CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU HẠ DU SÔNG MÃ
2.4 Thiết lập các mô hình sinh thái vùng hạ lưu sông Mã
2.4.1 Số liệu đầu vào, các biên tính toán
Các số liệu đầu vào cho thực hiện mô phỏng mô hình bao gồm hai nhóm số liệu: Nhóm số liệu khảo sát thực địa và chuỗi số liệu ghi chép nhiều năm về dòng chảy trên sông.
Khi thực hiện khảo sát, các thông số đại diện cho mỗi mặt cắt trên các đoạn sông về thủy lực và môi trường sống của các loài chỉ thị được thu thập.
Số liệu thủy văn - thủy lực, địa hình:
Trên một dòng sông, lựa chọn những đoạn sông điển hình, có những đặc điểm đại diện cho dòng chảy. Tùy vào chiều dài của đoạn sông lựa chọn, xác định đặc điểm thủy văn - thủy lực của các mặt cắt ngang sông. Trong nghiên cứu này, tác giả đã thực hiện khảo sát tại 03 đoạn sông trên dòng chính vùng hạ du sông Mã để thu thập các số liệu về thủy văn, địa hình và thể nền, cụ thể nhƣ sau:
- Đoạn sông 1: Điểm khảo sát tại Lý Nhân thượng lưu ngã ba sông Mã - sông Bưởi 1,5 km, chiều dài khảo sát 1.303,27 m với 4 mặt cắt ngang sông.
Hình 2.33: Các mặt cắt đƣợc khảo sát ở đoạn sông 1
85
- Đoạn sông 2 khảo sát tại Sét Thôn, hạ lưu ngã ba sông Mã - sông Bưởi 2 km, chiều dài khảo sát 1.194,44 m với 8 mặt cắt ngang sông.
Hình 2.34: Các mặt cắt đƣợc khảo sát ở đoạn sông 2 - Đoạn sông 3 khảo sát tại hạ lưu trạm bơm Hoằng Khánh, hạ lưu ngã ba sông Mã - sông Lèn 3,2 km, chiều dài khảo sát 1.587,82 m với 5 mặt cắt ngang sông.
Hình 2.35: Các mặt cắt đƣợc khảo sát ở đoạn sông 3 - Dòng chảy đƣợc đánh giá tại các mặt cắt ngang, với số liệu: Độ sâu, vận tốc, diện tích mặt cắt ƣớt trung bình... tại các mặt cắt đƣợc trình bày tại phụ lục 2 (bảng 1, 2, 3).
- Số liệu thủy văn bao gồm số liệu khảo sát tại một thời điểm tức thời (song song với khảo sát sinh thái) và chuỗi số liệu thống kê. Trong nghiên cứu này, số liệu tại thời điểm tức thời đƣợc khảo sát 16÷20/2/2016 và tái khảo sát 10÷15/1/2017.
- Kích thước của thành phần hạt cấu tạo nên thể nền của mặt cắt được khảo sát, thu thập và phân tích trong phòng thí nghiệm đƣợc trình bày tại phụ lục 2 (bảng 4, 5).
- Các chuỗi số liệu quan trắc về thủy lực dòng chảy trong thời gian dài. Trong nghiên
86
cứu này, MALF1ngày và MALF7ngày đƣợc tính toán trên cơ sở số liệu quan trắc trong 35 năm từ năm 1980÷2015 đƣợc sử dụng để thực hiện các tính toán xác định dòng chảy yêu cầu cho mỗi đoạn sông tùy thuộc vào thực trạng khảo sát.
Bảng 2.16 Lưu lượng thấp nhất trong 1 ngày và 7 ngày vùng nghiên cứu Vị trí đoạn
sông Thời gian
Lưu lượng trung bình
(m3/s)
Lưu lượng max (m3/s)
Qthấp nhất TB năm 1 ngày min (MALF1ngày) m3/s
Qthấp nhất TB năm 7 ngày min (MALF7ngày) m3/s
Lý Nhân 1980÷2015 116,98 874,11 50,59 56,00
Sét Thôn 1980÷2015 121,65 1469,79 47,48 52,89
Hoằng Khánh 1980÷2015 114,39 1269,42 63,37 70,34
Số liệu môi trường sinh thái:
- Phát hiện và xác định các loài chỉ thị cho vùng nghiên cứu: Để có cơ sở đề xuất dòng chảy sinh thái, nghiên cứu đã tiến hành khảo sát thành phần, đánh giá mức độ đa dạng của hệ sinh thái thủy sinh vùng nghiên cứu. Kết quả điều tra và khảo sát từ 2013÷2016 cho thấy, trong vùng có 203 loài cá thuộc 144 giống, 54 họ, 12 bộ ở khu vực hạ du sông Mã với bộ cá Vƣợc chiếm ƣu thế ở tất cả các bậc phân loại (Phụ lục 4, Bảng 1, 2).
Từ những kết quả phân tích và đánh giá thực trạng hệ sinh thái trên sông Mã, 5 loài cá đƣợc xác định là chỉ thị sinh thái để đánh giá về hệ sinh thái thủy sinh trên sông Mã, bao gồm: 1) Cá Chép - Cyprinus carpio, 2) cá Ngạnh - Cranoglanis henrici, 3) cá Đối đất - Chelon subviridis, 4) cá Bống mọi - Eleotris fusca, 5) cá Bống cát tối - Glossogobius giuris.
5 loài cá này đƣợc lựa chọn vì những lý do sau đây: Khả năng bắt gặp là khác nhau dọc theo khu vực nghiên cứu ở hạ du sông Mã (Bảng 2.17), chúng sống trong các tầng nước khác nhau: Ở tầng giữa - gần đáy đối với cá Chép, cá Ngạnh thường và cá Bống cát; ở tầng đáy đối với cá Đối đất và cá Bống mọi; thích nghi với tốc độ dòng chảy tối ƣu khác nhau: 0.3÷0.4 m/s với cá Chép và cá Bống cát tối, 0.4÷0.6 m/s với cá Ngạnh và cá Đối đất, 0.2÷0.3 m/s với cá Bống mọi và còn nhiều đặc điểm khác (Bảng 2.17).
Mặt khác, khi phân tích về đặc tính và phân bố của 5 loài cá đƣợc lựa chọn, cho thấy:
Chúng đại diện cao cho khu hệ cá sông Mã về các tầng phân bố, mức độ thích ứng với thể nền, dải tối ưu về yêu cầu vận tốc và mực nước dòng chảy và yêu cầu nguồn thức ăn từ mảnh vụn hữu cơ, bùn đáy, tảo, giáp xác, côn trùng, cá nhỏ... Vì vậy, khi môi trường đảm bảo được các điều kiện tối thiểu để cả 5 loài này cùng tồn tại, phát triển thì
87
cả khu hệ cá sông Mã nói riêng và quần xã sinh vật thủy sinh trong vùng nghiên cứu có thể cùng tồn tại và phát triển.
Bảng 2.17 Một số thông tin của 5 loài cá đƣợc lựa chọn ở hạ du sông Mã Tên Việt Nam Tên khoa học Sinh
cảnh
Tốc độ bơi
Kích thước
Khả năng bắt gặp C-L L-HT HT-B B BỘ CÁ CHÉP CYPRINIFORMES
Họ cá Chép Cyprinidae
1. Cá Chép Cyprinus carpio Tầng giữa TB TB Thấp TB TB TB BỘ CÁ NHEO SILURIFORMES
Họ cá Ngạnh Cranoglanididae
2. Cá Ngạnh thường Cranoglanis henrici Tầng giữa Nhanh TB Thấp TB Cao Cao
BỘ CÁ VƢỢC PERCIFORMES
Họ cá Đối Mugilidae
3. Cá Đối đất Chelon subviridis Đáy Nhanh TB TB TB TB Thấp Họ cá bống đen Eleotridae
4. Cá Bống mọi Eleotris fusca Đáy Chậm Nhỏ Cao Cao TB TB Họ cá Bống trắng Gobiidae
5. Cá Bống cát tối Glossogobius giuris Tầng giữa TB TB TB Cao Cao Cao Ghi chú: C-L: Đoạn sông Mã từ sông ngã ba sông Chu đến ngã ba sông Lèn
L-HT: Đoạn sông Mã từ ngã ba sông Lèn đến khu vực Hà Trung HT-B: Đoạn sông Mã từ khu vực Hà Trung đến ngã ba sông Bưởi B: Đoạn thượng nguồn sông Mã từ ngã ba sông Bưởi
TB: Ký hiệu của trung bình
- Đặc tính của các loài cá đặc trƣng vùng hạ du sông Mã:
+ Loài đầu tiên, cá Chép - Cyprinus carpio, là loài phổ biến sinh sống trong các thuỷ vực nước ngọt và nước lợ hầu như trên khắp thế giới với kích thước cơ thể trưởng thành trung bình 25÷36 cm. Cá Chép có giá trị thương phẩm cao, được đánh bắt tự nhiên hoặc nuôi làm thực phẩm và đôi khi còn đƣợc nuôi làm cảnh. Cá thích nghi tốt với môi trường nước ấm, sâu, nước chảy yếu hoặc nước đứng như ở hạ nguồn các sông và các hồ lớn có nhiều thực vật thuỷ sinh và có thể thích nghi tốt với sự thay đổi các điều kiện môi trường khác nhau nhưng thường thích hợp nhất với các vực nước lớn có tốc độ dòng chảy chậm với nền đáy bùn [86]. Cá Chép tham gia vào mắt xích thức ăn vô cùng quan trọng trong chuỗi thức ăn của thủy vực tự nhiên. Cá Chép sống ở tầng đáy các vực nước, nơi có nhiều mùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và cỏ nước. Cá có thể sống đƣợc trong điều kiện khó khăn khắc nghiệt, chịu đựng đƣợc nhiệt độ từ 0÷400C, thích hợp ở 20÷270C. Cá có thể sống trong điều kiện khó khăn khắc nghiệt.
88
Cá Chép được xếp vào nhóm cá tầng giữa có tốc độ bơi trung bình ở cá trưởng thành khoảng 1,63÷1,64 m/s. Cá ƣa thể nền ở dạng vụn bã hữu cơ, bùn, bùn pha (sỏi, cát, sét,…). Hàm lƣợng oxy và tốc độ dòng chảy tối thiểu lần lƣợt là 2,0 mg/l và 0,1 m/s, tốc độ dòng chảy tối ưu 0,3÷0,4 m/s. Mực nước tối thiểu giúp cho sự tồn tại của cá Chép là 30 cm (ưa thích các vực nước lớn).
Bảng 2.18 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Chép [86]
TT Tiêu chí Điểm
0÷0,3 0,4÷0,6 0,6÷0,8 0,9÷1,0
1 Thể nền Dạng hạt và cứng Bùn pha (sỏi, cát, sét…) Bùn Vụn bã hữu cơ 2 Vận tốc (m/s) 0,1/ >0,8 0,1÷0,2/ 0,4÷0,7 0,2÷0,3 0,3-÷0,4
3 Mực nước (m) 0,3 0,4÷2 2÷3/ >5 3÷5
+ Loài cá tiếp theo đƣợc lựa chọn là loài cá Ngạnh - Cranoglanis henrici, thuộc nhóm cá bơi nhanh, phân bố tự nhiên ở Thái Lan, Philippin, Indonesia, Trung Quốc (đảo Hải Nam, Quảng Đông, Quảng Tây, Vân Nam) và Việt Nam [87]. Cá Ngạnh sống ở giữa và gần đáy/ đáy, thích hợp với những thuỷ vực nước ngọt có tốc độ dòng chảy trung bình và chậm (tối ƣu xung quanh 0,4 ÷0,6 m/s) với nền đáy cát hoặc bùn. Cá Ngạnh thuộc nhóm ăn tạp, rất phàm ăn và phổ thức ăn rộng. Thành phần thức ăn của chúng đa dạng, gồm động vật không xương sống, côn trùng, cá con… Cá thường đẻ ở hang đá ven bờ, hạ lưu các con sông lớn, cá có tốc độ sinh trưởng nhanh. Ở Việt Nam, cá ngạnh thường được bắt gặp ở các sông ở các tỉnh phía Bắc nhưng không bắt gặp ở miền Nam.
Bảng 2.19 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Ngạnh thường [87]
TT Tiêu chí Điểm
0÷0,3 0,4÷0,6 0,6÷0,8 0,9÷1,0
1 Thể nền Bùn; Bùn pha (sỏi, cát, sét…)
Cát, sỏi (các loại nền
dạng hạt) Sét pha Dạng cứng 2 Vận tốc (m/s) 0,2/ >1,2 0,2÷0,3/ 0,8÷1,2 0,3÷0,4/0,6÷0,8 0,4÷0,6
3 Mực nước (m) 1 1÷4 4÷7/ >10 7÷10
+ Loài thứ ba, cá Đối đất - Chelon subviridis, thuộc nhóm cá bơi nhanh sống thành đàn ở các vùng nước nông khu vực biển ven bờ và xâm nhập cả vào các vùng đầm phá, cửa sông và các thuỷ vực nước ngọt để kiếm ăn. Cá Đối đất là loài rộng muối, rộng nhiệt.
Chúng có thể sống và sinh trưởng tốt trong cả 3 môi trường nước mặn, lợ, ngọt, có thể chịu đựng đƣợc nhiệt độ từ 3÷350C và độ mặn từ 0÷40‰. Loài cá này chịu đựng đƣợc ở môi trường ô nhiễm, cho dù trong nước có rất ít khí Oxy. Thức ăn chủ yếu của cá đối là các dạng tảo và tảo cát mịn, các mảnh vụn của trầm tích đáy. Cá ăn các loại tảo nhỏ,
89
tảo silic và các vật chất ở nền đáy đƣợc cá lọc từ cát và bùn đáy; Cá con ăn động vật nổi, tảo silic và lọc bùn lấy các vật chất hữu cơ và vô cơ [88].
Bảng 2.20 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Đối đất [88]
TT Tiêu chí Điểm
0÷0,3 0,4÷0,6 0,6÷0,8 0,9÷1,0
1 Thể nền Dạng cứng Các loại nền dạng hạt khác Bùn - cát; cát - bùn Bùn/ Cát 2 Vận tốc (m/s) 0,2/ >1,2 0,2÷0,3/ 0,8÷1,2 0,3÷0,4/0,6÷0,8 0,4÷0,6
3 Mực nước (m) 1 1÷3 3÷4/ >5 4÷5
+ Loài cá thứ tƣ, cá Bống mọi - Eleotris fusca, là loài cá sông ở các con sông, vùng cửa sông và ven bờ. Cá Bống mọi xuất hiện ở những khu vực có đáy bùn, ăn các loài giáp xác và cá nhỏ [89]. Cá đẻ trứng vào các thực vật có lá nhỏ ngập nước, con cái có tập tính quạt trứng cho đến khi nở và có canh con non vài ngày sau khi trứng nở [90].
Bảng 2.21 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Bống mọi [89]
TT Tiêu chí Điểm
0÷0,3 0,4÷0,6 0,6÷0,8 0,9÷1,0
1 Thể nền Dạng khác Sét; sét pha Bùn - cát; cát - bùn Bùn 2 Vận tốc (m/s) 0,1/ >0,8 0,1÷0,15/ 0,4÷0,8 0,15÷0,2/0,3÷0,4 0,2÷0,3
3 Mực nước (m) 0,2 0,3÷1,0 1÷3/ >5 3÷5
+ Loài cuối cùng đƣợc lựa chọn là loài cá Bống cát tối - Glossogobius giuris, sống chủ yếu trong môi trường nước ngọt và nước lợ ở vùng cửa sông, và cũng có lúc xâm nhập ra cả môi trường biển; loài này còn được phát hiện trong hệ thống kênh rạch, mương và ao [91]. Cá Bống cát tối thích nghi với các sông suối từ trong đến đục với nền đáy đá sỏi hoặc cá [92]. Tại Việt Nam, cá Bống cát tối đƣợc xuất hiện ở những con sông vừa đến lớn, chúng ăn côn trùng nhỏ, giáp xác và cá nhỏ [93].
Bảng 2.22 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Bống cát tối [92]
TT Tiêu chí Điểm
0÷0,3 0,4÷0,6 0,6÷0,8 0,9÷1,0
1 Thể nền Bùn; Bùn pha Sỏi pha/ Cát pha Cát - Sỏi/ Sỏi cát Sỏi/ Cát 2 Vận tốc (m/s) 0,1/ >0,8 0,1÷0,2/ 0,4÷0,8 0,2÷0,3/0,4÷0,5 0,3÷0,4
3 Mực nước (m) 0,2 0,3÷1,0 1÷3/ >5 3÷5
Biên giới hạn:
Tình trạng khi dòng chảy bằng không (State of zero flows - SZF) đƣợc xác định ở một hoặc tất cả các mặt cắt ngang. SZF xuất hiện khi lưu lượng dòng chảy là 0 và có thể tồn tại ở một trong hai trường hợp:
90
- Ở mặt cắt ngang nhất định, mực nước tối thiểu khi SZF xuất hiện là điểm có cao trình đáy cao hơn so với các mặt cắt ngang hạ lưu của đoạn sông đó. Khi đó, trong lòng sông không có dòng chảy nhưng có các vùng nước rời rạc. Đó là vùng giúp các cá thể cá có thể tồn tại, đẻ trứng, kiếm ăn trong những giai đoạn bất lợi nhất của dòng chảy. Hiện tượng này thường tồn tại ở các cồn giữa dòng. Trong một số trường hợp, đây là môi trường tối ưu cho các loài cá trong giai đoạn đẻ trứng hoặc con non.
- SZF xuất hiện một vùng nước nông, không chảy, không có khả năng kiểm soát vùng hạ lưu. Trường hợp này xuất hiện khi dòng chảy ở trạng thái hoàn toàn kiệt.