V. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
2.4.2 Phƣơng pháp xác định thành phần dòng chảy duy trì môi trƣờng và hệ sinh
sinh thái thủy sinh
2.4.2.1 Vai trò, lợi ích và ý nghĩa của dòng chảy tối thiểu đối với hệ sinh thái
a) Vai trò của dòng chảy tối thiểu đối với hệ sinh thái sông
Đối với hệ sinh thái nƣớc trong sông, DCTT có các vai trò chủ yếu sau đây: - Duy trì tính toàn vẹn, năng suất và các điều kiện cần thiết cho các hệ sinh thái phụ thuộc vào nƣớc ngọt trong sông, vùng đất ngập nƣớc, vùng cửa sông ven biển.
- Đảm bảo triển vọng dài hạn cho các cộng đồng và sản xuất nông nghiệp dựa nhiều vào thể trạng sông.
- Làm giảm độ mặn, hoà loãng ô nhiễm và tránh tù đọng nƣớc thƣờng xuyên. - Giúp cho bảo vệ đa dạng sinh học của hệ sinh thái sông cũng nhƣ giúp cho duy trì các dòng sông luôn ở trạng thái khoẻ mạnh.
b) Lợi ích và ý nghĩa của dòng chảy tối thiểu đối với hệ sinh thái sông
Duy trì chế độ DCTT phù hợp trong sông sẽ thu đƣợc các lợi ích chủ yếu sau đây đối với hệ sinh thái sông:
- Giúp cho việc vận chuyển carbon giữa vùng đồng bằng cửa sông và các vùng đất ngập nƣớc ven sông mà trong khoa học coi đó là yếu tố chủ đạo trong việc duy trì dòng sông ở trạng thái khoẻ mạnh.
- Giúp cho cải thiện sức khoẻ của thảm thực vật ven sông.
- Kích thích các loài cá tự nhiên di chuyển đến vùng đồng bằng ven sông sinh sống và sinh sản, từ đó duy trì và bảo vệ đƣợc nguồn lợi thuỷ sản của sông.
- Cung cấp nƣớc ngọt và thức ăn cho tôm, cá, cua, sò ở vùng cửa sông và vùng ven biển.
- Cung cấp dòng chảy có độ sâu và thời gian thích hợp cho các loại chim nƣớc sinh sống và phát triển.
- Cung cấp độ ẩm cho cây trồng tăng trƣởng và phát triển.
- Cải thiện và tăng trữ lƣợng nƣớc ngầm, pha loãng nƣớc mặn đọng lại trong vùng đất ngập nƣớc và sông nhánh sau quá trình bay hơi.
- Gia tăng hiệu quả của đất kết hợp với đất ngập nƣớc, kích thích sinh trƣởng của các loài chim diệt sâu bọ, côn trùng.
- Kích thích nở trứng của động vật không xƣơng sống và các loại hạt nẩy mầm. - Cung cấp rau trái và thức ăn ở đồng bằng ven sông cho thú hoang dã và động vật nuôi.
- Tăng bồi tụ và cải thiện chất lƣợng đất vùng đồng bằng ven sông nhờ bồi lắng phù sa và các chất dinh dƣỡng trên vùng châu thổ.
Mặt khác duy trì DCTT cũng mang lại các lợi ích đối với cộng đồng dân cƣ sống ven sông nhƣ là:
- Tạo một môi trƣờng lành mạnh để con ngƣời thƣ giãn, bơi lội và làm việc. - Cải thiện chất lƣợng nƣớc cho sinh hoạt, chăn nuôi, cho tƣới tiêu vùng hạ lƣu và cho các ngành sử dụng nƣớc khác.
- Tạo mục tiêu hấp dẫn cho du khách, gia tăng cơ hội đầu tƣ cho du lịch sinh thái, thu hút các ngành nghề khác phát triển.
- Giảm tổn thất do xói lở bờ gây ra, giảm tác động trực tiếp lên con ngƣời sự phục hồi quá trình thoái hoá lâu dài của đất và nƣớc.
Tóm lại, các hệ thống sông luôn cần phải có đủ nƣớc để duy trì các hệ sinh thái nƣớc, duy trì các lợi ích của con ngƣời đối với sử dụng các tài nguyên sinh thái và giá trị môi trƣờng của dòng sông nhất là ở khu vực hạ lƣu. Dòng chảy cần duy trì đó là dòng chảy tối thiểu mà con ngƣời cần phải có biện pháp quản lý và kiểm soát nhằm đảm bảo lợi ích kinh tế, xã hội và môi trƣờng và duy trì một HST cân bằng và
khoẻ mạnh. Duy trì DCTT để dòng sông hoạt động bình thƣờng và bền vững là yêu cầu thiết yếu của chính con ngƣời và hệ sinh thái nƣớc trên lƣu vực sông.
Bảng 2: Mối liên hệ giữa vai trò của dòng chảy môi trƣờng và chức năng của hệ sinh thái
Đặc điểm Giải thích giá trị Vai trò của DCTT
Động vật dƣới nƣớc
Cá nƣớc ngọt là nguồn protein có giá trị cho con ngƣời. Các quần thể động vật có giá trị khác bao gồm: cá, chim nƣớc quý hoặc các sinh vật nhỏ khác trong xích thức ăn.
Duy trì môi trƣờng sống vật lý. Duy trì chất lƣợng nƣớc phù hợp. Để các loài cá di chuyển.
Gây ngập lụt các bãi sông để cá đẻ trứng.
Thực vật ven sông
ổn định bờ sông, cung cấp thức ăn và củi đốt cho con ngƣời, môi trƣờng sống của động vật và là vùng đệm để sông ngòi chống lại việc mất chất dinh dƣỡng và cặn từ các hoạt động dẫn nƣớc của con ngƣời.
Duy trì độ ẩm của đất ở bờ sông. Vận chuyển chất dinh dƣỡng trên bờ và phát tán hạt giống.
Cát ở sông Dùng để xây dựng Vận chuyển bùn cát và tách ra thành các hạt mịn hơn.
Cửa sông Cung cấp nơi cho cá biển đẻ trứng
Duy trì cân bằng muối ở mức độ thích hợp và vùng chuyển tiếp giữa sông và biển
Nƣớc ngầm
Dòng chảy sông thƣờng xuyên duy trì nguồn cung cấp nƣớc trong suốt mùa khô
Tái nạp lại nƣớc ngầm. Vùng
ngập lụt
Hỗ trợ nghề cá và nông nghiệp ở vùng ngập lụt cho nông dân
Gây ngập đồng ruộng vào thời điểm thích hợp trong năm.
Thẩm mỹ
Âm thanh của nƣớc chảy qua các khe đá, mùi hƣơng và cảnh quan của dòng sông với cây cối, chim muông và cá cảnh
Các cấp lƣu lƣợng khác nhau để tối đa hoá và đảm bảo các nét mỹ quan thiên nhiên
Giải trí và văn hoá
Nƣớc sạch và thác ghềnh lý tƣởng cho việc thả bè trên sông và các hồ nƣớc sạch là các nơi để tổ chức các lễ hội văn hoá hay thể thao nƣớc. Những nét ấy càng đƣợc tôn lên khi có các câu lạc bộ câu cá, ngắm chim hay các nhà nhiếp ảnh.
Duy trì khả năng tự làm sạch và chất lƣợng nƣớc
HST
Duy trì khả năng của HST dƣới nƣớc để điều hoà các quá trình sinh thái thiết yếu, nhƣ làm sạch nƣớc, giảm lũ lụt hay khống chế sâu bệnh
Duy trì sự đa dạng sinh học và chức năng của HST.
Là yêu cầu Bảo vệ
môi trƣờng
Một nguồn nƣớc tối thiểu hoá toàn bộ tác động của con ngƣời và giữ gìn môi trƣờng tự nhiên cho các thế hệ mai sau.
Bao gồm một vài hoặc tất cả các vai trò trên.
Nguồn: Megan Dyson, Ger Bergkamp and John Scanlon, IUCN, 2003.
2.4.2.2 Nhu cầu nước cho môi trường và hệ sinh thái
Nhu cầu nƣớc cho môi trƣờng, hay có thể hiểu đây là nƣớc để duy trì dòng chảy môi trường nền của dòng sông hoặc đoạn sông, là lƣu lƣợng nƣớc cần thiết cho con sông đƣợc sống (dòng chảy thông thoát, đảm bảo tính liên tục, thƣờng xuyên không “chết” của dòng chảy).
Nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái là “nhu cầu nước cần cho việc duy trì cấu trúc và các chức năng của hệ sinh thái nước của dòng sông nhằm đảm bảo cho các hệ sinh thái này tồn tại và phát triển một cách bền vững”. Nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái phản ánh nhu cầu nƣớc cho duy trì “sức khoẻ của dòng sông”, đây là thành phần dòng chảy mà con ngƣời trong quá trình sử dụng nƣớc của một dòng sông cần phải bảo đảm duy trì thƣờng xuyên trong sông để nuôi dƣỡng và phát triển các hệ sinh thái nƣớc, bảo vệ đa dạng sinh học và các chức năng của dòng sông. Hay đó đƣợc xem nhƣ là nhƣ là thành phần dòng chảy môi trƣờng cần duy trì trong sông.
Thực ra nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái là một khái niệm không dễ nhận thấy nếu chúng ta không có đầy đủ các kiến thức tổng hợp về môi trƣờng và hệ sinh thái. Điều có thể dễ nhận thấy nhất về nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái là nhu cầu nƣớc cần thiết cho sự sinh trƣởng và phát triển của các loài sinh vật thuỷ sinh nhƣ tôm, cá,.. và thực vật tồn tại trong nguồn nƣớc của dòng sông, các giống loài mà giá trị của chúng gần gũi với cuộc sống con ngƣời nhất. Vì thế, nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái cần phải hiểu theo nghĩa tổng hợp nhƣ là nƣớc cần cho duy trì tất cả các thành phần và các chức năng của hệ sinh thái và sức khoẻ của dòng sông, nó có thể bao gồm:
(1) Nƣớc cho duy trì cuộc sống và đa dạng sinh học trên các vùng đất ngập nƣớc, trên các vùng đất bồi ven sông và rừng ngập mặn ở khu vực cửa sông, đặc biệt là cho sự phát triển của cá, một nguồn lợi vô cùng quan trọng đối với ngƣời dân sống hai bên sông.
(2) Nƣớc cho duy trì lƣu lƣợng và tốc độ nƣớc chảy trong sông giúp cho cá di chuyển từ vùng này sang vùng khác.
(3) Nƣớc cho quá trình vận chuyển bùn cát và các loại vật chất trong sông từ nguồn tới cửa, hạn chế các hiện tƣợng bồi lắng hay xói lở đặc biệt là ở vùng cửa sông.
(4) Nƣớc cho sự pha loãng các chất ô nhiễm và tăng khả năng tự làm sạch của nƣớc trong sông.
(5) Nƣớc cho đẩy nƣớc mặn không cho xâm nhập sâu vào trong sông.
Cũng có ý kiến cho rằng nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái và môi trƣờng chỉ là nhu cầu nƣớc tối thiểu cần duy trì trong sông trong mùa cạn. Hiểu nhƣ vậy cũng còn phiến diện bởi vì các sinh vật thuỷ sinh cần nƣớc trong các mùa nƣớc lũ và mùa nƣớc cạn không hoàn toàn giống nhau. Nhƣ một quy luật tất yếu của tự nhiên, các loài sinh vật thuỷ sinh nhƣ tôm, cá.. thƣờng chờ đợi thời kỳ nƣớc sông lên cao ngập các bãi bờ ven sông để tìm nơi đẻ trứng và phát triển nòi giống. Ở một số sông có các loài cá di cƣ nhƣ là cá hồi hàng năm cần mùa nƣớc lũ để ngƣợc lên tận thƣợng nguồn đẻ trứng, cá con sau đó lại xuôi dòng về hạ du rồi về biển cả. Năm sau chúng lại trở về nguồn đẻ trứng nhƣ cha mẹ chúng. Ở nƣớc ta một số sông có loài cá lăng cũng có tập quán di cƣ theo mùa nhƣ trên nên đời sống của chúng phụ thuộc chặt chẽ vào việc duy trì ổn định chế độ nƣớc của dòng sông.
Việc làm suy giảm và không đảm bảo nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái và môi trƣờng trong bất kỳ thời gian nào trong năm cũng gây nên các thiệt hại tới các giá trị môi trƣờng của lƣu vực sông và qua đó tổn hại tới các giá trị sử dụng của con ngƣời. Vì thế, nhu cầu nƣớc môi trƣờng cần thiết trong tất cả các tháng của năm trong đó cả các tháng mùa cạn và các tháng mùa lũ và vì thế duy trì dòng chảy môi trƣờng không phải là duy trì một giá trị dòng chảy tối thiểu mà là duy trì cả “một chế độ dòng chảy phù hợp với hệ sinh thái và bảo vệ các giá trị của môi trƣờng”.
Hiểu rõ về nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái và môi trƣờng, chúng ta càng thấy rõ trách nhiệm của con ngƣời trong việc khai thác sử dụng nguồn nƣớc của dòng sông, trong đó con ngƣời ngoài việc cần chia sẻ nguồn nƣớc với nhau còn cần phải chia sẻ nƣớc cho hệ sinh thái và duy trì chức năng của môi trƣờng dòng sông. Bất kỳ hành vi sử dụng quá mức cho phép nguồn nƣớc nào của con ngƣời cũng đều có thể gây ra các tổn hại đến hệ sinh thái nƣớc và môi trƣờng của dòng sông và đều làm suy giảm ngƣợc lại các giá trị của dòng sông mà con ngƣời có thể khai thác sử dụng cho mình.
Nhƣ vậy, nƣớc cho môi trƣờng và hệ sinh thái thủy sinh cũng là sự tổng hòa của dòng chảy môi trƣờng nền (QMT) và dòng chảy cho nhu cầu của hệ sinh thái thủy sinh (QST).
2.4.2.3 Phương pháp xác định nước cho duy trì môi trường và hệ sinh thái
Nhƣ trên đã phân tích về những ƣu, nhƣợc điểm và khả năng áp dụng của từng phƣơng pháp xác định dòng chảy môi trƣờng hay nhu cầu nƣớc cho duy trì môi trƣờng và hệ sinh thái trong sông đối với điều kiện ở Việt Nam. Với quan điểm và những phân tích, nhận định của tác giả về thực trạng trên các lƣu vực sông của Việt Nam, phƣơng pháp có tính khả thi nhất để xác định nƣớc cho duy trì môi trƣờng và hệ sinh thái thái thủy sinh là phƣơng pháp thủy văn kết hợp với chuyên gia.
Phƣơng pháp thủy văn kết hợp với chuyên gia là phƣơng pháp tổng hợp giữa việc tính toán xác định chế độ dòng chảy theo các chỉ số thủy văn và những phân tích, đánh giá của các chuyên gia trong nhiều lĩnh vực thủy văn, thủy lực, sinh thái để từ đó đề xuất ra chế độ dòng chảy cần thiết để duy trì môi trƣờng và hệ sinh thái.
a) Xác định chế độ dòng chảy theo các chỉ số thủy văn:
Một trong những phƣơng pháp sử dụng chỉ số thủy văn đƣợc áp dụng nhiều trên thế giới và trong một số nghiên cứu ở Việt Nam là phƣơng pháp Tennant và phƣơng pháp lấy theo lƣu lƣợng bình quân tháng nhỏ nhất ứng với tần suất (90-95)%. Tuy nhiên, nhƣ đã phân tích ở trên, nhƣợc điểm chủ yếu của phƣơng pháp Tennant là các bảng chỉ số đƣợc xây dựng ở nƣớc ngoài, bảng chỉ số thuỷ văn đƣợc tác giả xây
dựng phù hợp với điều kiện ứng dụng ở Mỹ với mục tiêu bảo vệ loài cá hồi của Mỹ, một số chỉ số của phƣơng pháp khác cũng dựa trên kinh nghiệm của nƣớc ngoài... nên ứng dụng ở nƣớc ta cũng chỉ đạt đƣợc ở một mức nhất định. Để đƣa phƣơng pháp chỉ số thuỷ văn ứng dụng trong điều kiện thực tế của nƣớc ta một cách hữu hiệu cần phải tập trung nghiên cứu để đề xuất các bảng chỉ số thuỷ văn phù hợp với điều kiện và mục tiêu tính toán dòng chảy môi trƣờng của nƣớc ta và cần phải so sánh với các chỉ số thủy văn kinh nghiệm khác để lựa chọn một chỉ số thủy văn phù hợp. Vấn đề này không phải đơn giản mà đòi hỏi nhiều thời gian, kể cả quan trắc phân tích các số liệu thực tế theo mục tiêu môi trƣờng của vấn đề nghiên cứu đặt ra. Trong khả năng của Luận văn, tác giả chƣa có nhiều thời gian và số liệu thực tế để đƣa ra chỉ số thủy văn phù hợp với điều kiện ở Việt Nam nên đề xuất phƣơng pháp tính dòng chảy cho môi trƣờng và hệ sinh thái theo 02 phƣơng pháp:
- Phƣơng pháp Tennat: nhu cầu nƣớc cho môi trƣờng và hệ sinh thái thủy
sinh ở mức tối thiểu: QMT,ST = 10%Qo (lấy bằng 10% lƣu lƣợng trung bình nhiều năm tại ĐKS).
- Phƣơng pháp sử dụng chỉ số tần suất (P%) của dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất: Theo kinh nghiệm, lƣu lƣợng này lấy bằng lƣợng nƣớc dƣới đất
nhỏ nhất cung cấp cho sông trong chuỗi năm thống kê hoặc tính toán tại tuyến tính toán (tại điểm kiểm soát). Tức là: QMT,ST = Qndđmin = Qthángminmin. Tuy nhiên, vì Qthángminmin phụ thuộc rất nhiều vào độ dài chuỗi dòng chảy tại tuyến tính toán nên thƣờng lấy với tần suất 90%.
Sau khi xác định theo các phƣơng pháp, tùy vào điều kiện cụ thể của đoạn sông hoặc đoạn sông nghiên cứu để lựa chọn.
Số liệu về dòng chảy: Để tính toán đƣợc chế độ dòng chảy theo phƣơng pháp này đòi hỏi phải có chuỗi số liệu dòng chảy tự nhiên thực đo hoặc tính toán tại các điểm kiểm soát. Thực tế, để có đƣợc một chế độ dòng chảy tự nhiên trên sông là rất khó vì các dòng sông luôn bị ảnh hƣởng bởi các hoạt động phát triển lƣu vực của con ngƣời, đặc biệt là hoạt động khai thác sử dụng nƣớc của các công trình trên sông thƣờng làm biến đổi và suy giảm chế độ dòng chảy tự nhiên của sông. Do đó,
để hạn chế những tác động này đến chế độ dòng chảy tại tuyến tính toán cần có sự phân tích lựa chọn liệt số liệu ít bị ảnh hƣởng nhất, thƣờng là trƣớc thời điểm dòng