.3 ĐẬC ĐIỂM Đ ỊA CHÁT THỔ NHƯỠNG 2.3.ỉ Đ ịc điểm địa chất (phầo thuộc lãnh thổ Việt Nam) Đặc điểm địa chất lưu vực sơng Đà có nét riêng biệt mà vùng khác khơng có hỉnh thành ứong nhiều giai đoạn kiến tạo xảy mãnh liệt khác nhau, có nhiều đứt gây, uốn nếp sụt lún 2.3.2 Đặc điểm thồ nhưỡng Theo tài liệu đánh giá tài nguyên đất, lưu vực sông Đà có nhóm đất chỉnh là: - Nhóm đất phù sa cổ - Nhóm đất Feralit: đất feralit đá phiến, đá gơ nai đá mẹ khác; đất feralit đá ba-dan đá mắc-ma; đẩt feralit đá vơi - Nhóm đất đen, nhóm đất mùn vàng đỏ nủi, đất xám bạc màu 2.4 ĐẶC ĐIỂM K H Í TƯỢNG Do bị chi phổi yếu tố địa hình phức tạp, núi cao xen lẫn đồi nủi thấp, ỉưu vực sơng Đà có chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa đan xen sổ tiểu vùng khí hậu nhiệt đới, ơn đới cận ôn đới, mùa hè mưa nhiều, chịu ảnh hưởng gió mừa Đơng Nam gió Phơn Tây Nam, chịu ảnh hưởng bSo, mùa đông thường ngán dãy Hoàng Liên Sơn cao 3000m chạy theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam có tác dụng ng&n cản xâm nhập khơng khí cực đới mùa đơng Đức xạ tổng cộng khoảng 128-133 kcal/cm3.năm Nhiệt độ khơng khí có phân hố theo độ cao địa hỉnh Trong năm, lưu vực có hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khô, mùa mưa thường từ tháng rv đến tháng X (tập tìnng từ tháng V I đến tháng v n i - chiếm 50-65% lượng mưa năm, tháng V II có lượng mưa lớn nhất) Lượng mưa năm có xu giảm dần từ phía Đơng sang phía Tây 125 Phân tích quan hệ Q~ X xây dựng cho tuyến tính tốn: xác định điểm uốn tương ứng với mực nước ngập bãi mặt cắt ngang Từ hình ta sơ xác định giá trị dịng chảy mơi trường tuyến mùa kiệt mùa lũ ứng với vị trí điểm uốn bảng sau: Bảng 6: Bảng tổng hợp kết tính toin dịng chảy mơi trvừng tuyến theo _ _ phưorag pháp chu vỉ ưửt _ _ Thời gian Khoảng dao động giá t ì giá trị Giá trị dòng Giá trị dòng trị lưu lượng ứng với Mực nước tương chảy nhỏ dịng chảy cháy bình qn Vị trí vị trí điểm uon (giá trị ứng (tra từ quan tự nhiên thấp giá đề xuất nghiên dịng chảy mơi hệQ~H)(m) tri DCMT tuyến cửu trường) (ngày) Mủa Mùa Mùa Mùa Mùa Mùa Mùa kiệt Mùa lũ Mùa lũ Mùa m kiệt kiệt kiệt lũ kiệt lũ Tuyến 1007.6 3089.8 850-900 1600-1700 12-12.5 13.5-14 70 77 850 1600 Tuýén2 1008.1 3089.8 12 77 700 1600 13.5 53 700 1600 Tuyến 1008.2 3089.9 750-800 12 64 77 1400 13.2 750 1400 Tuýẻn 1008.2 3090.0 9.2 57 800 ỉ 800 11.5 89 800 1800 Nhìn chung, giá trị dịng chảy tương ứng với điểm uốn mùa kiệt dao động ừong khoảng 600-800 m3/s mùa lũ dao động khoảng 14001800 m3/s Giá trị lưu lượng tương đối lớn Tuy nhiên, với khái niệm dịng chảy mơi trường, vấn đề cần quan tâm thời gian trì giá trị dịng chảy mùa mực nước đảm bảo cho giao thông thủy vận hành công trỉnh thủy lợi dọc sông Dao động mực nước tra từ quan hệ H~Q khoảng 9.2-14m, vớii giá trị mực nước đảm bảo cho tàu thuyền hoạt động bình thường (mực nước yêu cầu Hịa Bình 12.5 m, Trung Hà 9.1 m theo kết tính tốn dự án Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sơng Hồng-sơng Thái Bỉnh) Thời gian trì tính từ đường cong trì lưu lượng có dạng sau: Hình 23: Đirờng cong tri luru lượng Nhìn chung, giá trị dịng chảy tương ứng với điểm uốn ừong mùa kiệt dao động ứong khoảng 600-800 m3/s ứong mùa lũ dao động khoảng 14001800 m3/s Giá trị lưu lượng tương đổi lớn Tuy nhiên, với khái niệm dịng chảy mơi trường, vấn đề cần quan tâm thời gian trì giá trị dịng chảy mùa mực nước đảm bảo cho giao thông thủy vận hành cơng trình thủy lợi dọc sơng Dao động mực nước tra từ quan hệ H~Q khoảng 9.2-14m, vớii giả trị mực nước đảm bảo cho tàu thuyền hoạt động bình thường (mực nước yêu cầu Hịa Bình 12.5 m, Trung Hà 9.1 m theo kết tính tốn dự án Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sơng Hồng-sơng Thái Bình) 22 1 3.3 ÁP DỤNG M Ơ H ỈN H M IKE 11 TÍNH TỐN CHUỎI DỊNG CHẢY TẠ I CÁC TUN ĐẢNH GIÁ DỊNG CHẢY M Ơ I TRƯỜNG 3.3.1 Thiết lập mơ hình a) Sổ liệu địa hình Số liệu địa hình khu vực nghiên cứu thu thập tò 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 cắt sơng Hồng: từ trạm Yên Bái đến trạm Sơn Tây; • 23 mặt cát ữên sông Lô: từ 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 luợng mực nước trung bình ngày (từ năm 1997 đến 2006) Bàng Số liệu biên sửdyng mô đun M IK E 11 TT Trạm Hịa Bình n Bái Vụ Quang Trung Hà Phú Thọ ViộtTrỉ Son Tây Sông Đà Thao Lô Đà Thao Lô Hồng Đặc trưng Q Q Q H H H H Mac đích Biên Biên Bién Hiệu chỉnh, kỉém nghiệm Hiệu chỉnh, kiếm nghiệm Hiệu chỉnh, kiểm nghiệm Biên Điều kiện ban đầu chọn lưu hrợng mực nước biỗn thời điểm bát đầu tính tốn 3.3.2Kết hiệu chỉnh mơ hình thủy lực Để hiệu chinh mơ hình thủy lực nhằm tim thơng số tối ưu, nghiên cứu sử dụng số liệu thủy văn thực đo (lưu lượng mực nước) năm 1997 Thông số cần tối ưu hệ số nhám Manning lòng dẫn Hệ sé dược hiệu chỉnh dựa tài liệu nghiên cửu dã có qua trình thử sai Khoảng giá trị hệ sổ nhám Manning thường gặp: từ 0,05 đến 0,1 bãi sông từ 0,02 đến 0,035 lịng 15 119 Bảng 3: Kết quẩ hiệu chỉnh mơ hình thủy lực TT Chỉ sổ Nash 97.1 % 95.3 % Trạm Phú Thọ Việt Trì Hình : Kết qui hiệu chỉnh mồ hình thủy lực trạm Phú Thọ Hình 7: Kết quỉ hiệu chinh mơ hình thủy lực tfỉ trạm Việt Tri 3.3.3 Kết qaả kiểm nghiệm mơ hình thúy lực Để kiểm ứa độ ổn định mơ hình thủy lực với thông số tổi ưu được, nghiên cứu đa tiến hành kiểm nghiệm mơ hình với số liệu thủy văn độc lập năm 1998 Kết kiểm nghiệm cho thấy: đường q trình mục nước binh qn ngày tính tốn từ mơ hình đường q trình mực nước thực đo mặt c&t kiểm ứa tương đối phù hợp Độ hữu hiệu mơ hình đạt tới 94,9 % Theo tiêu chuẩn WMO, mơ hình đánh giá vào ỉoại tốt Bing 4: Kết qui kiểm nghiệm mơ hình thủy lực TT Chi số Nash 86.9 % 94.9 % Tr»m Phú Thọ Việt Tri Hình : Kết qui kiểm nghiệm mơ hình thủy lực trạm Phủ Thọ Hình 9: Kết qui kỉểm nghiệm mơ hình thủy lực tyi trạm Việt Trì 3.3.4 Nhận xét Như vậy, với kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình cho phép kết luận mơ hình MIKE 11 với thơng số tối ưu ừên sử dụng với độ tin cậy cao để tính tốn mơ phịng thủy lực đoạn sơng từ đập Hịa Bình đến ngã ba 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 khoảng thời eian 10 năm (1997-2006) xác định đươc chuỗi dòng chảy ngày, chuỗi mực nước 16 ngày thơng số thủy lực khác tuyến tính tốn dịng chảy mơi trường bán kính thủy lực, diện tích mặt cắt ướt, độ sâu dịng chảy, 3.4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỦY VĂN ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY M Ồ I TRƯỜNG 3.4.ỉ Giửi thiệu phurơng 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 số cung cấp đặc trưng sinh thái chế mặt nước ngâm ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước, đất ngập nước ven sông 32 thông số chia thành nhóm đặc trưng cho biến đổi thủy văn năm Cách tiếp cận chung để đánh giá thủy văn, ỉà xác định chuỗi thuộc tính thủy văn liên quan đến sinh vật mô tả biến đổi năm sau sử dụng phân tích biến đổi năm thuộc tính tảng cho so sánh chế độ thủy văn trước sau hệ sinh thái bị biến đổi hoạt động người 3.4.2 Số liệu đàu vảo 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 Hòa Binh cách chân đập 3km Chuỗi sổ liệu đủ dài đê chia thành giai đoạn trước vả sau xây đập thủy điện Hịa Bình 32 thông số IHA tỉnh cho giai đoạn có so sánh để lựa chọn giá trị RVA thích hợp 3.4.3 Kết nhận xét Tác giả dưa phân tích cho thơng sổ 1) dịng chảy trung bình tháng; 2) số lần dịng chảy cao ngưỡng giá trị trung bình nhiều năm năm; 3) dịng chảy trung bình ngày lớn ứong năm; 4) số lần đòng chảy tháp ngưỡng giá trị trung binh nhiều nãm nãm; 5) dòng chảy trung binh ngày nhỏ năm Đối với giá trị dịng chảy trung bình tháng, sỗ có cặp ngưỡng giá trị (cao thấp) cho tháng ừong năm Các ngưỡng giá trị (RVA boundaries) xác định sở ±17% giá trị trung bình chuỗi số liệu trước sông tác động Theo ngưỡng giá trị cho tháng tháng có khả đáp ứng u cầu trì dịng chảy mơi trường tháng tháng 11 với 47% tân suât lun lượng dòng chay nàm khoảng giá tri 17 121 Theo Richter (1996) dịng chảy lớn nhừng 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 trì địa mạo sơng, cấu trúc kênh dẫn vận chuyển trầm tích p h a n tkh m ma im 2gM doan Iffi VI V) n « w IM n IM « m m phan fch 2gtai áomn • Hình 11 số ngày (a) số lần (b) dòng chảy lớn xảy Jẵ Đổi với thơng số dịng chảy vượt ngưỡng thi để trì dịng chảy mơi tnrờng, số ngày có dịng chảy lỏn nên dao động khoảng 4-7 ngày (Hỉnh Ỉ3a) sổ lần dòng chảy vượt ngưỡng từ 5-6 lần (Hình 13b) Như với COĨ1 sơng bị điều tiết, đê bì điều kiện phụ thuộc nhiều vào sựhoạt 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 khỉ xây dựng đập thủy điện (Richter, 1996) Đối với sông Đà sổ ngày xảy dòng chảy kiệt giai đoạn chưa xây đập từ 5-105 ngày phan tích g ỉ ã d o * n p h a i fc h gW d a m a Hình 12 Số ngày (a) số lần (b) dịng chảy kiệt xảy Từ số liệu vè dòng chảy kiệt cố thể thấy mức độ hạn hán áp lực môi trường lên hệ sinh thái ven sông Những giai đoạn dịng chảy kỉện phục vụ cho việc dự đoán hay bát đầu thục phục hồi ỉồỉ chính, cung cấp điều kiện ổn định có liên quan cho phát triển lồi sinh vật Khoảng thời gian dịng chảy kiệt thị hữu ích điều kiện hệ sinh thái [2] Đổi với hạ lưu sông Đà, đoạn sông nghiên cứu, cần tri số ngày xảy dòng chảy kiệt khoảng 10-21 ngày số lần xuất từ 3*4 lần 18 Hình 13 Số lần xuất dịng chảy ngấy lớn chuỗi thời gian trước xây đập sau xây đập Dòng chảy ngày lớn dòng chảy lớn năm xảy ngày Những số liệu dòng chảy ngày phục vụ việc dự đoán thực phục hồi lồi sinh vật chính, vậy, khoảng thời gian xảy kiện đóng vai trị quan trọng Hình 15 tháng tần suất xảy ngày có dịng chảy lớn giai đoạn trước xây đập sau xây độp Tại đoạn sông nghiên cứu, giai đoạn trước xây đập, dòng chảy ngày lớn nhốt xảy chủ yếu vào tháng có xu hướng xuất vào cuối năm Trong đó, sau xây đập dịng chảy ngày lớn nhât lại xảy chủ yếu vào tháng dịch chuyển đầu năm Sự thay đổi thời gian không ảnh hưởng đến hộ sinh thái nhung nên xem xét cẩn trọng nghiên cứu SÂUhơn l i - - T - r Jan Feb Mr Apr Mty Jun Jul teg Sep Oct Nov Dec Hình 14 Số lần xuất dòng chảy ngày nhỏ chuỗi thời gian trước xây đập sau x&y đập Hình 16 tần suất khoảng thời gian xuất dòng chảy nhỏ khoảng thời gian trước xây đập sau xây đập Trước xây đập, dòng chảy nhỏ thường rơi vào tháne cuôi mua khỏ đầu mùa mưa, 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 V I ƯỚT ĐÁNH G IÁ DỎNG CHẢY M Ô I TRƯỜNG CHO CÁC TUYẾN 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 đảnh giá dịng chảy mơi trường cho đoạn sơng nghiên cứu Dựa cở sở lý thuyết phương pháp u cầu việc đánh giá dịng chảy mơi trường, xác định tiêu chí lựa chọn tuyến tính tốn dịng chảy mơi trường cho đoạn sơng sau: - Đoạn sơng tính tốn tương đối thẳng, đặc trưng, đại diện cho đoạn sông nghiên cứu dặc điểm địa hình, địa mạo, hoạt động khai thác sử dụng nước lưu vực đối tượng sử dụng nước quan trọng; - Các mặt cắt sinh thái chọn phải đặc tnmg cho nơi cá sinh vật thủy sinh đoạn sông nghiên cứu (có bãi bồi bãi đẻ cá); - Dễ tiếp cận có nghiên cứu sinh thái thủy văn tiến hành trước đây; - Cỏ số liệu quan trắc đầy đủ đáp ứng u cầu tính tốn phương pháp lựa chọn; - Có ý nghĩa thực tiễn cho công tác quản lý giám sát lưu vực sông Các mặt cát chi tiết xác định đoạn sông bị ảnh hưởng Chúng mặt cắt xem đại diện cho đoạn sông quan trọng đổi với phát triển sinh trưởng cá mực nước chu vi ướt, có xét đén khoảng thời gian nhạy cảm sinh học Mỗi mặt cắt sử dụng để xác định mổi quan hệ dòng chảy với chu vi ướt Các quan hệ sử dụng để đánh giá liệu dịng chảy sơng giảm xuổng để đáp ứng nhu cầu nước bổ sung mà trì mơi trường sổng cho lồi cá sông Trên sở tiêu lựa chọn thông tin thu thập từ chuyến khảo sát thực địa khu vực hạ lưu đập Hòa vị trí bsi cá đẻ hạ lưu đập trước xây dựng đập, xác định vị trí đánh giá dịng chảy mơi trường sau: Bimg 5: Bảng mô t ỉ vi trí tuyến đánh giá dịng chảy mối trường V ị trí mặt cẳt Tên mặt căt Mơ tá Tuyến Cầu cúng Hịa Binh Sau đập Hịa Bình 3,3 km Tuyển Xóm Thia- Thị xa Hịa Binh Sau đập Hịa Đinh 6,3 km Tuyến Cửa cơng lẩy nước Hợp Thành-xã Hợp Thành-huyện Kỳ Sơn Xóm Đơng Lâm - xã La Phù huyện Thanh Thủy - Hịa Bình Sau đập Hòa Đỉnh 22,4 km Tuyến Sau đập Hịa Bình 31,5 km Do vị trí tính tốn dịng chảy mơi trường khơng có số liệu đo đạc thủy vẳn, thủy lực, nghiên cứu chúng tơi sử dụng mơ hình MIKE 11 đê tính tốn chuỗi số liệu vị tri Kết áp dụng mơ hình MIKE 11 phần 3.3 Như với kết hiệu chinh kiểm nghiệm mơ hình cho phép kết luận mơ hình MIKE 11 vói thơng số có thê sử dụng đê 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 dịng chảy ngày, chuỗi mực nước ngày thơng 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 tượng chu vi ướt (Q~ X ) tuyến đánh giá dịng chảy mơi trường cho tuyến nghiên cứu Xác định điểm uốn đường hình đây: Hình 15: Quan hệ Q~x mùa kiệt tuyến Hình 16: Quan hệ Q~x mùa lũ tuyến lị ; • • "«»*' «Ị»::■' ■iuiii •’■■■