Thu dọn lòng hồ thủy điện trước khi tích nước nhằm đảm bảo chất lượng nước hồ trong thời gian tích nước không bị ô nhiễm, có các chỉ tiêu phù hợp đối với các mục đích sử dụng nước khác nhau ở hạ du. Căn cứ vào yêu cầu trên, các phương pháp dung cho việc tính toán, thiết kế thu dọn chủ yếu phụ thuộc vào khả năng tiêu thụ oxy để phân hủy các chất ô nhiễm. Cụ thể như sau:
3.1.2.1 Tính toán sinh khối (SK) ngập và lượng sinh khối phân hủy nhanh , chậm Trong các thảm thực vật bị ngập sẽ có một lượng thảm thực vật sẽ phân hủy nhanh (PHN), lượng SK này dễ phân hủy nên sẽ phân hủy hết trong năm đầu ngập nước. thuộc loại phân hủy nhanh là cây bụi, thảm tươi dưới tán rừng, lá và cành nhỏ, vỏ của cây thân gỗ lớn. Số còn lại sẽ phân hủy chậm (đến nhiều chục năm sau), loại sinh khối (SK) này bao gồm thân gỗ tròn cây lớn, rễ cây, cây tre, vầu...
Trong các thảm thực vật ở trên, dựa vào thực tế nghiên cứu và đánh giá trực quan ngoài hiện trường sẽ phân ra các loại sinh khối phân hủy nhanh, phân huỷ chậm như sau:
a. Đối với Rừng hỗn giao Nứa tạp-cây bụi
Tre nứa là những loài cây có thân và rễ rất lâu phân hủy, tuy nhiên trong khu vực ngập nghiên cứu thảm này chủ yếu là nứa nhỏ, đan xen khá nhiều cây bụi, gỗ rải rác nên khi ngập nước tạm tính cho 50% tổng lượng SK phân hủy nhanh (cây bụi, ngọn, lá, cành của nứa).
b. Với thảm cây bụi (IA+IB+IC)
Chủ yếu là cây bụi thấp, hình thành trên đất thoái hoá sau nương rẫy. Chiều cao lớp cây bụi vào khoảng 1-2m, một số cá thể cây gỗ mọc rải rác cao 3-
5m, trữ lượng gỗ không đáng kể. Thảm thực vật loại này có cành nhỏ, lá, thảm tươi tạm tính cho 80% SK phân hủy nhanh.
c. Với rừng phục hồi (IIA+IIB)
Rừng thường có 2 tầng, 01 tầng cây gỗ cao khoảng 3-5m và 01 tầng cây bụi thảm tươi dưới tán rừng (đối với rừng IIA) hoặc 1 tầng gố cao khoảng 10- 12m, chủ yếu là các loài ưa sáng, mọc nhanh và hầu như không có các loài có giá trị kinh tế cao (đối với rừng IIB). Trữ lượng gỗ trung bình thảm này khoảng dưới 25 m3/ha. Sinh khối phân hủy nhanh trong lượng thân, cành rễ của thảm này tạm tính là 35%.
d. Với rừng thứ sinh bị tác động (IIIA1+IIIA2), cây trong khu dân cư
Đây là loại rừng có sinh khối gỗ, cành lớn và rễ khá lớn (chiếm đến trên dưới 90% tổng lượng SK trong thảm), phần phân hủy nhanh từ thân, rễ, cành của các thảm trên tạm tính là 10%.
e. Thực vật trên các diện tích đất trồng cây hàng năm, nương rẫy, bãi đất bỏ hoang Các loại thực vật này cùng với lá cây, thảm tươi dưới tán của tất cả các thảm thực vật ở trong vùng ngập sẽ được tính là lương SK phân huỷ nhanh (trong năm đầu ngập nước).
Tổng lượng sinh khối, diện tích ngập của từng thảm thực vật trong vùng ngập được tính theo diện tích thông qua bản đồ hiện trạng thảm thực vật vùng hồ thủy điện Lai Châu do Viện ST&TNSV-Viện Hàn lâm KHVN lập và kết quả đo ô mẫu tiêu chuẩn ngoài thực địa hồi tháng 4 năm 2014.
Dưới đây là diện tích và sinh khối thực vật ngập trong hồ Lai Châu Bảng 3.2 - Diện tích & Sinh khối thực vật chia theo từng thảm trong vùng ngập
TT Loại hình thảm thực vật Diện tích (ha) Trữ lượng TB (tấn/ha) SK T.phần (tấn) 1 Rừng thứ sinh bị tác động (IIIA1) 310,94 80 24.961 2 Rừng thứ sinh bị tác động (IIIA2) 23,32 150 3.498 3 Rừng phục hồi (IIA+IIB) 718,22 60 42.963
TT Loại hình thảm thực vật Diện tích (ha) Trữ lượng TB (tấn/ha) SK T.phần (tấn)
5 Cây bụi (IA+IB+IC) 270,78 20 5.409
6 Đất lúa + Nương rẫy 459,59 9 4.136
7 Cây khu DC + Vườn Rừng 100,95 55 5.577
8 Đất bãi bồi + Đất trống, GT 163,03 5 815
9 Mặt nước 1030,00
Tổng 3.963 128.976
Kết quả tổng hợp từ bảng trên cho thấy, toàn vùng ngập có 2.770ha đất có thảm thực vật bị ngập, trong đó 2.210ha ha là đất có rừng (IIIA1; IIIA2, IIA+IIB, Rừng hỗn giao Nứa, cây bụi, cây bụi tái sinh trữ lượng nhỏ). Tổng lượng SK ngập trong hồ Lai Châu là 128.976 tấn (làm tròn), trong đó có 39.998 tấn SK phân hủy nhanh và 88.978 tấn SK phân hủy chậm.
3.1.2.1. Tính toán oxy hòa tan trong nước (DO) suy giảm khi phân hủy các chất hữu cơ trong hồ
Theo kết quả tính toán mục 1.3 ở trên ta có hàm lượng DO trước khi hồ thủy điện Lai Châu tích nước là: DOtb = 5,324 mg/l.
Để dự báo hàm lượng oxy hoà tan trong hồ sử dụng phương pháp tính toán thực nghiệm dựa vào khối lượng các chất hữu cơ bị ngập trong lòng hồ khi tích nước. Công thức kinh nghiệm của A.I.Denhinova đã được sử dụng để tính lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các chất hữu cơ của thực vật và đất trong vùng lòng hồ có dạng:
O2 = K0đất.S + KatvDthựcvật Trong đó:
O2 - lượng oxy (kg) cần để oxy hóa hết các chất hữu cơ phân hủy từ đất và thực vật chìm trong lòng hồ
K0đất – Hệ số kinh nghiệm biểu thị khối lượng oxy (kg) cần để oxy hóa hết các chất hữu cơ có trong đất
Katv - Hệ số kinh nghiệm biểu thị khối lượng oxy (kg) cần để oxy hóa hết các chất hữu cơ cho 01 tấn thực vật
S – Diện tích đất bị ngập trong lòng hồ (ha)
D - thựcvật - Sinh khối các thảm thực vật có trong lòng hồ (tấn)
Đối với hồ thủy điện Lai Châu, các số liệu đầu vào dùng để tính hàm lượng oxy trong nước hồ được xác định như sau:
Các hệ số K0dất và Katv : đã được tính toán thực nghiệm cho các vùng lãnh thổ khác nhau. ở đây, sử dụng các hệ số dùng cho vùng nhiệt đới. Cụ thể là:
Đối với thân gỗ (thân, cành, rễ) : K0tv = 9,4 kg/tấn
Đối với lá : K0tv = 60 kg/tấn
Đối với đất nhiệt đới: K0đất = 48,8 kg/ha
Áp dụng công thức trên ta ta tính lượng oxy tiêu hao trong hồ khi oxy hóa toàn bộ diện tích đất ngập và thảm thực vật trong lòng hồ đến cao trình 295m như sau (riêng ở TT. Mường Tè tính đến cao trình nước dềnh 297,5m). a. Đối với mùa lũ – 5 tháng (từ tháng 6 đến tháng 10)
Đây là thời kỳ bắt đầu hồ tích nước, nước được chuyển tới hồ và trong thời gian ngắn sẽ đầy. Lượng nước thừa sau khi phát điện qua các tuabin nhà máy sẽ được xả qua đập tràn xuống hạ du.
Theo tính toán của chuyên ngành thủy văn thủy điện Lai Châu (Bảng 2.27/trg 50 – Báo cáo ĐTM thủy điện Lai Châu) thì lưu lượng trung bình mùa lũ đến hồ là 1.610 m3/s. Như vậy, tổng lượng nước mùa lũ đến hồ đạt 20.865,6 triệu m3.
Thời gian đầu hồ tích nước, thực vật bị ngập chưa phân hủy ngay, quá trình phân hủy diễn ra chậm chạp, từ từ do nước hồ được liên ttục thay đổi (chưa ô nhiễm), sau thời gian khoảng 3 tháng, quá trình ôxy hoá chất hữu cơ sẽ hoạt động mạnh dần và nhanh hơn (2 tháng tiếp theo). Như vậy có khoảng 30% lượng sinh khối phân hủy nhanh (11.999,5 tấn) trong năm đầu hồ tích nước sẽ được được phân hủy trong mùa lũ. Tính toán chất lượng nước hồ trong mùa lũ như sau:
Và hàm lượng DO hao hụt trong hồ khi phân hủy 30% lượng SK phân hủy nhanh thực vật ngập đến cao trình 295m là:
DOhao hụt trong hồ = 1.699,5 tấn*109/20.865,6 *109ml = 0,08mg/l. và DOtb còn trong hồ sau phân hủy: (5,324-0,08)mg/l=5,24mg/l
(Như vậy, nước hồ vẫn đạt QCVN 08: 2008/BTNMT - với mức A2≥5mg/lit).
b. Đối với mùa kiệt 7 tháng -(từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau)
Theo tính toán của chuyên ngành thủy văn thủy điện Lai Châu (Bảng 2.28/trg50 – Báo cáo ĐTM thủy điện Lai Châu) thì lưu lượng trung bình mùa lũ đến hồ là 313m3/s và tổng lượng nước mùa kiệt đến hồ là 5.679,072 triệu m3.
Thời gian này hồ phải giữ nước để phát điện dần, nước được chuyển xuống dưới hạ du qua tuabin nhà máy. Đây là thời kỳ thực vật trong hồ phân hủy nhanh và mạnh nhất (nước hồ ô nhiễm lớn nhất). Sẽ có 70% lượng SK phân hủy nhanh (27.999 tấn) trong năm đầu sẽ phân hủy hết trong các tháng mùa kiệt.
Với cách tính tương tự như trên, 70% lượng sinh khối phân hủy nhanh trong năm đầu hồ tích nước còn lại sẽ được được phân hủy hết trong mùa kiệt. Tính toán chất lượng nước hồ trong mùa kiệt như sau:
O2 tiêu hao = (2933*48,8+27.999 *60+88.978*9,4)/1000 = 2.659,5 tấn Và hàm lượng DO hao hụt trong hồ khi phân hủy nốt 70% lượng SK phân hủy nhanh thực vật ngập đến cao trình 295m là:
DOhao hụt trong hồ = 2.659,5 tấn*109/5.679,072*109ml = 0,468mg/l. và DOtb còn trong hồ sau phân hủy: (5,324-0,468)mg/l=4,856mg/l
So sánh với QCVN 08: 2008/BTNMT thì nước hồ Lai Châu không đạt chất lượng - ở mức A2 (DO≥5mg/lit).
Kết luận:
Ô nhiễm nước hồ diện ra mạnh nhất trong năm đầu hồ tích nước, hầu hết lượng SK phân hủy nhanh sẽ bị phân hủy vào năm đầu và tập trung mạnh nhất vào các tháng mùa kiệt. Vì vậy, tính toán ô nhiễm nước hồ trong mùa kiệt sẽ đánh giá khách quan được sự ô nhiễm nước hồ trong thời gian đầu hồ tích nước. Lượng SK phân hủy chậm (thân cây lớn, cành, rễ, tre, luồng) sẽ phân hủy rất chậm sau nhiều chục năm, thậm chí hàng trăm năm sau vẫn chưa phân huỷ hết hoặc không phân hủy. Về lâu dài thì lượng sinh khối này không làm ảnh hưởng đáng kể về môi trường nước hồ.
Tính toán cho thấy sau khi hồ thủy điện Lai Châu tích nước giai đoạn đến cao trình 295m) và phân hủy hết lượng vật chất hữu cơ phân hủy nhanh bị ngập thì hàm lượng DOtbmùa kiệt trong hồ =4,855mg/l. Như vậy nước hồ không đạt chất lượng theo QCVN: 08/2008 BTNMT ở mức A2 (DO≥5mg/l).
Để đảm bảo cho chất lượng nước hồ Lai Châu và hạ du nhất thiết phải thu dọn một lượng sinh khối ngập để làm tăng thêm hàm lượng DO trong hồ tối thiểu đáp ứng QCVN: 08/2008 BTNMT ở mức A2 (DO≥5mg/l).