nghiên cứu tác động của việc sử dụng nước phía thượng lưu đến tài nguyên nước lưu vực sông hồng

TÓM TẮT Đề tài đã đề xuất phương pháp tiếp cận và phương pháp luận nghiên cứu đánh giá tác động do khai thác, sử dụng nước thượng lưu đến TNN hạ du sông Hồng dựa trên cơ sở đánh giá hiệ

VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ MÔI TRƯỜNG

Tác giả: Lương Tuấn Anh, Trần Thanh Xuân,

Hoàng Văn Đại, Đặng Thu Hiền, Trần Tuấn Đạt,

Nguyễn Thanh Thủy, Hoàng Thị Phương Thảo,

An Tuấn Anh, Đặng Quang Thịnh, Trịnh Thu Phương

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG

NƯỚC PHÍA THƯỢNG LƯU ĐẾN TÀI NGUYÊN

NƯỚC LƯU VỰC SÔNG HỒNG

CƠ QUAN CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

(Ký tên, đóng dấu) (Ký tên)

Lương Tuấn Anh

HÀ NỘI, 2013

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 3

1.1 Đặt vấn đề 3

1.2 Mục tiêu của đề tài 4

1.3 Phương pháp tiếp cận 5

1.3.1 Cách tiếp cận dựa trên các nguyên tắc quản lý tài nguyên nước quốc tế 5

1.3.2 Cách tiếp cận dựa trên quan điểm quản lý tổng hợp TNN 5

1.3.3 Cách tiếp cận ứng dụng các phương pháp, công nghệ hiện có để khắc phục tình trạng thiếu số liệu, thông tin về khai thác sử dụng nước trên các sông xuyên biên giới 6

1.3.4 Cách tiếp cận dựa trên cơ sở tăng cường hợp tác trao đổi thông tin, tư liệu, nghiên cứu khoa học 7

1.4 Phương pháp nghiên cứu 7

1.4.1 Phương pháp luận 7

1.4.2 Công cụ nghiên cứu 8

1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài 10

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 10

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

CHƯƠNG II ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG HỒNG 17

2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Hồng 17

2.1.1 Vị trí địa lý, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thực vật 17

2.1.2 Khí hậu 20

2.1.3 Mạng lưới sông suối 21

2.1.4 Lưới trạm đo mưa và đo dòng chảy 24

2.2 Tài nguyên nước mưa 28

2.2.1 Phương pháp tính lượng mưa năm trung bình thời kỳ nhiều năm 28

2.2.2 Sự phân bố của tài nguyên nước mưa trong lưu vực 30

2.3 Tài nguyên nước mặt 33

2.3.1 Phương pháp tính dòng chảy năm trung bình thời kỳ nhiều năm 33

2.3.2 Sự phân bố của TNN mặt trên lưu vực sông Hồng 34

2.3.3 Kiểm tra tính hợp lý của bản đồ đẳng trị lượng mưa năm và bản đồ mô đun dòng chảy năm 39

CHƯƠNG III: TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NƯỚC THƯỢNG LƯU SÔNG HỒNG 45

3.1 Xác lập phương pháp công nghệ hỗ trợ xác định các khu vực khai thác sử dụng nước vùng thượng lưu sông Hồng 45

3.1.1 Áp dụng công nghệ viễn thám hỗ trợ trong việc xác định các khu vực khai thác sử dụng nước vùng thượng lưu sông Hồng, trên phần lãnh thổ Trung Quốc 45

3.1.2 Phương pháp tập hợp với các thông tin khảo sát, kết quả nghiên cứu ở

trong và ngoài nước… 58

3.1.3 So sánh đối chiếu các thông tin xác định từ phương pháp viễn thám với các thông tin thu thập được ở trong và ngoài nước 62

3.2 Tình hình khai thác và sử dụng nước vùng thượng lưu sông Hồng, trên phần lãnh thổ Việt Nam 64

3.2.1 Các công trình thủy điện 64

3.2.2 Các công trình thủy lợi 66

CHƯƠNG IV ĐÁNH GIÁ XU THẾ BIẾN ĐỔI TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG HỒNG 69

4.1 Phương pháp nghiên cứu 69

4.1.1 Phương pháp đánh giá xu thế bằng chỉ tiêu thống kê 69

4.1.2 Phương pháp phân tích chu kỳ dòng chảy, so sánh đặc trưng TNN theo các thời kỳ quan trắc 70

4.2 Xu thế biến đổi các đặc trưng lưu lượng nước và dòng chảy bùn cát lơ lửng tại các trạm thủy văn đầu nguồn sông Đà, sông Thao và sông Lô 72

4.2.1 Biến đổi các đặc trưng phân phối dòng chảy năm 72

4.2.2 Biến đổi các đặc trưng dòng chảy bùn cát lơ lửng 74

4.3 Đánh giá xu thế biến đổi TNN trên lưu vực sông Đà, sông Thao và sông Lô 75

4.3.1 Biến đổi TNN mưa trên các lưu vực sông Đà, sông Thao và sông Lô 75

4.3.2 Xu thế biến đổi TNN mặt trên sông Đà, sông Thao, sông Lô 78

4.4 Đánh giá xu thế biến đổi tài nguyên nước mặt hạ du sông Hồng 81

4.4.1 Các đặc trưng lưu lượng nước 82

4.4.2 Các đặc trưng lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất năm 84

4.4.3 Các đặc trưng lưu lượng bùn cát lơ lửng 85

4.4.4 Sự biến đổi đặc trưng mực nước tại trạm thủy văn vùng hạ lưu sông Hồng .89

4.4.5 Phân tích nguyên nhân của sự biến đổi mực nước hạ du sông Hồng những năm gần đây 94

CHƯƠNG V ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG NƯỚC THƯỢNG LƯU ĐẾN TNN LƯU VỰC SÔNG HỒNG 99

5.1 Phương pháp đánh giá tác động 99

5.1.1 Phương pháp phân tích số liệu, xây dựng các quan hệ đơn biến và đa biến99 5.1.2 Phương pháp áp dụng mô hình mưa-dòng chảy 104

5.1.3 Phương pháp áp dụng mô hình thủy lực khôi phục dòng chảy lũ tự nhiên

106

5.1.4 Phương pháp RVA ( Range of Variability Approarch) 107

5.2 Đánh giá tác động của việc sử dụng nước thượng lưu đến TNN sông Hồng 110

5.2.1 Tác động của việc khai thác, sử dụng TNN thượng nguồn trên lãnh thổ Trung Quốc đến dòng chảy đầu nguồn sông Hồng thuộc lãnh thổ nước ta 110

5.2.2 Tác động của việc khai thác, sử dụng TNN thượng nguồn đến dòng chảy hạ

lưu sông Hồng 119

5.3 Áp dụng phương pháp RVA đánh giá mức độ biến đổi dòng chảy hạ du sông Hồng do tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu 136

5.3.1 Đánh giá mức độ tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu sông Đà 137

5.3.2 Đánh giá mức độ tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu đối với sự biến đổi dòng chảy hạ du sông Hồng 139

CHƯƠNG VI ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG DO KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC THƯỢNG LƯU 142

6.1 Các biện pháp phi công trình 142

6.1.1 Hoàn thiện và nâng cao hiệu quả quan trắc khí tượng thủy văn tại các trạm đầu nguồn sông Hồng 142

6.1.2 Nâng cao hiệu quả của công tác cảnh báo, dự báo khí tượng- thủy văn lưu vực sông Hồng phục vụ sử dụng TNN một cách hợp lý và hiệu quả .143

6.1.3 Tăng cường công tác quản lý TNN sông Hồng trong lãnh thổ nước ta 144

6.1.4 Tăng cường công tác hợp tác với Trung Quốc trong nghiên cứu khoa học và quản lý TNN xuyên biên giới Việt- Trung 150

6.2 Các biện pháp công trình 155

6.2.1 Biện pháp khơi thông kênh dẫn và nâng cao năng lực trạm bơm 155

6.2.2 Các biện pháp làm chậm dòng chảy và nâng cao mực nước vùng hạ du 156 6.2.3 Các biện pháp điều chỉnh dòng chảy sông Hồng sang sông Thái Bình qua sông Đuống 158

6.3 Các biện pháp vận hành công trình 158

6.3.1 Nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành liên hồ chứa có hiệu quả cao 158

6.3.2 Nghiên cứu các biện pháp tăng cường xả cát tại các hồ chứa nước lớn 160

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 162

1 Kết luận 162

2 Kiến nghị 164

TÀI LIỆU THAM KHẢO 166

PHỤ LỤC 170

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ khối về phương pháp luận nghiên cứu đánh giá hiện trạng tác động sử

dụng nước thượng lưu 9

Hình 2.1 Địa hình lưu vực sông Hồng-Thái Bình 18

Hình 2.2 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình 25

Hình 2.3 Quan hệ lượng mưa năm với tổng lượng mưa các tháng VI-IX 29

Hình 2.4 Các đường đẳng trị lượng mưa năm lưu vực sông Hồng (kể cả phần lãnh thổ Trung Quốc) 31

Hình 2.5 Quan hệ lưu lượng trung bình năm với lưu lượng trung bình các tháng VII-IX 37

Hình 2.6 Các đường đẳng trị môđun dòng chảy năm trung bình thời kỳ 1960-2009 lưu vực sông Hồng (l/s.km2) 38

Hình 3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ sử dụng ảnh viễn thám hỗ trợ xác định các khu khai thác sử dụng TNN áp dụng cho vùng thượng lưu sông Hồng 46

Hình 3.2 Sơ đồ cảnh ảnh vùng thượng nguồn sông Hồng 48

Hình 3.3 Hệ thống thuỷ văn sau khi chỉnh sửa các điểm outlet 50

Hình 3.4a Ảnh vệ tinh trước khi được nắn chỉnh hình học và tăng cường chất lượng .51

Hình 3.4b Ảnh vệ tinh sau khi được nắn chỉnh hình học và tăng cường chất lượng 51

Hình 3.5 Toàn cảnh lưu vực sông Hồng bên ngoài lãnh thổ Việt Nam 51

Hình 3.6 Vị trí hồ đập thủy điện Lixian (Cư Độ Phổ) 53

Hình 3.7 Hình ảnh vị trí 3D của khu vực quanh hồ đập thủy điện Lixian 53

Hình 3.8 Contour được tạo ra từ DEM khu vực hồ Lixian 54

Hình 3.9 TIN được tạo ra từ Contour khu vực hồ Lixian 54

Hình 3.10 Chức năng phân tích 3D trong Arcgis 55

Hình 3.11a Mối quan hệ giữa độ phản xạ và bước sóng khi có ảnh hưởng của nồng độ trầm tích lắng đọng 57

Hình 3.11b Sự phân phối tương ứng của hàm lượng trầm tích lơ lửng và diệp lục theo độ phản xạ phổ của bề mặt nước 57

Hình 3.12 Sơ đồ qui hoạch thủy điện mới trên sông Lý Tiên – Trung Quốc 59

Hình 3.13 Công trình Tọa Dương Sơn (Yayangsan) 59

Hình 3.14 Công trình Cư Phổ Độ (Jupudu) 59

Hình 3.15 Công trình Cách Lan Tan (Gelantan) 60

Hình 3.16 Công trình thủy điện Thổ Khả Hà (Tukahe) 60

Hình 3.17 Sơ đồ các công trình thủy điện trên sông Lý Tiên [32] 61

Hình 3.18 Các công trình thủy điện trên sông Hồng thuộc lãnh thổ Việt Nam 64

Hình 4.1 Đường cong tổng độ lệch hệ số mô đun dòng chảy trung bình năm tại các trạm thủy văn trên hệ thống sông Hồng .70

Hình 4.1a Xu thế biến đổi lượng mưa năm trên sông Đà, Thao, Lô thời kỳ 1960-2010 .76

Hình 4.1b Xu thế biến đổi lượng mưa mùa mưa trên sông Đà, Thao, Lô thời kỳ 1960-2010 76

Hình 4.1c Xu thế biến đổi lượng mưa mùa khô trên sông Đà, Thao, Lô thời kỳ 1960-2010 77

Hình 4.2a Xu thế biến đổi dòng chảy năm của thời kỳ 1960-2010 79

Hình 4.2b Diễn biến dòng chảy mùa lũ của thời kỳ 1960-2010 79

Hình 4.2c Xu thế biến đổi dòng chảy mùa cạn của thời kỳ 1960-2010 80

Hình 4.3 Biến đổi lưu lượng cát bùn lơ lửng (kg/s) tại trạm thủy văn Hòa Bình, Sơn Tây và Hà Nội thời kỳ 1960-2010 so với thời 1960-1990 89

Hình 4.4a Biến đổi mực nước trung bình năm thời kỳ nhiều năm (1960-2010) tại trạm thủy văn Sơn Tây so với thời kỳ 1960-1990 92

Hình 4.4b Biến đổi mực nước trung bình năm thời kỳ nhiều năm (1960-2010) tại trạm thủy văn Hà Nội so với thời kỳ 1960-1990 92

Hình 4.4c Biến đổi mực nước trung bình năm thời kỳ nhiều năm (1960-2010) tại trạm thủy văn Hưng Yên so với thời kỳ 1960-1990 93

Hình 4.5 Sơ đồ phân tích nguyên nhân của hiện tượng biến đổi mực nước vùng hạ du sông Hồng 94

Hình 4.6 Quan hệ mực nước - lưu lượng tại trạm Hà Nội năm 1990 và năm 2009 96

Hình 4.7 Biến đổi mặt cắt ngang trạm thủy văn Hà Nội những năm gần đây 96

Hình 5.1a Quan hệ (5.1) trạm Trung Ái Kiều và Lý Tiên Độ (1973-1977), sông Lý Tiên có tính đến thời gian trễ 100

Hình 5.1b Quan hệ (5.1) trạm Trung Ái Kiều và Lý Tiên Độ (1973-1978), sông Lý Tiên có tính đến thời gian trễ 100

Hình 5.2a Quan hệ (5.2) trạm Nguyên Giang và Mạn Hảo (1973-1977), sông Nguyên có tính đến thời gian trễ 101

Hình 5.2b Quan hệ (5.2) trạm Nguyên Giang và Mạn Hảo (1973-1978), sông Nguyên có tính đến thời gian trễ 101

Hình 5.3 Dòng chảy thực đo và tính toán tại trạm thủy văn Mạn Hảo năm 1978 103

(số liệu độc lập) 103

Hình 5.4a Quan hệ giữa lưu lượng tính toán và thực đo (1969-1978) tại trạm thủy văn Hòa Bình 105

Hình 5.4b Quan hệ giữa lưu lượng tính toán và thực đo (1989-1991) tại trạm thủy văn

Vụ Quang 105Hình 5.5 Kết quả kiểm định mô hình mưa dòng chảy tại trạm Tạ Bú, năm 1967 106Hình 5.6 Sơ đồ sai phân hữu hạn của Abbott 107Hình 5.7 Đường quá trình mực nước giờ một số trạm thủy văn đầu nguồn sông Đà, sông Thao và sông Lô năm 2010 111Hình 5.8 Biến đổi lưu lượng ngày các tháng cạn tại Mường Tè, sông Đà những năm gần đây 112Hình 5.9 Biến đổi lưu lượng ngày các tháng cạn tại Hà Giang, sông Lô những năm gần đây 112Hình 5.10a Mô phỏng quá trình dòng chảy mùa lũ từ 15/VI đến 15/X/2001 tại trạm thủy văn Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên 113Hình 5.10b Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ 15/VI đến 15/X/2008 113Hình 5.10c Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ 15/VI đến 15/X/2009 113Hình 5.10d Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ 15/VI đến 15/X/2010 113Hình 5.11a.Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Mạn Hảo, sông Nguyên từ 15/VI đến 15/X năm 2007 113Hình 5.11b.Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Mạn Hảo, sông Nguyên từ 15/VI đến 15/X năm 2008 113Hình 5.11c Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Mạn Hảo, sông Nguyên từ 15/VI đến 15/X/2009 114Hình 5.11d Dòng chảy mô phỏng tự nhiên và điều tiết tại trạm thủy văn Mạn Hảo, sông Nguyên từ 15/VI đến 15/X/2010 114Hình 5.12a Quá trình tích(+), xả (-) tại Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ 15/VI-15/X/2009 114Hình 5.12b Quá trình tích(+), xả (-) tại Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ 15/VI-15/X/2010 114Hình 5.13a Quá trình tích(+), xả (-) tại Mạn Hảo, sông Nguyên từ 15/VI-15/X/2009 116Hình 5.13b Quá trình tích(+), xả (-) tại Mạn Hảo, sông Nguyên từ 15/VI-15/X/2010 116Hình 5.14a Quá trình xả lũ và KPTN tại Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ 1/X-15/X/2006 119

Hình 5.14b Quá trình xả lũ và KPTN tại Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên từ

1/X-15/X/2010 119

Hình 5.15 Tác động điều tiết của hồ thủy điện Tuyên Quang và các hồ chứa thượng lưu đến dòng chảy sông Lô, tại trạm thủy văn Vụ Quang, năm 2009 122

Hình 5.16 Tác động điều tiết của các hồ chứa thượng lưu đến dòng chảy sông Đà, tại trạm thủy văn Lai Châu, năm 2006 123

Hình 5.17 Tác động điều tiết của các hồ chứa thượng lưu đến dòng chảy sông Đà, tại trạm thủy văn Tạ Bú, năm 2009 124

Hình 5.18 Dòng chảy đo và khôi phục tự nhiên tại Hòa Bình (1991-2010) 128

Hình 5.19 Dòng chảy đo và khôi phục tự nhiên tại Sơn Tây (1991-2010) 130

Hình 5.20 Dòng chảy đo và khôi phục tự nhiên tại Hà Nội (1991-2010) 130

Hình 5.21 Dòng chảy đo và khôi phục tự nhiên tại Thượng Cát (1991-2010) 131

Hình 5.23a Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo các trạm hạ lưu sông Hồng – Thái Bình trận lũ năm 1996 134

Hình 5.23b Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo các trạm hạ lưu sông Hồng – Thái Bình trận lũ năm 2002 134

Hình 6.1 Chiến lược giảm thiểu nguy cơ về TNN xuyên biên giới 152

Hình 6.2 Đề xuất kế hoạch hợp tác QLTH TNN xuyên biên giới 154

Hình 6.3 Công trình làm chậm dòng chảy trên sông Muray-Darling vùng cửa sông 157

Hình 6.4 Công trình làm chậm dòng chảy trên sông Muray-Darling vùng tưới 157

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái chính của thượng lưu sông Hồng trên lãnh thổ Trung

Quốc [40] 23

Bảng 2.2 Danh sách trạm khí tượng và số liệu mưa thu thập được trên phần lưu vực sông Hồng thuộc Trung Quốc 26

Bảng 2.3 Danh sách trạm thủy văn và số liệu lưu lượng nước đã thu thập được tại một số trạm thủy văn ở thượng lưu sông Hồng trên địa phận Trung Quốc 27

Bảng 2.4 Lượng mưa năm trung bình các thời kỳ tại một số trạm ở Thượng lưu sông Hồng trên địa phận tỉnh Vân Nam, Trung Quốc 30

Bảng 2.5 Giá trị lượng mưa năm trung bình thời kỳ 1960-2009 trung bình trên các lưu vực sông trong hệ thống sông Hồng 32

Bảng 2.6 Phương trình tương quan lưu lượng trung bình các tháng VII-IX tại các trạm thủy văn ở Thượng lưu sông Hồng 35

Bảng 2.7 Quan hệ dòng chảy năm và dòng chảy trung bình các thángVII-IX trên các sông vừa và lớn của các sông Thao, Đà và Lô 36

Bảng 2.8 Đặc trưng dòng chảy trung bình các tháng VII-IX và dòng chảy năm trung bình thời kỳ 1960-2009 tại một số trạm thủy văn ở thượng lưu sông Hồng (phần lãnh thổ Trung Quốc) 36

Bảng 2.9 Các đặc trưng dòng chảy năm trung bình thời kỳ 1960-2009 trên các lưu vực sông trong hệ thống sông Hồng được xác định từ bản đồ đường đẳng trị mô đun dòng chảy năm 40

Bảng 2.10 Các thành phần cân bằng nước trung bình thời kỳ 1960-2009 trong lưu vực sông Hồng 41

Bảng 2.11 So sánh tổng lượng dòng chảy năm của sông được xác định từ bản đồ đường đẳng trị mô đun dòng chảy năm trung bình thời kỳ 1960-2009 và từ số liệu thực đo dòng chảy tại các trạm thủy văn ở gần biên giới 42

Bảng 2.12 So sánh kết quả nghiên cứu của đề tài với kết quả nghiên cứu của các đồng nghiệp Trung Quốc 42

Bảng 2.13 Tổng lượng dòng chảy của sông Hồng từ lãnh thổ Trung Quốc chảy vào Việt Nam 44

Bảng 3.1 Phiên hiệu cảnh ảnh vùng thượng nguồn sông Hồng 47

Bảng 3.2 Kết quả tính toán diện tích và thể tích của hồ Lixian (Cư Độ Phổ) 56

Bảng 3.3 Thông số các công trình qui hoạch trên sông Lý Tiên 58

Bảng 3.4 Thông số đặc trưng thủy văn tuyến công trình Thổ Khả Hà 61

Bảng 3.5 Các công trình thủy điện trên sông Bàn Long 62

Bảng 3.6 Một số đập thượng nguồn sông Hồng 62

Bảng 3.7 So sánh kết quả xác định các thông số đập thủy điện theo phương pháp viễn thám và theo số liệu điều tra, khảo sát 63

Bảng 3.8 Thông số của bậc thang thủy điện trên sông Đà 65

Bảng 3.9 Tổng hợp hiện trạng công trình tưới toàn lưu vực sông Hồng và sông Thái Bình 67

Bảng 4.1 Trị số chuẩn dòng chảy năm và dòng chảy trung bình nhiều năm thời kỳ quan trắc tại một số trạm trên sông Hồng 71Bảng 4.2 Trị số dòng chảy trung bình nhiều năm thời kỳ nhiều nước, ít nước so với chuẩn dòng chảy tại một số trạm trên hệ thống sông Hồng 72Bảng 4.3 Chỉ tiêu chuẩn hóa Kendall (Z) các đặc trưng dòng chảy tại các trạm đầu nguồn dòng chính sông Hồng 73Bảng 4.4 Đặc trưng phân phối dòng chảy năm tại một số trạm thủy văn đầu nguồn sông Đà, sông Thao, sông Lô theo các thời kỳ (m3/s) 74Bảng 4.5 Các đặc trưng lưu lượng bùn cát lơ lửng (kg/s) tại các trạm thủy văn đầu nguồn dòng chính sông Hồng các thời kỳ quan trắc khác nhau 75Bảng 4.6 Chỉ số Kendall lượng mưa của sông Đà, Thao và Lô 75Bảng 4.7 Lượng mưa trung bình năm, trung bình mùa mưa và trung bình mùa khô trên các sông Đà, sông Thao và sông Lô 77Bảng 4.8 Chỉ số Kendall các trạm lưu lượng của sông Đà, Thao và Lô 78Bảng 4.9 Biến đổi các đặc trưng TNN (m3/s) trên sông Đà, sông Thao và sông Lô trong các thời kỳ 80Bảng 4.10 Chỉ số Kendall tại các trạm đo lưu lượng hạ lưu sông Hồng 82Bảng 4.11 Biến đổi các đặc trưng dòng chảy (m3/s) tại một số trạm thủy văn vùng hạ lưu sông Hồng 83Bảng 4.12 Tổng hợp mức độ biến đổi dòng chảy năm (m3/s) trên sông Đà, sông Thao, sông Lô và vùng hạ lưu sông Hồng thời kỳ 1960-2000 và 2001-2010 84Bảng 4.13 Lưu lượng lớn nhất năm trung bình và lớn nhất năm các thời kỳ tại một số trạm thủy văn hạ lưu sông Hồng 85Bảng 4.14 Lưu lượng nhỏ nhất năm trung bình và nhỏ nhất năm các thời đoạn tại một

số trạm thủy văn hạ lưu sông Hồng 85Bảng 4.15 Biến đổi các đặc trưng lưu lượng dòng chảy bùn cát (kg/s) tại một số trạm thủy văn vùng hạ lưu sông Hồng 87Bảng 4.16 Biến đổi các đặc trưng độ đục (g/m3) tại một số trạm thủy văn vùng hạ lưu sông Hồng 88Bảng 4.17 Chỉ số Kendall tại các trạm mực nước hạ lưu sông Hồng 89Bảng 4.18 Biến đổi các đặc trưng mực nước trung bình (cm) tạị các trạm thủy văn vùng hạ lưu sông Hồng 91Bảng 4.19 Mực nước lớn nhất năm trung bình và lớn nhất năm các thời kỳ tại một số trạm thủy văn hạ lưu sông Hồng 93Bảng 4.20 Mực nước nhỏ nhất năm trung bình và nhỏ nhất năm các thời đoạn tại một

số trạm thủy văn hạ lưu sông Hồng 93Bảng 4.21 Biến đổi độ dốc mặt nước (cm) tại đoạn sông từ trạm thủy văn Hà Nội đến trạm thủy văn Hưng Yên trong các thời kỳ 97Bảng 4.22 Tỷ lệ phân phối dòng chảy giữa trạm thủy văn Hà Nội và Thượng Cát qua các thời kỳ 97Bảng 5.2 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NLRRM tại một số trạm đo chính trên sông Đà, sông Thao và sông Lô 106Bảng 5.3 Khôi phục dòng chảy ngày tại Lý Tiên Độ, sông Lý Tiên (2001-2010) 115

Bảng 5.4 Dòng chảy một số thời đoạn đầu và cuối mùa lũ tại trạm Lý Tiên Độ, sông

Lý Tiên các thời kỳ quan trắc 116Bảng 5.5 Dòng chảy một số thời đoạn đầu và cuối mùa lũ tại trạm Lai Châu, sông Đà các thời kỳ quan trắc 117Bảng 5.6 Dòng chảy một số thời đoạn đầu và cuối mùa lũ tại trạm Mạn Hảo, sông Nguyên các thời kỳ quan trắc 117Bảng 5.7 Dòng chảy một số thời đoạn đầu và cuối mùa lũ tại trạm Lào Cai, sông Thao các thời kỳ quan trắc 117Bảng 5.8 Dòng chảy một số thời đoạn đầu và cuối mùa lũ tại trạm Hà Giang, sông Lô các thời kỳ quan trắc 117Bảng 5.9 Sự xuất hiện đỉnh lũ năm vào cuối mùa lũ (đầu tháng X), thời kỳ tích nước cao của các hồ chứa trong những năm gần đây trên thượng nguồn sông Đà và sông Thao thuộc lãnh thổ Trung Quốc 118Bảng 5.10 Quan hệ mưa-lũ trong trận lũ tháng X năm 2006 và tháng VIII/2007 tại trạm thủy văn Lý tiên Độ, sông Lý Tiên (thượng nguồn sông Đà) 119Bảng 5.12 Dòng chảy quan trắc và khôi phục tự nhiên thời kỳ 2001-2010 tại trạm thủy văn Hòa Bình, sông Đà 121Bảng 5.13 Đặc trưng lưu lượng trung bình nhiều năm sông Đà và sông Lô thời kỳ có

hồ chứa [32] 122Bảng 5.14 Các phương trình tương quan tính khôi phục dòng chảy tháng tự nhiên tại Sơn Tây 125Bảng 5.15 Các phương trình tương quan tính khôi phục dòng chảy tháng tự nhiên tại

Hà Nội 126Bảng 5.16 Ảnh hưởng của hồ Hòa Bình đến sự phân phối dòng chảy tháng tại trạm thủy văn Hòa Bình (Bến Ngọc) 128Bảng 5.17 Ảnh hưởng của các hồ chứa thượng lưu đến sự phân phối dòng chảy tháng tại Sơn Tây, sông Hồng 129Bảng 5.18 Ảnh hưởng của các hồ chứa thượng lưu đến sự phân phối dòng chảy tháng tại Hà Nội, sông Hồng 129Bảng 5.19 Ảnh hưởng của các hồ chứa thượng lưu đến sự phân phối dòng chảy tháng tại Thượng Cát, sông Đuống 131Bảng 5.20 Kết quả đánh giá chỉ số NASH tại một số trạm trên hệ thống sông Hồng-Thái Bình 134Bảng 5.21 Trị số và thời gian xuất hiện mực nước đỉnh lũ tại các trạm 135Bảng 5.22 Trị số lưu lượng đỉnh lũ và thời gian xuất hiện đỉnh lũ tại các trạm 135Bảng 5.23 Mức độ biến đổi dòng chảy do tác động của các hồ thủy điện thượng lưu đối với trạm thủy văn Hòa Bình trên sông Đà 138Bảng 5.24 Mức độ biến đổi dòng chảy do tác động của các hồ thủy điện thượng lưu đối với trạm thủy văn Sơn Tây trên sông Hồng 140Bảng 6.1 Lưu lượng nước nhỏ nhất các tháng mùa cạn tại Lai Châu, sông Đà và Nậm Giàng, sông Nậm Na so với lưu lượng tự nhiên nhỏ nhất tháng trung bình nhiều năm 145

Bảng 6.2 Lưu lượng nước nhỏ nhất các tháng mùa cạn tại trạm thủy văn Sơn Tây và

Hà Nội trên sông Hồng so với lưu lượng tự nhiên nhỏ nhất tháng trung bình nhiều năm 146Bảng 6.3 Lưu lượng nước và mực nước trung bình tháng cạn tại trạm thủy văn Hà Nội các thời kỳ 156Bảng 6.4 Hoạt động tích nước của các hồ chứa thượng lưu sông Đà phần lãnh thổ Trung Quốc vào thời kỳ lũ sớm 15/VI-19/VII những năm gần đây 159

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ĐBSH: Đồng bằng sông Hồng

GAMS (General Algebraic Modelling System): Hệ thống mô hình hóa đại số tổng quát GWP (Global Water Program): Chương trình nước toàn cầu

HEC-HMS: Mô hình mưa-dòng chảy của Trung tâm kỹ thuật thủy văn Hoa Kỳ

HEC-RAS: Mô hình thủy lực hệ thống sông của Trung tâm kỹ thuật thủy văn Hoa Kỳ KTTV: Khí tượng Thủy văn

KTTV-MT: Khí tượng thủy văn và môi trường

Mike-11: Mô hình thủy lực hệ thống sông của Viện Thủy lực Đan Mạch

NAM: Mô hình mưa-dòng chảy của Đan Mạch

NLRRM: Mô hình mưa-dòng chảy phi tuyến của Trung tâm nghiên cứu Thủy văn và TNN

ISIS: Mô hình thủy lực hệ thống sông của Anh

IQQM: Mô hình cân bằng nước của Mỹ

IHA: Indicators of Hydrologic Alteration= Chỉ số biến đổi thủy văn

QLTH TNN: Quản lý tổng hợp Tài nguyên nước

RVA: Range of Variability Analysis

SSARR: Mô hình tổng hợp dòng chảy từ mưa của Hoa Kỳ

SWAT: Mô hình mưa dòng chảy của Hoa Kỳ

TANK: Mô hình mưa-dòng chảy của Nhật Bản

TBNN: Trung bình nhiều năm

TNN: Tài nguyên nước

TT DBKTTVTW: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương

UHSMCQT: Ủy hội sông Mê Công Quốc tế

WUP: Chương trình sử dụng nước sông Mê Công

ABSTRACT

The subject has proposed the methodological approach for assessment of the upstream water utilization impact to water resources in the downstream of the Hong river The Methods are based on the assessing the status of water resources on the river basin, the changing tendency of water resources characteristics such as precipitation, water discharge, water level, discharge of suspended load and analysis of the cause of the change The methods of single variable and multi-variable analyses, rainfall-runoff model, Mike-11 model and the Range of Variability Approach (RVA) have been applied to assess degree of hydrologic alteration in the downstream of the Hong river due to water utilization in the upstream river areas

The research results show that, for the long term period, the reservoirs are in upstream of Hong river in the Chinese territory have partly regulated flood and drough flow and contribute a positive impact However, for the high flood season, the flood flow has not decreased and for the low dry season the dry flow has significantly decreased in comparison with natural flow, especially in dry season 2010 In eddition, the reservoirs are in the Chinese territory have caused the unstable water availability and artificial flood in October which is the last month of flood season when the storage capacity of reservoirs are nearly full That impact might occur water safety and environmental issues for the downstream of Hong river of our country

Red River is an international river with the upstream part located in China territory This causes the lack of data and ìnormation relating to water utilization including location, storage and release abilities, etc Therefore, it is necessary to develop technology supporting for defining water ultilization status outside Vietnam beside hydrometeorological observation network across the Vietnam-China border for prediction income water flow to Vietnam teritory That helps scientists and dicision makers determine effective operation procedure of reservoirs for water uses and flood damage prevention in Vietnam For the national rivers, notices of flood release to the downstream is required in the process of operating the reservoir system whereas, for international rivers, it is passed through agreements and negotiation between parties or through information of storage status of upstream reservoir system combined with meteorological forecasting Remote sensing information is able to cover large spatial areas and up-to-date can be able to meet the necessary requirements The current interpretation of remote-sensing image is based on remote sensing information

processing technology and field survey data

The subject has defined the remote sensing technology in combination with other information sources as supporting method in definition of water utilization areas

in the upstream of Hong river The results of the research show that remote sensing

technology can confidently provide co-ordinate of reservoirs and dams in the foreign territory on transboundary rivers, it can also give approximately some parameters of the dams such as the elevation of crest of the dams, the length of the dams, water elevation and the volume of water in the reservoirs for assessing and monitoring transboundary water resources, more specifically:

- Determine 65 water storage dams for hydropower and other purposes In which: On Lixian River (upstream of Da river) there are 9 hydropower plants currently operate on major tributaries (in scheme hydropower development plan of China) and a new hydropower in operating recently named Pu Xi Qiao; on Yuanjiang river (upstream of Thao river) there are two works on the mainstream and new one; On Panlong river (upper of Lo river) there are eight hydropower projects

- Established a process to apply remote sensing technology combined with geographical information systems to determine approximately the Z – F – V relationship which applied for Ju Pu Du hydropower plant, a junction of Amo and Babian branches Thus, water level can be estimated through surface area of reservoir

Remote sensing technology will become effective surporting tool for observation and monitoring water resources incoming from foreign territory to Vietnam beside hydrological observation network if more accurate remote sensing information and field survey data are supplied

The water resources of the Hong river have been assessed by spatial variation

of mean annual precipitation depth and the runoff module isolines for the whole of Hong river, including the basin area of chinese territory The results show that:

- Distribution of annual rainfall, annual flow in the space is appropriate with the results of Chinese study on the distribution of rainfall-runoff in the Red River Basin in Yunnan

- Average annual rainfall in Lixian river basin is about 1790mm, Yuanjiang river basin is 1090mm and Panlong river is 1190mm, in whole Red river basin annual rainfall of about 1590 mm, corresponding to a total rainfall of 232,78 km3/year (not including Lao PDR), in which the territory of China is 97,7 km3, accounting for about 42%, of Vietnam is 133,9 km3, accounting for 57,5% Water resources in river basins

as follows: Lixian – Da River 62,25 km3 (accounting 26,9%), Yuanjiang – Thao River 80,8 km3 (39,2%), the Panlong- Lo River 59,3 km3 (25,6%)

- Total amount of the Red River Basin water resources is about 122,5 billion m3every year, whereas about 47,2 billion m3 from the territory of China, including 22,8 billion m3 of Lixian river, 15,0 billion m3 of Yuanjiang river and 9,4 billion m3 of Panlong river However, in the dry season the inflow amount is only about 12,3 billion

m3 and in three driest months (II-IV) it is only 3,3 billion m3 flow from the territory of China

The assessment of changing tendency of water resources, including water resources of chinese territory, water resources of main streams of Hong river : Da, Thao, Lo rivers and water resources in downstream areas of Hong river has been done The results show that the decreasing tendency of water resources for the whole of Hong river basin has been observed in the recent years The decreasing tendency of water resources caused by decreasing precipitation in the low flow period and water utilization on the river basin

The impacts of water utilization caused by reservoirs and dams are mainly the temporal variation in distribution of water resources with in the year and water resources have been decreased 3,63 billion m3/year during 2001-2010 period at the Son Tay station, Hong river, the discharge of suspended load has been significantly decreased, water level in the downstream areas of Hong river began decrease starting

2001 The causes of the phenomenon of decrease in water level in downstream of the Hong River include:

+ Decline trend in recent years in low water years;

+ Change in Q-H relationship in downstream;

+ Change in suspended flow, reduce water headloss and change in river morphography;

+ Change in discharge distribution ratio of Hong river over Duong river

The decreasing trend of water resources in Hong river in low water periods and decrease in water level in downstream put the water shortages for production activities and environment conservation under higher pressure status

Applying single varriable and multivariable analysis to assess impacts of upstream ultilization shows:

- The change in inflow caused by daily regulation in dry season and flood season of China reservoirs affects operation of downstream reservoirs;

- The storage of China dams in certain periods in dry season and early flood season (15/VI-20/VII) reduced inflow to rivers in Vietnam territory which impacted water use and ecology system in downstream;

- Flood release higher than natural occurred in storage periods (early Oct) of China’s reservoirs This increased risks of water works in downstream Applying rainfall-runoff model, multivarriable regression and hydraulic model

to assess the impacts of reservoirs on downstream shows:

- Upstream reservoirs influence annual discharge distribution in downstream;

- Flood peak decreasing and rising time of water standing are noticeable features for flood prevention in Red river delta

The level of impacts on downstream flow caused by upstream ultilization is assessed by range of variability approach using 32 indicators of hydrologic alteration The outcomes show that the degree of hydrologic alteration caused by reservoirs and dams is assessed at level of medium grey impact, represents moderate alteration according to Range of Variability Approach, applying for the rivers in the United State, China and another countries

Based on the research results, mitigation measures for negative impacts of upstream ultilization are proposed based on non-structural, structual and operation measures Whereas, non-structural measures include:

- Strengthen monitoring of Hydrometeorological network system along the Vietnam-China border;

- Research to improve the accuracy of the interpretation of remote sensing to determine the current status of water reserve of reservoirs in China and accuracy of the rainfall forecast

- Integrated water resources management based on the allocation of water resources, development of operational rule for reservoir system in dry season

Strengthen international cooperation with China, to negotiate and sign a cooperation agreement on the Vietnam-China transboundary water resources Recommend China take measures to stabilize the flow in the dry season, discuss about minimum maintainance flow and exchange of information on water use, flood discharge of the upstream reservoirs for flood forecasting, disaster prevention caused by the floods

TÓM TẮT

Đề tài đã đề xuất phương pháp tiếp cận và phương pháp luận nghiên cứu đánh giá tác động do khai thác, sử dụng nước thượng lưu đến TNN hạ du sông Hồng dựa trên cơ sở đánh giá hiện trạng TNN lưu vực sông Hồng, nghiên cứu xu thế biến đổi các đặc trưng TNN như lượng mưa, lượng dòng chảy, mực nước, lưu lượng dòng chảy bùn cát và phân tích các nguyên nhân của sự biến đổi, đồng thời áp dụng các phương pháp phân tích thống kê đơn biến, đa biến, mô hình mưa dòng chảy, mô hình thủy lực, phương pháp tiếp cận phạm vi biến đổi RVA (Range of Variability Approarch) để đánh giá mức độ biến đổi các đặc trưng TNN hạ du do tác động sử dụng nước thượng lưu sông Hồng

Kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu xét trong thời kỳ nhiều năm, các hồ chứa trên lãnh thổ Trung Quốc đã điều tiết một phần dòng chảy mùa lũ sang mùa cạn, góp phần làm điều hòa dòng chảy Tuy nhiên, nếu xét từng năm riêng rẽ, đối với năm nhiều nước dòng chảy mùa lũ không giảm so với tự nhiên còn đối với năm ít nước, điển hình

là năm 2010, dòng chảy mùa cạn giảm rõ rệt so với tự nhiên là gia tăng tình trạng thiếu nước ở hạ du Các hồ chứa trên lãnh thổ Trung Quốc đã tác động làm dòng chảy đến nước ta trong mùa cạn, mùa lũ dao động mạnh không theo quy luật tự nhiên, xuất hiện

lũ lớn hơn lũ tự nhiên trong thời kỳ tích nước cao của các hồ thủy điện ở nước ta gây nguy cơ làm giảm mức độ an toàn của việc sử dụng nước, ảnh hưởng môi trường sinh thái ở hạ du

Sông Hồng có phần diện tích thượng lưu nằm trên lãnh thổ Trung Quốc nên thiếu thông tin về tình hình sử dụng nước như các khu vực khai thác sử dụng nước, hiện trạng trữ nước, khả năng xả nước,… nên bên cạnh hệ thống quan trắc khí tượng thủy văn dọc biên giới Việt Trung là nền tảng để theo dõi diễn biến nguồn nước đến lãnh thổ nước ta thì việc xác lập các phương pháp công nghệ hỗ trợ trong việc xác định các khu vực khai thác sử dụng TNN ở bên ngoài lãnh thổ có ý nghĩa quan trọng trợ giúp cho việc phán đoán về khả năng các hồ chứa phía lãnh thổ Trung Quốc sẽ trữ nước hay

xả nước trong thời gian tới phục vụ vận hành các công trình sử dụng nước ở lãnh thổ nước ta một cách an toàn và có hiệu quả Đối với các sông nội địa, việc xả lũ xuống hạ

du cần phải được thông báo là yêu cầu bắt buộc trong các quy trình vận hành hệ thống công trình hồ chứa còn đối với các sông xuyên biên giới, việc thông tin xả lũ chỉ có thể thực hiện được thông qua đàm phán và thỏa thuận hợp tác giữa các bên liên quan hoặc thông qua các nguồn thông tin về hiện trạng trữ lượng nước của hệ thống hồ chứa thượng lưu kết hợp với thông tin dự báo khí tượng Thông tin viễn thám có tính bao quát không gian và có khả năng cập nhật theo thời gian có khả năng đáp ứng được yêu cầu đề ra Việc giải đoán thông tin viễn thám hiện nay được thực hiện dựa trên quy trình xử lý thông tin viễn thám bằng các công nghệ xử lý thông tin và số liệu điều tra

thực địa Đề tài đã nghiên cứu và xác lập công nghệ viễn thám kết hợp với các nguồn

thông tin tư liệu trong và ngoài nước để hỗ trợ trong việc xác định các khu vực khai

thác, sử dụng TNN, áp dụng thí điểm cho vùng thượng lưu lưu vực sông Hồng Kết quả

nghiên cứu cho thấy công nghệ viễn thám kết hợp với các nguồn thông tin tư liệu thực địa thu thập được ở trong và ngoài nước cho phép xác định vị trí khai thác và sử dụng TNN trên các sông có phần diện tích nằm ngoài lãnh thổ một cách khá tin cậy, xác định được một cách gần đúng một số thông số hồ chứa, đập dâng như độ cao đỉnh đập,

độ cao chân đập, chiều dài đập và thể tích trữ nước của các hồ chứa phục vụ theo dõi, giám sát nguồn nước trên lãnh thổ nước ngoài chảy vào Việt Nam, cụ thể là:

- Đã hiện phát hiện được 65 đập ngăn và trữ nước phục vụ mục tiêu sử dụng nước

và thủy điện Trong đó: Trên sông Lý Tiên (thượng nguồn sông Đà) có 9 công trình thủy điện hiện đang hoạt động trên các nhánh sông chính, phù hợp với sơ đồ quy hoạch phát triển thủy điện của Trung Quốc, phát hiện thêm một công trình thủy điện mới đi vào hoạt động là công trình Pu Xi Qiao (Phổ Tú Kiều) so với các nghiên cứu trước đây; Trên sông Nguyên (thượng nguồn sông Thao) có 2 công trình trên dòng chính, phát hiện mới 1 công trình nghiên cứu so với các công bố trước đây; Trên sông Bàn Long (thượng nguồn sông Lô) có tổng số 8 công trình thủy điện

- Đã xác lập quy trình áp dụng công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thống thông tin địa lý để xác định gần đúng quan hệ mực nước với diện tích mặt nước và thể tích trữ nước áp dụng thí điểm đối với hồ thủy điện Cư Độ Phổ, hợp lưu của hai nhánh sông A Mặc và Bả Biên, sông Lý Tiên, thượng nguồn sông Đà Từ đó có thể giải đoán cao trình mực nước hồ thông qua xác định diện tích mặt nước hồ

Công nghệ viễn thám sẽ trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác theo dõi, giám sát nguồn nước trên lãnh thổ nước ngoài chảy vào Việt Nam bên cạnh hệ thống quan trắc khí tượng thủy văn dọc biên giới nếu được đầu tư về nguồn thông tin viễn thám độ phân giải cao cùng với nguồn tư liệu thực địa chi tiết và độ tin cậy cao hơn

Đã đánh giá hiện trạng tài nguyên nước lưu vực sông Hồng bằng việc xây dựng các đường đẳng trị lượng mưa năm, lượng dòng chảy năm trên toàn bộ lưu vực sông Hồng, bao quát cả phần diện tích trên lãnh thổ Trung Quốc Kết quả nghiên cứu cho thấy:

-Sự phân bố lượng mưa năm, dòng chảy năm theo không gian khá trùng khớp với kết quả nghiên cứu của Trung Quốc về phân bố mưa-dòng chảy trên lưu vực sông Hồng (sông Nguyên) thuộc tỉnh Vân Nam

- Lượng mưa trung bình nhiều năm trên sông Lý Tiên là 1790mm, trên sông Nguyên là 1090mm và trên sông Bàn Long là 1190mm trên toàn bộ lưu vực sông Hồng lượng mưa năm khoảng 1590 mm, tương ứng với tổng lượng nước mưa 232,78

km3/năm (chưa kể phần lãnh thổ Lào), trong đó trên lãnh thổ Trung Quốc 97,7 km3, chiếm khoảng 42%, trên lãnh thổ Việt Nam 133,9 km3, chiếm 57,5% Tài nguyên nước mưa trên các lưu vực sông như sau: Sông Nguyên – Thao 62,25 km3 ( chiếm 26,9%), sông Lý Tiên – Đà 80,8 km3 (39,2%) , sông Bàn Long- Lô 59,3 km3 (25,6%)

- Kết quả tính toán cho thấy tổng lượng TNN lưu vực sông Hồng khoảng 122,5 tỷ

m3, hàng năm có khoảng 47,2 tỷ m3 đến từ lãnh thổ Trung Quốc, trong đó sông Đà là 22,8 tỷ m3, sông Nguyên 15,0 tỷ m3 và sông Bàn Long là 9,4 tỷ m3 Tuy nhiên, trong mùa cạn chỉ có khoảng 12,3 tỷ m3 và trong ba tháng cạn nhất (II-IV) chỉ có khoảng 3,3

tỷ m3 dòng chảy đến từ lãnh thổ Trung Quốc

Đánh giá xu thế biến đổi TNN lưu vực sông Hồng, bao gồm xu thế biến đổi lượng dòng chảy đến từ lãnh thổ Trung Quốc tại các trạm thủy văn đầu nguồn biên giới, dòng chảy trên các dòng chính sông Đà, sông Thao, sông Lô và xu thế biến đổi các đặc trưng TNN vùng hạ du sông Hồng Xu thế biến đổi chung của các đặc trưng dòng chảy trên lưu vực là xu thế giảm Nguyên nhân làm giảm lượng dòng chảy trong những năm gần đây là do lượng mưa trên lưu vực giảm trong thời kỳ ít nước và do các

hồ chứa thủy điện thượng nguồn tích nước sau khi xây dựng

Các tác động của các hồ chứa thượng lưu đã làm biến đổi sự phân phối các đặc trưng TNN trong năm và làm giảm dòng chảy tự nhiên trung bình thời kỳ 2001-2010 khoảng 3,63 tỷ m3 nước/năm tại Sơn Tây, sông Hồng, xuất hiện xu thế giảm đột biến lưu lượng cát bùn lơ lửng vùng hạ lưu sông Hồng Từ khoảng năm 2001 xuất hiện xu thế hạ thấp cao trình mực nước tại các trạm thủy văn hạ du Nguyên nhân của hiện tượng hạ thấp cao trình mực nước vùng hạ du sông Hồng bao gồm:

+ Xu thế giảm nguồn nước sông Hồng những năm gần đây trong chu kỳ ít nước; + Biến đổi quan hệ lưu lượng-mực nước vùng hạ du sông Hồng;

+ Biến đổi lưu lượng bùn cát lơ lửng, giảm tổn thất dòng chảy và biến đổi lòng dẫn vùng hạ du;

+ Biến đổi tỷ lệ dòng chảy sông Hồng sang sông Đuống

Xu thế giảm nguồn nước sông Hồng những năm gần đây trong thời kỳ ít nước cùng với hiện tượng hạ thấp cao trình mực nước hạ du sông Hồng đã làm cho tình trạng thiếu nước cho các hoạt động sản xuất và bảo đảm duy trì môi trường vùng hạ du thêm phần căng thẳng hơn

Áp dụng các phương pháp xây dựng và xử lý các quan hệ đơn biến, đa biến để đánh giá tác động của việc sử dụng nước thượng lưu cho thấy:

- Tác động làm biến đổi dòng chảy đến so với tự nhiên do hoạt động điều tiết dòng chảy ngày trong mùa cạn và quá trình tích-xả lũ đan xen trong mùa lũ của các hồ chứa phía Trung Quốc, ảnh hưởng đến tính chủ động trong hoạt động tích, xả nước của các

hồ chứa trên lãnh thổ nước ta;

- Tích nước của các hồ chứa phía Trung Quốc vào một số thời đoạn trong mùa mùa cạn và thời kỳ lũ sớm (15/VI-20/VII), làm giảm lượng dòng chảy đến các sông ở nước ta trong các thời kỳ này, gây ảnh hưởng đến hoạt động sử dụng nước và hệ sinh thái hạ du

- Xuất hiện hiện tượng xả lũ lớn hơn lũ tự nhiên trong thời kỳ tích nước cao (đầu tháng X) của các hồ chứa phía Trung Quốc, làm gia tăng nguy cơ xuất hiện sự cố công trình đối với hạ du

Áp dụng mô hình mưa-dòng chảy, phương pháp hồi quy nhiều biến và mô hình thủy lực để đánh giá ảnh hưởng điều tiết của các hồ chứa đến vùng hạ du sông Hồng cho thấy:

- Các hồ chứa thượng lưu chủ yếu làm biến đổi phân phối dòng chảy năm tự nhiên vùng hạ du;

- Giảm dòng chảy đỉnh lũ tuy nhiên làm gia tăng thời gian duy trì mực nước lũ

do điều tiết là đặc điểm cần chú ý đối với công tác phòng chống lũ lụt vùng ĐBSH đối với vùng có đê đất bảo vệ, có khả năng chống áp lực nước kém nếu thời gian ngâm nước kéo dài

Mức độ tác động làm biến đổi dòng chảy vùng hạ du do tác động của sử dụng nước thượng lưu sông Hồng được đánh giá theo phương pháp tiếp cận phạm vi biến đổi (Range of Variability Approach), được nghiên cứu ở Hoa Kỳ, sử dụng 32 chỉ số biến đổi thủy văn (Indicators of Hydrologic Alteration) Kết quả nghiên cứu cho thấy mức

độ tác động của sử dụng nước thượng nguồn đối với hạ du sông Hồng được đánh giá ở mức trung bình theo chỉ tiêu được áp dụng ở Hoa Kỳ, Trung Quốc và một số nước khác

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài, các biện pháp giảm thiểu các tác động bất lợi của việc khai thác sử dụng nước vùng thượng lưu đến TNN sông Hồng được đề xuất dựa trên các biện pháp phi công trình và các biện pháp công trình và vận hành công trình Trong đó, biện pháp phi công trình cần được quan tâmbao gồm:

- Tăng cường quan trắc KTTV-MT dọc biên giới Việt-Trung;

- Nghiên cứu nâng cao độ chính xác của công nghệ giải đoán thông tin viễn thám xác định hiện trạng trữ nước của các hồ chứa Trung Quốc và độ chính xác của các thông tin dự báo mưa

- Quản lý tổng hợp TNN dựa trên quy hoạch phân bổ TNN, xây dựng quy trình vận hành liên hồ trong mùa cạn

- Tăng cường hợp tác quốc tế với Trung Quốc, tiến tới đàm phán và ký kết các thỏa thuận hợp tác về TNN xuyên biên giới Việt-Trung Đề nghị phía Trung Quốc có các biện pháp ổn định dòng chảy trong mùa cạn, đàm phán về vấn đề duy trì dòng chảy tối thiểu, trao đổi thông tin về sử dụng nước, xả lũ của các

hồ chứa thượng lưu, phục vụ công tác dự báo, phòng ngừa thiên tai do lũ lụt

MỞ ĐẦU

Lưu vực sông Hồng có diện tích 147.525 km2 có ý nghĩa quan trọng đối với hoạt động sản xuất, đời sống và môi trường của khu vực Tây Bắc, Đông Bắc và vùng Đồng bằng Bắc bộ, trong đó có 74.828 km2 nằm trên lãnh thổ Trung Quốc, bằng 50,7% tổng diện tích lưu vực và 1120 km2 nằm trên lãnh thổ CHDCND Lào Tài nguyên nước mưa toàn bộ lưu vực sông khoảng 232,78 tỷ m3/năm, trong đó, tài nguyên nước mưa trên lãnh thổ Trung Quốc khoảng 97,71 tỷ m3/năm, bằng 42,0% tài nguyên nước mưa của lưu vực Tài nguyên nước mặt trên toàn lưu vực sông Hồng là 121,7 tỷ m3/năm, trên lãnh thổ Trung Quốc khoảng 47,2 tỷ m3/năm, bằng 38,8% tài nguyên nước mặt của lưu vực Do đó, nguồn nước hình thành trên lãnh thổ Trung Quốc chảy vào Việt Nam có vai trò quan trọng đối với tài nguyên nước (TNN) và môi trường của vùng hạ du sông Hồng Tuy nhiên, lượng mưa và dòng chảy phân bổ không đều theo không gian và thời gian, cùng với sự gia tăng dân số, phát triển kinh tế trên lưu vực đã làm cho nhu cầu sử dụng tài nguyên nước tăng lên một cách mạnh mẽ, nhất

là từ đầu thế kỷ 21 đến nay Theo kết quả nghiên cứu cập nhật mới đây năm 2012 bằng ảnh viễn thám, trên vùng thượng nguồn thuộc lãnh thổ Trung Quốc đã xây dựng 65 hồ chứa thủy điện và đập ngăn nước vừa và nhỏ trên các dòng chính và dòng nhánh các sông Lý Tiên (thượng nguồn sông Đà), sông Nguyên (thượng nguồn sông Thao) và sông Bàn Long (thượng nguồn sông Lô) Trên lãnh thổ Việt Nam các công trình lớn đã được xây dựng và đi vào hoạt động là hồ Hòa Bình và hồ Sơn La trên sông Đà, hồ Thác Bà, hồ Tuyên Quang trên sông Lô –Gâm, các hồ chứa nước khác đang được xây dựng trên hệ thống sông Đà như hồ thủy điện Lai Châu, Bản Chát, Huổi Quảng và thủy điện Nậm Chiến, trên sông Lô đang xây dựng Thủy điện Chiêm Hóa và một số hồ chứa khác Các hồ chứa thủy điện thượng nguồn sông Hồng trên lãnh thổ Trung Quốc

và Việt Nam có ý nghĩa quan trọng đối với việc bảo đảm nguồn năng lượng thủy điện, cấp nước phục vụ sản xuất và đời sống nhưng đồng thời cũng tác động mạnh mẽ đến chế độ thủy văn, thủy lực, các đặc trưng TNN vùng Đồng bằng sông Hồng-sông Thái Bình Trong những năm gần đây, tình trạng suy giảm nguồn nước tại các trạm thủy văn Đồng bằng sông Hồng, nhất là trong mùa cạn và hiện tượng tăng bất thường dòng chảy sông Hồng sang sông Thái Bình qua sông Đuống đã làm nảy sinh những vấn đề nổi cộm đối với vấn đề cấp nước, duy trì hệ sinh thái ổn định cho hạ du Do đó, việc nghiên cứu tác động của việc sử dụng nước thượng lưu đến TNN lưu vực sông Hồng

là rất cần thiết để tìm hiểu nguyên nhân của sự biến đổi các đặc trưng TNN ở hạ du sông Hồng, từ đó kiến nghị các biện pháp giảm thiểu tác động bất lợi do khai thác, sử dụng TNN ở thượng lưu lưu vực sông Hồng

Đề tài: Nghiên cứu tác động của việc sử dụng nước thượng lưu đến tài nguyên

nước lưu vực sông Hồng được Bộ Tài nguyên và Môi trường giao cho Viện Khoa học

Khí tượng Thủy văn và Môi trường thực hiện từ tháng 6 năm 2010 Báo cáo tổng kết

đề tài được trình bày trong 6 chương bao gồm:

Chương I: Tổng quan về nội dung nghiên cứu của đề tài;

Chương II: Đánh giá tài nguyên nước lưu vực sông Hồng;

Chương III: Tình hình khai thác, sử dụng TNN vùng thượng lưu lưu vực sông Hồng;

Chương IV: Đánh giá xu thế biến đổi tài nguyên nước sông Hồng;

Chương V: Đánh giá tác động của việc sử dụng nước thượng lưu đến TNN lưu vực sông Hồng;

Chương VI: Đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động do khai thác sử dụng nước thượng lưu

Nhìn chung, Báo cáo tổng kết đã bám sát được mục tiêu và các nội dung nghiên cứu của đề tài đã được phê duyệt

Trong quá trình thực hiện đề tài, chủ nhiệm và các cộng tác viên đã có nhiều cố gắng nhằm thực hiện nhiệm vụ được giao

Chủ nhiệm và các cộng tác viên của đề tài xin trân trọng cảm ơn TS Nguyễn Thái Lai, Thứ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường, Vụ Khoa học và Công Nghệ, Bộ Tài nguyên và Môi trường, GS TS Trần Thục và lãnh đạo Viện KH KTTV&MT đã chỉ đạo, giúp đỡ trong quá trình thực hiện và hoàn thiện các nội dung nghiên cứu Chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Lâm, Trung tâm Viễn thám quốc gia, TS Nguyễn Lan Châu, TS Đào Thanh Thủy, Trung tâm KTTV QG, TS Đặng Lan Hương, Cục Quản lý TNN, Th.S Lê Văn Diệm, VP UB SMC Việt Nam và các chuyên gia, các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ và phối hợp trong quá trình xây dựng đề cương nghiên cứu cũng như trong quá trình thực hiện đề tài

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

Sự phát triển kinh tế - xã hội, gia tăng dân số đã dẫn đến việc tăng cường sử dụng TNN trên lưu vực sông trong bối cảnh tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu Đối với các con sông lớn và các sông liên quốc gia, việc đẩy mạnh khai thác sử dụng TNN khu vực thượng lưu các lưu vực sông cho các mục tiêu phát triển, nhất là đối với việc xây dựng các hồ chứa nước cho thủy điện, tưới tiêu và chuyển nước sang các lưu vực khác sẽ gây ảnh hưởng đến TNN vùng hạ lưu, có thể dẫn đến sự mất cân đối và mâu thuẫn về sử dụng TNN giữa các ngành, các địa phương trong một quốc gia hoặc giữa các quốc gia vùng thượng và hạ lưu của lưu vực sông

Nước ta có một số hệ thống sông lớn, xuyên biên giới, ngoài hệ thống sông Hồng, Sông Kỳ Cùng- Bằng Giang có diện tích nằm trên lãnh thổ Việt Nam là 10.532

km2 đổ vào sông Tả Giang tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc; Lưu vực sông Mã tính đến trạm thủy văn Cẩm Thủy có diện tích 17.500 km2 trong đó 5880 km2 diện tích lưu vực vùng thượng lưu nằm ở địa phận nước CHDCND Lào; Lưu vực sông Cả tính đến trạm thủy văn Yên Thượng có tổng diện tích 23.000 km2 với diện tích khoảng 9.470 km2vùng thượng lưu nằm ở lãnh thổ nước CHDCND Lào; các sông Sê San, Xrêpốc có phần diện tích thượng lưu nằm ở nước ta chảy sang lãnh thổ Căm Pu Chia, đổ vào sông Mê Công; sông Mê Công là sông quốc tế, có diện tích 795.000 km2, trong đó có 724.000 km2 diện tích lưu vực nằm ở địa phận các nước khác (chiếm gần 91,1%) Hiện nay, tình hình khai thác và sử dụng nước thượng nguồn các sông trong khu vực phát triển rất mạnh mẽ, nhất là vùng thượng lưu sông Hồng, sông Mê Công, trên phần lãnh thổ Trung Quốc cho các mục tiêu phát triển thủy điện, tưới tiêu và các dự án sử dụng nước khác Đề tài nghiên cứu đánh giá tác động của việc sử dụng nước phía thượng lưu đến tài nguyên nước lưu vực sông Hồng được đề ra trong chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ của Bộ Tài nguyên và Môi trường mã số TNMT.02/10-15, trên cơ

sở nghiên cứu các phương pháp, công nghệ hỗ trợ trong việc xác định các khu vực khai thác sử dụng TNN, đề xuất các phương pháp thích hợp đánh giá tác động do khai thác, sử dụng TNN vùng thượng lưu đối với hạ lưu các sông lớn, chảy xuyên biên giới

và đề xuất các biện pháp giám sát, theo dõi các hoạt động khai thác, giảm thiểu các động tiêu cực, kiến nghị các giải pháp nhằm giải quyết các mâu thuẫn có thể nảy sinh trong sử dụng TNN Do đó, đề tài có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn góp phần thúc đẩy mục tiêu phát triển bền vững trên toàn bộ lưu vực sông

Sông Hồng, sông lớn thứ 2 của nước ta, bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam Trung Quốc, có đặc thù riêng biệt là thượng nguồn có nhiều các hồ chứa, đa mục tiêu đã và đang điều tiết mạnh mẽ dòng chảy sông Tổng lượng dòng chảy trung bình hàng năm

tự nhiên hệ thống sông Hồng là 122,5 km3, chiếm khoảng 14,0% tổng lượng dòng chảy sông ngòi toàn quốc Theo tính toán, lượng nước sông Hồng có thể đảm bảo

khoảng 5000 m3/người/năm Tuy nhiên, phân bố nguồn nước không đều trong năm Mùa lũ chiếm 70-80% lượng nước cả năm, mùa cạn chiếm phần còn lại (20-30%) Tháng VIII là tháng có lượng nước lớn nhất chiếm khoảng 15-35%, tháng kiệt nhất thường rơi vào tháng II, III, có những năm kiệt, lượng nước tháng cạn nhất chiếm 1-2% lượng nước cả năm

Dòng chảy hiện tại và tương lai hạ du sông Hồng chịu ảnh hưởng rất lớn của việc điều tiết của hệ thống hồ chứa thượng nguồn Trên phần lưu vực sông Hồng thuộc Việt Nam, đáng chú ý là hồ chứa Thác Bà (hoàn thành năm 1971), hồ chứa Hoà Bình (đưa vào hoạt động năm 1989), hồ Tuyên Quang hoàn thành năm 2006 và hồ chứa Sơn

La đã bắt đầu tích nước trong năm 2010, hồ Lai Châu cũng đã được khởi công xây dựng vào năm 2010, ngoài ra một số hồ chứa thủy điện vừa và nhỏ khác hiện đang được xây dựng trên các sông nhánh của sông Đà và sông Lô

Trên lãnh thổ Trung Quốc, các hồ chứa nước trên sông Lý Tiên (thượng nguồn sông Đà), trên sông Nguyên (thượng nguồn sông Thao) và các hồ chứa trên sông Bàn Long (thượng nguồn sông Lô) đã và sẽ gây ra các tác động điều tiết dòng chảy, gây ảnh hưởng đến việc khai thác và sử dụng TNN các khu vực hạ lưu công trình

Trong những năm gần đây, tình trạng suy giảm nguồn nước trong thời kỳ tích nước (tháng IX-X) của các hồ chứa trên lãnh thổ Việt Nam, đồng thời tình trạng hạn hán, thiếu nước đã diễn ra liên tục và trầm trọng ở hạ lưu sông Hồng Mực nước sông Hồng tại Hà Nội đã xuống rất thấp, trong nhiều thời đoạn đã xuống dưới 2,0m và xuất hiện cả thời đoạn mực nước thấp hơn 1,0m, năm 2010 mực nước thấp nhất tại Hà Nội chỉ quan trắc được 10cm trong khi mực nước cần thiết tại Hà Nội để bảo đảm hoạt động bình thường của các công trình thủy lợi sử dụng nước vùng Đồng bằng sông Hồng là 2,3-2,5m đã gây nhiều khó khăn cho các hoạt động sản xuất nông nghiệp, giao thông và môi trường Tình trạng suy giảm nguồn nước vùng hạ lưu sông Hồng trong những năm gần đây do tác động của những nguyên nhân khác nhau: yếu tố tự nhiên kết hợp với hoạt động kinh tế -xã hội của con người trên lưu vực và một trong những nguyên nhân quan trọng là tình trạng khai thác TNN vùng thượng lưu cho mục tiêu phát điện và các nhu cầu phát triển khác Vì vậy, nghiên cứu đánh giá định lượng về hiện trạng và mức độ tác động của việc sử dụng nước phía thượng lưu đến TNN lưu vực sông Hồng và tìm ra nguyên nhân của các tác động là rất cần thiết nhằm đề xuất các biện pháp có tính khả thi để khắc phục tình trạng suy giảm nguồn nước vùng hạ lưu sông Hồng

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Xác lập các phương pháp, công nghệ hỗ trợ trong việc xác định các khu vực khai thác, sử dụng TNN, áp dụng thí điểm cho vùng thượng lưu lưu vực sông Hồng;

- Đề xuất các phương pháp thích hợp để đánh giá tác động do khai thác, sử dụng TNN ở vùng thượng lưu đến phân phối TNN trong lưu vực sông;

- Đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động do khai thác sử dụng TNN ở thượng lưu lưu vực sông Hồng

1.3 Phương pháp tiếp cận

1.3.1 Cách tiếp cận dựa trên các nguyên tắc quản lý tài nguyên nước quốc tế

Các nguyên tắc nổi bật về quản lý tài nguyên nước quốc tế như sau [60]:

¾ Các nguyên tắc chủ quyền: mỗi quốc gia có quyền phát triển chiến lược, chính

sách, luật và các tổ chức cơ quan của mình để phát triển và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên nước

¾ Các nguyên tắc quốc tế (ngoài biên giới): sử dụng nước ở thượng nguồn phải

có trách nhiệm với sử dụng nước ở hạ lưu và ngược lại Các nguyên lý này với ý thức

mở rộng tính công bằng và các nguyên tắc phòng ngừa dọc các biên giới các quốc gia

¾ Nguyên tắc công bằng: tất cả mọi người đều có quyền cơ bản là quyền sử dụng

các tài nguyên cho sự tồn tại và phát triển; không ai trong xã hội được đặt vào thế bất lợi trong khía cạnh này

¾ Nguyên tắc tồn tại giữa nhiều thế hệ: các thế hệ hiện nay không nên sử dụng

quá mức, xâm phạm vào nguồn tài nguyên cơ bản của các thế hệ tương lai

¾ Nguyên tắc nước như một hàng hóa kinh tế: người sử dụng nên trả một giá trị

kinh tế cho việc sử dụng nước với điều kiện là giá nước phải phù hợp (tức là phải đủ sức chi trả) và nguyên lý này không mẫu thuẫn với nguyên lý công bằng (tức là nguyên lý công bằng phải được ưu tiên hơn)

¾ Nguyên tắc chi trả của người gây ô nhiễm: người nào mà gây tổn hại đến hệ

thống tài nguyên thiên nhiên phải trả phí cho sự tổn hại đó

¾ Nguyên tắc phòng ngừa: các chính phủ bắt buộc phải bảo vệ công dân chống lại

các nguy cơ thiên tai, nguyên tắc này được áp dụng để ngăn chặn hoặc giảm thiểu tổn thất do thiên tai và con người có thể gây ra

Cách tiếp cận dựa trên các nguyên tắc quản lý TNN các lưu vực sông quốc tế là

cơ sở để thu thập số liệu phục vụ công tác nghiên cứu khoa học và quản lý tài nguyên nước trên các lưu vực sông quốc tế và các sông xuyên biên giới

1.3.2 Cách tiếp cận dựa trên quan điểm quản lý tổng hợp TNN

Quản lý tổng hợp TNN là một quá trình đẩy mạnh phối hợp phát triển và quản

lý TNN, đất và các tài nguyên liên quan, sao cho tối đa hóa các lợi ích kinh tế và phúc lợi xã hội một cách công bằng, mà không phương hại đến tính bền vững của các hệ sinh thái thiết yếu (GWP)

Nhu cầu về quản lý tổng hợp TNN xuất phát những vấn đề về nước của thời đại, đó là [5] :

- Nước là nguồn gốc của sự sống;

- Nước là tài nguyên có hạn;

- Áp lực về nước do gia tăng dân số;

- An ninh nước cho lương thực;

- Bảo vệ các hệ sinh thái thiết yếu;

- Ứng phó với thiên tai và quản lý rủi ro

Để quản lý tổng hợp TNN, cần thực hiện các hoạt động:

- Tạo dựng môi trường thuận lợi;

- Xây dựng khung thể chế;

- Sử dụng các công cụ quản lý, bao gồm: Đánh giá TNN, xây dựng chương trình QLTH TNN quốc gia; Phân phối TNN và quản lý xung đột; các công

cụ điều hành; công cụ kinh tế; truyền thông và hệ thống thông tin

Đánh giá TNN và mức độ tác động của các hoạt động phát triển đến TNN, trong đó có việc nghiên cứu, đánh giá tác động của việc khai thác, sử dụng vùng thượng lưu đến hạ lưu là một hoạt động quan trọng nhằm đề xuất các giải pháp, kiến nghị trợ giúp cho công tác quản lý tổng hợp TNN

1.3.3 Cách tiếp cận ứng dụng các phương pháp, công nghệ hiện có để khắc phục tình trạng thiếu số liệu, thông tin về khai thác sử dụng nước trên các sông xuyên biên giới

Đối với các sông lớn, chảy xuyên biên giới, đặc điểm khác biệt nổi bật so với các sông nằm trong lãnh thổ một quốc gia là tình trạng thiếu và không đồng bộ về số liệu KTTV, thiếu các thông tin về mức độ khai thác và sử dụng TNN trên phạm vi toàn lưu vực

Trong nghiên cứu đánh giá tác động của khai thác và sử dụng tài nguyên nước

và quản lý TNN các sông lớn, chảy xuyên biên giới, do có tính bao quát và liên tục trong không gian, công nghệ viễn thám được ứng dụng khá phổ biến trên thế giới để phát hiện, xác định vị trí, quy mô khai thác tài nguyên nước và dự đoán mức độ ảnh hưởng của việc sử dụng nước (khả năng tích nước hoặc xả nước) của các hồ chứa phía thượng lưu đối với hạ du dựa trên cơ sở giải đoán các thông tin viễn thám được thu thập cập nhật về hiện trạng nguồn nước ở thượng lưu

Nghiên cứu đánh giá tác động do khai thác, sử dụng TNN vùng thượng lưu đối với hạ lưu các của các sông lớn, chảy xuyên biên giới được thực hiện dựa trên cơ sở đánh giá hiện trạng tài nguyên nước và mức độ tác động của hiện trạng sử dụng nước thượng lưu đối với hạ du, áp dụng cho lưu vực sông Hồng Đề tài có các nội dung nghiên cứu chính như sau:

- Thu thập các loại số liệu và thông tin cần thiết;

- Điều tra khảo sát bổ sung;

- Nghiên cứu đánh giá hiện trạng TNN và tìm hiểu nguyên nhân của tình trạng suy giảm TNN vùng hạ lưu hệ thống sông Hồng trong những năm gần đây;

- Nghiên cứu phương pháp, công nghệ hỗ trợ trong việc xác định các khu vực khai thác, sử dụng TNN, áp dụng thí điểm cho vùng thượng lưu lưu vực sông Hồng;

- Nghiên cứu các phương pháp thích hợp và áp dụng để đánh giá tác động do khai thác, sử dụng nước thượng lưu đến TNN vùng hạ lưu sông Hồng;

- Đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động do khai thác, sử dụng nước vùng thượng lưu

1.3.4 Cách tiếp cận dựa trên cơ sở tăng cường hợp tác trao đổi thông tin, tư liệu, nghiên cứu khoa học

Sự hợp tác được tăng cường về trao đổi thông tin KTTV, các kết quả nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm quản lý TNN giữa Việt Nam cũng như giữa Ủy hội sông

Mê Công quốc tế với Trung Quốc những năm gần đây nhằm nâng cao nhận thức về TNN và phát triển bền vững, tạo điều kiện để nâng cao hiệu quả công tác dự báo KTTV, đề xuất việc khai thác, sử dụng TNN xuyên biên giới một cách công bằng hợp

lý, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý TNN, phòng chống thiên tai liên quan đến lũ lụt và hạn hán trên lưu vực sông Hồng thuộc lãnh thổ nước ta

1.3.5 Cách tiếp cận kế thừa

Kinh nghiệm trên trên giới và trong nước trong việc đánh giá tác động của hoạt động sử dụng nước thượng lưu đối với TNN vùng hạ du các lưu vực sông là cơ sở để nghiên cứu và áp dụng trong đề tài nghiên cứu Các kết quả nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào nghiên cứu tính toán, dự báo dòng chảy mùa mưa-lũ và đánh giá tác động việc khai thác sử dụng nước của các hồ chứa nước vùng thượng lưu giới hạn trên lãnh thổ Việt Nam đến TNN vùng Đồng bằng sông Hồng, do đó, việc kế thừa và phát triển các nghiên cứu trước đây, đồng thời, tham khảo các tài liệu, kết quả nghiên cứu

về TNN các sông thượng nguồn hệ thống sông Hồng nằm trên lãnh thổ Trung Quốc để tạo công cụ phục vụ công tác theo dõi, giám sát, đánh giá được tác động của việc khai thác, sử dụng nước trên phần lưu vực thuộc nước ngoài và ảnh hưởng tới nguồn nước

về nước ta là rất cần thiết để đề xuất các biện pháp giảm thiểu các tác động tiêu cực và kiến nghị các giải pháp phục vụ quản lý tổng hợp TNN lưu vực sông Hồng

1.4 Phương pháp nghiên cứu

thời sử dụng các phương pháp, mô hình để khôi phục dòng chảy tự nhiên và sau đó

đối chiếu và so sánh với dòng chảy đã bị điều tiết từ đó đánh giá được mức độ tác

động Đối với bài toán thứ hai, nhiệm vụ đặt ra là nghiên cứu các kịch bản tính toán

đánh giá mức độ tác động có khả năng xảy ra trong các kịch bản về số lượng, quy mô công trình, quy trình vận hành các công trình sử dụng nước thượng lưu, từ đó nghiên cứu đánh giá được tác động của sử dụng nước thượng lưu theo các kịch bản đối với hạ lưu Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đánh giá hiện trạng mức độ tác động của việc sử

dụng nước thượng lưu đối với tài nguyên nước lưu vực sông Hồng (bài toán 1) do đó,

sơ đồ khối về phương pháp luận nghiên cứu áp dụng trong quá trình thực hiện đề tài được thể hiện ở hình 1.1

1.4.2 Công cụ nghiên cứu

Đối với cả 2 bài toán trên các công cụ phân tích các mối quan hệ sau được áp dụng:

- Tương quan không gian và thời gian của các đặc trưng TNN;

- Quan hệ mưa-dòng chảy;

- Cân bằng nước đoạn sông - hồ chứa;

- Diễn toán dòng chảy trong hệ thống sông;

- Các phương pháp đánh giá sự biến đổi các đặc trưng TNN

Bên cạnh các phương pháp, công cụ nghiên cứu dựa trên nguyên lý tất định, các phương pháp thống kê, phương pháp tổng hợp địa lý, nội ngoại suy số liệu vẫn là các công cụ hữu hiệu có thể đưa ra các kết quả nghiên cứu bảo đảm độ tin cậy trong các trường hợp thiếu số liệu quan trắc, nhất là đối với các lưu vực sông có phần diện tích nằm trên lãnh thổ nước ngoài

- Để đánh giá mức độ biến đổi dòng chảy dưới tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu, phương pháp phân tích xu thế, các phương pháp phân tích thống kê nhiều chiều được áp dụng khá phổ biến ở nhiều nước trên thế giới để giải quyết vấn đề đặt ra

- Đối với các bài toán khôi phục dòng chảy tự nhiên, việc nghiên cứu xây dựng các quan hệ mưa-dòng chảy thích hợp với từng hoàn cảnh thực tế kết hợp với việc ứng dụng các mô hình toán về mưa-dòng chảy như mô hình mưa-dòng chảy NAM, SWAT,

mô hình HEC-HMS, TANK, mô hình SSARR, mô hình NLRRM có thể được vận dụng để giải quyết vấn đề đặt ra Các mô hình thủy lực như mô hình Mike-11, ISIS,

mô hình HEC-RAS, hiện đang được áp dụng phổ biến ở trong và ngoài nước là các công cụ hữu hiệu diễn toán dòng chảy tự nhiên và điều tiết trong hệ thống sông

Lưu vực sông Hồng là lưu vực sông có phần diện tích nằm ngoài biên giới nên

số liệu KTTV trên phần lãnh thổ Trung Quốc thiếu và không đồng bộ, các thông tin về khai thác sử dụng TNN cũng rất hạn chế, khác với sông Mê Công là sông Quốc tế, việc trao đổi số liệu KTTV, thông tin về sử dụng nước được thực hiện dễ dàng hơn thông qua Ủy hội sông Mê Công Quốc tế Do đó, để khắc phục tình trạng thiếu và không đồng bộ về số liệu, thông tin, đề tài đã áp dụng phương pháp viễn thám để xác định số lượng và vị trí các công trình trên lãnh thổ Trung Quốc, các phương pháp phân tích thống kê, tổng hợp địa lý để nội ngoại suy số liệu, đồng thời áp dụng các phương

pháp phân tích xu thế, mô hình mưa-dòng chảy và mô hình thủy lực khôi phục dòng

chảy tự nhiên, phương pháp thống kê nhiều chiều, phương pháp đánh giá mức độ biến đổi RVA để đánh giá mức độ tác động sử dụng nước thượng lưu đối với TNN

vùng hạ du

Hình 1.1 Sơ đồ khối về phương pháp luận nghiên cứu đánh giá hiện trạng tác động sử

dụng nước thượng lưu

Đánh giá các đặc trưng TNN trên

cơ sở số liệu quan trắc cập nhật

Công nghệ viễn thám hỗ trợ hệ thống hóa các công trình sử dụng nước thượng lưu

Đánh giá xu thế biến đổi các đặc trưng TNN, phân tích các nguyên nhân biến đổi

Đánh giá tác động của sử dụng nước thượng lưu đến TNN lưu vực sông

Phân chia thành các thời kỳ dòng chảy tự nhiên và thời kỳ chịu tác động sử dụng nước thượng lưu

TNN trong thời kỳ không chịu

1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu phát triển tài nguyên nước đã được đề cập trên thế giới vào các năm 1960-1970, sau đó là quản lý TNN (1980-1990) và quản lý tổng hợp TNN nhằm phát triển bền vững được đề cập từ những năm 1990 trở lại đây [56]

Nhận định về tầm quan trọng của việc quản lý tổng hợp tài nguyên nước, các nguyên tắc chia sẻ nguồn nước đối với các sông lớn, liên quốc gia được đề cập ngày càng nhiều tại các Hội nghị, Diễn đàn của các tổ chức quốc tế [56, 60]

Quản lý tổng hợp TNN xuyên biên giới là việc xây dựng và thực hiện các quy tắc giám sát, kiểm soát và chia sẻ nguồn nước nhằm đạt được sự phát triển hài hòa về kinh tế, chính trị, xã hội, bảo vệ môi trường giữa các quốc gia có dòng sông chảy qua

Đánh giá mức độ tác động của các hoạt động phát triển đến TNN, trong đó có việc nghiên cứu, đánh giá tác động của việc khai thác, sử dụng vùng thượng lưu đến hạ lưu là một hoạt động quan trọng nhằm đề xuất các giải pháp, kiến nghị trợ giúp cho công tác quản lý tổng hợp TNN

Các vấn đề về chia sẻ nguồn nước, đánh giá tác động của việc sử dụng tài nguyên nước trong lưu vực sông cũng đã được thực hiện trong khuôn khổ chương trình sử dụng nước (WUP) [48] của Ủy hội sông Mê Công quốc tế, trong đó đề xuất sử dụng các mô hình SWAT, IQQM, ISIS để đánh giá tác động của các kịch bản khai thác, sử dụng TNN đến hạ lưu, đồng thời đã nghiên cứu về duy trì dòng chảy tối thiểu trên dòng chính, đề ra quy tắc duy trì dòng chảy tối thiểu trên dòng chính Theo đó, dòng chảy cần duy trì tại các điểm không chế về mùa cạn không nhỏ hơn dòng chảy tự nhiên nhỏ nhất trung bình tháng nhiều năm Đây là cơ sở cho việc đàm phán về sử dụng nước và điều hành hệ thống hồ chứa bảo đảm môi trường hạ lưu không được kém hơn môi trường tự nhiên vốn có của dòng sông

Phương pháp vận hành hệ thống nguồn nước, tác động điều tiết nguồn nước được tổng hợp trong công trình nghiên cứu của các tác giả Lary W Mays, NNK [44] Nghiên cứu hiện tượng sóng lũ gây ra do vỡ đập được thể hiện trong các công trình nghiên cứu của Fread và NNK [28]

Hiện nay, Chương trình phát triển TNN và kiểm soát lũ xuyên biên giới cũng đang được triển khai trong khuôn khổ hợp tác trong lưu vực sông Mê Công [50, 51]

Nguyên tắc hợp tác và các lợi ích đem lại của việc hợp tác quốc tế trong việc sử dụng hợp lý và không gây tác động có hại nguồn TNN sông quốc tế và xuyên biên giới được đề cập trong các công trình nghiên cứu của Savenie ,Van Der Zaag, Sadoff và các nghiên cứu của Ủy hội sông Mê Công quốc tế [47, 55, 56]

Hiệu quả của các Hiệp ước quốc tế về TNN xuyên biên giới trong việc giải quyết các khác biệt về kiểm soát lũ, tranh chấp về TNN được đề cập trong các công

trình nghiên cứu của Van Der Zaag, NNK [60], Feng Yan, He Daming [41], Martin Trondalen [47], Trần Thục, NNK [45]

Hiện trạng, sử dụng , xu thế biến đổi TNN và các vấn đề liên quan đến TNN lưu vực sông Nguyên-sông Hồng được đề cập trong các công trình của các cơ quan và các tác giả Trung Quốc và Việt Nam như: Cục thủy văn, Bộ thủy lợi Trung Quốc [38],

Tạ Thục Cầm [37], Yungang, NNK [61], Trần Hồng Thái, NNK [58]

Các phương pháp nghiên cứu sự biến đổi dòng chảy hạ du dưới tác động của các công trình thủy lợi, thủy điện được nhiều nhà khoa học định hướng đến việc định lượng hóa mức độ biến đổi các đặc trưng TNN như dòng chảy ngày, dòng chảy tháng, năm trên cơ sở khôi phục dòng chảy tự nhiên, phân tích các đặc trưng như hệ số biến đổi, phân phối theo thời gian, quan hệ độ lớn- tần suất - thời gian duy trì,

Cách tiếp cận đa biến để đánh giá định lượng mức độ biến đổi thủy văn dưới tác động của các công trình điều tiết dòng chảy do các nhà khoa học người Úc Hughes and James đề xuất năm 1989 [43] Cách tiếp cận đa biến cho phép nghiên cứu tác động nhiều chiều của sự biến đổi các đặc trưng thủy văn đến cấu trúc đa dạng sinh học trong lòng dẫn, đồng bằng ngập ngụt và hệ sinh thái Năm 1995, các nhà khoa học của Ủy ban Bảo vệ Thiên nhiên Hoa Kỳ (The US Nature Conservancy) là Richter BD, Braumgarner JV và NNK [54] đã đề xuất các chỉ số đánh giá sự biến đổi thủy văn

IHA (Indicators of Hydrologic Alteration) và năm 1998 các nhà khoa học này [ 52] đã

đề xuất phương pháp RVA (Range of Variability Approarch), như một công cụ hỗ trợ

để quản lý và kiểm soát môi trường sinh thái hạ du các công trình điều tiết dòng chảy, trong đó, 5 nhóm chỉ số biến đổi (IHA) là độ lớn dòng chảy, thời gian xuất hiện, tần suất, thời gian duy trì và cường độ biến đổi, gồm 32 chỉ số thủy văn đã được sử dụng

để đánh giá mức độ biến đổi dòng chảy DHA (Degree of Hydrologic Alteration) dưới

tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu Phương pháp đã được sử dụng ở Hoa Kỳ và nhiều nước khác [53, 57], có thể áp dụng đối với các sông chịu ảnh hưởng điều tiết của các hồ thủy điện ở nước ta

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu tác động của các đập thủy điện Trung Quốc đến dòng chảy ĐBSCL

đã được Ủy Ban Mê Công Việt Nam thực hiện trong các năm 2004 và 2005 Các tác giả: Lê Đức Trung, Tô Quang Toản, Huỳnh Minh Ngọc [20] đã nghiên cứu về cân bằng nước lưu vực Mê Công dưới hoạt động của một số nhà máy thủy điện Trung Quốc đã và sẽ đi vào hoạt động trong tương lai gần (đến 2015) Nghiên cứu này đã chia ra làm 3 nghiên cứu thành phần : (i) Đánh giá việc sử dụng nước ở tiểu lưu vực

Mê Công thuộc tỉnh Vân Nam và phụ cận ; (ii) Xây dựng mô hình ; và (iii) Tính toán cân bằng nước và các tác động khác Các nghiên cứu này đã sử dụng bộ công cụ mô hình DSF để mô phỏng tính toán cân bằng nước, đánh giá sự thay đổi của dòng chảy dọc theo dòng chính Mê Công và xâm nhập nhập mặn Tuy còn ở mức độ sơ lược do thiếu nhiều tài liệu với số kịch bản vận hành còn hạn chế, nhưng đã đưa ra được một

số kết luận quan trọng ban đầu : (1) Việc vận hành các nhà máy thủy điện có thể làm

tăng đáng kể lượng dòng chảy kiệt trên dòng chính Mê Công tại biên giới VN-CPC ;

và (2) khi một số hồ thủy điện tích nước trong mùa khô (đây là điều kiện làm việc bất thường có thể xảy ra) sẽ làm giảm đáng kể dòng chảy Mê Công ở VN, dẫn đến tình trạng thiếu nước và sự xâm nhập mặn gia tăng, gây ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất

lương thực và nuôi trồng thủy sản vùng ĐBSCL ở nước ta

Sông Nguyên-Hồng là sông lớn thứ 2 và cũng có tầm quan trọng đặc biệt đối với nước ta Đặc điểm địa lý tự nhiên, đặc điểm khí hậu, tài nguyên nước, rừng và mạng lưới sông Hồng được đề cập đến trong nhiều công trình nghiên cứu của các cơ quan và các tác giả khác nhau [14, 18, 22, 27, 29, 30, 31] Nghiên cứu, đánh giá về tình hình khai thác, sử dụng nước trên lưu vực sông Hồng đã được Cục Quản lý TNN nghiên cứu trong báo cáo điều tra, đánh giá tổng quan tình hình khai thác, sử dụng và quản lý TNN mặt lưu vực sông Hồng-Thái Bình năm 2007 [6] Báo cáo: Đánh giá tác động của việc vận hành các hồ chứa thượng lưu đối với tình trạng cấp nước sản xuất ở vùng hạ lưu đồng bằng Bắc bộ và kiến nghị các giải pháp khắc phục tình trạng thiếu nước sản xuất đã được Hội tưới tiêu thực hiện năm 2009 [15] Đánh giá TNN sông Hồng và nguồn nước thượng lưu sông Hồng phần lãnh thổ Trung Quốc chảy vào Việt Nam được đề cập đến trong các công trình nghiên cứu của tác giả Trần Thanh Xuân [31] Nghiên cứu tác động của việc sử dụng nước phía thượng lưu đến TNN lưu vực sông Hồng được quan tâm và bắt đầu được tiến hành ngay sau khi hồ Hòa Bình đi vào hoạt động [16, 21] Quy trình vận hành hồ Thác Bà, hồ Hòa bình cắt lũ hàng năm phục

vụ phòng lũ cho Đồng bằng sông Hồng đã được nghiên cứu và đã được ban hành Sau khi hồ Tuyên Quang đi vào hoạt động, Quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà trong mùa lũ hàng năm cũng đã được đề xuất và được Thủ tướng Chính phủ ban hành năm 2007 Quy trình vận hành liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa lũ hàng năm do Bộ TN&MT chủ trì xây dựng đã được Thủ tướng phê duyệt năm 2011 [23] Trong quy trình này đã quy định từ ngày 16 tháng 6 đến 15 tháng 9 hàng năm, các hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang phải được điều tiết để phục vụ chống lũ và phát điện theo các nguyên tắc ưu tiên là : bảo đảm an toàn công trình, bảo đảm an toàn chống lũ cho

hạ du và bảo đảm hiệu quả phát điện Quy trình cũng quy định rõ cao trình mực nước trước lũ và vận hành cắt lũ của từng hồ chứa trong từng thời kỳ lũ sớm (15/6 đến 19/7), thời kỳ lũ chính vụ (20/7 đến 21/8) và thời kỳ lũ muộn (22/8 đến 15/9) Quy trình cũng quy định rõ trách nhiệm của từng cơ quan trong việc tổ chức vận hành, thanh tra, kiểm tra việc vận hành các hồ chứa để cắt lũ theo đúng quy trình đã được phê duyệt Quy trình vận hành liên hồ chứa chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang là cơ sở pháp lý để vận hành các công trình bảo đảm an toàn cho hạ du sông Hồng-sông Thái Bình trong mùa lũ

Nghiên cứu tác động của sóng xả lũ hồ Hòa Bình đến thời gian truyền lũ vùng Đồng bằng sông Hồng, sông Thái Bình phục vụ dự báo lũ đã được Cục Dự báo KTTV nghiên cứu vào các năm 1995-1997, nghiên cứu ảnh hưởng của hồ Hòa Bình đến sự

phân phối dòng chảy hạ lưu sông Hồng đã được Viện KTTV nghiên cứu trong các năm 1996-1998, trong đó đã đánh giá tác động điều tiết dòng chảy của hồ Hòa Bình đến dòng chảy mùa lũ, mùa cạn vùng hạ lưu sông Hồng trong những năm đầu hoạt động của hồ Hòa Bình trên cơ sở nghiên cứu khôi phục dòng chảy tự nhiên vùng Đồng bằng sông Hồng đối với các trạm thủy văn Hòa Bình, Sơn Tây, Hà Nội và Thượng Cát Nghiên cứu biến đổi dòng chảy trong lòng sông hạ du vùng đồng bằng sông Hồng, tình trạng suy giảm nguồn nước ở hạ lưu các lưu vực sông, ứng dụng thông tin viễn thám đánh giá và giám sát TNN cũng đã được đề cập trong các nghiên cứu của được thể hiện trong báo cáo của Bộ TN&MT [1] và các tác giả như Trần Thục, Hoàng Minh Tuyển, Lê Đức Ngân, Nguyễn Xuân Lâm, Hoàng Niêm và NNK [24, 16, 13, 17]

Các nghiên cứu, cảnh báo ngập nguy hạ du trong trường hợp giả thiết vỡ đập Sơn La, Hòa Bình cũng đã được thực hiện tại Trường Đại học Xây dựng -Viện Khí tượng Thủy văn, Viện Cơ học và Viện Khoa học Thủy lợi

Nghiên cứu gần đây của PGS.TS Lê Bắc Huỳnh [10] “Thực trạng suy giảm

nguồn nước ở hạ lưu các lưu vực sông và những vấn đề đặt ra đối với công tác quản lý” cho thấy trong những năm gần đây, trên các lưu vực sông, nhất là ở hạ lưu trên hầu

hết các lưu vực sông, tình trạng suy giảm nguồn nước dẫn tới thiếu nước, khan hiếm nước không đủ cung cấp cho sinh hoạt, sản xuất đang diễn ra ngày một thường xuyên hơn, trên phạm vi rộng lớn hơn và ngày càng nghiêm trọng hơn Có nhiều nguyên nhân khách quan, nhưng chủ yếu là những nguyên nhân chủ quan đã gây ra tình trạng

trên Trong nhiều nay, chúng ta thường chỉ chú trọng giá trị thủy điện, thủy lợi của

nước mà chưa chú ý đầy đủ, toàn diện đến các giá trị nhiều mặt, đa dạng và rất thiết yếu của nước trong phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường Hậu quả tác hại của sự suy giảm nguồn nước đã không còn chỉ trên quy mô một vài địa phương mà gây tác động lớn đến tài nguyên nước, môi trường sinh thái các dòng sông, làm gia tăng nguy cơ kém bền vững của tăng trưởng kinh tế, xóa đói giảm nghèo và phát triển

xã hội Nhiều vấn đề lớn đang đặt ra cần giải quyết nhằm khắc phục tình trạng suy giảm nguồn nước và nạn hán hán, thiếu nước, khan hiếm nước

Trong công trình nghiên cứu: “Về giải pháp bảo đảm nguồn nước mùa cạn ở

hạ lưu sông Hồng qua việc đánh giá hiệu quả xả nước từ các hồ chứa thủy điện phục

vụ tưới vụ đông xuân những năm gần đây” của các tác giả Lê Bắc Huỳnh, Nguyễn Thị

Lan Châu, Nguyễn Viết Thi, Nguyễn Thị Ngọc Hà [11] đã phân tich các nguyên nhân khách quan, chủ quan của sự thiếu hụt nguồn nước trong mạng lưới sông ở hạ lưu hệ

thống sông Hồng Trước hết, là do nguồn nước tự nhiên trên lưu vực vào những tháng

cuối năm 2004, 2005 và 2006, đầu năm 2007 có diễn biến phức tạp khi mùa mưa kết thúc sớm; dòng chảy thiếu hụt so với trung bình nhiều năm (TBNN) Chẳng hạn, mùa mưa năm 2006 kết thúc sớm khoảng gần 1 tháng, mưa tháng 1 và 2 lại nhỏ hơn TBNN dẫn đến dòng chảy sông cũng thiếu hụt: sông Đà, hụt TBNN khoảng 12-29%, Thao:

15-33% và sông Lô: nước về hồ thiếu hụt 36% trong tháng 1 nhưng tháng 2 và 3 vượt trung bình 5-9% Một số nguyên nhân khác là:

+ Lượng nước trên phần lưu vực sông Hồng thuộc Trung Quốc chảy về nước ta cũng có những thay đổi nhất định về chế độ; trong cuối năm 2006 đầu năm 2007 còn thiếu hụt khá rõ và biến động phi tự nhiên nên lượng nước về các hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang (và cả lượng nước về Việt Nam theo sông Thao) cũng bị ảnh hưởng lớn;

+ Trong điều kiện các hồ chứa phải tích nước, trữ nước để bảo đảm phát điện; + Các công trình thủy lợi dọc sông Hồng đã được xây dựng cách đây khoảng 30-40 năm căn cứ vào số liệu điều tra cơ bản về tài nguyên nước và khí tượng thủy văn khi lưu vực chưa chịu tác động của các công trình thủy điện Chế độ tài nguyên nước thay đổi do hoạt động của hồ chứa lại chịu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu,… đã gây trở ngại lớn cho hoạt động bình thường (như thiết kế ban đầu) của tất cả các công trình thủy nông dọc sông Hồng Về nguyên tắc, khi điều kiện tài nguyên nước trên sông có những thay đổi lớn (nhất là thay đổi về diễn biến mực nước trên sông dù lưu lượng nước thay đổi không nhiều) thì để bảo đảm công suất hoạt động như thiết kế ban đầu của công trình thủy nông cần phải xem xét lại các thông số, chỉ tiêu thiết kế công trình Tuy nhiên, đến nay, việc này vẫn chưa được giải quyết Vì vậy, hàng năm vào mùa cạn, khi hạn chế xả nước từ các hồ chứa thủy điện làm mực nước

hạ lưu sông Hồng tại Hà Nội xuống dưới 2,3 mét thì lại gặp những khó khăn lớn, thậm chí không thể bơm lấy nước tưới Tình trạng trên còn trầm trọng hơn nữa khi dòng chảy tự nhiên của lưu vực thiếu hụt nhiều so với trung bình lại kết hợp với việc gia tăng lượng nước khai thác, sử dụng ở phần lưu vực thuộc Trung Quốc

Về nguyên tắc, hoạt động điều tiết dòng chảy của các hồ chứa sẽ giúp nâng cao lượng nước ở hạ lưu Tuy nhiên, do những lý do khác nhau của điều hành hồ chứa bảo đảm nguồn điện (thực tế là trữ nước để phát điện khi ngành điện cần) mà lượng dòng chảy ở hạ lưu sông Hồng trong những năm gần đây có nhiều thời đoạn không đạt được như vậy Tình trạng này còn có thể tiếp diễn trong các mùa cạn những năm tới Để

khắc phục, theo các tác giả, cần phải thay đổi phương thức vận hành hồ chứa sử dụng

nước để phát điện hoặc phải xem xét điều chỉnh các thông số thiết kế công trình (giao

thông thủy, thủy nông, cấp nước, môi trường, nông nghiệp,…) và vận hành phù hợp với điều kiện chế độ dòng chảy nhân tạo đã thay đổi hoàn toàn khác theo hướng bất lợi (do tác động sử dụng nước thượng lưu gây ra trong mùa cạn gây ra) nhằm “ứng phó”

hoặc “thích nghi” với hoạt động của ngành điện Chính việc thay đổi phương thức vận

hành trên cơ sở hài hòa lợi ích về điện và các lợi ích tổng hợp của kinh tế, xã hội và môi trường mới bảo đảm phát triển bền vững

Đề tài của trường Đại học quốc gia Hà Nội do PGS TS Nguyễn Hữu Khải làm chủ nhiệm “Nghiên cứu cơ sở khoa học điều hành hệ thống hồ chứa thượng nguồn sông Hồng phục vụ phát điện và cấp nước chống hạn hạ du” đã đề xuất các phương án vận hành hồ chứa Hòa Bình và Tuyên Quang xả nước chống hạn hạ lưu sông Hồng

Kết quả nghiên cứu cho thấy nếu tăng lượng xả các hồ chứa vào mùa cạn thêm 30%, mực nước thiết kế tưới tại Hà Nội có thể được bảo đảm nhưng mực nước hồ Hòa Bình

có thể giảm xuống dưới mực nước chết và sản lượng điện giảm đi đáng kể [12]

Công trình nghiên cứu của Viện Quy họach Thủy lợi [19] “Xây dựng quy trình

vận hành hồ chứa bậc thang sông Đà và Lô điều tiết nước trong mùa khô cho hạ du

sông Hồng – Thái Bình” do TS Tô Trung Nghĩa làm chủ nhiệm (2005-2009) đã xây

dựng quy trình vận hành cho 3 hồ Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang trong mùa cạn

Đề tài ứng dụng công nghệ GAMS để tính toán tối ưu nhu cầu sử dụng nước và mô hình MIKE-11 để tính toán dòng chảy hạ du

Đề tài độc lập cấp Nhà nước [26] “Nghiên cứu cơ sở khoa học, thực tiễn điều hành cấp nước mùa cạn cho đồng bằng sông Hồng” do GS TS Lê Kim Truyền

Trường Đại học Thủy lợi thực hiện từ (2005-2008) đã xây dựng Quy trình mùa cạn

cho 4 hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang và Sơn La Sử dụng mô hình

Mike-11 và các phần mềm điều tiết hồ chứa cấp nước TN1, TN2 do Trường Đại học Thủy

lợi xây dựng Trong đó đã đề xuất mực nước tối thiểu trong mùa cạn tại Hà Nội là

2,5m

Trong Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Bộ do TS Nguyễn Lan Châu làm chủ

nhiệm: Đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy

mùa cạn hạ lưu sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn nước cho hạ du [3] đã

đề cập đến việc đánh giá ảnh hưởng của các hồ chứa vùng thượng lưu đến chế độ dòng chảy mùa cạn ở hạ lưu sông Hồng, dự báo dòng chảy và đề xuất vận hành hồ chứa nước trên sông Đà, Lô đảm bảo nguồn nước hạ lưu trong mùa cạn Đề tài đã nghiên cứu áp dụng các mô hình NAM, Mike-11 để nghiên cứu tác động của các hồ chứa sông Đà, sông Lô đến dòng chảy cạn, đồng thời áp dụng mô hình GAMS để nghiên

cứu đề xuất quy trình vận hành liên hồ chứa mùa cạn Đề tài đã đề xuất “Quy trình

vận hành hệ thống hồ chứa sông Đà, sông Lô trong mùa cạn” nhằm đáp ứng các nhu

cầu nước sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông thủy, dòng chảy môi trường

và nhu cầu phát điện trên cơ sở xác định lượng xả nước từ các hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang thời đoạn tuần (10 ngày) trong các tháng mùa cạn từ tháng XI đến tháng V đối với các năm cạn điển hình tần suất 85%, 90% và 95% Điều kiện để bảo đảm sự hoạt động của các trạm bơm lấy nước là mực nước tại trạm thủy văn Hà Nội phải lớn hơn 2,3m tương ứng với lưu lượng nước tại Sơn Tây đạt 1950m3/s Như vậy, để bảo đảm mực nước tưới như trong điều kiện tự nhiên, hiện nay cần xả một lượng nước gấp 2 lần so với trước đây (lưu lượng tại Sơn Tây chỉ cần là 961m3/s), đây là vấn đề cần tiếp tục được nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tổng hợp nguồn nước hiện có

Có thể thấy rằng các kết quả nghiên cứu trong nước trong những năm gần đây

đã rất quan tâm đến việc nghiên cứu vận hành công trình để bảo đảm mực nước trong thời kỳ cấp nước khẩn trương trong mùa cạn tại Hà Nội không thấp hơn 2,3-2,5m mà chưa thực sự quan tâm đến việc nghiên cứu lưu lượng nước xuống hạ lưu là bao nhiêu

để có thể đáp ứng được nhu cầu tối thiểu về cấp nước và bảo đảm duy trì ổn định môi trường vùng hạ du sông Hồng

Nghiên cứu tổng quan các công trình ở trong và ngoài nước liên quan đến đề tài cho thấy các vấn đề TNN hiện nay trước áp lực gia tăng dân số, bảo đảm an ninh lương thực, tác động của biến đổi khí hậu đã đặt ra vấn đề về cách tiếp cận quản lý tổng hợp TNN, một số kết qủa nghiên cứu đã đạt được cũng cho thấy những vấn đề cần đi sâu nghiên cứu trong khuôn khổ của đề tài Một trong số các công cụ phục vụ quản lý tổng hợp TNN là đánh giá TNN và đánh giá tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu đối với hạ du Tác động của các công trình sử dụng nước thượng lưu được các cơ quan quản lý và cán bộ khoa học trong và ngoài nước quan tâm chủ yếu là vấn đề mức độ biến đổi thủy văn ảnh hưởng đến TNN và môi trường hạ

du dưới tác động của các công trình điều tiết, an toàn công trình trong mùa lũ, đảm bảo nguồn nước hạ du trong mùa cạn phục vụ cấp nước, duy trì môi trường sinh thái Trong đó nổi cộm là vấn đề bảo đảm nguồn nước hạ du sông Hồng trong mùa cạn

Các nghiên cứu trong và ngoài nước cũng cho thấy các phương pháp, công nghệ có thể được áp dụng để xác định mức độ khai thác và tác động của các công trình khai thác TNN đến hạ du các sông lớn, xuyên biên giới, đồng thời cho thấy ý nghĩa của việc tăng cường hợp tác quốc tế trong nghiên cứu khoa học phục vụ công tác quản

lý TNN các sông xuyên biên giới và tầm quan trọng của Hiệp định quốc tế về chia sẻ nguồn nước và kiểm soát lũ xuyên biên giới trong việc giải quyết các vấn đề nảy sinh, phục vụ phát triển bền vững các lưu vực sông

CHƯƠNG II ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG HỒNG 2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Hồng

2.1.1 Vị trí địa lý, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thực vật

• Vị trí địa lý

Hệ thống sông Hồng là hệ thống sông lớn thứ hai ở Việt Nam, chỉ sau hệ thống

sông Mê Công Lưu vực hệ thống sông Hồng nằm trong phạm vi tọa độ địa lý: (100006'-106035') kinh độ đông, (20000’-25027’) vĩ độ bắc; phía bắc giáp lưu vực sông Kim Sa; phía đông giáp lưu vực sông Nam Bàn và lưu vực sông Thái Bình, phía tây giáp hai lưu vực sông Mê Công và sông Mã, phía nam giáp vịnh Bắc Bộ Diện tích lưu vực hệ thống sông Hồng khoảng 147.525 km2, trong đó có nằmtrên lãnh thổ Trung Quốc 74.828 km2 theo [39], (còn theo [36] là 74894 km2, [38] 76276 km2 ) và 1.120

km2 ở Lào, 71.580 km2 (chiếm 48,5%) nằm trong lãnh thổ Việt Nam Phần lưu vực sông Hồng trên địa phận tỉnh Vân Nam Trung Quốc (dưới đây gọi là Thượng lưu vực sông Hồng) nằm trong phạm vi tọa độ địa lý 22027’-25032’ vĩ độ bắc và 100006’-

105040’ kinh độ đông, trải dài trên địa phận của 12 châu, huyện, thành phố thuộc tỉnh Vân Nam, Trung Quốc [37, 39] Phần lưu vực sông Hồng trong lãnh thổ Việt Nam nằm trong phạm vi tọa độ địa lý: (102010’-106035’) kinh độ đông, (20000’-23007’) vĩ

độ bắc; thuộc toàn bộ hay một phần địa phận của 17 tỉnh và thành phố: Lai Châu, Điện

Biên, Sơn La, Hoà Bình, Lào Cai, Yên Bái, Hà giang, Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, thành phố Hà Nội, Hưng Yên, Hà Nam, Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình (hình 2.1)

• Địa hình

Địa hình trong lưu vực hệ thống sông Hồng rất đa dạng, bao gồm: núi, đồi và đồng bằng Địa hình đồi núi chiếm phần lớn diện tích lưu vực, có xu thế thấp dần theo hướng tây bắc - đông nam

Thượng lưu vực sông Hồng nằm trong vùng cao nguyên Điền Trung và dãy Hoành Sơn Phần phía tây của lưu vực là phần kéo dài xuống phía nam của dãy Hoành Sơn, gồm hai dãy núi cao Ai Lao và Vô Lương chạy song song nhau, tạo thành đường phân nước giữa lưu vực sông Lý Tiên với sông Nguyên

Phần phía đông lưu vực nằm trên cao nguyên Vân Nam, được chia ra làm hai khu vực: khu vực phía bắc là cao nguyên “đất đỏ” Điền Trung; những dãy núi trên cao nguyên này tạo thành đường phân nước giữa sông Kim Sa với sông Hồng; khu vực phía nam là cao nguyên đá vôi Điền Đông, có đường phân nước giữa sông Nam Bàn với sông Hồng Đây là vùng chuyển tiếp từ cao nguyên xuống thung lũng sông, trong

đó có một số bồn địa Đá vôi phân bố rộng rãi trong khu vực này, địa hình karst phát triển, tạo thành những hình dạng kỳ thú như các thung lũng, phễu karst, răng đá, rừng

đá, sông ngầm Bề mặt đường phân nước còn được bảo vệ tốt, có hàng loạt các bồn địa

đá vôi, như ở Bình Viễn, Văn Sơn ; địa thế thấp dần, từ độ cao 1.500 m hạ thấp còn dưới 100 m, bị các sông suối bào mòn mãnh liệt, tạo nên các khe núi đá vôi dốc và bị phá hoại

Hình 2.1 Địa hình lưu vực sông Hồng-Thái Bình

Các dãy núi chạy song song nhau ở phần phía tây lưu vực tạo nên đường phân nước giữa sông Nguyên với sông Lý Tiên và Lan Thương (Mê kông) Các đường phân nước lại bị các sông nhánh của sông Lý Tiên và Lan Thương xuyên cắt qua, hình thành dạng địa hình nhấp nhô, lượn sóng

Trong lãnh thổ nước ta, phần phía tây của lưu vực sông Hồng được giới hạn bởi khối núi ở biên giới Việt - Lào với những đỉnh cao trên 1.800 m như: Pu-đen-đinh (1.886 m), Pu-Sam-Sao (1.897 m), Khoan-La-San (1.853 m); đỉnh của những dãy núi này tạo nên đường phân nước giữa sông Đà - một nhánh của sông Hồng, với sông Mê Công; phía tây bắc của lưu vực là những dãy núi cao ở biên giới Việt - Trung, với những đỉnh cao trên 2.000 m như: Pu Si Ling (3.076 m), Phu Nam Nhe (2.534 m); phần phía bắc cũng có những dãy núi cao với những đỉnh cao trên 2.000 m như: Kiều Liêu Ti (2.402 m), Tây Côn Lĩnh (2.419 m); phần phía đông bắc là 2 cánh cung: sông Gâm và Ngân Sơn và dãy Tam Đảo [14, 30, 31]

Ở trung và thượng lưu có những khối núi và cao nguyên Dãy Hoàng Liên Sơn kéo dài từ biên giới Việt - Trung đến Vạn Yên với đỉnh Phan Xi Păng cao nhất Việt Nam (3.143 m), tiếp theo là đỉnh Phu-Luông (2.985 m) Đỉnh của những dãy núi này tạo nên đường phân nước giữa sông Đà với sông Thao Dãy núi Con Voi ở tả ngạn trung lưu sông Thao là đường phân nước giữa sông Thao với sông Lô Khối núi Tây Côn Lĩnh phía hữu ngạn trung lưu sông Lô có những đỉnh cao trên 2.000 m: Tây Côn Lĩnh 2.419 m, Kiều Liêu Ti 2.402 m

Trong lưu vực có các cao nguyên đá vôi như các cao nguyên: Tà Phìn, Sín Chải, Sơn La, Mộc Châu trong lưu vực sông Đà; Bắc Hà, Quản Bạ, Đồng Văn, Yên Minh trong lưu vực sông Lô

Địa hình đồi dạng bát úp, cao dưới (50-100) m, đặc trưng cho cảnh quan vùng trung du, phân bố rộng khắp trong lưu vực

Xen kẽ giữa những cao nguyên và đồi núi có những bồn địa như ở Nghĩa Lộ, Quang Huy

Vùng đồng bằng nằm ở hạ lưu sông Hồng, địa hình bằng phẳng, nghiêng ra biển theo hướng tây bắc - đông nam Đồng bằng bị chia cắt thành những khu bởi các con đê chạy dọc theo các triền sông

• Địa chất

Địa chất ở Thượng lưu vực sông Hồng khá phức tạp, tính hoàn chỉnh của nham thạch kém; ở phía đông có đoạn đứt gãy sông Hồng Hai bên bờ lũng sông phổ biến xuất hiện hai hệ đá bạch vân và đá vôi chồng lên nhau và ba lớp gồm đá biến chất, diệp thạch, đá vôi và hệ thứ 3 là đá dăm

Lưu vực sông Hồng trong địa phận Việt Nam là nơi gặp gỡ của hai hệ thống địa chất - kiến tạo lớn Đó là nền địa chất Hoa Nam và địa máng Mezozoi, nối hai phương kiến tạo khác nhau và cắt nhau: đông bắc nằm trên và tây bắc nằm dưới Ranh giới của

2 hệ thống này là đường đứt gãy kiến tạo lớn và sâu chạy theo hướng tây bắc - đông nam ra tận vịnh Bắc Bộ Sông Thao và sông Chảy chảy trên đường đứt gãy này Hệ thống đứt gãy này chia lưu vực sông Hồng thành 2 miền uốn nếp khác nhau: Việt - Trung nằm ở đông bắc và Ấn - Trung nằm ở phía tây nam Vì thế, cấu tạo địa chất trong lưu vực rất phức tạp [31]

• Thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng ở Thượng lưu vực sông Hồng chủ yếu là loại đất đỏ, thêm vào đó

là lớp phủ thực vật ở thượng lưu trên địa phận dải đất Nam Gian kém nên tình hình xói mòn rất nghiêm trọng, nước lũ có mầu hồng đỏ và do đó tên sông Hồng được gọi theo mầu nước

Trên phần lưu vực sông Hồng ở Việt Nam, vùng núi cao được cấu tạo bằng các loại đá như: granít, đá phiến, sa diệp thạch, phiến thạch, sa thạch, cát kết, cuội kết và

đá vôi Đất trong lưu vực được phát triển trên các loại đá mẹ khác nhau, gồm các loại đất như: Đất mùn trên núi cao, đất feralít trên các loại đá mác ma, đá vôi và các loại đá khác với các màu vàng nhạt, vàng, đỏ, đỏ vàng, nâu đỏ, đất đá vôi, đất phù sa và cát ven sông, ven biển, đất phèn và đất mặn

• Thực vật

Thực vật trong lưu vực sông rất phong phú với nhiều loại thực vật và phân bố theo độ cao khác nhau như sau:

- Ở độ cao từ trên 1.700 m có rừng nhiệt đới núi cao, cây cao thường dưới 20

m, lớp mùn rất giàu, cây sống trong sương mù nên có rêu