CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU HẠ DU SÔNG MÃ
2.1 Nhận diện các tác động đến chế độ dòng chảy ở hạ du sông Mã
2.1.2 Những tác động của các hoạt động kinh tế - xã hội
Công trình khai thác trên dòng chính: Sông Mã có diện tích lưu vực 28.490km², với tổng lượng dòng chảy năm bình quân trên lưu vực là 18 tỷ m3 tương ứng với lưu lƣợng trung bình nhiều năm là 570m3/s, mô số dòng chảy năm trung bình 20,1 l/s.km2 (trong đó dòng chảy sản sinh tại Việt Nam 14,1 tỷ m3 và tại Lào là 3,9 tỷ m3). Với mật
47
độ lưới sông 0,66km/km2, phần thượng nguồn dốc, nhiều thác ghềnh thuận lợi cho phát triển các công trình thủy điện. Tiềm năng thủy điện trên sông Mã khoảng 4,73 tỷ kWh, với hàng trăm vị trí có khả năng khai thác hiệu quả ở khu vực trung và thƣợng nguồn lưu vực sông [5]. Cùng với nhiệm vụ phát điện, sông Mã còn có vai trò rất lớn trong việc cấp nước cho các ngành kinh tế trên lưu vực.
Hình 2.4: Sơ đồ khai thác bậc thang thủy điện trên hệ thống sông Mã
Tận dụng những lợi thế về địa hình và nguồn nước, hiện nay trên dòng chính sông Mã đã xây dựng trên 10 công trình thủy điện có quy mô vừa và lớn, ngoài ra trên các dòng nhánh còn có rất nhiều công trình thủy điện có quy mô dưới 10MW. Các công trình lớn nhƣ Cửa Đạt, Trung Sơn, Hủa Na là công trình đa mục tiêu, các công trình thủy điện còn lại chủ yếu dựa vào chiều cao cột nước và lưu lượng cơ bản để phát điện. Trong điều kiện tiêu thụ điện năng nhƣ hiện nay, việc phát triển hệ thống thủy điện đã góp phần không nhỏ vào việc đóng góp nguồn điện cho hệ thống điện quốc gia. Nếu đƣợc xây dựng, quản lý vận hành tốt thì thủy điện là nguồn lực to lớn đóng góp vào sự phát triển chung cho nền kinh tế - xã hội của đất nước.
- Công trình trên dòng chính sông Mã, sông Chu gồm có [5]:
Hồ Cửa Đạt, trên nhánh sông Chu: Diện tích lưu vực 5.708 km2, dung tích toàn bộ 1.450×106m3, dung tích hữu ích 793,7×106m3, đƣa vào khai thác vận hành năm 2010 với nhiệm vụ: Cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715 m3/s, cấp nước tưới cho 86.862 ha, cắt lũ với dung tích 300×106m3, phát điện công suất 97 MW, bổ sung nước mùa cạn cho hạ du với lưu lượng Q = 30,42 m3/s.
48
Hồ Hủa Na, trên nhánh sông Chu: diện tích lưu vực 5.345 km2, dung tích toàn bộ 569,35×106m3, dung tích hữu ích 391×106m3, công trình đã đƣa vào khai thác năm 2013, với nhiệm vụ: Phát điện với công suất 180 MW; Cắt lũ cho hạ du với dung tích 100×106m3; Kết hợp với hồ Cửa Đạt bổ sung nước cho hạ du trong mùa cạn.
Hồ Trung Sơn, trên dòng chính sông Mã: Hoàn thành năm 2017, diện tích lưu vực 14.660km2, dung tích toàn bộ 348,5×106m3, dung tích hữu ích 112×106m3 có nhiệm vụ:
Phát điện với công suất 260MW, phòng lũ, xả bổ sung nước trong mùa.
- Các công trình thủy điện: Ngoài 3 công trình lợi dụng tổng hợp là Cửa Đạt, Hủa Na và Trung Sơn, trên dòng chính sông Mã và dòng nhánh sông Chu hiện nay đã và đang xây dựng 15 công trình thủy điện khác nhƣ Sông Mã 1, Sông Mã 2, Sông Mã 3, Nậm Hóa 1, Nậm Hóa 2, Bá Thước 1, Bá Thước 2, Cẩm Thủy 2...
Nhận xét về các bậc thang trên dòng chính sông Mã:
Nhƣ đã phân tích ở trên, các bậc thang trên sông Mã đã mang lại nhiều lợi ích cho phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương trên lưu vực. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích không thể phủ nhận, các công trình trên dòng chính cũng có nhiều bất lợi, ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái như: Giảm thiểu đa dạng sinh học và hiệu quả kinh tế đảo ngược từ việc cải tạo môi trường tự nhiên, làm suy giảm một lượng bùn cát lớn cho hạ du sông Mã…Một số nhận định về công trình trên dòng chính:
- Đối với chống lũ: Với 26 công trình trên sông Mã, chỉ có 3 công trình lợi dụng tổng hợp có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du: Hồ Trung Sơn, Cửa Đạt và Hủa Na. Các công trình còn lại có dung tích nhỏ, không có nhiệm vụ phòng lũ.
+ Đối với các công trình thủy điện nhỏ, hiện nay thường sử dụng loại hình tràn xả lũ tự do, không cửa van điều tiết. Với loại hình này lưu lượng qua tràn luôn nhỏ hơn hoặc bằng lưu lượng nước đến, nên không gây ảnh hưởng đến lũ lụt cho hạ du.
+ Đối với các công trình thủy điện loại trung bình trở lên đều sử dụng tràn xả lũ có cửa (tràn xả sâu), có nhiệm vụ xả nước để đảm bảo an toàn cho đập khi có lũ. Vì vậy, khi cần thiết để đảm bảo an toàn cho công trình có thể xả với lưu lượng lũ theo thiết kế, khi đó sẽ ngập lụt cho hạ du. Do đó, để đảm bảo các công trình thủy điện không xả lũ lớn hơn lưu lượng lũ đến hồ cần xây dựng và giám sát chặt chẽ quy trình vận hành hồ chứa
49
đồng thời có hệ thống cảnh báo lũ ở thượng nguồn, có thiết bị đo lưu lượng xả tràn…
- Đối với dòng chảy kiệt [5]: Trên sông Mã có 3 công trình điều tiết dòng chảy mùa cạn phục vụ cấp nước, dòng chảy môi trường và đẩy mặn: Sông Chu có hồ Cửa Đạt, Hủa Na; Dòng chính sông Mã có hồ Trung Sơn. Các công trình thủy điện còn lại đều có dung tích nhỏ, không có nhiệm vụ điều tiết dòng chảy mùa cạn.
Hiện nay Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Mã, theo Quyết định Số 214/QĐ-TTg ngày 13 tháng 2 năm 2018 làm căn cứ cho các Bộ, ngành, địa phương thực hiện.
- Một số tác động của các công trình trên dòng chính:
+ Mất rừng đầu nguồn: Khi xây dựng các công trình, diện tích rừng đầu nguồn sẽ bị khai thác để xây dựng công trình và các mục đích khác. Chức năng sinh thái quan trọng nhất của rừng là điều hoà khí hậu, giữ và điều tiết nguồn nước, bảo vệ đất. Khi diện tích rừng ngày càng thu hẹp, dẫn đến đa dạng sinh học rừng ngày càng bị suy giảm, các giống loài động, thực vật quý hiếm có nguy cơ bị tuyệt chủng đã và đang là nguyên nhân chính thức dẫn đến sự tàn phá của thiên tai ngày càng khốc liệt.
+ Làm thay đổi chế độ dòng chảy của công trình thủy điện: Đó là làm biến đổi số lƣợng và chế độ dòng chảy ở hạ du sông. Sự ổn định hai bờ sông cùng sinh thái hạ du bị ảnh hưởng nghiêm trọng vì sự dao động mực nước trong ngày quá lớn do chế độ vận hành kiểu điều tiết ngày đêm và xảy ra hàng ngày.
+ Do nhiều công trình thuỷ điện dùng đường ống áp lực để dẫn nước từ hồ chứa đến nhà máy thuỷ điện, để nâng cao hiệu quả phát điện, nên đoạn sông từ đập đến nhà máy không có nước trở thành một đoạn sông chết. Ví dụ: Sau tuyến đập của thủy điện Nậm Công 1, Nậm Công 3 trên thƣợng nguồn sông Mã.
+ Ngăn dòng trầm tích: Các đập thủy điện chủ yếu nằm trên dòng chính, các công trình này đã ngăn dòng trầm tích chảy xuống hạ lưu, khiến nhiều bờ sông suy yếu và sụt đáy sông; Lượng phù sa theo dòng nước bồi đắp cho đồng ruộng ở hạ du sông Mã cũng bị suy giảm. Nguồn vật liệu cát xây dựng hàng năm được đưa xuống hạ lưu cũng bị mất đi, đê điều cũng bị ảnh hưởng bởi không có lượng cát tự nhiên này lấp vào các vị trí sụt lún chân đê như trước đó.
50
+ Đối với giao thông thủy: Phần lớn các thủy điện trên sông Mã hiện nay đều không thiết kế âu thuyền đã gây ra những ảnh hưởng nhất định tới giao thông thủy. Điển hình là thủy điện Bá Thước 2, từ khi đi vào vận hành đến nay việc vận chuyển luồng, nứa từ Mường Lát, Quan Hóa theo đường thủy về xuôi không còn thực hiện được nữa.
Biến đổi lòng dẫn:
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thanh Hùng [75], đã sử dụng tài liệu địa hình lòng sông Mã gồm mặt cắt ngang sông đƣợc đo đạc các năm 2008, 2011, 2012 và 2013 trên sông Mã. Qua phân tích cho thấy:
- Lòng sông Mã đoạn từ Cẩm Thủy đến cửa Hới có xu thế hạ thấp dần, với mức độ hạ thấp phổ biến đạt trên 1m, có một số đoạn lòng sông bị hạ thấp tới trên 3m nhƣ đoạn mặt cắt tại phà Hoành đến kè Định Tân, kè Vĩnh An. Đặc biệt tại vị trí mặt cắt Nhân Cao khu vực hạ lưu trạm bơm Hoằng Khánh, cao độ đáy sông bị hạ thấp tới 5,08m.
Về mức độ bồi tụ, qua phân tích số liệu địa hình cho thấy lòng sông Mã cũng chỉ bồi tụ cục bộ tại một số vị trí mặt cắt với mức độ bồi tụ nhỏ dưới 1m, một vài điểm trên 2m.
Hình 2.5: Diễn biến cao độ đáy sông Mã từ 2008 - 2013 [75]
+ Giai đoạn từ 2008÷2011: Đây là giai đoạn địa hình đáy sông biến đổi mạnh nhất dọc sông Mã. Kết quả phân tích cho thấy địa hình có sự biến đổi tương đối nhiều, lòng sông bị xói sâu có những điểm đến 5m. Trong thời gian rất ngắn chỉ 3 năm, địa hình đáy lòng sông Mã đoạn thượng lưu Giàng đã có những biến đổi tương đối lớn, đoạn hạ lưu Giàng địa hình có biến đổi nhƣng ít hơn và giảm dần theo chiều dọc sông.
+ Giai đoạn từ 2011 đến nay: Địa hình đáy sông cũng có biến đổi, tuy nhiên có một số
51
vị trí có xu thế bồi. Điển hình là tại vị trí phía thượng lưu Giàng, địa hình bồi cao so với thời điểm năm 2011 với mức phổ biển từ 1,2÷1,5m, cục bộ có chỗ tới 3,4m, tuy nhiên mức độ bồi các năm sau thời điểm 2011 địa hình lòng dẫn vẫn thấp hơn so với địa hình năm 2008.
Nhƣ vậy, đã có những biến động về địa hình lòng dẫn trên sông Mã từ năm 2008 đến nay và sự biến động này có sự khác nhau giữa vùng thượng và hạ lưu Giàng. Phân tích kết quả đo đạc địa hình trên cho thấy dọc sông Mã đoạn từ Cẩm Thủy đến ngã ba Giàng chủ yếu là xói, từ ngã ba Giàng đến cửa Hới ít biến động hơn đoạn thượng lưu và một số điểm đang có xu thế bồi trong những năm gần đây.
- Trên sông Chu: Cao trình đáy sông qua các năm có sự biến đổi, có năm lòng sông đƣợc bồi, có năm bị xói. Kết quả phân tích từ năm 2008 đến 2013 cho thấy mức độ xói hạ thấp đáy sông trên sông Chu từ sau đập Bái Thƣợng đến ngã ba Giàng lớn nhất là 3,33 m tại kè Định Thành và bồi cao nhất là 5,42 m tại vị trí cách đập Bái Thƣợng 15 km. đoạn bị xói nhiều nhất là đoạn thượng lưu ngã ba Giàng, với mức độ xói từ 1,69÷3,33 m, đoạn phía thượng lưu ít xói hơn và nhiều vị trí có xu thế bồi tụ. Địa hình lòng sông biến động mạnh từ năm 2008÷2011, sau năm 2011 lòng sông khá ổn định.
Biến động của lòng dẫn sông Mã, sông Chu trong những năm qua do tác động lớn của con người như khai thác cát quá mức và do các công trình thượng nguồn, đặc biệt là các hồ chứa đã giữ cát lại trong lòng hồ, gây nên hiện tƣợng mất cân bằng bùn cát.
Hình 2.6: Biến động hình thái mặt cắt ngang sông Chu tại kè Định Thành [75]
Biến động về phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Mã qua một số năm:
- Phát triển dân số qua các thời kỳ: Dân số trên LVS Mã năm 2005 là khoảng 3,6 triệu
52
người, đến năm 2010 là khoảng 3,8 triệu người và đến 2015 là 3,9 triệu người.
Bảng 2.4 Diễn biến tình hình phát triển dân số trên lưu vực sông Mã [5], [72]
Tỉnh Dân số các tỉnh trên lưu vực sông Mã (người)
2000 2010 2015
Tỉnh Thanh Hóa 3.114.870 3.222.225 3.333.281
Tỉnh Điện Biên 108.734 120.051 132.546
Tỉnh Sơn La 215.063 237.447 262.161
Tỉnh Hòa Bình 197.985 218.592 241.343
Tỉnh Nghệ An 9.116 10.064 11.112
Tổng 3.645.768 3.808.380 3.980.443
- Ngành nông nghiệp: Diễn biến trong ngành nông nghiệp trên lưu vực sông qua các giai đoạn đƣợc trình bày trong bảng 2.5.
Bảng 2.5 Diễn biến sản xuất ngành nông nghiệp trên lưu vực [5], [72].
TT Hạng mục Năm 2000 Năm 2010 Năm 2015 Tăng trưởng(%)
I Trồng trọt
1 Diện tích canh tác (ha) 237.155 290.796 340.300 +4%
- Diện tích lúa (ha) 142.415 165.767 196.400 +3%
- Diện tích màu (ha) 94.740 125.029 143.900 +5%
II Chăn nuôi
1 Gia súc (con) 595.960 829.039 641.212 -2%
2 Lợn (con) 1.598.170 1.609.005 1.169.676 -2%
3 Gia cầm 5.919.108 15.505.373 19.348.577 +8%
III Diện tích thủy sản (ha) 5.682 9.215 14.090 +8%
- Ngành công nghiệp: Ngành công nghiệp trên lưu vực tập trung chủ yếu ở hạ du sông Mã thuộc tỉnh Thanh Hóa. Sự phát triển mạnh của ngành công nghiệp là một thách thức lớn đối với vấn đề cấp nước, do yêu cầu về chất lượng nước và mức đảm bảo cấp nước cho công nghiệp cao hơn nhiều so với yêu cầu cấp nước cho nông nghiệp.
Bảng 2.6 Diễn biến sản xuất ngành công nghiệp trên lưu vực sông Mã [5]
TT Tên khu CN Quy mô các khu công nghiệp (ha)
Năm 2000 Năm 2010 Năm 2015
I Khu CN lớn 600 1098,1 4055,3
1 Khu CN Bỉm Sơn 540 540 540,0
2 KCN Lễ Môn 60 62,1 87,6
3 KCN Đình Hương-Tây Bắc Ga - 146,0 162,7
4 KCN Lam Sơn - 150,0 300,0
5 KCN Nghi Sơn - 200,0 2965,0
II Cụm CN vừa và nhỏ 45 100,0 150,0
1 Số lƣợng cụm CN 4 8,0 10,0
2 Quy mô 45 100,0 150,0
Tổng 645 1198,1 4205,3
53