(1990 - 2013)
Diễn biến bồi lắng hồ Hịa Bình (từ 1990 đến 2013) được đánh giá thông qua sự thay đổi diện tích mặt cắt ngang đo được qua các năm. Từ kết quả đo diện tích mặt cắt ngang, áp dụng cơng thức (9) có thể xác định được tỷ lệ diện tích bị bồi, xói đối với từng mặt cắt giữa hai lần đo (năm trước và năm sau) cho từng thời kỳ với cao trình mực nước nhất định (cao trình mực nước được chọn là 120 m) [5].
100% (9)
Trong đó: ai là tỷ lệ phần diện tích mặt cắt thứ i bị bồi hoặc xói giữa 2 năm đo đạc thứ n và thứ n+1, đơn vị %; Si,n là diện tích mặt cắt i năm đo n, đơn vị m2; Si,n+1 là diện tích mặt cắt i năm đo n+1, đơn vị m2.
Nếu ai >0: diện tích mặt cắt bị thu hẹp lại, mặt cắt đó bị bồi; Nếu ai <0: diện tích mặt cắt mở rộng ra, mặt cắt đó bị xói;
Nếu ai =0: diện tích mặt cắt khơng thay đổi, khơng bồi, khơng xói.
Kết quả tính tốn tỷ lệ bồi, xói lịng hồ tại một số mặt cắt theo thời gian từ năm 1990 đến năm 2013 của hồ chứa Hồ Bình được trình bày trong bảng 3.
Bảng 3. Kết quả tính tốn tỷ lệ bồi lắng theo diện tích mặt cắt trong các giai đoạn vận hành hồ chứa Hồ Bình 1990 - 2013
Số hiệu mặt cắt Khoảng cách đến đập (m) Thời gian 1990-1996 1996-2009 2009 -2013 1990-2013 (%) (%) (%) (%) Đập 0 1 2900 17.1 -16.8 -0.4 2.9 5 23100 6.1 3.1 -3.9 5.6 9 34275 9.3 -12.0 3.3 1.7 13 50325 7.9 -7.9 6.1 6.7 17 65150 8.0 -2.7 2.3 7.7 21 88025 14.2 39.0 -6.3 44.4 24a 106600 16.0 39.0 -8.3 44.5 28 119575 21.4 13.9 1.4 33.3 31a 132050 12.0 28.1 -14.8 27.4 35 141825 18.3 4.7 7.3 27.8 39 154750 11.3 10.3 -6.4 15.4 44 162500 11.9 10.3 -1.1 20.1 47 168450 11.4 -14.0 -10.4 -11.5 50 177575 7.2 -12.6 2.0 -2.4 56 189375 4.4 2.4 16.8 22.4 60 197925 47.4
Từ kết quả nghiên cứu trên có thể phân chia q trình bồi lắng lịng hồ một cách tương đối thành 3 thời kỳ như sau:
+ Thời kỳ bồi điền trũng và sạt lở bờ dần đi vào ổn định (1990 - 1996) + Thời kỳ bồi lắng ổn định (1996 - 2009)
+ Thời kỳ hồ thủy điện Sơn La đi vào hoạt động (2009 - 2013)
a) Thời kỳ b i iề rũ v ạt lở bờ dầ i v o ổ ịnh (từ 1990 - 1996)
Từ số liệu bảng 3, xây dựng biểu đồ bồi lắng theo tỷ lệ diện tích cho từng thời kỳ được thể hiện trong hình 6, 7, 8.
Hình 6. Biểu đồ mức độ bồi lắng lịng hồ Hịa Bình theo tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang giai đoạn (1990-1996)
Hình 7. Biểu đồ mức độ bồi lắng lịng hồ Hịa Bình theo tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang giai đoạn (1996-2009)
Hình 8. Biểu đồ thể hiện mức độ bồi lắng lịng hồ Hịa Bình theo tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang (2009-2013)
Phân tích số liệu bảng 4 cho thấy: Kể từ khi hồ chứa Hồ Bình tích nước và điều tiết đến cao trình mực nước dâng bình thường, năm 1990, đến năm 2013, diện tích các mặt cắt ngang đều đã bị thu hẹp dần theo xu thế phù hợp quy luật chung, một số mặt cắt ở đoạn trung lưu hồ (mặt cắt 19 - 25) có diện tích bị thu hẹp trung bình khoảng 30 - 40%. Tuy nhiên, cũng có một số mặt cắt có xu thế mở rộng, do tình trạng sạt lở bờ và ảnh hưởng cục bộ của lũ từ các sông nhập lưu đổ vào hồ. Trên hình 6 thể hiện rõ: Phần lớn diện tích mặt cắt năm 1996 so với năm 1990 đều bị thu hẹp, mặt cắt 59, 60 có diện tích bị thu hẹp 30 - 50% . Một vài mặt cắt có diện tích mở rộng như mặt cắt 47a, 52 (6 %).
+ Giai đoạn này được xem là thời kỳ bồi lắng ban đầu khi hồ tích nước và điều tiết đến cao trình bình thường, quá trình tái tạo đường bờ xảy ra mạnh mẽ, địa hình lịng hồ vẫn mang đặc điểm của sông thiên nhiên, dốc và nhọn (hình chữ V) nên lượng bùn cát bồi lắng hầu như được lấp vào các hố trũng (phần đỉnh chữ V). Năm 1996 đã xảy ra lũ lịch sử, với đỉnh lũ đạt 22.650m3/s, dẫn đến lượng bồi lắng thời kỳ này khá cao, trong thời gian 7 năm mà tổng lượng bồi lắng đạt đến 486,5 triệu m3, chiếm 35% tổng lượng bồi lắng hàng năm (trung bình là 65,9 triệu m3/năm), cao hơn trung bình nhiều năm 8,1 triệu m3. Lúc này, bãi bồi đã bắt đầu được hình thành vào những năm cuối của thời kỳ.
b) Thời kỳ b i lắng ổ ịnh (từ 1996 - 2009)
+ Phân tích hình 7 cho thấy phần lớn các mặt cắt tại khu vực trung lưu hồ (từ mặt cắt 19 - 44) của năm 2009 so với năm 1996 đều bị thu hẹp lại, bãi bồi đã hình thành rõ rệt, có đỉnh tại mặt cắt 19 (cách đập 83,3km), đuôi trên bãi bồi tại mặt cắt 44. Tuy nhiên, tại phía hạ lưu, từ mặt cắt 17 về đến đập và phía thượng lưu (từ mặt cắt 45 đến mặt cắt 55) diện tích một số mặt cắt lại có xu thế mở rộng ra so với năm trước. Nguyên nhân là do sự dao động mực nước trong năm khá cao khoảng 22 - 30m đã tạo ra vùng bán ngập của hồ tương đối lớn. Bên cạnh đó, thời gian tích nước ở cao trình bình thường của hồ khá lâu (khoảng 5 - 6 tháng), làm cho cấu trúc vật lý của đất tại 2 bờ bị thay đổi đã gây ra hiện tượng sạt lở bờ nghiêm trọng, đặc biệt phía hạ lưu hồ. Điều đó dẫn đến diện tích tại một số mặt cắt bị mở rộng ra về hai phía.
Trong thời kỳ này, tổng lượng bồi lắng là 846triệu m3 (chiếm khoảng 61% tổng lượng bồi lắng hàng năm) và trung bình là 65,1 triệu m3/năm cao hơn trung bình nhiều năm 7,3 triệu m3 và đây là thời kỳ cuối cùng trước khi cơng trình thủy điện Sơn La được hình thành.
c) Thời kỳ h thủ iện Sơ La i v o oạ ng (2009 - 2013)
Cơng trình nhà máy thủy điện Sơn La bắt đầu ngăn sông từ tháng 1 năm 2008, đóng kênh dẫn dịng tích nước tháng 5 năm 2010, tích nước đến cao trình 189,3m tháng 11 năm 2010 và đến năm 2011, hồ tích nước đến cao trình bình thường (215m). Trong thời kỳ này, phần lớn lưu lượng chất lơ lửng thượng lưu sông Đà được giữ lại tại hồ chứa Sơn La đã làm cho lượng bồi lắng lịng hồ Hịa Bình giảm mạnh. Trung bình trong thời gian 4 năm, lượng bồi lắng hồ Hịa Bình là 13,7 triệu m3/năm.
Phân tích hình 8 cho thấy: cơng trình điện Sơn La đi vào hoạt động đã tác động mạnh đến mức độ bồi lắng lòng hồ Hịa Bình (lượng bồi lắng hàng năm giảm đáng kể) và quá trình bồi lắng cũng diễn ra rất phúc tạp tại các mặt cắt, diện tích mặt cắt ngang có sự thay đổi đen sen nhau, đặc biệt tại mặt cắt 30 diện tích mở rộng >30%. Nguyên nhân tại khu vực này năm 2011 đã xảy ra hiện tượng sạt lở nghiêm trọng 2 bờ do q trình xói lở lòng hồ diễn ra mạnh mẽ làm cho một số mặt cắt có xu hướng bị mở rộng ra.
Tóm lại: Mức độ bồi lắng lịng hồ Hịa Bình phân bố khơng đều và có xu thế
giảm dần theo thời gian vận hành hồ, đặc biệt sau khi cơng trình thủy điện Sơn La đi vào hoạt động đã tác động mạnh đến mức độ bồi lấp của hồ Hịa Bình, lượng bồi lắng hàng giảm, bằng ¼ so với trung bình nhiều năm.
3.1.2.2. Diễn biến bồi lắng lịng hồ theo khơng gian
Diễn biến bồi lắng lịng hồ Hịa Bình theo không gian được thể hiện trong hình 9. Phân tích hình 9 cho thấy: Sau thời gian hồ tích nước và điều tiết, bãi bồi đã được hình thành rất rõ tại khu vực trung lưu hồ, đỉnh bãi bồi nằm ở vùng mặt cắt 19, thuộc khu vực Suối Lúa - Nà Giang, cách đập khoảng 83,3km; đuôi trên của bãi bồi tại Bản Khộc, huyện Bắc Yên, Sơn La (mặt cắt 37) cách đập 139,3km, bãi bồi có
chiều dài khoảng 56,1km. Với sự hình thành của bãi bồi ở khu vực trung lưu hồ, sẽ chia khơng gian hồ thành 3 khu vực chính:
+ Khu vực 1: từ thượng lưu hồ về đến Bản Khộc (mặt cắt 37);
+ Khu vực 2: từ Bản Khộc (mặt cắt 37) về đến Suối Lúa - Nà Giang (mặt cắt 19) - khu vực bãi bồi trọng điểm;
+ Khu vực 3: từ Suối Lúa - Nà Giang (mặt cắt 19) về đến cửa đập
Hình 9.Biểu đồ phân bố lượng bồi lắng theo khơng gian dọc hồ (năm 2013)
a) Khu vự ư lư )
Khu vực thượng lưu hồ có chiều dài 53km. Vào mùa mưa lũ, địa hình lịng hồ có đặc điểm gần giống sơng thiên nhiên (chưa có hồ), cao trình và độ dốc đáy hồ lớn (dao động từ 88 -114m), độ rộng nhỏ (dao động từ 200 - 350m - ứng với cao trình mực nước 120m). Lượng bùn cát giữ lại tại khu vực này không nhiều. Trong suốt thời kỳ hoạt động của hồ, tổng lượng bùn cát lắng đọng ở đây là 80,1 triệu m3(chiếm khoảng 5,8% tổng lượng bùn cát lắng đọng hàng năm trên toàn tuyến hồ).
Do một số yếu tố khách quan nên từ năm 1998 trở về đây khơng đo và tính tốn bồi lắng cho đoạn hồ từ Tạ Bú đến Bản Trang (mặt cắt 56 - 60). Vì vậy, sẽ chia đoạn hồ này ra làm hai khu vực ứng với từng khoảng thời gian khác nhau như sau:
+ Đoạn từ Bản Trang về đến Tạ Bú với chiều dài 8,5km; cao trình đáy hồ từ 101 - 114m; chiều rộng trung bình mặt hồ khoảng 200 - 230m (ứng với cao trình mực nước 120m). Sau khoảng thời gian đo đạc 8 năm (1990 - 1997), lượng bùn cát giữ lại trong hồ chiếm khoảng 0,7% tổng lượng bùn cát hàng năm trên toàn tuyến
hồ, tương đương 9,02 triệu m3 và trung bình lớp bùn cát lắng đọng tại khu vực này khoảng 0,43m.
+ Đoạn từ Tạ Bú về đến Bản Khộc: Chiều dài khoảng 50km, cao trình đáy sơng từ 88 - 101m; độ rộng trung bình mặt hồ khoảng 320m (ứng với cao trình mực nước 120m). Lượng bùn cát bồi lắng tại khu vực này là 71,1 triệu tấn (chiếm 5,3% tổng lượng bùn cát hàng năm trên tồn tuyến hồ). Cao trình đáy hồ đã được nâng lên (Hình 10) .
b) Khu vực 2 (trung lư )
Chiều dài khoảng 56,1 km, cao trình đáy hồ từ 40 - 88m, độ rộng trung bình khoảng 490m (ứng với cao trình mực nước 120m). Đây là khu vực nước vật di động và có khá nhiều các nhập lưu vào hồ, lịng hồ bị uốn khúc mạnh. Vì vậy, lượng bùn cát bồi lắng khơng chỉ phụ thuộc vào lượng phù sa của dịng chính (cửa vào) mà còn phụ thuộc vào lượng phù sa gia nhập khu giữa từ các nhập lưu, lượng bùn cát tương đối lớn, khoảng 1.080,48 triệu m3
(chiếm 77,9% tổng lượng bùn cát bồi lắng hàng năm trên tồn tuyến hồ) đã làm cho cao trình đáy hồ nâng lên đáng kể, trung bình khoảng 25 - 40m, thậm trí có một số mặt cắt nâng lên đến hơn 50m so với năm 1990 (hình 11, 12, 13), trung bình mỗi năm bãi bồi di chuyển dần xuống hạ lưu khoảng 3,9km (khi chưa có cơng trình thủy điện Sơn La).
) K vự 3 hạ lư )
Chiều dài 83,3km, độ cao đáy hồ thấp khoảng từ 15 - 60m, độ dốc đáy hồ nhỏ, độ rộng trung bình khoảng 930m (ứng với cao trình mực nước 120m). Đây là khu vực có cột nước cao từ 80 - 100m và chịu ảnh hưởng trực tiếp của việc điều tiết hồ, tốc độ dòng nước nhỏ và gần như tĩnh nên lượng bùn cát lắng đọng tại khu vực này không nhiều, khoảng 22,657 triệu m3, chiếm khoảng 16,3% tổng lượng bùn cát hàng năm trên tồn hồ.
Tóm lại: Sau một khoảng thời gian hoạt động (1990 - 2013), lòng hồ Hịa
Bình đã có một lượng lớn bùn cát bị giữ lại trong hồ và tập trung chủ yếu ở khu vực trung lưu hồ dẫn đến hầu hết diện tích ướt tại các mặt cắt tại khu vực này so với năm 1990 đều bị thu hẹp lại, trung bình mỗi mặt cắt đã bị giảm khoảng 33,4% (Hình 14),
cao trình đáy hồ trên tồn tuyến cũng đã bị nâng lên đáng kể, trung bình khoảng 6m (hình 15).