V. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
2.1.1 Các phƣơng pháp xác định dòng chảy môi trƣờng
Xác định dòng chảy môi trƣờng là xác định nhu cầu nƣớc môi trƣờng và yêu cầu duy trì dòng chảy môi trƣờng trong sông. Nó cũng tƣơng tự nhƣ đánh giá nhu cầu nƣớc dùng cho các đối tƣợng sử dụng nƣớc khác nhau nhƣng ở đây là cho hệ sinh thái nƣớc trong sông và các vùng đất ngập nƣớc ven sông. Đối với một lƣu vực sông, cần đƣa ra chế độ dòng chảy môi trƣờng cần duy trì tại các vị trí khống chế trên sông chính và các sông nhánh cũng nhƣ quản lý dòng chảy môi trƣờng tại các vị trí tuyến này.
Nói chung khi đánh giá dòng chảy môi trƣờng cần đƣa ra những kịch bản khác nhau về sử dụng nƣớc đáp ứng các yêu cầu khác nhau về kinh tế xã hội và môi trƣờng trên lƣu vực sông cũng nhƣ ƣớc tính các lợi ích và tổn thất để xem xét và đánh giá. Kịch bản có lợi nhất về đảm bảo nƣớc cho các nhu cầu sử dụng khác nhau và cả nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái sẽ đƣợc lựa chọn và quyết định, từ đó xác định đƣợc dòng chảy môi trƣờng cần phải duy trì.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phƣơng pháp đánh giá dòng chảy môi trƣờng đã đƣợc xây dựng và ứng dụng, các phƣơng pháp này thay đổi trong một phạm vi rất rộng từ những phƣơng pháp đánh giá nhanh có độ tin cậy thấp, đến những đánh giá phức tạp dựa trên tổng hợp đa ngành. Các nhóm phƣơng pháp đánh giá bao gồm:
(1) Nhóm các phƣơng pháp dùng các chỉ thị và đánh giá nhanh, điển hình nhƣ: phƣơng pháp chỉ số thuỷ văn (nhƣ phƣơng pháp Tennant- Mỹ), phƣơng pháp thuỷ lực (phƣơng pháp chu vi ƣớt), phƣơng pháp chuyên gia,...Các phƣơng pháp đánh giá nhanh đòi hỏi số liệu ít, dễ ứng dụng, nhƣng độ chính xác không cao, thích hợp cho giai đoạn quy hoạch.
(2) Nhóm các phƣơng pháp tƣơng tác: các phƣơng pháp này xem xét sự tƣơng tác nên phức tạp hơn các phƣơng pháp đánh giá theo chỉ số, trong đó xây dựng mô hình mô phỏng các mối quan hệ giữa sự thay đổi dòng chảy trong sông cũng nhƣ các khía cạnh khác của sông đối với các yếu tố của hệ sinh thái, thí dụ nhƣ phƣơng pháp mô hình mô phỏng môi trƣờng sống (IFIM, DRIFT), phƣơng pháp tiếp cận tổng thể.
Những vấn đề cụ thể đối với các phƣơng pháp nhƣ sau:
a. Phƣơng pháp chỉ số thuỷ văn: đây phƣơng pháp đánh giá đơn giản nhất
dựa vào việc phân tích các số liệu thống kê dòng chảy tự nhiên. Thông thƣờng phƣơng pháp này sử dụng các số liệu dòng chảy lịch sử hiện có và điều chỉnh khi có những ảnh hƣởng của những công trình khai thác, sử dụng nƣớc.
Các số liệu thống kê đƣợc sử dụng là những số liệu về lƣu lƣợng và mực nƣớc, vận tốc dòng chảy nhỏ nhất để sông có thể đạt đƣợc mức độ lành mạnh nhất định, cho phép các loài sinh vật tiêu biểu tồn tại và cho phép các quá trình khai thác tiếp tục diễn ra. Các phƣơng pháp khác nhau lại sử dụng các số liệu thống kê dòng chảy khác nhau. Một số phƣơng pháp thông dụng đánh giá dòng chảy môi trƣờng theo phƣơng pháp thuỷ văn bao gồm: phƣơng pháp dòng chảy tối thiểu (Phƣơng pháp Tennant), các chỉ số dòng chảy tự nhiên, phƣơng pháp thuỷ văn toàn diện (ví dụ nhƣ phƣơng pháp khoảng biến động), phƣơng pháp Texas Consensus Three Zone Concept. Các phƣơng pháp này, ngoài số liệu về dòng chảy, không cần có những thông tin về sinh thái hay các số liệu về thực địa khác có liên quan. Trong đó, phƣơng pháp Tennant là phƣơng pháp đơn giản nhất và hay áp dụng ở Mỹ.
Phƣơng pháp Tennant là một phƣơng pháp tiếp cận tƣơng đối rẻ, nhanh và dễ áp dụng. Các kết quả so với kết quả từ các phƣơng pháp phức tạp là tƣơng đối phù hợp. Phƣơng pháp này dựa trên sự tổng hợp các khảo sát thực địa ở Mỹ về mối quan hệ giữa điều kiện sông, lƣợng dòng chảy trong sông với môi trƣờng sống của cá. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để đƣa ra các giá trị dòng chảy môi trƣờng nhằm duy trì các loài cá, các sinh vật hoang dã, các hoạt động vui chơi giải trí và các nguồn tài nguyên khác liên quan phù hợp với các mùa khác nhau trong năm ở
Mỹ là Xuân Hạ và Thu Đông (tƣơng ứng với mùa cạn và mùa lũ) theo phần trăm của chuẩn dòng chảy trung bình nhiều năm tại tuyến tính toán tùy theo yêu cầu bảo vệ môi trƣờng sông duy trì ở mức tốt, trung bình hay kém.
Bảng 1: Phần trăm dòng chảy bình quân năm
(AAF- Percentage of Average Annual Flow) theo phƣơng pháp Tennant
Mục tiêu bảo vệ môi trƣờng và hệ sinh thái của sông Phần trăm AAF đề nghị
Mùa cạn Mùa lũ
Dòng chảy lớn nhất hay xói mạnh 200 200
Phạm vi tốt nhất của AAF 60-100 60-100
Phần trăm dòng chảy yêu cầu để duy trì một điều kiện sông theo yêu cầu
Hoàn hảo 40 60
Rất tốt 30 50
Tốt 20 40
Trung bình hay đang bị suy giảm 10 30
Kém hay tối thiểu 10 10
Suy thoái rất nặng 10-0 10-0
Theo phƣơng pháp này, nếu trị số AAF trong sông là 100 m3/s, thì đối với môi trƣờng sông là hoàn hảo thì dòng chảy trong sông trong mùa cạn sẽ cần 40% trị số dòng chảy bình quân bằng 40m3/s. Phƣơng pháp có thể áp dụng với nhiều loại sông và kích thƣớc sông khác nhau.
Ƣu điểm của phƣơng pháp là khi quy trình chung đƣợc xây dựng, việc ứng dụng yêu cầu tƣơng đối ít các nguồn tài nguyên. Tuy nhiên, thực tế chƣa có cơ sở nào chứng tỏ các chỉ số thủy văn đơn giản có thể chuyển đổi giữa các vùng và vì thế các phƣơng pháp này chỉ trở thành “nhanh” khi đƣợc hiệu chỉnh lại cho khu vực mới. Các chỉ số này chỉ dựa trên các số liệu thủy văn, nên chúng rất dễ hiệu chỉnh lại cho một khu vực mới, nhƣng không có giá trị sinh thái, do đó không chắc chắn đạt đƣợc kết quả tốt. Những chỉ số mà dựa trên tài liệu về sinh thái sẽ mang ý nghĩa về sinh thái hơn, tuy nhiên việc thu thập các tài liệu này rất tốn nhiều thời gian và kinh phí.
Ngoài phƣơng pháp chỉ số Tennat thƣờng hay áp dụng ở Mỹ, còn một số phƣơng pháp chỉ số thủy văn khác áp dụng ở Pháp, Anh.Cụ thể:
- Ở Pháp: năm 1984, Luật đánh bắt thủy sản nƣớc ngọt quy định dòng chảy còn lại trong sông ở những đoạn sông chịu sự chuyển nƣớc ít nhất phải bằng 1/40Q0 đối với hệ thống hiện tại và bằng 1/10Q0 đối với hệ thống mới.
- Ở Anh: chỉ số thƣờng đƣợc dùng cho các nhà máy thủy điện đƣờng daanx ở miền núi, nhu cầu dùng nƣớc ít, dòng chảy môi trƣờng thƣờng đƣợc chọn Qmt = (5- 15%)Q0. Nơi có nhu cầu dùng nƣớc lớn thì Qmt = (15-30%)Q0, thậm chí lớn hơn.
b. Phƣơng pháp thủy lực: dựa trên giả thiết cho rằng sự phát triển của cá
trong sông phụ thuộc vào phần diện tích mặt cắt sông có nƣớc hay chu vi ƣớt của mặt cắt. Từ đó phƣơng pháp này xây dựng quan hệ giữa chu vi ƣớt và lƣu lƣợng, độ sâu và lƣu tốc nƣớc trong sông và chọn giá trị dòng chảy môi trƣờng (lƣu lƣợng) tƣơng ứng với độ sâu tại đó có chu vi ƣớt của mặt cắt lớn nhất hay tại điểm trên đƣờng quan hệ lƣu lƣợng và chu vi ƣớt bị gãy khúc và có điểm chuyển tiếp. Các phƣơng pháp tiếp cận và sử dụng nhƣ: phƣơng pháp dòng chảy tối thiểu thoả mãn một hay nhiều mục tiêu thuỷ lực, phƣơng pháp Wetted Perimeter và phƣơng pháp R-2Cross.
Các phƣơng pháp thủy lực sử dụng sự thay đổi về các đặc trƣng thủy lực nhƣ chu vi ƣớt hay độ sâu dòng chảy lớn nhất, diện tích lòng sông có nƣớc thƣờng xuyên để xác định dòng chảy môi trƣờng. Chúng đƣa ra các chỉ số đơn giản về môi trƣờng trong sông ứng với một giá trị lƣu lƣợng cho trƣớc. Theo kinh nghiệm, các sông nông và rộng thì chu vi ƣớt nhạy cảm đối với sự thay đổi của dòng chảy hơn các sông hẹp và sâu. Tại vị trí mà quan hệ chu vi ƣớt và lƣợng nƣớc trong sông xuất hiện điểm uốn sẽ có chu vi ƣớt mặt cắt lớn nhất và đó cũng là giá trị lƣu lƣợng làm ngập bãi và vùng đất ngập nƣớc ven sông, dƣới các giá trị này chu vi ƣớt giảm rất nhanh. Giá trị lƣu lƣợng tại vị trí này có thể phân tích xem xét và có thể lấy làm giá trị dòng chảy môi trƣờng cần duy trì trong sông.
Phƣơng pháp cần sử dụng các tài liệu về sinh thái có xu hƣớng dựa trên các kỹ thuật thống kê liên quan đến các thông số độc lập nhƣ dòng chảy và các thông số
phụ thuộc nhƣ số lƣợng các chỉ số về cấu trúc cộng đồng đƣợc tính toán từ danh sách các loài. Ƣu điểm của loại phƣơng pháp này là nó trực tiếp đề cập đến hai vấn đề là dòng chảy và sinh thái, đồng thời cũng trực tiếp xét đến bản chất của sông nghiên cứu. Tuy nhiên, phƣơng pháp cũng có một số hạn chế sau:
- Rất khó hoặc thậm chí không thể có đƣợc các chỉ số sinh học chỉ nhạy cảm với dòng chảy mà không bị ảnh hƣởng bởi các nhân tố khác nhƣ cấu trúc môi trƣờng sống và chất lƣợng nƣớc. Các chỉ số sinh học đã xây dựng cho việc giám sát chất lƣợng nƣớc nên đƣợc sử dụng một cách thận trọng.
- Thiếu cả số liệu thủy văn và số liệu sinh học thƣờng là một khó khăn và đôi khi các số liệu đã thu thập lại đƣợc phục vụ cho các mục đích khác và không phù hợp.
- Chuỗi dòng chảy và các chỉ số sinh thái có thể độc lập nhau. Điều này ảnh hƣởng đến các giả thiết của các kỹ thuật thống kê cổ điển và cần phải lƣu ý.
Các giá trị dòng chảy môi trƣờng đƣợc xác định từ một đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đặc trƣng thủy lực với lƣu lƣợng, thông thƣờng bằng cách xác định các điểm gián đoạn của đƣờng cong, tại đó xảy ra sự giảm đáng kể về chất lƣợng môi trƣờng sống cùng với sự giảm về lƣu lƣợng. Ngƣời ta cho rằng việc đảm bảo giá trị ngƣỡng nào đó của thông số thủy lực đã chọn ở một mức độ của dòng chảy đã bị biến đổi sẽ duy trì các sinh vật thủy sinh và tính nguyên vẹn của hệ sinh thái.
c. Phƣơng pháp chuyên gia: là một phƣơng pháp có nhiều khả năng ứng
dụng trong thực tế trên thế giới và ở nƣớc ta. Đặc điểm của phƣơng pháp này là dựa vào ý kiến phân tích và kinh nghiệm của nhóm chuyên gia liên ngành để quyết định về dòng chảy môi trƣờng cho duy trì hệ sinh thái nƣớc khác nhau. Điểm chủ yếu quyết định sự thành công của phƣơng pháp chuyên gia là tổ chức nhóm chuyên gia và các hoạt động của nhóm qua điều tra khảo sát tại hiện trƣờng cũng nhƣ thảo luận trao đổi trong phòng để đi đến quyết định cuối cùng về phƣơng án đánh giá dòng chảy môi trƣờng cho khu vực nghiên cứu.
Phƣơng pháp chuyên gia đƣợc các nhà sinh thái nƣớc ngọt đƣa ra và gần đây nó đƣợc coi là phƣơng pháp đi đầu trong nghiên cứu khoa học về đánh giá dòng chảy môi trƣờng và quản lý các hệ sinh thái nƣớc theo hƣớng bền vững. Các chuyên
gia sinh thái dựa trên những hiểu biết rõ ràng về hệ sinh thái sông trong trạng thái khỏe mạnh, hay trạng thái gần với các điều kiện tự nhiên ban đầu và phân tích hiện trạng của hệ sinh thái trong sông để từ đó đƣa ra kiến nghị cần điều chỉnh, khôi phục chế độ dòng chảy nhƣ thế nào để hệ sinh thái sông duy trì đƣợc các đặc tính ban đầu của chúng.
Để áp dụng phƣơng pháp này phải tổ chức một nhóm chuyên gia đa ngành, tổ chức điều tra làm việc tại thực địa, cung cấp đầy đủ thông tin cho họ, thảo luận trao đổi trong nhóm chuyên gia trong phòng các nội dung liên quan đến việc đánh giá. Nó cũng có thể bao gồm cả những buổi họp thảo luận giữa nhóm chuyên gia và các chuyên gia bên ngoài và các đối tác có liên quan. Các chuyên gia đa ngành tham gia phân tích và đề xuất các kiến nghị DCMT để đánh giá các lợi ích hay ảnh hƣởng của các phƣơng án quản lý dòng chảy.
Các quá trình hoạt động của nhóm chuyên gia thƣờng đƣợc coi là rất nhạy cảm với những vấn đề xã hội của địa phƣơng hoặc những vấn đề khác nên cần có sự kế thừa. Các chuyên gia trong thảo luận phải đƣa ra đƣợc các ý kiến trả lời về tất cả các vấn đề đang đƣợc quan tâm. Nếu những vấn đề quan tâm càng rộng thì phạm vi chuyên gia càng rộng. Nhóm chuyên gia sau đó thảo luận và xem xét các ý kiến của các thành viên trong nhóm để rút ra ý kiến đánh giá các phƣơng án quản lý dòng chảy hoặc các kiến nghị DCMT có sự nhất trí cao nhất.
Nói chung phƣơng pháp chuyên gia nếu thực hiện đầy đủ thì có thể cho phép xem xét một phạm vi rộng các tác động sinh thái cần xem xét để cân nhắc sự tƣơng tác giữa các chuyên gia để xây dựng các đánh giá hoặc kiến nghị mang tính tổng hợp cao.
Điều quan trọng khi thực hiện phƣơng pháp này là phải làm sao cho các chuyên gia đƣợc phép đƣa ra những ý kiến tƣ vấn mang tính khoa học chứ không phải bị bắt buộc đƣa ra các ý kiến mang tính thoả hiệp giữa các lĩnh vực kinh tế, xã hội và môi trƣờng. Các thành viên của nhóm chuyên gia đóng vai trò là các nhà khoa học chứ không phải bị bó hẹp là ngƣời biện hộ cho một cơ quan nào đó. Nó cho phép các chuyên gia lựa chọn phƣơng pháp đánh giá phù hợp nhất với chuyên
môn của họ và những số liệu có sẵn hoặc mới đƣợc tạo ra trong phạm vi khung thời gian cho phép.
Có một nhƣợc điểm là chuyên môn và cá tính của ngƣời đứng ra thành lập nhóm chuyên gia sẽ ảnh hƣởng đến kết quả tƣ vấn của nhóm chuyên gia. 2 nhóm chuyên gia khác nhau có thể đƣa ra 2 kết quả khác nhau do có sự thiên vị của các chuyên gia hoặc do cá tính trội của một số cá nhân trong mỗi nhóm.
d. Phƣơng pháp mô phỏng môi trƣờng sống: đánh giá cách thức giảm bớt
tác động của đập ngăn nƣớc, vận hành đập hoặc của việc quản lý khai thác nƣớc. Phƣơng pháp này yêu cầu phải xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố thuỷ lực (độ sâu, vận tốc dòng chảy) và mức độ phù hợp của môi trƣờng đối với các loài sinh vật cụ thể. Mối quan hệ này sẽ đƣợc sử dụng để tính toán xem môi trƣờng sinh cảnh biến động nhƣ thế nào khi chế độ dòng chảy thay đổi theo các bối cảnh phát triển và quản lý khác nhau.
Phƣơng pháp này đòi hỏi phải khảo sát chi tiết các dạng kênh rạch, điều kiện của từng con sông trong hệ thống sông nghiên cứu, tập trung vào các mối quan hệ giữa các điều kiện thuỷ lục, kiểu môi trƣờng sống và sự hiện diện của các loài sinh vật. Từ đó sẽ đƣa ra những thông tin xác thực về phƣơng diện sinh thái chứ không nhƣ các phƣơng pháp trên, chỉ dừng lại ở việc cung cấp khuyến nghị về dòng chảy môi trƣờng. Do đó, chi phí cho phƣơng pháp này thƣờng rất cao.
Các phƣơng pháp mô phỏng môi trƣờng sống đƣợc xây dựng sử dụng dữ liệu về môi trƣờng sống của các loài để xác định nhu cầu dòng chảy sinh thái do sự thay đổi của chế độ dòng chảy có liên quan trực tiếp đến phản ứng của các loài và của cộng đồng sinh vật. Trong các điều kiện môi trƣờng đảm bảo cho một số loài sinh vật nƣớc ngọt, chính các yếu tố vật lý bị ảnh hƣởng nhiều nhất bởi các thay đổi của chế độ dòng chảy. Mối quan hệ giữa dòng chảy, môi trƣờng sống và các loài sinh vật có