Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. Khả năng giữ nước của rừng đối với hồ thủy điện trong mùa khô
3.2.1. Khả năng giữ nước của rừng đối với hồ thủy điện trong mùa khô
Lượng dòng chảy mùa khô là chỉ tiêu quan trọng về vai trò giữ nước của rừng đối với các hồ thủy điện. Phân tích đặc điểm cân bằng nước cho thấy lượng dòng chảy mùa khô ở các lưu vực phụ thuộc vào nhiều nhân tố như lượng mưa năm, diện tích lưu vực, độ dốc trung bình của lưu vực, tỷ lệ che phủ rừng, tính chất thổ nhưỡng trong lưu vực v.v... Tính chất thổ nhưỡng là nhân tố khó xác định nhưng lại được phản ánh phần nào qua các trạng thái rừng và lớp phủ thực vật. Vì vậy, để xác định ảnh hưởng của rừng đến lượng dòng chảy mùa khô đề tài đã thống kê tổng lượng dòng chảy mùa khô, và những nhân tố ảnh hưởng chính trong lưu vực gồm diện tích, độ dốc trung bình, độ cao trung bình, diện tích và tỷ lệ che phủ rừng.
3.2.1.1. Xác định hệ số quy đổi các trạng thái rừng khác so với rừng chuẩn Hệ số quy đổi theo trạng thái
Kết quả điều tra về độ xốp của các trạng thái rừng ở các lưu vực được thể hiện trong phụ lục 6. Kết quả xác định hệ số quy đổi các trạng thái rừng khác so với rừng chuẩn được thể hiện trong bảng 3.9.
Bảng 3.7. Hệ số quy đổi diện tích các trạng thái rừng so với rừng quy chuẩn Độ xốp Độ xốp tầng Tích số độ xốp Hệ số TT Trạng thái rừng trung bình mặt (%) trung bình và độ quy đổi
(%) xốp tầng mặt
1 Rừng giàu 62,8 74,7 4.691 1,00
2 Rừng trung bình 61,5 73,1 4.496 0,96
3 Rừng nghèo 59,5 70,2 4.177 0,89
4 Gỗ+tre nứa 59,8 68,2 4.078 0,87
5 Rừng tre nứa 58,0 69,6 4.037 0,86
6 Rừng phục hồi 56,3 67,1 3.778 0,81
7 Rừng lá rộng 52,6 59,3 3.119 0,66
8 Rừng lá kim 57,1 64,8 3.700 0,79
9 Đất trống có cỏ 49,4 55,2 2.727 0,58
10 Đất nông nghiệp 30,0 35,0 1.050 0,22
Hệ số quy đổi theo nguồn gốc rừng
Để xác định hệ số quy đổi diện tích rừng trồng và diện tích rừng tự nhiên thành rừng quy chuẩn theo yêu cầu của chi trả dịch vụ môi trường rừng, đề tài sử dụng số liệu ở bảng trên và tính các chỉ tiêu trung bình và hệ số quy đổi cho các trạng thái rừng trồng, các trạng thái rừng tự nhiên và đất không có rừng (bảng 3.8).
Bảng 3.8. Hệ số quy đổi diện tích rừng trồng và rừng tự nhiên thành rừng quy chuẩn
Trạng thái Độ xốp Độ xốp Tích số độ xốp Hệ số quy TT rừng bình (%)trung tầng mặt(%) trung bình và độxốp tầng mặt đổi
Rừng tự
1 nhiên 60 70 4.210 1,00
2 Rừng trồng 55 62 3.410 0,81
3 Đất trống 40 45 1.790 0,38
3.2.1.2. Diện tích rừng quy chuẩn ở các lưu vực
Từ hệ số quy đổi cho mỗi loại rừng theo nguồn gốc, diện tích rừng quy chuẩn và tỷ lệ diện tích rừng quy chuẩn cho các lưu vực đã được xác định.
Tổng hợp số liệu phản ảnh đặc điểm lưu vực lưu vực, lượng mưa và tổng lượng dòng chảy mùa khô được ghi trong bảng 3.9.
Bảng 3.9. Diện tích rừng quy chuẩn và tỷ lệ diện tích rừng quy chuẩn của lưu vực
TT Lưu vực Lượng Diện tích Doc TDC mkho Mk TLR TLRQ
mưa (mm) (ha) (m3) (m3/ha) D1
1 An Chỉ 3.133 76.614 16 550.311.840 7.183 68 73
2 An Khê 2.162 136.970 10 333.891.072 2.438 50 67 3 Bình Tường 2.393 163.559 12 601.751.808 3.679 63 76
4 Đại Ngà 2.254 37.400 7 86.300.640 2.308 9 43
5 Đăk Nông 2.828 26.609 10 74.093.184 2.785 21 51 6 Gia Vòng 2.734 27.302 14 129.454.848 4.742 52 70
7 KrongBuk 1.743 45.665 3 66.289.536 1.452 1 39
8 Lam Sơn 1.659 3.343 16 13.466.304 4.028 90 80
9 Mù Căng Chải 1.654 19.916 22 67.678.848 3.398 41 59
10 Nà Hừ 2.480 15.630 28 74.416.320 4.761 30 57
11 Ngòi Hút 1.211 61.953 25 145.989.216 2.356 53 70 12 Sơn Diệm 2.252 80.587 19 397.787.328 4.936 75 84
13 Sông Lũy 1.141 98.100 13 76.522.752 780 12 45
14 Thanh Bình 1.978 30.487 10 87.549.984 2.872 22 50 15 Thanh Sơn 1.272 117.949 18 238.245.408 2.020 40 61 16 Thường Nhật 3.100 20.222 21 118.305.792 5.850 52 70 17 Vĩnh Yên 1.599 13.385 21 52.475.040 3.920 42 63
3.2.1.3. Liên hệ giữa mô đun dòng chảy mùa khô với một số đặc điểm lưu vực Kết quả phân tích cho thấy tổng lượng dòng chảy mùa khô tính trung bình cho 1 ha hay còn gọi là mô đun dòng chảy mùa khô (Mk) có liên hệ
tương đối chặt với chỉ số K = ((Lm) × (Doc)0.5 × (TLRQD1)), trong đó Lm là lượng mưa tính bằng milimet, TLRQD1 là tỷ lệ che phủ của rừng quy chuẩn tính bằng %, Doc là độ dốc trung bình của lưu vực tính bằng độ. Phương trình liên hệ và dạng liên hệ được thể hiện ở hình 3.9.
Hình 3.9. Liên hệ của mô đun dòng chảy mùa khô với chỉ số tổng hợp K Chỉ tiêu về tỷ lệ che phủ rừng là một thừa số cấu tạo nên chỉ số K. Như vậy, ảnh hưởng của tỷ lệ rừng quy chuẩn đến dòng chảy mùa khô là đồng biến. Tỷ lệ che phủ rừng quy chuẩn càng cao thì mô đun dòng chảy mùa khô càng lớn. Phương trình thực nghiệm liên hệ của mô đun dòng chảy mùa khô với các nhân tố ảnh hưởng như sau:
Mk = 0.0061 × K + 344, R2 = 0.874
Trong số 3 nhân tố ảnh hưởng rõ rệt nhất đến lượng dòng chảy mùa khô của lưu vực thì 2 nhân tố lượng mưa và độ dốc trung bình của lưu vực chúng ít thay đổi, nhân tố còn lại thuộc về đặc điểm sinh học dễ thay đổi là tỷ lệ che phủ rừng quy chuẩn. Để làm rõ ảnh hưởng của các nhân tố này có thể viết lại phương trình thực nghiệm trên theo dạng khác như sau.
Mk = 0.0061 × K1 × (K2 + K3) + 344
Trong đó:
* K1 là chỉ số địa lý của lưu vực, K1= R × α0.5, R là lượng mưa năm tính bằng milimet, α là độ dốc trung bình của lưu vực tính bằng độ
* K2 là chỉ số về rừng của lưu vực, K2 = , Srtn là diện tích rừng tự nhiên tính theo hecta, Srtr là diện tích rừng trồng tính theo hecta, Slv là diện tích lưu vực.
* K3 là tỷ lệ đất khác quy chuẩn theo hiệu quả giữ nước
K3 = . Skh là diện tích không có rừng tích bằng hecta.
Căn cứ vào phương trình thực nghiệm trên đề tài xác định mô đun dòng chảy 6 tháng mùa khô cho những trường hợp đặc điểm địa lý và sinh học khác nhau (bảng 3.10).
Bảng 3.10. Mô dun dòng chảy mùa khô (m3/ha) ở các lưu vực có đặc điểm khác nhau
K2+K3 40 50 60 70 80 90 100
K1 K2 0 17 33 50 67 83 100
1500 700 792 883 975 1.066 1.158 1.249
3000 1.066 1.249 1.432 1.615 1.798 1.981 2.164
4500 1.432 1.707 1.981 2.256 2.530 2.805 3.079
6000 1.798 2.164 2.530 2.896 3.262 3.628 3.994
7500 2.164 2.622 3.079 3.537 3.994 4.452 4.909
9000 2.530 3.079 3.628 4.177 4.726 5.275 5.824
10500 2.896 3.537 4.177 4.818 5.458 6.099 6.739 12000 3.262 3.994 4.726 5.458 6.190 6.922 7.654 13500 3.628 4.452 5.275 6.099 6.922 7.746 8.569
Ghi chú: K1= R × ,K2=100× , K3=100 ×
Tính trung bình lượng dòng chảy mùa khô được tạo ra bởi lượng mưa mùa khô (DC1) được tính theo công thức sau:
DC1= (Lượng mưa mùa khô - Lượng bốc thoát hơi mùa khô) ×10m3
DC1 = (335-286) ×10= 490 m3/ha. Trong đó 286 là lượng bốc thoát hơi trung bình trong 6 tháng mùa khô của các lưu vực.
286 =
Như vậy, mô đun dòng chảy mùa khô có nguồn gốc từ nước của mùa mưa sẽ được tính bằng tổng lượng dòng chảy mùa khô trừ đi 490 m3/ha. Sự phụ thuộc của mô đun dòng chảy mùa khô có nguồn gốc từ nước của mùa mưa vào các nhân tố ảnh hưởng được ghi trong bảng 3.11.
Bảng 3.11. Mô dun dòng chảy mùa khô có nguồn gốc từ nước của mùa mưa (m3/ha) ở các lưu vực có đặc điểm khác nhau
K2+K3 40 50 60 70 80 90 100
K1 K2 0 17 33 50 67 83 100
1500 210 302 393 485 576 668 759
3000 576 759 942 1.125 1.308 1.491 1.674
4500 942 1.217 1.491 1.766 2.040 2.315 2.589
6000 1.308 1.674 2.040 2.406 2.772 3.138 3.504 7500 1.674 2.132 2.589 3.047 3.504 3.962 4.419 9000 2.040 2.589 3.138 3.687 4.236 4.785 5.334 10500 2.406 3.047 3.687 4.328 4.968 5.609 6.249 12000 2.772 3.504 4.236 4.968 5.700 6.432 7.164 13500 3.138 3.962 4.785 5.609 6.432 7.256 8.079
Phân tích số liệu ở các bảng 3.11 cho thấy hiệu quả giữ nước của rừng có những đặc điểm như sau:
+ Hiệu quả giữ nước của rừng tăng lên theo tỷ lệ che phủ của rừng. Khi không có rừng thì mô đung dòng chảy 6 tháng mùa khô ở mức từ 700 đến 3.600 m3/ha. Nhưng khi độ che phủ rừng đạt mức 100% thì mô đun dòng chảy mùa khô đạt từ 1.250 đến 8.570 m3/ha. Như vậy, khi tỷ lệ che phủ rừng quy chuẩn bằng 100% thì lượng dòng chảy mùa khô tăng thêm từ 550 đến xấp
xỉ 5.000 m3/ha so với trường hợp không có rừng. Nếu trừ đi lượng dòng chảy do mưa mùa khô tạo ra trung bình là 490 m3/ha thì lượng dòng chảy do rừng làm tăng thêm thực tế là 60 đến 4.510 m3/ha tùy theo đặc điểm mưa và độ dốc trung bình của lưu vực.
+ Hiệu quả giữ nước của rừng tăng lên theo lượng mưa và độ dốc trung bình của lưu vực.
Khi chỉ số địa lý K1 của lưu vực là 1.500 (lượng mưa 700 mm và độ dốc 5 độ) thì khi tỷ lệ che phủ là 100% tổng lượng dòng chảy mùa khô tăng thêm là 550 m3/ha so với trường hợp không có rừng. Khi chỉ số địa lý K1 của lưu vực là 13.500 (lượng mưa 2600 mm và độ dốc 25 độ) thì khi tỷ lệ che phủ rừng là 100% tổng lượng dòng chảy mùa khô tăng thêm xấp xỉ 5000 m3/ha so với trường hợp không có rừng. Lượng mưa và độ dốc càng cao thì hiệu quả làm tăng dòng chảy mùa khô của rừng càng lớn.
Sử dụng các phương trình thực nghiệm trên và số liệu về diện tích, độ dốc trung bình, tỷ lệ che phủ rừng, lượng mưa, lượng nước do rừng cung cấp trong mùa khô ở 32 hồ thủy điện có lưu vực liên tỉnh trên cả nước đã được xác định. Kết quả ghi trong bảng 3.12.
Bảng 3.12. Hiệu quả giữ nước của rừng ở lưu vực hồ thủy điện
Mô đun Mô đun
Diện Tỷ lệ dòng Mô đun dòng
rừng chảy dòng chảy chảy
tích Độ Lượng mùa Tổng lượng
Diện tích Diện tích rừng quy dốc mưa khô khi mùa khô nước mùa khô mùa khô TT Hồ thủy điện lưu vực rừng TN trồng chuẩn (Doc (mua, có khi không nhờ có rừng từ một
(Slv, ha) (Srtn, ha) (Srtr, (TLR , độ) mm) rừng(M có rừng, (Qnr,m3) haRQD
ha) QD1, kr, (Mkkr, (Mkrqd,
%) m3/haL m3/haLv) m3/haRQ
v) D)
1 Tuyên Quang 752.200 396.019 36.271 73 23 1.588 3.232 1.619 1.213.106.253 2.852 2 Lai Châu 607.900 342.045 1.649 73 23 2.371 4.918 2.490 1.475.878.828 4.298 3 Thác Bà 421.948 128.283 97.879 67 20 1.887 3.294 1.810 626.087.938 3.016 4 Huối Quảng 292.074 91.583 20.268 60 23 1.769 2.981 1.821 338.956.155 3.138 5 Nam Chiến 2 39.837 23.221 3.658 78 25 1.437 3.277 1.519 69.995.605 2.673 6 Sơn La 1.789.785 811.454 37.942 67 23 1.491 2.777 1.512 2.265.622.188 2.690 7 Hòa Bình 2.605.000 1.150.773 69.837 67 22 1.928 3.525 1.950 4.101.424.829 3.397 8 Cửa Đạt 112.400 80.876 2.787 84 22 1.830 4.235 1.844 268.821.677 3.234
Trung bình 71 23 1.788 3.530 1.821 3.162
Miền Bắc
9 ĐăkMi4a 120.620 86.458 2.466 83 21 2.618 5.952 2.635 400.046.260 4.523 10 ĐăkMi4 112.390 80.635 2.162 83 21 2.642 6.007 2.660 376.087.888 4.565 11 Sông BaHa 1.118.728 479.529 47.731 66 11 1.662 2.087 1.132 1.068.698.602 2.062 12 Sông Hinh 75.830 47.304 3.858 79 15 1.815 3.236 1.483 132.874.866 2.635 13 Eakrongrou 7.682 6.991 0 94 18 1.941 4.597 1.763 21.771.309 3.114 14 ĐaMi 197.610 79.780 8.486 65 13 1.862 2.511 1.410 217.509.678 2.510
Trung bình 79 17 2.090 4.065 1.847 3.235
Miền Trung
15 Yaly 746.800 370.930 62.932 72 15 2.080 3.413 1.721 1.263.094.062 2.994 16 Sêsan3 773.300 376.890 66.059 72 15 2.086 3.397 1.727 1.291.574.877 3.001 17 Sêsan3a 803.200 401.404 66.685 73 15 2.108 3.467 1.746 1.382.229.382 3.035 18 Sêsan4 929.100 443.310 81.943 71 14 2.109 3.290 1.683 1.492.641.426 2.929 19 Sêsan4a 933.300 444.077 83.582 71 14 2.109 3.289 1.683 1.498.319.313 2.928 20 Sêrêpok4 945.154 397.905 32.890 66 13 1.792 2.439 1.352 1.028.066.719 2.422 21 Sêrêpok4a 945.154 397.905 32.890 66 13 1.792 2.439 1.352 1.028.066.719 2.422 22 Sêrêpok3 932.600 396.280 31.882 66 13 1.947 2.672 1.481 1.110.814.618 2.632 23 BuônKuop 791.600 390.113 26.386 70 14 1.900 2.889 1.502 1.098.090.198 2.669 24 BuônTuasrah 296.430 215.158 9.936 84 17 1.974 4.046 1.741 683.505.706 3.062 25 Đăk Lun 64.280 46.715 1.512 84 13 1.846 3.267 1.397 120.234.177 2.508 26 Cần Đơn 320.020 97.422 20.142 60 10 1.754 1.870 1.140 233.671.296 2.054
Mô đun Mô đun
Diện Tỷ lệ dòng Mô đun dòng
rừng chảy dòng chảy chảy
tích Độ Lượng mùa Tổng lượng
Diện tích Diện tích rừng quy dốc mưa khô khi mùa khô nước mùa khô mùa khô TT Hồ thủy điện lưu vực rừng TN trồng chuẩn (Doc (mua, có khi không nhờ có rừng từ một
(Slv, ha) (Srtn, ha) (Srtr, (TLR , độ) mm) rừng(M có rừng, (Qnr,m3) haRQD
ha) QD1, kr, (Mkkr, (Mkrqd,
%) m3/haL m3/haLv) m3/haRQ
v) D)
27 ĐồngNai4 449.060 216.115 28.717 71 13 2.349 3.501 1.817 756.044.832 3.158 28 ĐồngNai3 434.050 204.904 28.472 70 13 2.285 3.376 1.764 699.982.528 3.071 29 ThácMơ 220.880 54.280 12.112 56 10 1.688 1.664 1.091 126.539.100 1.974 30 ĐồngNai5 611.200 260.193 35.705 67 13 2.278 3.206 1.758 885.166.456 3.062 31 Srokphumiêng 365.220 97.422 28.555 58 9 1.667 1.620 1.013 221.720.379 1.839 32 Trị An 1.484.580 586.192 125.450 66 12 1.766 2.321 1.272 1.557.563.747 2.265
Trung bình 69 13 1.974 2.898 1.513 2.668
Tây Nguyên
Trung bình 71 16 1.949 3.275 1.653 2.898
Trong đó:
- Mkr là lượng dòng chảy mùa khô trung bình từ một hecta lưu vực trong điều kiện có rừng như hiện tại. Mkkr là lượng dòng chảy mùa khô trung bình từ một hecta lưu vực trong điều kiện không có rừng. Qnr là chênh lệch tổng lượng nước mùa khô giữa có rừng và không có rừng trong lưu vực. Mkrqd là lượng dòng chảy mùa khô trung bình từ một hecta rừng quy chuẩn,
- Mkr = 0.0061 × (mua × TLRQD1 × Doc0.5) + 344 (m3/haLv) - Mkkr = 0.0061 × (mua × 38 × Doc0.5) + 344 (m3/haLv)
- Qnr = (Mkr - Mkkr) × (Slv) (m3)
- Mkrqd = (m3/haRQD)
Số liệu cho thấy sự khác biệt về tỷ lệ che phủ rừng quy chuẩn, độ dốc trung bình trong các lưu vực và lượng mưa bình quân ở các lưu vực đã làm cho hiệu quả giữ nước trung bình của mỗi hecta rừng không giống nhau, dao động từ 1.839 đến 4.565 m3/ha. Ở Miền Bắc, trung bình 1 ha rừng giữ được 3.162 m3/ha nước để cung cấp cho thuỷ điện trong mùa khô, ở Miền Trung là 3.235 m3/ha và ở Tây Nguyên là 2.898 m3/ha, trung bình cả nước là 2.668 m3/ha.
Để xác định hiệu quả sử dụng nước cho phát điện của các nhà máy thuỷ điện ở Việt Nam, đề tài đã thống kê các chỉ tiêu liên quan của một số nhà máy lớn, kết quả ghi trong bảng 3.14.
Bảng 3.14. Hiệu quả sử dụng nước của nhà máy thủy điện
Lưu lượng Hiệu
Tổng lượng Sản lượng quả sử Chiều cao nước qua
TT Nhà máy nhà máy TB nước cho phát diện TB dụng cột nước điện (m3) (P, kWh) nước (H, (h, m)
(q, m3/s) kwh/m3)
1 A vương 39,8 1.255.132.800 815.000.000 0,6493 300 2 Sơn La 1980 62.441.280.000 10.229.000.000 0,1510 78 3 Hoà Bình 2000 63.072.000.000 8.160.000.000 0,1427 88 4 Đa Nhim 17,4 548.726.400 800.000.000 1,4579 790 5 Yaly 264 8.325.504.000 3.650.000.000 0,4320 190 6 Sêsan 4 330 10.406.880.000 1.388.000.000 0,1334 55
Tổng 146.049.523.200 25.032.000.000 0,1714
Số liệu cho thấy hiệu quả sử dụng nước của thuỷ điện thay đổi từ 0,1334 đến 1,4579 kwh/m3. Nếu tính hiệu quả sử dụng nước trung bình cho phát điện ở Việt Nam bằng cách chia tổng sản lượng điện với tổng lượng nước đã đưa vào tua bin của 6 nhà thủy điện lớn nhất ở bảng trên thì được kết quả như sau:
H = = 0.1714 (kwh/m3)
Theo thông tư số 17/2012/TT-BCT của Bộ Công thương ngày 29 tháng 6 năm 2012, giá bán điện trung bình ở Việt Nam là 1.369 đ/kwh. Như vậy, một mét khối nước sẽ là tăng doanh thu của nhà máy trung bình là 0.1714 kwh × 1369 đ/kwh = 234đ.
Theo ý kiến của một số hội thảo về chính sách chi trả dịch vụ môi trường rừng thì, tiền doanh thu tăng lên do hiệu quả giữ nước của rừng được chia 75% cho ngành điện liên quan đến đầu tư và quản lý điện, 25% cho ngành rừng liên quan đến bảo vệ và phát triển rừng. Như vậy, mỗi mét khối nước do rừng cung cấp cho nhà máy thủy điện trong mùa khô sẽ sẽ có giá trị trung bình là 25% × 234 đ/m3 = 58 đ/m3.
Có thể nhận thấy hiệu quả sử dụng nước của các nhà máy không giống nhau, với một mét khối nước nhà máy thủy điện này tạo ra được số kwh điện cao hơn so với nhà máy thủy điện khác có thể tới 10 lần. Hiệu quả sử dụng nước của nhà máy thuỷ điện tỷ lệ thuận với chiều cao cột nước đưa vào tua bin. Liên hệ giữa hiệu quả sử dụng nước với chiều cao cột nước đưa vào tua bin của 6 nhà máy thể hiện rất rõ theo hình 3.10.
Hình 3.10. Phụ thuộc của hiệu quả sử dụng nước (H) vào chiều cao cột nước (h) Phương trình liên hệ của hiệu quả sử dụng nước (H) với chiều cao cột nước (h) được viết như sau.
H = 0.00298 × h0.93 + 0.00141, R2=0.97
Trừ trường hợp đặc biệt của nhà máy thuỷ điện Da nhim có chiều cao cột nước đưa vào tua bin tới 790m, chiều cao cột nước của các nhà máy còn lại trung bình là 150m. Theo phương trình trên, thì hiệu quả sử dụng nước trung bình của các nhà máy thủy điện tính được là 0,316 kwh trên một mét khối nước.