Thủy văn sinh thái các nguyên tắc cơ bản và ứng dụng bài giảng cao học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ ĐÌNH THÀNH NGUYỄN VĂN SỸ THỦY VĂN SINH THÁI CÁC NGUYÊN TẮC CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG HÀ NỘI, NĂM 2018 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG THÁI 1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN THỦY VĂN SINH KHÁI NIỆM VỀ THỦY VĂN SINH THÁI 1.1.1 Thủy văn sinh thái 1.1.2 Vai trò thủy văn sinh thái 1.1.3 Các nguyên tắc Thủy văn Sinh thái 1.1.4 Các giả thiết Thủy văn Sinh thái 12 1.1.5 Các lĩnh vực khác thủy văn sinh thái 13 1.2 THỦY VĂN SINH THÁI – TẠO NÊN CÁC CƠ HỘI PHÁT TRIỂN 18 1.2.1 Tạo hội phát triển 18 1.2.2 Các thành phần lý thuyết Thủy văn sinh thái 19 1.3 THỦY VĂN SINH THÁI LÀ MỘT TIẾP CẬN TỔNG HỢP 20 1.3.1 Tiếp cận tổng hợp quản lý tài nguyên nƣớc giải vấn đề lƣu vực 20 1.3.2 Tiếp cận tổng hợp theo quy mô lƣu vực 21 CHƢƠNG MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ SINH THÁI HỌC LIÊN QUAN ĐẾN THỦY VĂN SINH THÁI 23 2.1 SINH THÁI HỌC 23 2.1.1 Sinh thái học nhiệm vụ 23 2.1.2 Môi trƣờng yếu tố môi trƣờng 24 2.2 NƠI SỐNG CỦA SINH VẬT 28 2.2.1 loài Sinh thái học cá thể, quan hệ điều kiện môi trƣờng phân bố 28 2.2.2 Tổ sinh thái môi trƣờng sống 28 2.3 SỰ THÍCH NGHI VÀ SỰ TƢƠNG TÁC GIỮA CÁC LOÀI 29 2.3.1 Sự thích nghi sinh vật mơi trƣờng 29 2.3.2 Sự tƣơng tác loài 29 2.4 HỆ SINH THÁI VÀ BẬC DINH DƢỠNG 30 2.4.1 Hệ sinh thái 30 2.4.2 Bậc dinh dƣỡng hệ sinh thái 31 2.4.3 Hệ sinh thái quần xã 32 2.4.4 Chức thảm phủ quản lý tài nguyên 32 2.5 NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THỦY VĂN SINH THÁI 34 2.5.1 Thủy văn ảnh hƣởng đến yếu tố vô sinh (vật lý) 34 2.5.2 Địa hình khu vực khác lƣu vực ảnh hƣởng đến hệ sinh thái: 36 2.5.3 Các hoạt động ngƣời liên quan đến thủy văn sinh thái 37 2.6 SỰ ĐA DẠNG SINH HỌC Ở VIỆT NAM VÀ CÁC HỆ SINH THÁI ĐIỂN HÌNH 38 2.6.1 Đa dạng sinh học loài đặc hữu Việt Nam 38 2.6.2 Hệ sinh thái rừng đầu nguồn 40 2.6.3 Hệ sinh thái nông nghiệp 44 2.6.4 Các hệ sinh thái vùng cửa sông ven biển 49 CHƢƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THỦY VĂN HỌC LIÊN QUAN ĐẾN THỦY VĂN SINH THÁI 57 3.1 THỦY VĂN HỌC 57 3.1.1 Khoa học Thuỷ văn: 57 3.1.2 Tài nguyên nƣớc 58 3.2.3 Tài nguyên nƣớc kỷ 21 70 3.3.2 Vùng Bắc 74 3.3.3 Vùng Bắc trung 76 3.3.4 Vùng Nam trung 77 3.3.5 Vùng Tây nguyên 78 3.3.6 Vùng Đông Nam 79 CHƢƠNG ỨNG DỤNG THỦY VĂN SINH THÁI TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC VÀ PHÒNG TRÁNH THIÊN TAI 81 4.1 CÁC LỢI ÍCH CỦA HỆ SINH THÁI THỦY SINH 81 4.1.1 Hệ sinh thái thủy sinh dịng chảy mơi trƣờng 81 4.1.2 Các lợi ích hệ sinh thái thủy sinh 87 4.2 THỦY VĂN SINH THÁI TRONG QUẢN LÝ TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƢỚC 88 4.2.1 Khái niệm nguyên tác quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc 88 4.2.2 Những khó khăn nhiệm vụ cần giải khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc 90 4.2.3 4.3 Thủy văn sinh thái công cụ quản lý tài nguyên nƣớc 91 THỦY VĂN SINH THÁI TRONG PHÒNG CHỐNG THIÊN TAI VỀ NƢỚC 96 4.3.1 Phòng chống lũ lụt 96 4.3.2 Thủy văn sinh thái quản lý biện pháp phòng chống lũ 99 4.4 THỦY VĂN SINH THÁI TRONG QUẢN LÝ, PHÒNG CHỐNG HẠN 105 4.4.1 Khái niệm hạn 105 4.4.2 Các nguyên nhân gây hạn 107 4.4.3 Tác hại hạn quản lý phòng chống 108 4.5 THỦY VĂN SINH THÁI TRONG PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ 113 4.5.1 Phát triển đô thị 113 4.5.2 Thủy văn sinh thái môi trƣờng đô thị 116 4.5.3 Những ứng dụng thủy văn sinh thái phát triển đô thị 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHỤ LỤC 123 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Nguyên tắc Thủy văn sinh thái 10 Hình 1.2: Nguyên tắc Thủy văn sinh thái 10 Hình 1.3: Nguyên tắc Thủy văn sinh thái 11 Hình 1.4: (a)- Cảnh quan vùng khô hạn châu Phi; (b)- bán khơ hạn Bình Thuận Việt Nam 14 Hình 1.5: Đập hồ Hịa Bình sơng Đà 15 Hình 1.6: Lịng hồ Hịa Bình tạo vùng đất ngập nƣớc lớn 15 Hình 1.7: Những yếu tố ảnh hƣởng đến sinh thái vùng cửa sơng, ven biển 17 Hình 1.8: Chiến lƣợc cho bền vững tài nguyên nƣớc, sinh thái xã hội 18 Hình 1.9: Các thành phần lý thuyết “Thủy văn Sinh thái” 19 Hình 1.10: Ứng dụng thủy văn sinh thái nhƣ Yếu tố tạo hội lớn Kịch chiến lƣợc thành công Quản lý nƣớc bền vững 20 Hình 1.11: Thủy văn sinh thái giải vấn đề lƣu vực sơng 21 Hình 1.12: Tiếp cận theo quy mô Thủy văn sinh thái 22 Hình 2.1: Sơ đồ mô tả mối quan hệ qua lại số yếu tố môi trƣờng đến sinh vật, sinh vật trung tâm động vật ăn thịt 24 Hình 2.2: Hệ quan thực vật 25 Hình 2.3: Tính chất chiều hệ sinh thái sơng ngịi 35 Hình 2.4: Địa hình cửa Mỹ Á (sông Thoa, Quảng Ngãi) 36 Hình 2.5: Kênh rạch thị đồng sông Cửu Long (Vị Thanh, Hậu Giang) 37 Hình 2.6: Hệ sinh thái nơng nghiệp (a- đồng bằng; b- miền núi) 45 Hình 2.7: Diễn biến diện tích RNM toàn quốc (Bộ NN&PTNT, 2010) 51 Hình 2.8: Thừa Thiên Huế hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai 54 Hình 3.1: Chu trình thủy văn dạng tồn nƣớc 58 Hình 3.2: Chu trình nƣớc tự nhiên 58 Hình 3.3: Phân bố nƣớc trái đất 60 Hình 3.4: Dân số giới, sử dụng nƣớc diện tích tƣới (Gleick, 2000) 64 Hình 3.5: Phân bố số dân thiếu dịch vụ: (a) cấp nƣớc, (b) vệ sinh môi trƣờng 66 Hình 3.6: Nƣớc dùng cho lĩnh vực toàn giới (Theo UNESCO, 2003) 69 Hình 3.7: Các lƣu vực sơng lớn Việt Nam 72 Hình 3.8: Rừng ngập mặn Cà mau 74 v Hình 3.9: Mùa chim di trú VQG Xuân Thủy 75 Hình 3.10: Sinh thái vùng đá vơi Ninh Bình 76 Hình 3.11: Vƣờn nho táo xanh (Ninh Thuận) 78 Hình 3.12: Bạt ngàn cà phê Tây Nguyên 79 Hình 3.13: Hồ Dầu Tiếng (Tây Ninh) 80 Hình 4.1: Cá Lăng sông Đà 87 Hình 4.2: Cá Anh Vũ – loài đặc biệt quý (Việt Nam) 87 Hình 4.3: Nƣớc lũ tràn đê vỡ đê 97 Hình 4.4: Ngập nƣớc thị mƣa lớn (Hà Nội, tháng 10/2008) 97 Hình 4.5: Sạt lở bờ sơng Hồng 99 Hình 4.6: Đê sơng Hồng đoạn Hà Nội 100 Hình 4.7: Hạn làm hồ ao cạn kiệt nƣớc 111 Hình 4.8: Tác động thị hóa đến trình lũ 115 Hình 4.9: Các yếu tố môi trƣờng đô thị bền vững (Nguồn: ABC Waters Programme, Singapore) 116 Hình 4.10: Xây dựng nhà đô thị Singapore 118 Hình 4.11: Hệ thống lọc nƣớc trƣớc vào sông hồ 119 Hình 4.12: Trung tâm Las Vegas 119 Hình 4.13: Khu vực ngoại Las Vegas 120 Hình 4.14 Hồ Mead cấp nƣớc cho thành phố Las Vegas 121 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các loài thực vật biết Việt Nam (không kể loài vi tảo nƣớc) 39 Bảng 2.2: Diễn biến diện tích rừng Việt Nam (triệu ha) 43 Bảng 2.3: Diện tích rừng Việt Nam (2009) 43 Bảng 3.1: Thành phần cân nƣớc châu lục (đơn vị: mm) 59 Bảng 3.2: Tổng lƣợng nƣớc toàn cầu 59 Bảng 3.3: Nƣớc đầu ngƣời số quốc gia giới 61 Bảng 3.4: Các hệ thống sơng giới 62 Bảng 3.5: Tỷ lệ lƣợng nƣớc có thực vật 67 vi Bảng 3.6: Tỷ lệ nƣớc dùng cho lĩnh vực chủ yếu khu vực khác giới (1990) 69 Bảng 3.7: Tài ngun nƣớc sơng Việt Nam (đơn vị: tỷ m3) 72 Bảng 4.1: Bảng đánh giá dịng chảy mơi trƣờng theo Tennant 85 Bảng 4.2: Tỷ lệ dịng chảy sơng Q95% khai thác 86 Bảng 4.3: Tiêu chuẩn dịng chảy mơi trƣờng để xá định hệ sinh thái an toàn 87 Bảng 4.4: Phân cấp hạn/ẩm theo số SWSI 106 vii MỞ ĐẦU Theo tiến khoa học kỹ thuật nhƣ nhận thức quan điểm khoa học, thấy từ kỷ 20 trƣớc cách tiếp cận nghiên cứu, sử dụng tài nguyên thƣờng theo hƣớng đơn ngành Điều thể qua ngành khoa học từ tự nhiên đến kinh tế xã hội, khoa học kỹ thuật, ví dụ nghiên cứu thủy văn học chủ yếu nghiên cứu tồn vận động nƣớc qua chu trình thủy văn học, hay nghiên cứu sinh thái học tập trung vào phân bố, phát triển loài số quy luật sinh thái Thực tế môi trƣờng định thƣờng có thành phần vơ sinh hữu sinh tồn Trong thành phần vơ sinh nhƣ đất, nƣớc, khơng khí thành phần hữu sinh thực vật, động vật, vi khuẩn,…chúng tƣơng tác với để tạo nên dòng vật chất lƣợng Tuy nhiên tùy theo điều kiện khác tƣơng tác khác nhau, đặc biệt chúng phụ thuộc lớn vào điều kiện “thủy văn”, nguồn nƣớc, độ ẩm đất,… phân bố chúng theo không gian, thời gian Do rõ ràng điều tiết đƣợc yếu tố “thủy văn” “can thiệp” đƣợc vào mơi trƣờng, tức đảm bảo trì phát triển đƣợc “hệ sinh thái” môi trƣờng theo hƣớng có lợi Đây xuất phát điểm quan điểm khoa học “Thủy văn sinh thái”, công cụ để quản lý phát triển môi trƣờng Những năm cuối kỷ 20 đầu kỷ 21 ngƣời nhận thức đầy đủ hơn, khoa học kỷ 21 khoa học liên ngành, có tích hợp ngành khoa học có quan hệ mật thiết với Đặc biệt lĩnh vực thủy văn học, tiến khoa học cho phép tích hợp khoa học sinh thái với nhiều lĩnh vực khoa học tiên tiến nhƣ thủy văn toán vật lý (physics and mathematics hydrology) Việc tích hợp tạo tảng cho phát triển hƣớng khoa học mới, Thủy văn sinh thái (Ecohydrology), vấn đề đƣợc đƣa phát triển khn khổ Chƣơng trình Thủy văn Quốc tế UNESCO lần thứ V (IHP-V) Một minh chứng cụ thể Hội nghị Chƣơng trình Thủy văn Quốc tế (IHP) Bali, Indonesia tháng 11/2005 tổ chức với chủ đề “Thủy văn sinh thái” – “ECOHYDROLOGY” Trong năm gần Thủy văn sinh thái dần vào thực tế đƣợc đón nhận nhƣ ngành khoa có vai trị lớn khai thác tài ngun bảo vệ môi trƣờng Hàng loạt ấn phẩm liên quan đến thủy văn sinh thái đƣợc xuất với mong muốn phổ cập kiến thức tích lũy kinh nghiệm thực tế khu vực khác giới Những năm gần đây, có nhiều tài liệu tiếng Anh có giá trị liên quan đến Thủy văn sinh thái nhƣ Sổ tay “Quản lý tổng hợp lƣu vực sông – Thủy văn sinh thái công nghệ sinh vật” (Integrated Watershed Management – Ecohydrology & Phytotechnology) Chƣơng trình mơi trƣờng Liên hợp quốc (UNEP) xuất năm 2004, “Thủy văn sinh thái, vai trò thực vật, nƣớc quản lý tài nguyên” (Ecohydrology – vegetation function, water and resource management) GS Derek Eamus đồng nghiệp biên soạn đƣợc nhà xuất CSIRO Úc phát hành năm 2006, “Thủy văn sinh thái vùng cửa sông ” (Estuarine Ecohydrology) Eric Wolanski biên soạn năm 2007, nhiều tài liệu khác Thủy văn sinh thái nƣớc ta, kiến thức thủy văn sinh thái chƣa đƣợc phổ biến cập nhật rộng rãi Từ năm 2009 trƣờng Đại học Thủy lợi sở đào tạo đƣa lên thành mơn học thống cho chƣơng trình cao học (Thạc sỹ) ngành khoa học môi trƣờng Ở Việt Nam gần sách có tên “FLOW” đƣợc IUCN dịch tiếng Việt “DỊNG CHẢY” – cẩm nang dịng chảy mơi trƣờng (2007), có nội dung liên quan đến dịng chảy mơi trƣờng, lĩnh vực cần cho khoa học Thủy văn sinh thái Bởi khoa học nƣớc ta nên ngƣời biên soạn tài liệu sử dụng kiến thức tài liệu, sách tham khảo tiếng Anh với số kiến thức thủy văn, tài nguyên nƣớc môi trƣờng, kinh nghiệm Việt Nam để đƣa nội dung có hiệu Hy vọng ngƣời học thu nhận đƣợc kiến thức phục vụ cho công tác nghiên cứu, quản lý lĩnh vực khai thác tài nguyên bảo vệ môi trƣờng phục vụ cho phát triển bền vững Tài liệu không tránh khỏi khiếm khuyết, ngƣời biên soạn mong nhận đƣợc góp ý để hoàn thiện nội dung tài liệu bổ sung thêm kiến thức Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2018 GS.TS Lê Đình Thành CHƢƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN THỦY VĂN SINH THÁI 1.1 1.1.1 KHÁI NIỆM VỀ THỦY VĂN SINH THÁI Thủy văn sinh thái Cho đến khái niệm “Thủy văn sinh thái” mẻ Việt Nam, chƣa có tài liệu viết hồn chỉnh mơn khoa học Vì cách đơn giản mà nhiều ngƣời thƣờng nghĩ Thủy văn Sinh thái hai ngành khoa học cộng lại với nhau, là: ECOHYDROLOGY = ECOLOGY + HYDROLOGY, mặt nghĩa đen hiểu nhƣ vậy, nhƣng chất khoa học khơng hồn tồn Bởi “thủy văn” “sinh thái” có khác biệt nhƣng lại có mối quan hệ chặt chẽ đặc biệt, chúng hỗ trợ chi phối lẫn cách liên tục toàn diện, điều kiện thủy văn chi phối đến tính chất cấu trúc hệ sinh thái (kể hệ sinh thái cạn hệ sinh thái nƣớc) Ngƣợc lại hệ sinh thái có tác động ảnh hƣởng trực tiếp gián tiếp đặc trƣng chế độ thủy văn sông hay lƣu vực sông Cơ sở tiến phát triển khoa học liên ngành nghiên cứu liên quan việc xác định phạm vi đƣa câu hỏi mang tính “chìa khóa” nhằm giải toán cách sâu sắc toàn diện phù hợp với điều kiện thực tế Trong khóa học hay chƣơng trình đào tạo liên quan đến thủy văn sinh thái, ngƣời ta giả thiết câu hỏi cần thỏa mãn hai điều kiện sau đây: 1) Xác định mối quan hệ trình sinh học thủy văn học để nhận đƣợc thông tin, số liệu thực nghiệm phức tạp nhƣng đảm bảo độ xác thực phạm vi không gian thời gian 2) Các kết phân tích thực nghiệm kiểm chứng toàn phạm vi trình (từ mức phân tử đến lƣu vực), đảm bảo tích hợp vấn đề thủy văn sinh thái theo khơng gian thời gian từ có khả chuyển đổi sang biện pháp quản lý quy mô lớn để đảm bảo kiểm chứng giả thiết sau Sử dụng hai điều kiện trên, câu hỏi quan trọng thủy văn sinh thái đƣợc định nghĩa dựa hiểu biết sâu sắc tƣơng tác trình sinh học thủy văn học, yếu tố điều tiết định hình trình Các gải thuyết đƣợc định nghĩa dƣới dạng câu hỏi sau đây: Giả thuyết H1: “Sự điều tiết yếu tố thủy văn hệ sinh thái lƣu vực đƣợc áp dụng để điều khiển q trình sinh học hay khơng?” Từ vấn đề chu trình thủy văn gồm đầy đủ thành phần nhƣng có khác điều kiện phát triển đô thị, có khoa học thủy văn thị, số khác biệt đáng kể nhƣ: - ngăn cản mƣa trực tiếp vào mặt đất bị giảm cối bị chặt để làm cơng trình; lƣợng mƣa thƣờng cao vùng nơng thơn - bốc bị giảm đáng kể mặt đất đô thị bị bê tơn hóa cơng trình xây dựng với mật độ dày - dòng chảy mặt lớn dòng chảy sát mặt, dòng chảy ngầm giảm nhỏ; lƣợng nƣớc trữ khu vực đô thị giảm; tổng lƣợng dòng chảy đỉnh lũ (lƣu lƣợng lớn nhất) sơng kênh vùng thị cao Hình 4.8: Tác động thị hóa đến q trình lũ (3)- Phát triển đô thị làm thay đổi sinh thái cảnh quan: - Với cảnh quan môi trƣờng, q trình phát triển thị điều kiện sinh thái cảnh quan bị thay đổi tùy theo quy mô, mức độ phát triển việc triển khai thực thị hóa Tuy nhiên trƣờng hợp bình thƣờng, dù cảnh quan môi trƣờng thay đổi theo số hƣớng bất lợi nhƣ mật độ đất trồng xanh bị giảm xây dựng nhà cửa; dịng sơng, kênh hồ ao thị bị thu hẹp, ô nhiễm nƣớc thải đô thị (nếu khơng đƣợc xử lí) vfa kahr điều hịa tự nhiên bị suy giảm, ví dụ khu vực đất ngập nƣớc thành phố Hồ Chí Minh; số khu vực văn hóa truyền thống, lịch sử bị tác động, ví dụ khu trồng đào, quất Hà Nội,…Bên cạnh có khu vực cảnh quan đƣợc cải thiện xây dựng nhƣ công viên xanh, bờ hồ đƣợc kè ổn định, khu vui chơi giải trí ven hồ, ven sông,… - Hạ tầng sở đƣợc phát triển nhanh chóng q trình thị hóa, phải kể đến khu nhà (chung cƣ, siêu thị) hạ tầng giao thông Nhiều khu đất nông nghiệp, nông thôn đất tự nhiên đƣợc sử dụng làm khu cơng nghiệp, văn phịng, đƣờng xá, 115 nơi để xe, tuyến giao thông Những sở hạ tầng tác động trực tiếp đến cảnh quan môi trƣờng, đến chế độ thủy văn tiêu nƣớc thị, cụ thể dịng chảy mặt mƣa xuống tăng cao lƣợng thâm bị giảm đáng kể, hồ ao, kênh mƣơng bị thu hẹp dẫn đến úng ngập cục Hiện hầu hết đô thị Việt Nam mƣa lớn bị ngập úng gây tắc nghẽn giao thông, hƣ hại sở hạ tầng nhiễm mơi trƣờng Ngồi xây dựng sở hạ tầng đô thị, khu vực nội đô phát triển phá vỡ cảnh quan môi trƣờng Để hạn chế giảm thiểu cần áp dụng kiến thức nguyên tắc thủy văn sinh thái nhằm làm hài hịa phát triển bảo vệ mơi trƣờng thị Cách tiếp cận Sinh thái – Thủy văn – Cộng đồng (Ecology – Hydrology – Community) Singapore đem lại phát triển bền vững cho đô thị mà kết xây dựng đƣợc đất nƣớc “đơ thị hóa” màu xanh mơi trƣờng Hình 4.9: Các yếu tố mơi trƣờng đô thị bền vững (Nguồn: ABC Waters Programme, Singapore) 4.5.2 Thủy văn sinh thái môi trường đô thị Trên quan điểm khoa học môi trƣờng, môi trƣờng đô thị đƣợc xem nhƣ hệ thống chịu tác động ngƣời cao với dòng vật chất, nƣớc, lƣợng thông tin Tổ chức sản xuất đặc biệt cung cấp dịch vụ cách hiệu cho thành phố với mật độ dân cƣ cao Cũng mà mặt mơi trƣờng đặt u cầu cao chất lƣợng an toàn dịc vụ nhƣ nƣớc uống, vệ sinh thực phẩm, phòng chống bệnh dịch,…trong vai trị hệ sinh thái hay thủy văn sinh thái (nƣớc – sinh thái) khu vực đô thị quan trọng Điều thể khu vực “xanh” nhƣ công viên, hồ, đầm ngập nƣớc hay khu vui chơi giải trí,… Chất lƣợng dịch vụ phụ thuộc chủ yếu vào chức hệ sinh thái nƣớc khả chúng tác động ngƣời khu vực đô thị phụ thuộc vào quy mô phân bố “kông gian xanh” Tuy nhiên với giá đất cao, nhu 116 cầu đất ngày nhiều cho hoạt động thị (đƣờng, bãi để xe, siêu thị,…) khơng gian đối mặt với khó khăn thách thức lớn Vì giải pháp chấp nhận tăng khả chịu hệ sinh thái đô thị nhằm cải thiện khả chống chịu với tác động tập trung cao ngƣời khu vực đô thị Thực tế phƣơng pháp để đạt điều đƣợc thể nguyên tắc Thủy văn sinh thái (Zalewski, 1997), “sử dụng tính chất hệ sinh thái nhƣ cơng cụ quản lí” cho việc khuyến khích nâng cao tính hiệu số trình điều tiết Các giải pháp phải đƣợc tích hợp cách tổng hợp hệ thống thị hài hịa với giải pháp kỹ thuật (cơng trình) Thủy văn sinh thái quan điểm khoa học dựa giả thiết phát triển bền vững tài nguyên nƣớc phụ thuộc vào khả trữ trì trình tiến triển nƣớc nhƣ dòng lƣợng dinh dƣỡng quy mô lƣu vực sông Do Thủy văn sinh thái đóng vai trị quan trọng việc cân lại cảnh quan cho thị (hình 4.10) Một thành phố đƣợc gọi “xanh” đảm bảo đƣợc sức khỏe môi trƣờng đô thị với chất lƣợng sông ngƣời dân cao, điều đồng nghĩa với đô thị với phần đƣợc thị hóa với hệ sinh thái bán tự nhiên hệ sinh thái thủy sinh nhƣ hồ, ao, sông kênh,… Các hệ sinh thái mặt đất sinh thái nƣớc khu đô thị có tiềm tuyệt vời việc làm chậm điều khiển chu trình nƣớc nhiễm Đây vấn đề cần đƣợc xem xét quan tâm kế hoạch phát triển quản lí đô thị Những khu vực xanh đô thị cấp cho ngƣời dân dịch vụ sinh thái đặc biệt mà cịn có giá trị văn hóa, lịch sử, điều cải thiện sức khỏe cộng đồng Ví dụ hồ Tây Hà Nội khu vực đặc biệt có giá trị nghỉ ngơi, giải trí cho ngƣời dân có nhiều di tích văn hóa lịch sử; hay hồ Hồn Kiếm với “Cụ Rùa” linh thiêng tạo nên không gian “xanh” cho dô thị đông đúc dân cƣ hạn chế vùng xanh, kênh rạch, hồ ao 4.5.3 Những ứng dụng thủy văn sinh thái phát triển đô thị (1) Thành công phát triển đô thị bền vững Singapore: Singapore quốc gia có diện tích hạn hẹp với 692,7 km2 dân số khoảng triệu ngƣời nhƣng với ứng dụng khoa học tiên tiến, sách phù hợp mà đất nƣớc trở nên giàu có phát triển bền vững Trong ứng dụng khoa học có quan điểm Thủy văn sinh thái, tức Singapore kết hợp hài hòa khai thác sử dụng hệ sinh thái chu trình nƣớc 117 Hình 4.10: Xây dựng nhà đô thị Singapore Tất đất nƣớc Singapore “hệ sinh thái”, “thành phố xanh” mật độ đƣờng xá xây dựng nhà cửa cao nhƣng giữ đƣợc hài hịa, mơi trƣờng lành Để làm đƣợc điều từ thực dự án phát triển nào, vấn đề sinh thái nguồn nƣớc ln đƣợc đặt lên hang đầu trì suốt q trình phát triển Chúng ta thấy Singapore có cơng viên, khu rừng gần nhƣ “nguyên sinh”, tất nơi phủ màu xanh từ mái nhà đến ven đƣờng, sƣờn đồi Màu xanh Singapore nhằm mục đích bảo vệ, cải thiện môi trƣờng phục vụ sức khỏe ngƣời trực tiếp cung cấp nhu yếu phẩm cho ngƣời Các sông đất nƣớc đƣợc bảo vệ khai thác quan điểm thủy văn sinh thái, tức “nƣớc” phục vụ sinh thái (bao gồm ngƣời), sinh thái phục vụ ngƣời bảo vệ nguồn nƣớc Do hệ thống tiêu thị “sinh thái”, có nghĩa nƣớc chảy đến sơng hồ hầu nhƣ nƣớc đƣợc “lọc” qua nhiều công đoạn gần nhƣ tự nhiên Hãy xem số kỹ thuật cụ thể mang tính “thủy văn sinh thái” Singapore 118 Hình 4.11: Hệ thống lọc nƣớc trƣớc vào sông hồ (2) Thành phố Las Vegas, Hoa Kỳ Đây thành phố khơng lớn, diện tích khoảng 340 km2 nhƣng giàu có đƣợc xây dựng vùng đất khô cằn điều kiện môi trƣờng tự nhiên khó khăn thuộc sa mạc Nevada, Hoa Kỳ Las Vegas nằm sa mạc, nơi mà điều kiện tự nhiên tƣởng nhƣ khiến ngƣời ta cần sống sót thơi đáng thán phục Nhiệt độ ban ngày ngồi trời lên tới 430C cịn ban đêm 390C Hiện Las Vegas thành phố tiếng giới đánh bạc Hình 4.12: Trung tâm Las Vegas Las Vegas bắt đầu năm 1905 nhƣ ga xe lửa nhỏ với vài nhà trung tâm sa mạc Đến năm 1946, ngƣời có tên Bugsy Siegel dựng nên sịng Las Vegas dến đầu năm 1950, du khách đến Las Vegas không để đánh bạc mà họ đến để xem thí nghiệm bom nguyên tử sa mạc nằm thành phố 119 Để phát triển thành phố Las Vegas ngƣời ta xây dựng đập lớn tạo thành hồ chứa nƣớc lớn phía đơng thành phố (Lake Mead) sơng Colorado để trữ nƣớc tạo nên nguồn nƣớc cung cấp ổn định cho khu vực Nhƣ có nghĩa sử dụng điều tiết thủy văn –tài nguyên nƣớc để tạo nên hệ sinh thái – khu sinh vật (đó thành phố Las Vegas) Hồ Mead đƣợc hình thành xây dựng đập Hoover, đập vịm bê tơng trọng lực sơng Colorado, biên giới tiểu bang Arizona Nevada Hoa Kỳ Đập đƣợc xây dựng từ năm 1931 đến 1936 Đập đƣợc tranh cãi có tên danh dự Tổng thống Herbert Hoover Sông Colorado với chiều dài 2.333 km, cung cấp nƣớc tƣới cho 1/12 đất canh tác Hoa Kỳ ranh giới bang Arizona bang Nevada, bang Arizona bang Califonia Để xây dựng đập nƣớc này, ngƣời ta phải đào 8,2 triệu nham thạch, với số lƣợng thép tƣơng đƣơng Empire State Building dùng Nền đập rộng 201 m, cao 221 m tƣơng đƣơng tòa nhà 70 tầng Đập nƣớc tạo nên hồ Mead, hồ chứa nƣớc nhân tạo lớn giới với chiều dài hồ 177 km tổng chiều dài bờ hồ lên đến 1.323 km Hình 4.13: Khu vực ngoại Las Vegas 120 Hình 4.14 Hồ Mead cấp nƣớc cho thành phố Las Vegas 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trƣờng Việt Nam (MONRE) Chƣơng trình Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP), Xây dựng khả phục hồi: Các chiến lược thích ứng cho sinh kế ven biển chịu nhiều rủi ro tác động biến đổi khí hậu miền Trung Việt Nam, Hà Nội, 2010 Bộ Nông nghiệp PTNT, Cẩm nang ngành lâm nghiệp, 2006 Nguyễn Trí Thơng nnk, Các nhân tố cấu thành hệ sinh thái, mối tương quan cấu thành, Hồ Chí Minh 2009 Cục bảo tồn đa dạng sinh học, Một số mơ hình bảo vệ sử dụng hợp lí tài nguyên đa dạng sinh học, Hà Nội 2009 Nguyễn Tác An, Ô nhiễm vùng bờ, Viện hải dƣơng học 2003 Ngô Trọng Thuận, Vũ Văn Tuấn, Nước Con người, Nhà xuất Bản đồ, Hà Nội, 2009 Lê Đình Thành, Sinh thái biển ven bờ, Trƣờng Đại học Thủy lợi, Hà Nội 2005 Lê Kim Truyền, Lê Đình Thành, Nguyễn Văn Thắng, Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn cho quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Ba, Đề tài NCKH Bộ NN&PTNT, 2004 Lê Đình Thành, Nguyễn Văn Thắng, Ngô Lê An, Quản lý tổng hợp tài nguyên nước, Hội thảo tập huấn Ủy ban Mê Công Việt Nam, 2010 10 Nguyễn Viết Phổ, Vũ Văn Tuấn, Trần Thanh Xuân, Tài nguyên nước Việt Nam, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 2003 11 Lê Đình Thành, Đánh giá nguồn nước tỉnh duyên hải miền Trung (Hà Tĩnh đến Bình Thuận), Đề tài NCKH năm 2000 12 Nguyễn Văn Thắng, Lê Đình Thành, Nguyễn Văn Sỹ nnk, Môi trường Con người, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 2003 13 Megan Dyson, Ger Bergkamp John Scanlon, Dòng chảy – Cẩm nang dịng chảy mơi trường, IUCN 2007 14 Trần Thanh Xn, Đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam, Nhà xuất Nông nghiệp, 2007 15 UNEP, Integrated Watershed Management – Ecohydrology & Phytotechnology, 2004 16 UBND tỉnh Đồng Nai, Quyết định số 15/2013/QĐ-UBND ngày 08 tháng năm 2013 Ban hành quy định quản lí xanh địa bàn tỉnh, 2013 17 Derek Eamus, Ecohydrology – vegetation function, water and resource management, CSIRO Publish, 2006 18 Dennis Baldocchi, Water and Ecosystem Ecology, University of California, 2006 19 Eric Wolanski, Estuarine Ecohydrology, 2007 20 Katarzyna Izydorczyk, Iwona Wagner, Maciej Zalewski, Ecohydrology concept for integrated urban water management, University of Lodz, 2006 21 Shahbaz Khan, Application of Ecohydrology Approach for Wastewater Management, UNESCO Ecohydrology Program, 2004 122 PHỤ LỤC Bảng PL.1: Những trận lũ lớn thiệt hại Việt Nam TT Khu vực Các tỉnh bị ảnh hƣởng Diện tích ngập (ha) BẮC BỘ 1913 Vĩnh Phúc, Hà Tây, Nam Định, Hà Nam, Thái Bình, Bắc Ninh 307.670 1915 Hà Nội, Hà Đông, Hà Nam, Nam Định, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hải Dƣơng, Hƣng Yên 325.000 1926 Bắc Ninh, Hải Dƣơng, Hƣng Yên, Thái Bình 100.000 1945 Vĩnh Phúc, Hà Tây, Bắc Ninh, Thái Bình, Hải Dƣơng 312.000 1971 Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Tây, Hà Nam, Hải Dƣơng, Hƣng Yên, Băc Ninh 250.139 1985 Ninh Bình, Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Thanh Hóa, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Hải Dƣơng 225.000 TRUNG BỘ 1978 Nghệ An, Hà Tĩnh 68.000 1983 Quảng Trị 23.216 1984 Quảng Bình 1988 Nghệ An, Hà Tĩnh 1990 Quảng Trị 1993 Quảng Bình 1999 tỉnh Miền Trung (từ Quảng Bình đến Bình Định) 5.600 105.500 10.637 5.620 88.000 NAM BỘ 1978 Tồn đồng sơng Cửu Long 420.600 1991 Tồn đồng sơng Cửu Long 215.800 1994 Tồn đồng sơng Cửu Long 229.068 1996 Tồn đồng sông Cửu Long 160.000 123 Bảng PL.2: Thiệt hại thiên tai lũ lụt, bão Việt Nam (1071-1999) Năm Thit hi (triu USD) Ngi cht, mt tớch Lỳa bị ngập Lúa không thu hoạch, Lúa trắng, Số nhà ngập (103) 1971 78 594 N/A N/A 288700 158 1973 57 138 N/A N/A 400000 18 1977 153 N/A N/A 222600 29 1978 205 676 1298 635 1343400 27 1980 10 403 778 186 32400 25 1981 N/A 274 106 404 N/A N/A 1982 N/A 97 104 70 N/A N/A 1983 19 818 393 80 186800 56 1984 N/A 464 417 228 N/A N/A 1985 N/A 1013 530 220 N/A N/A 1986 110 979 354 32 1097800 13 1987 228 140 133 166000 113 1988 35 292 143 63 169500 77 1989 74 481 643 164 805500 1990 17 354 172 46 103000 12 1993 18 160 1512 98 N/A 23 1994 185 500 3735 183 N/A 252 1995 21 56 1811 215 N/A 159 1996 725 1243 9275 1942 2520 2121 1997 700 3501 7099 776 696 1386 1998 135 112 28 N/A N/A 570 1999 360 791 365 119 316 1044 Bảng PL.3: Danh sách vƣờn Quốc gia Việt Nam (đến 2008) 124 Vùng Trung du miền núi phía Bắc Đồng Bắc Bộ Bắc Trung Bộ Nam Trung Bộ Tây Nguyên Tên vƣờn Năm thành lập Diện tích (ha) Địa điểm Bái Tử Long 2001 15.783 Quảng Ninh Ba Bể 1992 7.610 Bắc Kạn Tam Đảo 1986 36.883 Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Tuyên Quang Xuân Sơn 2002 15.048 Phú Thọ Hoàng Liên 1996 38.724 Lai Châu, Lào Cai Cát Bà 1986 15.200 Hải Phòng Xuân Thủy 2003 7.100 Nam Định Ba Vì 1991 6.986 Hà Nội Cúc Phƣơng 1966 20.000 Ninh Bình, Thanh Hóa, Hịa Bình Bến En 1992 16.634 Thanh Hóa Pù Mát 2001 91.113 Nghệ An Vũ Quang 2002 55.029 Hà Tĩnh Phong Nha-Kẻ Bàng 2001 200.000 Quảng Bình Bạch Mã 1991 22.030 Thừa Thiên-Huế Phƣớc Bình 2006 19.814 Ninh Thuận Núi Chúa 2003 29.865 Ninh Thuận Chƣ Mom Ray 2002 56.621 Kon Tum Kon Ka Kinh 2002 41.780 Gia Lai Yok Đôn 1991 115.545 Đăk Nông, Đăk Lăk 125 Vùng Tên vƣờn Đông Nam Bộ Tây Nam Bộ Năm thành lập Diện tích (ha) Địa điểm Chƣ Yang Sin 2002 58.947 Đăk Lăk Bidoup Núi Bà 2004 64.800 Lâm Đồng Cát Tiên 1992 73.878 Đồng Nai, Lâm Đồng, Bình Phƣớc Bù Gia Mập 2002 26.032 Bình Phƣớc Lị Gị Xa Mát 2002 18.765 Tây Ninh Côn Đảo 1993 15.043 Bà Rịa-Vũng Tàu Tràm Chim 1994 7.588 Đồng Tháp Mũi Cà Mau 2003 41.862 Cà Mau U Minh Hạ 2006 8.286 Cà Mau U Minh Thƣợng 2002 8.053 Kiên Giang Phú Quốc 31.422 Kiên Giang 2001 Bảng PL.4: Danh sách khu bảo tồn thiên nhiên Việt Nam (2008) Vùng Trung du miền núi phía Bắc Năm thành lập Đồng Sơn-Kỳ Thƣợng 2003 Tây Yên Tử 2002 Hữu Liên Núi Pia Oắc Kim Hỷ 2003 Thần Sa-Phƣợng Hoàng Chạm Chu 2001 Na Hang Bắc Mê 1994 Bát Đại Sơn 2000 Du Già 1994 Phong Quang 1998 Tây Côn Lĩnh 2002 Tên khu bảo tồn 126 Diện tích (ha) 14.851 13.023 8.293 10.261 14.772 18.859 15.902 22.402 9.043 4.531 11.540 7.911 14.489 Địa điểm Quảng Ninh Bắc Giang Lạng Sơn Cao Bằng Bắc Kạn Thái Nguyên Tuyên Quang Tuyên Quang Hà Giang Hà Giang Hà Giang Hà Giang Hà Giang Văn Bàn Mƣờng Tè Mƣờng Nhé Copia Sốp Cộp Tà Xùa Xuân Nha Nà Hẩu Hang Kia-Pà Cị Ngọc Sơn-Ngổ Lng Phu Canh Thƣợng Tiến Đồng Tiền Hải Bắc Bộ Vân Long Pù Hu Pù Luông Xuân Liên Pù Hoạt Bắc Trung Bộ Pù Huống Kẻ Gỗ Bắc Hƣớng Hóa Đakrơng Phong Điền Sơn Trà Bà Nà-Núi Chúa 1996 1994 2002 Ngọc Linh Nam Trung Bộ Sơng Thanh An Tồn Hịn Bà Krơng Trai Núi Ông Tà Kóu Ngọc Linh Kon Cha Răng Tây Nguyên (Kon Chƣ Răng) Ea Sô 127 25.173 33.775 44.940 11.996 17.369 13.412 16.317 16.400 5.258 15.891 5.647 5.873 3.245 1.974 23.028 16.902 23.475 35.723 40.128 21.759 25.200 37.640 30.263 3.871 30.206 (Đà Nẵng) 2.753 (Quảng Nam) 17.576 79.694 22.545 19.164 13.392 24.017 8.468 38.109 15.446 24.017 21.912 Lào Cai Lai Châu Điện Biên Sơn La Sơn La Sơn La Sơn La n Bái Hồ Bình Hồ Bình Hồ Bình Hồ Bình Thái Bình Ninh Bình Thanh Hóa Thanh Hóa Thanh Hóa Nghệ An Nghệ An Hà Tĩnh Quảng Trị Quảng Trị Thừa Thiên-Huế Đà Nẵng Đà Nẵng Quảng Nam Quảng Nam Quảng Nam Bình Định Khánh Hịa Phú n Bình Thuận Bình Thuận Kon Tum Gia Lai Đắk Lắk Đắk Lắk Nam Kar Nam Nung Tà Đùng Đông Nam Bộ Bình Châu-Phƣớc Bửu Vĩnh Cửu Láng Sen Tây Nam Bộ Thạnh Phú Ấp Canh Điền 10.912 17.915 10.905 53.850 5.030 2.584 363 965 Đắk Nông Đắk Nông Bà Rịa - Vùng Tàu Đồng Nai Long An Bến Tre Bạc Liêu Kiên Giang Bảng PL.5: Diện tích rừng hồ chứa Việt Nam 128 129 ... VĂN SINH THÁI 1.1.1 Thủy văn sinh thái 1.1.2 Vai trò thủy văn sinh thái 1.1.3 Các nguyên tắc Thủy văn Sinh thái 1.1.4 Các giả thiết Thủy văn Sinh thái ... hệ sinh thái nói riêng 22 CHƢƠNG MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ SINH THÁI HỌC LIÊN QUAN ĐẾN THỦY VĂN SINH THÁI 2.1 SINH THÁI HỌC 2.1.1 Sinh thái học nhiệm vụ Đến có nhiều cách hiểu sinh thái học. .. 123 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Nguyên tắc Thủy văn sinh thái 10 Hình 1.2: Nguyên tắc Thủy văn sinh thái 10 Hình 1.3: Nguyên tắc Thủy văn sinh thái 11 Hình