Nghiên cứu phương pháp xác định yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu trên sông chính, áp dụng thí điểm cho hạ du sông Srêpôk

LỜI CAM ĐOAN Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60-85-02 Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Thắng với đề tài nghiên cứ

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian, dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS.Nguyễn Văn

Thắng, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ

lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành

Khoa học môi trường với đề tài: “Nghiên cứu phương pháp xác định yêu cầu duy trì

dòng chảy tối thiểu trên sông chính, áp dụng thí điểm cho hạ du sông Srêpôk”

Trong quá trình thực hiện, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được

nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc Tuy nhiên do thời

gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với khối lượng

lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi Do đó, tác giả rất

mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý

kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS

Nguyễn Văn Thắng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tác giả hoàn thành Luận văn

này Đồng thời, tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi trường

đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập

Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ

trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, cơ quan, bạn bè và

đồng nghiệp đã động viên, khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn

thành Luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 08 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Anh Tú

LỜI CAM ĐOAN

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60-85-02

Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Thắng với đề tài nghiên cứu trong luận văn “Nghiên cứu phương pháp xác định yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu trên sông chính, áp dụng thí điểm cho hạ du sông Srêpôk”

Đây là đề tài nghiên cứu mới, không giống với các đề tài luận văn nào trước đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào Nội dung của luận văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn

Nếu xảy ra vấn đề gì với nôi dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định./

Người viết cam đoan

Nguyễn Anh Tú

CHỮ VIẾT TẮT

DCTT : Dòng chảy tối thiểu

DCMT : Dòng chảy môi trường ĐKS : Điểm kiểm soát

NMTĐ : Nhà máy Thủy Điện

QTVH : Qui trình vận hành

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

V BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 5

1.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 5

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚÌ 6

1.2.1 Những nghiên cứu ở Mỹ 6

1.2.2 Những nghiên cứu ở Úc 7

1.2.3 Những nghiên cứu ở Nam Phi 8

1.2.4 Những nghiên cứu ở Mêxico và Tây Ban Nha 8

1.2.5 Những nghiên cứu ở khu vực Châu Á 9

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM 11

1.3.1 Nghiên cứu của Ủy hội sông Mê Công 11

1.3.2 Nghiên cứu của IUCN và Viện quản lý nguồn nước quốc tế (IWMI) đối với lưu vực sông Hương 12

1.3.3 Nghiên cứu của Viện Khoa học thủy lợi Miền Nam 13

1.3.4 Nghiên cứu của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường 13

1.3.5 Nghiên cứu của Trường Đại học Thủy lợi 13

1.3.6 Nghiên cứu của Cục Quản lý tài nguyên nước 15

1.3.7 Nghiên cứu của chuyên gia Quốc tế 15

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN SÔNG 17

2.1 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Ở VIỆT NAM 17

2.1.1 Các phương pháp xác định dòng chảy môi trường 17

2.1.2 Đánh giá khả năng áp dụng của một số phương pháp ở Việt Nam 26

2.2 CÁC QUY ĐỊNH VÀ QUAN ĐIỂM CỦA LUẬN VĂN VỀ DÒNG CHẢY TỐI

THIỂU 31

2.2.1 Quy định về dòng chảy tối thiểu 31

2.2.2 Quan điểm tiếp cận 32

2.3 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT TIÊU CHÍ XÁC ĐỊNH ĐIỂM KIỂM SOÁT DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 33

2.3.1 Điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu trên sông 33

2.3.2 Cơ sở khoa học đề xuất các tiêu chí lựa chọn điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu 34

2.3.3 Khung trình tự xác định điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu trên sông 36

2.4 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN SÔNG 38

2.4.1 Các thành phần tạo nên dòng chảy tối thiểu 38

2.4.2 Phương pháp xác định thành phần dòng chảy duy trì môi trường và hệ sinh thái thủy sinh 39

2.4.3 Phương pháp xác định thành phần dòng chảy đảm bảo nhu cầu nước cho các ngành khai thác sử dụng nước dưới hạ du 47

2.4.4 Các căn cứ cho việc đề xuất chế độ dòng chảy tối thiểu trên sông 50

2.4.5 Khung trình tự xác định dòng chảy tối thiểu trên sông 52

CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG THÍ ĐIỂM TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY TỐI THIỂU CHO HẠ LƯU DÒNG CHÍNH SÔNG SRÊPÔK 53

3.1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG SRÊPÔK 53

3.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 53

3.1.2 Mạng lưới sông suối 57

3.1.3 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn 60

3.1.4 Đặc điểm khí hậu 64

3.1.5 Đặc điểm chế độ thủy văn 70

3.2 HIỆN TRẠNG VƯỜN QUỐC GIA, KHU VỰC BẢO TỒN THIÊN NHIÊN VÀ HỆ SINH THÁI DƯỚI NƯỚC 75

3.2.1 Các vườn quốc gia trong lưu vực 75

3.2.2 Khu bảo tồn thiên nhiên 77

3.2.3 Các hệ sinh thái dưới nước hoặc ven bờ quan trọng 77

3.3 HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT 78

3.4 HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG TRÌNH KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN DÒNG CHÍNH SÔNG SRÊPÔK 79

3.4.1 Hiện trạng các công trình cấp nước tưới cho nông nghiệp 79

3.4.2 Hiện trạng các công trình thủy điện trên lưu vực sông Srêpôk 81

3.4.3 Hiện trạng nhu cầu sử dụng nước cho công nghiệp 83

3.4.4 Hiện trạng nhu cầu sử dụng nước cho các ngành khác 84

3.5 NHẬN ĐỊNH CÁC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC CHÍNH TÁC ĐỘNG ĐẾN CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY TRÊN SÔNG SRÊPÔK 85

3.6 PHẠM VI TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN SÔNG SRÊPÔK 87

3.7 LỰA CHỌN ĐIỂM KIỂM SOÁT DÒNG CHẢY TỐI THIỂU CHO HẠ LƯU DÒNG CHÍNH SÔNG SRÊPÔK 87

3.8 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU DUY TRÌ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU CHO HẠ LƯU DÒNG CHÍNH SÔNG SRÊPÔK 91

3.8.1 Xác định chuỗi dòng chảy tại điểm kiểm soát và nhập lưu khu giữa 91

3.8.2 Xác định thành phần dòng chảy đảm bảo cho duy trì môi trường và hệ sinh thái thủy sinh 96

3.8.3 Xác định thành phần dòng chảy đảm bảo yêu cầu nước cho các ngành khai thác, sử dụng nước dưới hạ du 98

3.8.4 Tổng hợp, phân tích đề xuất chế độ dòng chảy tối thiểu trên dòng chính sông Srêpôk 100

3.9 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM DUY TRÌ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU CHO HẠ LƯU DÒNG CHÍNH SÔNG SRÊPÔK 102

3.9.1 Tăng cường hợp tác quốc tế 102

3.9.2 Giải pháp quản lý, vận hành hệ thống liên hồ chứa 103

3.9.3 Giải pháp về thể chế chính sách 103

3.9.4 Giải pháp tuyên truyền, giáo dục, nâng cao năng lực quản lý và nhận thức cộng đồng 104

3.9.5 Giải pháp trồng, bảo vệ rừng đầu nguồn 104

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106

PHỤ LỤC 110

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Quan hệ chu vi mặt cắt ướt và lưu lượng nước 28

Hình 2: Khung trình tự xác định ĐKS dòng chảy tối thiểu trên sông 37

Hình 3: Sơ đồ minh họa tuyến sông nghiên cứu 47

Hình 4: Khung trình tự xác định dòng chảy tối thiểu trên sông 52

Hình 5: Vị trí lưu vực sông Srêpôk 54

Hình 6: Bản đồ mạng lưới sông suối lưu vực sông Srêpôk 60

Hình 7: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Srêpôk 63

Hình 8: Vị trí các Vườn Quốc gia trên lưu vực sông Srêpôk 76

Hình 9: Sơ đồ các công trình khai thác, sử dụng nước trên dòng chính vùng hạ du sông Srêpôk 85

Hình 10: Sơ đồ vị trí điểm kiểm soát DCTT thuộc phạm vi nghiên cứu 90

Hình 11: Sơ đồ mô phỏng cấu trúc mô hình NAM 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Phần trăm dòng chảy bình quân năm (AAF- Percentage of Average Annual

Flow) theo phương pháp Tennant 19

Bảng 2: Mối liên hệ giữa vai trò của dòng chảy môi trường và chức năng của hệ sinh thái 41

Bảng 3: Diện tích lưu vực sông Srêpôk phân theo địa giới hành chính 53

Bảng 4: Nhóm đất chính trong lưu vực sông Srêpôk 56

Bảng 5: Đặc trưng hình thái lưu vực sông Srêpôk 59

Bảng 6: Danh sách trạm khí tượng, trạm đo mưa trong và lân cân lưu vực sông Srêpôk 61 Bảng 7: Danh sách các trạm thủy văn trên lưu vực sông Srêpôk 62

Bảng 8: Nhiệt độ trung bình nhiều năm tại các trạm khí tượng (Đơn vị: 0C) 65

Bảng 9: Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm tại các trạm (Đơn vị: mm) 66

Bảng 10: Tỷ lệ lượng mưa mùa mưa, mùa khô so với lượng mưa năm tại các trạm 68 Bảng 11: Độ ẩm trung bình tháng nhiều năm tại các trạm (Đơn vị: %) 69

Bảng 12: Lượng bốc hơi trung bình tháng nhiều năm tại các trạm (Đơn vị: mm) 70

Bảng 13: Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại các trạm 71

Bảng 14: Đặc trưng dòng chảy phân theo mùa 72

Bảng 15: Đặc trưng dòng chảy kiệt tháng tại một số trạm thủy văn 74

Bảng 16: Nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp trên dòng chính sông Srêpôk 80

Bảng 17: Thông số kỹ thuật các công trình thủy điện lớn trên dòng Srêpôk 83

Bảng 18: Các thông số hiệu chỉnh của mô hình NAM 93

Bảng 19: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình mưa - dòng chảy 95

Bảng 20: Lưu lượng trung bình tháng nhỏ nhất tại các lưu vực khu giữa 96

Bảng 21: Lưu lượng đảm bảo cho duy trì môi trường và hệ sinh thái thủy sinh tại các ĐKS (theo PP Tennant) 96

Bảng 22: Lưu lượng đảm bảo cho duy trì môi trường và hệ sinh thái thủy sinh tại các ĐKS (theo PP sử dụng chỉ số tần suất P% dòng chảy tb tháng min) 97

Bảng 23: Đề xuất DCTT đảm bảo cho duy trì môi trường và hệ sinh thái thủy sinh tại các ĐKS 98

Bảng 24: Nhu cầu nước dưới hạ du các điểm kiểm soát (m3/s) 98

Bảng 25: Kết quả tính toán DCTT tại các ĐKS 100

Bảng 26: Đề xuất lưu lượng tối thiểu tại các ĐKS 102

Bảng 27: Mực nước tối thiểu tại các điểm kiểm soát (m) 102

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Nước ta là một nước có nguồn tài nguyên nước được xếp vào loại trung bình trên thế giới và đang tồn tại nhiều yếu tố không bền vững như: (i) tổng lượng nước sản sinh trên lãnh thổ nước ta chỉ chiếm khoảng 1/3 tổng lượng nước có được và khoảng 2/3 sản sinh ngoài lãnh thổ nên rất khó chủ động trong việc khai thác sử dụng; (ii) sự phân bố tài nguyên nước mặt và nước dưới đất không đều theo cả không gian lẫn thời gian; (iii) tài nguyên nước đang có nguy suy thoái, cạn kiệt Một trong những nguyên nhân chính của việc suy thoái, cạn kiệt nguồn nước là do việc khai thác, sử dụng nước của con người phát triển quá nhanh nhưng lại chưa quan tâm đúng mức đến nhu cầu nước cho hệ sinh thái, cho môi trường Bên cạnh

đó, ngay trong việc khai thác sử dụng nước của con người cũng đang thể hiện những bất cập, thiếu hợp lý gây mất cân đối Việc mất cân đối trong khai thác và sử dụng nước cũng như coi nhẹ bảo vệ môi trường lưu vực đã khiến cho nguồn nước nhiều lưu vực sông trên thế giới đang bị suy thoái nghiêm trọng và không đảm bảo dòng chảy phía hạ du, trong đó không loại trừ cả một số sông ở nước ta Tình trạng này có thể dẫn đến các hiểm hoạ như: sự cạn kiệt dòng chảy trong mùa cạn, có thể dẫn đến tình trạng đứt dòng của sông ở vùng hạ du; sự gia tăng các hiểm hoạ do nước gây ra như lũ lụt và sa bồi thuỷ phá; bồi lấp các cửa sông; sự suy giảm chất lượng nước khiến cho nước sông không còn sử dụng được; sự gia tăng xâm nhập mặn ở vùng cửa sông

Những bất cập này còn thể hiện ngay trong việc qui hoạch, thiết kế các đập dâng, hồ chứa nước trong một thời gian dài không quan tâm đến hoặc quan tâm không đầy đủ đến dòng chảy tối thiểu phía hạ du đập gây ra những mâu thuẫn trong việc khai thác sử dụng nước ở thượng và hạ lưu Do phần lớn các đập dâng, hồ chứa

sử dụng hết lượng nước cơ bản nên đã tạo ra khúc sông “khô” dưới đập hay là khúc sông “chết” ở đoạn giữa hạ lưu đập và nhà máy của các công trình thủy điện

Hệ quả của việc mất cân đối trong khai thác, sử dụng nước cũng như coi nhẹ

chảy phía hạ du kéo theo làm suy giảm giá trị môi trường của dòng sông, ảnh hưởng không nhỏ tới kinh tế xã hội Điều đó đã đặt ra yêu cầu phải tính toán xác định dòng chảy tối thiểu cần duy trì trên các dòng sông hoặc đoạn sông và đưa vào áp dụng trong thực tế phục vụ cho quy hoạch và quản lý khai thác sử dụng nước trên lưu vực sông là rất cần thiết

Lưu vực sông Srêpôk là một trong số các lưu vực sông thuộc khu vực miền Trung Tây Nguyên có tiềm năng lớn về phát triển thủy điện với các công trình thủy điện lớn như Buôn Tua Srah, Buôn Kuốp, Srêpôk 3, Srêpôk 4 Việc phát triển các công trình thủy điện đang tồn tại những tác động tích cực và tiêu cực đến chế độ dòng chảy dưới hạ du

Một trong số những tác động tích cực của các hồ chứa thủy điện là khả năng làm tăng dòng chảy trung bình mùa kiệt của sông ở hạ lưu Với đặc điểm nổi bật của việc sử dụng nước của các hồ chứa thuỷ điện là nước được trữ trong hồ và sử dụng ngay ở dòng sông, sau khi phát điện nước lại được trả ngay cho sông và các hồ thuỷ điện đều có dung tích chứa nước và khả năng điều tiết lớn nên nói chung các hồ chứa thuỷ điện khi hoạt động đều có khả năng làm tăng dòng chảy trung bình mùa kiệt của sông ở hạ lưu Thí dụ như hồ Thác Bà có dung tích hiệu dụng 2,16 tỷ m3 đã làm tăng lưu lượng các tháng mùa kiệt từ 150-200 m3/s; hồ Hoà Bình cũng làm tăng dòng chảy các tháng kiệt từ 400-600 m3/s cho sông Hồng ở hạ lưu; hệ thống 5 công trình thuỷ điện bậc thang trên sông Sê San (Pleykrong, Yaly, Sê San 3, Sê San 3A, Sê San 4 ) khi hoạt động có thể làm tăng lượng dòng chảy trung bình tháng mùa cạn tại sau điểm nhập lưu của sông Sê San với sông Sa thầy từ 1,3 đến 1,4 lần

Ngoài tác động có tính tích cực của các hồ chứa thuỷ điện làm tăng dòng chảy trung bình tháng và trung bình mùa cạn như trên, các hồ thuỷ điện còn có tác động tiêu cực rất đáng kể đối với biến đổi dòng chảy của sông ở khu vực hạ lưu do chế độ vận hành điều tiết ngày đêm để phát điện của hồ Hiện nay, các hồ chứa thuỷ điện ở Việt Nam đều vận hành điều tiết ngày đêm theo chế độ phủ đỉnh biểu đồ phụ tải điện năng của hệ thống điện quốc gia Vì thế trong giờ cao điểm ban ngày các hồ đều phát điện với công suất tối đa và trong giờ thấp điểm ban đêm thì phát điện với

công suất tối thiểu Nhiều hồ đã vận hành theo chế độ 12 giờ hoạt động với công suất tối đa, còn 12 giờ ngừng hoạt động tất cả các tổ máy để thu được hiệu quả phát điện tối đa Điều này khiến cho trong các giờ thấp điểm vào ban đêm các ngày sẽ không có dòng chảy xả xuống khu vực hạ lưu của hồ chứa Vận hành điều tiết ngày như trên của các hồ thuỷ điện sẽ gây biến đổi dòng chảy đột ngột cho khu vực hạ lưu, gây nên tình trạng dòng sông ở hạ lưu bị cạn kiệt nước một số giờ nhất định hàng ngày, ảnh hưởng đến sử dụng nước và hệ sinh thái hạ lưu

Như vậy, việc phát triển các hồ chứa thủy điện trên các lưu vực sông nói chung và lưu vực sông Srêpôk nói riêng đã và đang làm thay đổi chế độ dòng chảy dưới hạ du Bên cạnh đó, việc khai thác, sử dụng nguồn tài nguyên nước không hợp

lý, thiếu sự phối hợp giữa các bên liên quan sẽ nảy sinh các vấn đề mâu thuẫn trong việc khai thác sử dụng tài nguyên nước giữa các ngành, các hộ sử dụng nước, đặc biệt là trong mùa kiệt Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán duy trì dòng chảy tối thiểu trên dòng chính sông, dưới hạ du các công trình khai thác, sử dụng nước trên lưu vực Srêpôk cũng rất cần thiết trong giai đoạn hiện tại và tương lai

Với đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu trên sông chính, áp dụng thí điểm cho hạ du sông Srêpôk”, luận văn sẽ đưa ra một phương pháp luận xác định dòng chảy tối thiểu trên sông và áp dụng thí điểm

để xác định dòng chảy tối thiểu trên dòng chính sông Srêpôk thuộc vùng hạ du

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Đề xuất phương pháp luận nhằm xác định yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu trên dòng chính sông đảm bảo tính khoa học và có tính khả thi trong điều kiện của Việt Nam

- Áp dụng thí điểm phương pháp đề xuất của đề tài để tính toán xác định dòng chảy tối thiểu cần phải duy trì cho hạ lưu dòng chính sông Srêpôk và kiến nghị các giải pháp nhằm duy trì dòng chảy tối thiểu

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Về đối tượng nghiên cứu: Luận văn tập trung nghiên cứu cơ sở khoa học,

phương pháp luận xác định dòng chảy tối thiểu trên thế giới và Việt Nam Từ đó, nghiên cứu đưa ra phương pháp luận của Đề tài về tính toán xác định dòng chảy tối thiểu trên sông và áp dụng thí điểm trên dòng chính sông Srêpôk

Về phạm vi nghiên cứu: dòng chính sông Srêpôk vùng hạ du lưu vực thuộc Việt Nam

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện các nội dung của Đề tài, sẽ dùng phương pháp thống kê, tính toán thủy văn, phương pháp mô hình toán như sau:

- Phương pháp phân tích, thống kê: Các phương pháp này đã được sử dụng

trong quá trình thực hiện thu thập, tổng hợp các tài liệu, đề tài, dự án liên quan đến bài toán xác định dòng chảy tối thiểu trên sông

- Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện, luận văn đã tham khảo và

kế thừa các kết quả có liên quan đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan và tổ chức khác Những thừa kế nhằm làm kết quả tính toán của luận văn phù hợp hơn với thực tiễn của vùng nghiên cứu

- Phương pháp mô hình toán: sử dụng các mô hình thủy văn, thủy lực để tính

toán xác định các điều kiện ban đầu phục vụ tính toán xác định dòng chảy tối thiểu cần duy trì cho hạ lưu dòng chính sông Srêpôk

V BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Bố cục luận văn bao gồm:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về dòng chảy tối thiểu trên thế giới và Việt Nam

- Chương 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp luận xác định dòng chảy tối thiểu trên sông

- Chương 3: Áp dụng thí điểm tính toán xác định dòng chảy tối thiểu cho hạ lưu dòng chính sông Srêpôk

- Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG CHẢY TỐI

THIỂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU

Nước là một thành phần quan trọng của bất kỳ một hệ sinh thái nào xét cả về

số lượng và chất lượng nước, vì thế bất kỳ sự suy giảm nào về số lượng nước và suy thoái về chất lượng nước đều tác động xấu đến hệ sinh thái nước và sức khoẻ của

dòng sông Yêu cầu nước cho hệ sinh thái là yêu cầu nước cần cho việc duy trì cấu

trúc và các chức năng của hệ sinh thái nước trên lưu vực sông nhằm đảm bảo cho các hệ sinh thái tồn tại và phát triển một cách bền vững Từ khái niệm về yêu cầu

nước cho hệ sinh thái dẫn đến khái niệm về dòng chảy môi trường (environmental

flow), một thành phần dòng chảy mà con người trong quá trình sử dụng nước cần phải duy trì trong sông để nuôi dưỡng và phát triển các hệ sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học và các chức năng của dòng sông Dòng chảy môi trường đề cập tới chế độ dòng chảy cần duy trì trong sông, trong các vùng đất ngập nước, vùng cửa sông ven biển để duy trì tính toàn vẹn, năng suất và các điều kiện cần thiết cho các hệ sinh thái phụ thuộc vào nguồn nước ngọt của dòng sông

Hiện nay, với thực trạng suy thoái và cạn kiệt nguồn nước của một số sông ở Việt Nam đã đặt ra yêu cầu cho các cơ quan quản lý nguồn nước và quản lý lưu vực sông tìm biện pháp để từng bước tháo gỡ Một trong những thay đổi quan trọng trong quản lý, đó là việc xem xét đồng thời nhu cầu nước cho hệ sinh thái cùng với nhu cầu dùng nước của các ngành khác vào trong quá trình xây dựng quy hoạch và thiết kế các công trình khai thác sử dụng nguồn nước Trên quan điểm đó, đã hình

thành lên khái niệm về Dòng chảy tối thiểu và đã được quy định cụ thể trong hệ

thống văn bản pháp luật của Việt Nam từ năm 2008 đến nay

Theo Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hòa

xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua tại kỳ họp thứ 3, Quốc hội khóa XIII ngày

21/6/2012, Dòng chảy tối thiểu là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh

nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước

Mặc dù, những quan điểm tiếp cận về Dòng chảy tối thiểu có nhiều nét tương đồng với Dòng chảy môi trường nhưng thực sự hiện nay có rất ít những nghiên cứu

về quan điểm tiếp cận, phương pháp luận xác định dòng chảy tối thiểu mà chủ yếu

là các nghiên cứu về phương pháp luận xác định Dòng chảy môi trường

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚÌ

Từ năm 1940, một cuộc cách mạng về phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường được tiến hành ở miền tây nước Mỹ với bước nhảy vọt vào những năm 1970 Đây là hệ quả của thể chế về môi trường và tài nguyên nước cũng như nhu cầu của các cộng đồng trong việc cần các tài liệu về dòng chảy môi trường phục vụ cho việc

kế hoạch hoá tài nguyên nước, có liên quan đến việc xây dựng các đập nước Ngoài

Mỹ ra, quá trình thiết lập các phương pháp luận cho việc đánh giá dòng chảy môi trường không được nhiều Tại một số nước, cơ sở cho việc đánh giá dòng chảy môi trường thực sự đáng kể đạt được vào những năm 1980 (ví dụ như Úc, Anh, New Zealand và Nam Phi) hoặc muộn hơn (ví dụ như Cộng hoà Czech, Brazil, Nhật và

Bồ Đào Nha) Phần khác của thế giới, bao gồm Đông Âu, Châu Mỹ La tinh, Châu Phi và châu Á, có rất ít những nghiên cứu về lĩnh vực này Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã bắt đầu được chú ý đến ở châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng Một số tổ chức Quốc tế đã đầu tư vào việc nâng cao nhận thức và đánh giá dòng chảy môi trường (như IUCN với các dự án được tiến hành ở Thụy Điển, SriLanka, Ấn Độ, Việt Nam…) Tóm tắt các kết quả nghiên cứu của một vài nước trên thế giới như sau:

1.2.1 Những nghiên cứu ở Mỹ

Các nghiên cứu về dòng chảy môi trường được bắt đầu từ khá sớm ở miền Tây nước Mỹ, bắt đầu từ năm 1940 và phát triển mạnh vào những năm 1970 Đó là hệ quả của thể chế về môi trường và tài nguyên nước cũng như nhu cầu của các cộng đồng trong việc cần các tài liệu về dòng chảy môi trường phục vụ cho việc kế hoạch hóa tài nguyên nước, có liên quan đến việc xây dựng các đập nước

Từ những nghiên cứu ở Mỹ cho thấy các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường bao gồm 3 nhóm phương pháp sau:

- Nhóm các phương pháp thủy văn, thủy lực;

- Nhóm phương pháp mô phỏng môi trường sống;

- Nhóm phương pháp tiếp cận tổng thể

Phổ biến và điển hình cho các nhóm phương pháp đó có khoảng 17 phương pháp cụ thể, trong đó có những phương pháp thường hay được sử dụng như: phương pháp Tennant, phương pháp tăng dòng chảy trong sông (IFIM – Instream Flow Incremental Methdology), phương pháp 7Q10, phương pháp chuyên gia, phương pháp thủy văn dựa vào chế độ dòng FDCA (Flow Duration Curve Analysis), phương pháp chất lượng nước Trong các phương pháp này, phương pháp Tennal và phương pháp IFIM là được sử dụng rộng rãi nhất

1.2.2 Những nghiên cứu ở Úc

Những nghiên cứu về dòng chảy môi trường được thực hiện khá nhiều ở Úc, tuy nhiên tùy thuộc vào từng bang sẽ có những lựa chọn khác nhau về phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường Một loạt các phương pháp đang được sử dụng ở đây như: phương pháp tăng dòng chảy trong sông (IFIM), phương pháp mô phỏng động lực sông và môi trường sống (RHYHABSIM –River Hydraulic and Habitat Simulation Program), phương pháp tiếp cận tổng thể, phương pháp Tennant, phương pháp thủy văn dựa vào chế độ dòng FDCA và một loạt các chỉ số thủy văn khác, phương pháp phân tích môi trường sống và lập kế hoạch quản lý và phân phối nước (WAMP – Water Allocation and Management Planning)…

Phương pháp tiếp cận tổng hợp được xây dựng để đánh giá yêu cầu dòng chảy của toàn bộ hệ sinh thái sông với những khái niệm cơ bản như của phương pháp BBM, Benchmarking và phương pháp bảo tồn dòng chảy (Flow Restoration methodology) Các tiếp cận dựa trên khái niệm và lý thuyết về sự xây dựng cơ chế dòng chảy môi trường cho toàn bộ hệ sinh thái ven sông từ đầu nguồn đến đồng bằng, gồm nước ngầm và cửa sông hoặc nước ven biển; mô tả cấu trúc hệ sinh thái của cơ chế dòng chảy bị biến đổi theo từng tháng (hoặc quy mô thời gian ngắn hơn),

từng thành phần dòng chảy và dựa vào số liệu khoa học có giá trị nhất để đạt được những mục tiêu được định trước cho dòng sông trong tương lai; trình bày chủ yếu khung khái niệm linh hoạt, trong đó các thành phần được điều chỉnh theo các cách tiếp cận tổng thể khác nhau và cho các nghiên cứu độc lập

1.2.3 Những nghiên cứu ở Nam Phi

Nam phi là một trong những nước đầu tiên ở Châu Phi thực hiện những nghiên cứu về đánh giá dòng chảy môi trường và giai đoạn phát triển mạnh của các nghiên cứu này vào thập kỷ 90 Trong những năm gần đây, Nam Phi tập trung vào việc nghiên cứu đánh giá dòng chảy môi trường theo các phương pháp phù hợp với điều kiện giới hạn về nguồn số liệu thủy văn, sinh thái và địa mạo của hệ thống sông; nguồn tài chính cũng như nhân lực hạn chế; áp lực về thời gian do những dự án khai thác tài nguyên nước trong tương lai Điển hình là sử dụng các phương pháp phân tích chức năng BBM (Building Block Methodology) và phương pháp dánh giá phản ứng của hạ lưu đối với sự thay đổi dòng chảy bắt buộc DRIFT (Downstream response to imposed flow tranformation) cũng như các cách tiếp cận phát sinh khác

để xác định sự bảo tồn đa dạng sinh học

1.2.4 Những nghiên cứu ở Mêxico và Tây Ban Nha

Ở Mexico, Cơ quan bảo tồn tự nhiên đã đề xuất việc xây dựng quan hệ sinh thái và sự biến đổi dòng chảy cho 2 lưu vực sông nghiên cứu, từ đó xây dựng yêu cầu dòng chảy cần duy trì để bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh Phương pháp này bao gồm các bước sau:

- Bước 1: Thành lập một nhóm chuyên gia về tài nguyên nước và sinh thái để xây dựng kế hoạch nghiên cứu cụ thể;

- Bước 2: Xây dựng cơ sở dữ liệu về dòng chảy, bao gồm:

+ Thu thập thông tin về dòng chảy tại các điểm kiểm soát và các vị trí điều tra sinh thái để xây dựng quan hệ lưu lượng và mực nước và từ đó xác định các mực nước để duy trì hoặc đáp ứng cho môi trường sinh thủy sinh

+ Phân tích thủy văn tại các vị trí có đủ số liệu và xây dựng các điều kiện

- Bước 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu về sinh thái: thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu về sinh thái tại các đoạn sông để hỗ trợ việc xây dựng quan hệ giữa sự phản ứng của sinh thái với sự biến đổi dòng chảy;

- Bước 4: Tính toán sự thay đổi dòng chảy: tính toán và phân tích sự thay đổi dòng chảy tại các điểm kiểm soát theo điều kiện nền và điều kiện phát triển;

- Bước 5: Hội thảo để lấy ý kiến về mức dòng chảy duy trì hệ sinh thái thủy sinh

Ở Tây Ban Nha, phương pháp IFIM-PHABSIM đã được áp dụng ở nhiều con sông để tính toán ra chế độ dòng chảy sinh thái Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trên thế giới với nhiều loại mô hình hỗ trợ tính toán như mô hình Rhabsim của Mỹ, Rhyahabsim của New Zealand, River-2D của Canada và CAUDAL-SIMUL Yêu cầu duy trì hệ sinh thái thủy sinh có để được đánh giá theo các loài sinh vật chỉ thị Sinh vật chỉ thị được lựa chọn trong số các loài sinh vật thủy sinh là loại sinh vật ưu tiên cho vùng, khu vực nghiên cứu Có hai nội dung cần được phân biệt trong quá trình đánh giá đó là cấu trúc sông (đáy sông và chất lượng vùng, khu sinh sống, bãi đẻ) và điều kiện thủy lực (độ sâu và vận tốc dòng chảy)

Tiêu chí để xác định dòng chảy sinh thái là việc xem xét quan hệ giữa dòng chảy và nhu cầu sinh thái Có hai giá trị dòng chảy cần phải được xem xét trong quá trình tính đó là:

- Dòng chảy cơ bản: là dòng chảy tối thiểu cần có để duy trì hệ sinh thái Với mức dòng chảy thấp hơn dòng chảy cơ bản hệ sinh thái có nguy cơ bị suy giảm Các giá trị mực nước khác nhau để đáp ứng các yêu cầu duy trì hệ sinh thái sẽ dẫn đến

sự khác nhau về dòng chảy cơ bản trong cả năm;

- Dòng chảy tối ưu: dòng chảy trong sông có để đáp ứng sự phát triển tối ưu cho hệ sinh thái

1.2.5 Những nghiên cứu ở khu vực Châu Á

Do những nghiên cứu về dòng chảy môi trường ở các nước thuộc khu vực Châu Á bắt đầu muộn hơn nên đã tiếp cận được các phương pháp của các nước đi trước để có thể áp dụng phù hợp với điều kiện của từng quốc gia cụ thể Các nước

có những nghiên cứu về dòng chảy môi trường điển hình trong khu vực như Trung Quốc, Ấn Độ, Bangladesh,

Tại Trung Quốc: Từ năm 1998, có nhiều nghiên cứu về dòng chảy môi trường

đã được thực hiện Bắt đầu là từ Dự án Nghiên cứu về Hệ sinh thái cửa sông Vàng và được xuất phát từ nhu cầu cấp thiết bảo vệ dòng sông Vàng, con sông lớn nhất của Trung Quốc và sau này là các con sông khác ở phía Bắc Dự án Nghiên cứu về Hệ sinh thái cửa sông Vàng và nhu cầu nước môi trường sử dụng số liệu viễn thám và

mô hình hóa môi trường sống để xem xét và lý giải một cách khoa học các đánh giá dòng chảy môi trường Tại cuộc hội thảo về Bảo vệ Môi trường, được tài trợ bởi GWP, Trung Quốc đã đưa ra một chương trình kiểm soát trầm tích và sông có tên lý thuyết khoa học và hệ thống chỉ thị sức khỏe sông Hệ thống này xác định các chỉ thị sinh thái, kinh tế xã hội của sông để xác định nhu cầu nước môi trường

Tại Ấn Độ: đầu những năm 70, một đạo luật về kiểm soát ô nhiễm đã được

thông qua và gần đây là Kế hoạch bảo tồn sông quốc gia nhằm giảm ô nhiễm trong sông Bởi vì các con sông luôn giữ một vai trò quan trọng trong đặc điểm kinh tế xã hội ở Ấn Độ Sự gia tăng dân số nhanh chóng và nhu cầu về nước trong nông nghiệp, đô thị và phát triển công nghiệp tăng mạnh dẫn đến điều tiết mở rộng và phân phối dòng chảy sông Nguồn nước trong sông suy giảm, hệ sinh thái ven sông

bị mất tính đa dạng Cuộc sống của hàng triệu người dân ven sông bị ảnh hưởng nghiêm trọng Tuy nhiên, bất chấp mọi cố gắng, chất lượng nước vẫn tiếp tục suy giảm Rào cản chính trong sự nhận thức về tầm quan trọng của duy trì dòng chảy trong sông là thiếu những nghiên cứu về mối quan hệ giữa dòng chảy và chức năng của hệ sinh thái sông ở Ấn Độ Vấn đề dòng chảy môi trường được đặc biệt quan tâm từ phán quyết của Tòa án Tối cao Ấn Độ tháng 5/1999 về duy trì dòng chảy tối thiểu 10m3/s ở sông Yamuna Sau đó, dòng chảy môi trường đã được thảo luận tại nhiều cuộc hội thảo vào khoảng tháng 5 năm 2001, Chính phủ Ấn Độ đã thông qua Quyền đánh giá chất lượng nước (WQAA) trong đó có đề cập đến “dòng chảy tối thiểu trong các sông để bảo tồn hệ sinh thái”

Tại Bangladesh: Trường Đại học Kỹ thuật và Công nghệ Bangladesh kết hợp

với Dutch Delft Cluster đã thực hiện nghiên cứu sự phù hợp của các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường ở Bangladesh, các khía cạnh kinh tế, xã hội trong đánh giá dòng chảy môi trường Nghiên cứu cũng đã tiến hành các thu thập và phân tích số liệu thủy văn và sử dụng một số phương pháp thủy văn khác như phương pháp Tennant, Constant Yield, Flow Duration Curve và Range of Variability Approach Tất cả các số liệu sẽ được sử dụng để so sánh các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường khác nhau và đề nghị phương pháp tốt nhất trong điều kiện của Bangladesh

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM

Tại Việt Nam, dòng chảy môi trường đã được biết đến trong khoảng gần 20 năm trở lại đây, nhưng việc tiếp cận của các cơ quan nghiên cứu, các nhà khoa học

để xem xét vấn đề ứng dụng các phương pháp thông dụng trên thế giới vào điều kiện thực tế ở Việt Nam chỉ khoảng 10 năm gần đây Đặc biệt, với quan điểm tiếp cận về Dòng chảy tối thiểu mới được đưa ra từ khoảng năm 2008 thì lại càng có ít những nghiên cứu để đưa ra phương pháp xác định Nhìn chung các nghiên cứu trong nước mới tiếp cận khái niệm hoặc một số phương pháp đánh giá nhanh theo các chỉ số, đơn giản nhưng thông dụng trên thế giới Các nghiên cứu cũng bước đầu tìm hiểu để tiến tới xây dựng phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường phù hợp với tình hình số liệu, năng lực và điều kiện của các lưu vực sông ở Việt Nam Có thể nêu ra sau đây một số nghiên cứu của các cơ quan và các nhà khoa học trong và ngoài nước về dòng chảy môi trường ở Việt Nam trong thời gian qua

1.3.1 Nghiên cứu của Ủy hội sông Mê Công

Ủy hội sông Mê Công quốc tế từ năm 2003 bắt đầu thực hiện một dự án nghiên cứu dòng chảy môi trường để lập quy hoạch về duy trì dòng chảy trên dòng chính của sông Mê Công thuộc chương trình sử dụng nước (WUP) của Uỷ ban sông

Mê Công, theo 3 giai đoạn :

- Giai đoạn 1: Xác định theo phương pháp thuỷ văn (đã kết thúc 2004);

- Giai đoạn 2: Xác định dòng chảy môi trường theo kiến thức sẵn có (song song với giai đoạn 1 và kết thúc vào năm 2004);

- Giai đoạn 3: Xác định dòng chảy môi trương dựa theo nghiên cứu trực tiếp, trong đó có các điều tra về hệ sinh thái (2004 - 2008)

1.3.2 Nghiên cứu của IUCN và Viện quản lý nguồn nước quốc tế (IWMI) đối với lưu vực sông Hương

Trong năm 2003 – 2004, IUCN phối hợp với IWMI và Ban Quản lý lưu vực sông Hương thực hiện Dự án “Đánh giá dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Hương” với mục tiêu là đưa ra một phương pháp phù hợp cho lưu vực Phương pháp DRIFT sửa đổi đã đuợc sử dụng trong nghiên cứu này Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu của dự án này còn rất hạn chế, không có độ tin cậy cao do hạn chế về thời gian và kiến thức như sinh thái học, kinh tế xã hội và một số kiến thức khác Kiến nghị của dự án sau khi tổng kết những thành công và hạn chế, bao gồm các điểm chính sau:

- Do các điều kiện sinh thái, thuỷ văn và kinh tế xã hội thay đổi đáng kể dọc theo con sông nên môi trường sống và tính tổng thể của dòng sông cần được đánh giá cho từng đoạn sông, nhất là những đoạn sát ngay với vị trí nghiên cứu

- Việc thiết lập mối quan hệ giữa lưu lượng, mực nước tại các vị trí nghiên cứu sẽ giúp hiểu thêm về các tác động sinh thái và xã hội do chế độ dòng chảy bị biến đổi gây ra

- Các quy hoạch cụ thể và chi tiết về các thông số kỹ thuật và quy trình vận hành các công trình cơ sở hạ tầng cũng cần cung cấp cho nhóm công tác đánh giá dòng chảy môi trường để đảm bảo rằng các kịch bản thảo luận là phù hợp và mang tính thực tiễn

- Dựa vào các đề cương và tham chiếu nhiệm vụ đã được xây dựng, các khảo sát sinh thái và kinh tế xã hội cần được hoàn thiện tập trung vào các vị trí nghiên cứu

- Cần quan tâm nhiều hơn đến hợp phần kinh tế xã hội để hiểu biết rõ hơn về nhu cầu và cách thức sử dụng nguồn nước của các bên liên quan

1.3.3 Nghiên cứu của Viện Khoa học thủy lợi Miền Nam

Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam đã tiến hành đề tài: “Xây dựng phương pháp luận nghiên cứu dòng chảy môi trường sông Mê Công phục vụ lập quy hoạch duy trì dòng chảy trên sông chính” Tuy nhiên, Đề tài này mới chỉ tiếp cận về mặt phương pháp luận và đề xuất các ý kiến về ứng dụng dòng chảy môi trường đối với vùng hạ lưu sông Mê Công tại Việt Nam mà chưa đi vào phương pháp đánh giá cụ thể

1.3.4 Nghiên cứu của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường

Trong những năm qua, Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trường –

Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đã thực hiện một số Đề tài nghiên cứu khoa học

- Đề tài “Xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn đánh giá dòng chảy môi trường, ứng dụng cho hạ lưu sông Cầu” thực hiện năm 2006-2007 Đề tài đưa ra

các cơ sở xác định phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường phù hợp với đặc điểm chế độ dòng chảy lưu vực sông ở Việt Nam và ứng dụng thí điểm cho hạ lưu của lưu vực sông Cầu

1.3.5 Nghiên cứu của Trường Đại học Thủy lợi

Trong một số năm qua, Trường Đại học thủy lợi đã tiếp cận khái niệm nhu cầu nước sinh thái và phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường để giảng dạy trong nhà trường Một số phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường như phương pháp Tennant, phương pháp chi vi ướt đã được áp dùng thử nghiệm để tính toán dòng chảy môi trường cho một số sông như sông Sê san, hạ lưu sông Ba, sông Trà Khúc, Một trong những đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ là Đề tài "Nghiên cứu

cơ sở khoa học và phương pháp tính toán ngưỡng khai thác sử dụng nguồn nước và

năm 2006 - 2008 Kết quả nghiên cứu của Đề tài đưa ra phương pháp tính toán ngưỡng giới hạn khai thác, sử dụng nước và xây dựng phương pháp tính toán dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Ba và lưu vực sông Trà Khúc Trong quá trình nghiên cứu Đề tài đã phân tích ưu điểm và nhược điểm của một số phương pháp tính toán dòng chảy môi trường trên thế giới, từ đó lựa chọn phương pháp thích hợp cho đề tài Phương pháp tính toán dòng chảy môi trường đề tài đề xuất là phương pháp kết hợp giữa phương pháp thủy văn (phương pháp Tennant), phương pháp thủy lực (phương pháp chu vi ướt) và sinh thái Đặc trưng dòng chảy môi trường trong phương pháp đề xuất ngoài số lượng nước (lưu lượng nước Q) ứng với cao trình mực nước làm ngập bãi còn bao gồm thêm hai đặc trưng nữa đó là : (i) thời gian duy trì giá trị lưu lượng dòng chảy môi trường trong năm (thời gian duy trì giá trị dòng chảy môi trường tại mỗi tuyến tính toán được xác định trên đường cong duy trì lưu lượng bình quân ngày tại tuyến tính toán đó), và (ii) vận tốc nước bình quân tại mặt cắt đảm bảo sự sống cho cá và các sinh vật thuỷ sinh Từ đó đưa ra bảng tiêu chuẩn lựa chọn dòng chảy môi trường bao gồm các tiêu chuẩn thủy văn, tiêu chuẩn thủy lực và tiêu chuẩn sinh thái

- Tiêu chuẩn thuỷ văn: giới hạn dưới của giá trị DCMT đối với mùa lũ, mùa cạn không được nhỏ hơn số phần trăm (%) của lưu lượng bình quân dòng chảy mùa tương ứng

- Tiêu chuẩn thuỷ lực: giới hạn dưới của vận tốc nước bình quân mặt cắt ngang tại tuyến tính toán dòng chảy môi trường

- Tiêu chuẩn sinh thái: cấp bãi để phân tích xác định điểm uốn (của quan hệ lưu lượng- diện tích nơi cư trú) và giá trị lưu lượng dòng chảy môi trường tương ứng

Đối với dòng chảy sinh thái, cho đến nay chưa có đề án, công trình nghiên cứu nào xác định được mức dòng chảy sinh thái trên sông, duy ở đề tài này có đề xuất được tiêu chuẩn sinh thái ở mức độ xác định được cấp bãi và giá trị lưu lượng dòng chảy môi trường tương ứng

1.3.6 Nghiên cứu của Cục Quản lý tài nguyên nước

Nhằm phục vụ cho công tác quản lý về tài nguyên nước, có những biện pháp quản lý phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế - xã hội ở Việt Nam và phân bổ nguồn nước một cách hợp lý, giải quyết các mâu thuẫn trong việc khai thác, sử dụng nước đang ngày càng gay gắt trên các lưu vực sông ở nước ta hiện nay Trong chương trình nghiên cứu khoa học, Cục Quản lý tài nguyên nước - Bộ Tài nguyên và Môi trường đã thực hiện Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: “Nghiên cứu xây dựng bộ công cụ nhằm xác định dòng chảy tối thiểu trên sông; Áp dụng thí điểm cho một hệ thống sông” do Thạc sỹ Nguyễn Văn Nghĩa làm chủ nhiệm Đề tài thực hiện trong 2 năm (2010-2011) và đã đạt được một số kết quả nhất định Cụ thể như sau:

- Đã tiếp cận theo hướng phân tích dòng chảy tối thiểu theo 03 dòng chảy thành phần gồm: (i) dòng chảy đảm bảo duy trì sông, (ii) dòng chảy đảm bảo sự phát triển bình thường của hệ sinh thái thủy sinh và (iii) dòng chảy bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước khác

- Đề tài đã nghiên cứu ứng dụng một số phương pháp tính toán, xác định các loại dòng chảy thành phần (phương pháp thuỷ văn, phương pháp thuỷ lực, ) và qua nghiên cứu đã đưa ra một phương pháp kết hợp giữa các yếu tố thuỷ văn

- Bước đầu xây dựng bộ công cụ hỗ trợ trong việc xác định dòng chảy tối thiểu trên sông và áp dụng thí điểm với dòng chính sông Ba (đoạn từ hạ lưu công trình thủy điện Sông Ba Hạ đến đập Đồng Cam)

1.3.7 Nghiên cứu của chuyên gia Quốc tế

Theo nghiên cứu của Fitzgerald năm 2005 đã cho rằng, những yếu tố được xem là quan trọng nhất trong việc xác định những phương pháp phù hợp trong điều kiện của những con sông có điều tiết ở Việt Nam là:

- Cần xem xét các vấn đề môi trường có liên quan đến hệ sinh thái nói chung chứ không đơn thuần chỉ bảo vệ một số loài sinh vật cụ thể;

- Biến động của các thông tin có sẵn về môi trường sinh thái và những hạn chế của nó;

- Số lượng rất lớn các phát triển mới được đề xuất;

- Tầm quan trọng của vấn đề bảo vệ sự lành mạnh của dòng sông đối với sự phồn vinh lâu dài của cộng đồng dân cư xung quanh và bản chất của các sinh vật khác nhau sống phụ thuộc vào những con sông này

Ông cho rằng với các con sông có điều tiết ở Việt Nam, các phương pháp đưa

ra dòng chảy môi trường đơn lẻ không có giá trị Fitzgerald khuyến cáo nên sử dụng phương pháp tiếp cận RVA (Range of Variable) và các phương pháp tiếp cận tổng thể trong việc đánh giá dòng chảy môi trường ở các con sông có điều tiết Tuy nhiên, việc đánh giá dòng chảy môi trường bằng phương pháp tổng hợp thường là rất tốn kém, khó khăn trong điều kiện Việt Nam

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN SÔNG

2.1 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Ở VIỆT NAM

2.1.1 Các phương pháp xác định dòng chảy môi trường

Xác định dòng chảy môi trường là xác định nhu cầu nước môi trường và yêu cầu duy trì dòng chảy môi trường trong sông Nó cũng tương tự như đánh giá nhu cầu nước dùng cho các đối tượng sử dụng nước khác nhau nhưng ở đây là cho hệ sinh thái nước trong sông và các vùng đất ngập nước ven sông Đối với một lưu vực sông, cần đưa ra chế độ dòng chảy môi trường cần duy trì tại các vị trí khống chế trên sông chính và các sông nhánh cũng như quản lý dòng chảy môi trường tại các

vị trí tuyến này

Nói chung khi đánh giá dòng chảy môi trường cần đưa ra những kịch bản khác nhau về sử dụng nước đáp ứng các yêu cầu khác nhau về kinh tế xã hội và môi trường trên lưu vực sông cũng như ước tính các lợi ích và tổn thất để xem xét và đánh giá Kịch bản có lợi nhất về đảm bảo nước cho các nhu cầu sử dụng khác nhau

và cả nhu cầu nước cho hệ sinh thái sẽ được lựa chọn và quyết định, từ đó xác định được dòng chảy môi trường cần phải duy trì

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường đã được xây dựng và ứng dụng, các phương pháp này thay đổi trong một phạm vi rất rộng từ những phương pháp đánh giá nhanh có độ tin cậy thấp, đến những đánh giá phức tạp dựa trên tổng hợp đa ngành Các nhóm phương pháp đánh giá bao gồm:

(1) Nhóm các phương pháp dùng các chỉ thị và đánh giá nhanh, điển hình như: phương pháp chỉ số thuỷ văn (như phương pháp Tennant- Mỹ), phương pháp thuỷ lực (phương pháp chu vi ướt), phương pháp chuyên gia, Các phương pháp đánh giá nhanh đòi hỏi số liệu ít, dễ ứng dụng, nhưng độ chính xác không cao, thích hợp cho giai đoạn quy hoạch

(2) Nhóm các phương pháp tương tác: các phương pháp này xem xét sự tương tác nên phức tạp hơn các phương pháp đánh giá theo chỉ số, trong đó xây dựng mô hình mô phỏng các mối quan hệ giữa sự thay đổi dòng chảy trong sông cũng như các khía cạnh khác của sông đối với các yếu tố của hệ sinh thái, thí dụ như phương pháp mô hình mô phỏng môi trường sống (IFIM, DRIFT), phương pháp tiếp cận tổng thể

Những vấn đề cụ thể đối với các phương pháp như sau:

a Phương pháp chỉ số thuỷ văn: đây phương pháp đánh giá đơn giản nhất

dựa vào việc phân tích các số liệu thống kê dòng chảy tự nhiên Thông thường phương pháp này sử dụng các số liệu dòng chảy lịch sử hiện có và điều chỉnh khi có những ảnh hưởng của những công trình khai thác, sử dụng nước

Các số liệu thống kê được sử dụng là những số liệu về lưu lượng và mực nước, vận tốc dòng chảy nhỏ nhất để sông có thể đạt được mức độ lành mạnh nhất định, cho phép các loài sinh vật tiêu biểu tồn tại và cho phép các quá trình khai thác tiếp tục diễn ra Các phương pháp khác nhau lại sử dụng các số liệu thống kê dòng chảy khác nhau Một số phương pháp thông dụng đánh giá dòng chảy môi trường theo phương pháp thuỷ văn bao gồm: phương pháp dòng chảy tối thiểu (Phương pháp Tennant), các chỉ số dòng chảy tự nhiên, phương pháp thuỷ văn toàn diện (ví

dụ như phương pháp khoảng biến động), phương pháp Texas Consensus Three Zone Concept Các phương pháp này, ngoài số liệu về dòng chảy, không cần có những thông tin về sinh thái hay các số liệu về thực địa khác có liên quan Trong

đó, phương pháp Tennant là phương pháp đơn giản nhất và hay áp dụng ở Mỹ

Phương pháp Tennant là một phương pháp tiếp cận tương đối rẻ, nhanh và dễ

áp dụng Các kết quả so với kết quả từ các phương pháp phức tạp là tương đối phù hợp Phương pháp này dựa trên sự tổng hợp các khảo sát thực địa ở Mỹ về mối quan hệ giữa điều kiện sông, lượng dòng chảy trong sông với môi trường sống của

cá Phương pháp này được sử dụng để đưa ra các giá trị dòng chảy môi trường nhằm duy trì các loài cá, các sinh vật hoang dã, các hoạt động vui chơi giải trí và các nguồn tài nguyên khác liên quan phù hợp với các mùa khác nhau trong năm ở

Mỹ là Xuân Hạ và Thu Đông (tương ứng với mùa cạn và mùa lũ) theo phần trăm của chuẩn dòng chảy trung bình nhiều năm tại tuyến tính toán tùy theo yêu cầu bảo

vệ môi trường sông duy trì ở mức tốt, trung bình hay kém

Bảng 1: Phần trăm dòng chảy bình quân năm (AAF- Percentage of Average Annual Flow) theo phương pháp Tennant

Mục tiêu bảo vệ môi trường và hệ sinh thái của sông Phần trăm AAF đề nghị

về sinh thái hơn, tuy nhiên việc thu thập các tài liệu này rất tốn nhiều thời gian và kinh phí

Ngoài phương pháp chỉ số Tennat thường hay áp dụng ở Mỹ, còn một số phương pháp chỉ số thủy văn khác áp dụng ở Pháp, Anh.Cụ thể:

- Ở Pháp: năm 1984, Luật đánh bắt thủy sản nước ngọt quy định dòng chảy còn lại trong sông ở những đoạn sông chịu sự chuyển nước ít nhất phải bằng 1/40Q0đối với hệ thống hiện tại và bằng 1/10Q0 đối với hệ thống mới

- Ở Anh: chỉ số thường được dùng cho các nhà máy thủy điện đường daanx ở miền núi, nhu cầu dùng nước ít, dòng chảy môi trường thường được chọn Qmt = (5-15%)Q0 Nơi có nhu cầu dùng nước lớn thì Qmt = (15-30%)Q0, thậm chí lớn hơn

b Phương pháp thủy lực: dựa trên giả thiết cho rằng sự phát triển của cá

trong sông phụ thuộc vào phần diện tích mặt cắt sông có nước hay chu vi ướt của mặt cắt Từ đó phương pháp này xây dựng quan hệ giữa chu vi ướt và lưu lượng, độ sâu và lưu tốc nước trong sông và chọn giá trị dòng chảy môi trường (lưu lượng) tương ứng với độ sâu tại đó có chu vi ướt của mặt cắt lớn nhất hay tại điểm trên đường quan hệ lưu lượng và chu vi ướt bị gãy khúc và có điểm chuyển tiếp Các phương pháp tiếp cận và sử dụng như: phương pháp dòng chảy tối thiểu thoả mãn một hay nhiều mục tiêu thuỷ lực, phương pháp Wetted Perimeter và phương pháp R-2Cross

Các phương pháp thủy lực sử dụng sự thay đổi về các đặc trưng thủy lực như chu vi ướt hay độ sâu dòng chảy lớn nhất, diện tích lòng sông có nước thường xuyên để xác định dòng chảy môi trường Chúng đưa ra các chỉ số đơn giản về môi trường trong sông ứng với một giá trị lưu lượng cho trước Theo kinh nghiệm, các sông nông và rộng thì chu vi ướt nhạy cảm đối với sự thay đổi của dòng chảy hơn các sông hẹp và sâu Tại vị trí mà quan hệ chu vi ướt và lượng nước trong sông xuất hiện điểm uốn sẽ có chu vi ướt mặt cắt lớn nhất và đó cũng là giá trị lưu lượng làm ngập bãi và vùng đất ngập nước ven sông, dưới các giá trị này chu vi ướt giảm rất nhanh Giá trị lưu lượng tại vị trí này có thể phân tích xem xét và có thể lấy làm giá trị dòng chảy môi trường cần duy trì trong sông

Phương pháp cần sử dụng các tài liệu về sinh thái có xu hướng dựa trên các

kỹ thuật thống kê liên quan đến các thông số độc lập như dòng chảy và các thông số

phụ thuộc như số lượng các chỉ số về cấu trúc cộng đồng được tính toán từ danh sách các loài Ưu điểm của loại phương pháp này là nó trực tiếp đề cập đến hai vấn

đề là dòng chảy và sinh thái, đồng thời cũng trực tiếp xét đến bản chất của sông nghiên cứu Tuy nhiên, phương pháp cũng có một số hạn chế sau:

- Rất khó hoặc thậm chí không thể có được các chỉ số sinh học chỉ nhạy cảm với dòng chảy mà không bị ảnh hưởng bởi các nhân tố khác như cấu trúc môi trường sống và chất lượng nước Các chỉ số sinh học đã xây dựng cho việc giám sát chất lượng nước nên được sử dụng một cách thận trọng

- Thiếu cả số liệu thủy văn và số liệu sinh học thường là một khó khăn và đôi khi các số liệu đã thu thập lại được phục vụ cho các mục đích khác và không phù hợp

- Chuỗi dòng chảy và các chỉ số sinh thái có thể độc lập nhau Điều này ảnh hưởng đến các giả thiết của các kỹ thuật thống kê cổ điển và cần phải lưu ý

Các giá trị dòng chảy môi trường được xác định từ một đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đặc trưng thủy lực với lưu lượng, thông thường bằng cách xác định các điểm gián đoạn của đường cong, tại đó xảy ra sự giảm đáng kể về chất lượng môi trường sống cùng với sự giảm về lưu lượng Người ta cho rằng việc đảm bảo giá trị ngưỡng nào đó của thông số thủy lực đã chọn ở một mức độ của dòng chảy đã bị biến đổi sẽ duy trì các sinh vật thủy sinh và tính nguyên vẹn của hệ sinh thái

c Phương pháp chuyên gia: là một phương pháp có nhiều khả năng ứng

dụng trong thực tế trên thế giới và ở nước ta Đặc điểm của phương pháp này là dựa vào ý kiến phân tích và kinh nghiệm của nhóm chuyên gia liên ngành để quyết định

về dòng chảy môi trường cho duy trì hệ sinh thái nước khác nhau Điểm chủ yếu quyết định sự thành công của phương pháp chuyên gia là tổ chức nhóm chuyên gia

và các hoạt động của nhóm qua điều tra khảo sát tại hiện trường cũng như thảo luận trao đổi trong phòng để đi đến quyết định cuối cùng về phương án đánh giá dòng chảy môi trường cho khu vực nghiên cứu

Phương pháp chuyên gia được các nhà sinh thái nước ngọt đưa ra và gần đây

nó được coi là phương pháp đi đầu trong nghiên cứu khoa học về đánh giá dòng chảy môi trường và quản lý các hệ sinh thái nước theo hướng bền vững Các chuyên

gia sinh thái dựa trên những hiểu biết rõ ràng về hệ sinh thái sông trong trạng thái khỏe mạnh, hay trạng thái gần với các điều kiện tự nhiên ban đầu và phân tích hiện trạng của hệ sinh thái trong sông để từ đó đưa ra kiến nghị cần điều chỉnh, khôi phục chế độ dòng chảy như thế nào để hệ sinh thái sông duy trì được các đặc tính ban đầu của chúng

Để áp dụng phương pháp này phải tổ chức một nhóm chuyên gia đa ngành, tổ chức điều tra làm việc tại thực địa, cung cấp đầy đủ thông tin cho họ, thảo luận trao đổi trong nhóm chuyên gia trong phòng các nội dung liên quan đến việc đánh giá

Nó cũng có thể bao gồm cả những buổi họp thảo luận giữa nhóm chuyên gia và các chuyên gia bên ngoài và các đối tác có liên quan Các chuyên gia đa ngành tham gia phân tích và đề xuất các kiến nghị DCMT để đánh giá các lợi ích hay ảnh hưởng của các phương án quản lý dòng chảy

Các quá trình hoạt động của nhóm chuyên gia thường được coi là rất nhạy cảm với những vấn đề xã hội của địa phương hoặc những vấn đề khác nên cần có sự

kế thừa Các chuyên gia trong thảo luận phải đưa ra được các ý kiến trả lời về tất cả các vấn đề đang được quan tâm Nếu những vấn đề quan tâm càng rộng thì phạm vi chuyên gia càng rộng Nhóm chuyên gia sau đó thảo luận và xem xét các ý kiến của các thành viên trong nhóm để rút ra ý kiến đánh giá các phương án quản lý dòng chảy hoặc các kiến nghị DCMT có sự nhất trí cao nhất

Nói chung phương pháp chuyên gia nếu thực hiện đầy đủ thì có thể cho phép xem xét một phạm vi rộng các tác động sinh thái cần xem xét để cân nhắc sự tương tác giữa các chuyên gia để xây dựng các đánh giá hoặc kiến nghị mang tính tổng hợp cao

Điều quan trọng khi thực hiện phương pháp này là phải làm sao cho các chuyên gia được phép đưa ra những ý kiến tư vấn mang tính khoa học chứ không phải bị bắt buộc đưa ra các ý kiến mang tính thoả hiệp giữa các lĩnh vực kinh tế, xã hội và môi trường Các thành viên của nhóm chuyên gia đóng vai trò là các nhà khoa học chứ không phải bị bó hẹp là người biện hộ cho một cơ quan nào đó Nó cho phép các chuyên gia lựa chọn phương pháp đánh giá phù hợp nhất với chuyên

môn của họ và những số liệu có sẵn hoặc mới được tạo ra trong phạm vi khung thời gian cho phép

Có một nhược điểm là chuyên môn và cá tính của người đứng ra thành lập nhóm chuyên gia sẽ ảnh hưởng đến kết quả tư vấn của nhóm chuyên gia 2 nhóm chuyên gia khác nhau có thể đưa ra 2 kết quả khác nhau do có sự thiên vị của các chuyên gia hoặc do cá tính trội của một số cá nhân trong mỗi nhóm

d Phương pháp mô phỏng môi trường sống: đánh giá cách thức giảm bớt

tác động của đập ngăn nước, vận hành đập hoặc của việc quản lý khai thác nước Phương pháp này yêu cầu phải xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố thuỷ lực (độ sâu, vận tốc dòng chảy) và mức độ phù hợp của môi trường đối với các loài sinh vật

cụ thể Mối quan hệ này sẽ được sử dụng để tính toán xem môi trường sinh cảnh biến động như thế nào khi chế độ dòng chảy thay đổi theo các bối cảnh phát triển và quản lý khác nhau

Phương pháp này đòi hỏi phải khảo sát chi tiết các dạng kênh rạch, điều kiện của từng con sông trong hệ thống sông nghiên cứu, tập trung vào các mối quan hệ giữa các điều kiện thuỷ lục, kiểu môi trường sống và sự hiện diện của các loài sinh vật Từ đó sẽ đưa ra những thông tin xác thực về phương diện sinh thái chứ không như các phương pháp trên, chỉ dừng lại ở việc cung cấp khuyến nghị về dòng chảy môi trường Do đó, chi phí cho phương pháp này thường rất cao

Các phương pháp mô phỏng môi trường sống được xây dựng sử dụng dữ liệu

về môi trường sống của các loài để xác định nhu cầu dòng chảy sinh thái do sự thay đổi của chế độ dòng chảy có liên quan trực tiếp đến phản ứng của các loài và của cộng đồng sinh vật Trong các điều kiện môi trường đảm bảo cho một số loài sinh vật nước ngọt, chính các yếu tố vật lý bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi các thay đổi của chế

độ dòng chảy Mối quan hệ giữa dòng chảy, môi trường sống và các loài sinh vật có thể được mô tả bằng sự liên kết giữa các đặc trưng của sông như độ sâu và lưu tốc dòng chảy ứng với các giá trị dòng chảy đo đạc hay mô phỏng khác nhau Khi mối quan hệ giữa môi trường vật lý và dòng chảy được thiết lập, chúng có thế được liên

kết với các kịch bản dòng chảy trong sông Ngoài ra, phương pháp này còn được sử dụng để dự đoán các ảnh hưởng về môi trường vật lý và những thay đổi dòng chảy dự báo trong quá khứ hay tương lai do sự lấy nước hay xây dựng đập

Ưu điểm của phương pháp này là có sổ tay hướng dẫn rõ ràng để xác định chu trình từng bước một Điều này cho phép việc phát triển kết quả nghiên cứu của các cá nhân hay nhóm nghiên cứu khác nhau

Nhược điểm của phương pháp này là sự áp dụng đơn giản do thiếu kinh nghiệm Để có được kết quả tốt, cần xây dựng một nhóm làm việc với các kỹ sư thủy lực, các nhà thủy văn và các nhà sinh thái

Năm 1976, Cơ quan nghiên cứu cá và động vật hoang dã Mỹ đã xây dựng phần mềm mô hình PHABSIM (Physical Habitat Simulation) chạy trên máy tính Cũng như các phần mềm khác, mô hình PHABSIM truyền thống sử dụng các mô hình thủy lực một chiều, phù hợp với các điều kiện dòng chảy nhỏ và để mô hình hóa lưu tốc mặt cắt ngang Mô hình này giúp xác định xem môi trường sống thay đổi như thế nào theo chế độ dòng chảy, mức độ thay đổi sẽ khác nhau đối với các loài nghiên cứu và đối với những giai đoạn phát triển khác nhau của các loài

Hiện nay, các phương pháp mô phỏng môi trường sống đang được sử dụng phù hợp ở nhiều nước trên thế giới như Pháp, Na Uy, New Zealand, và phát triển nghiên cứu mô phỏng các quá trình thủy lực sử dụng các mô hình động lực học chất lỏng tính toán 2 chiều, 3 chiều và các phương pháp mới Tuy nhiên, tất cả các nỗ lực này chưa thể mang đến một sự phát triển gói phần mềm có thể thay thế được mô hình PHABSIM

e Phương pháp tổng thể: Trong suốt thập kỷ qua, các nhà sinh thái học về

sông đã đưa ra ngày càng nhiều cách tiếp cận tổng thể hơn để xác định dòng chảy môi trường, duy trì và bảo tồn hệ sinh thái sông, chứ không chỉ tập trung vào một số loài Loại phương pháp này cho rằng nếu các đặc trưng nào đó của chế độ thủy văn

tự nhiên của sông được xác định và lồng ghép vào chế độ dòng chảy đã biến đổi thì cần phải duy trì tất cả các yếu tố khác đang cân bằng, quần thể sinh vật hiện tại và

tất cả các vấn đề của sông để đưa ra một chế độ dòng chảy không phải là chế độ dòng chảy tự nhiên nhưng có khả năng duy trì được hệ sinh thái tiêu biểu và các chức năng tự nhiên của dòng sông Chế độ nước của dòng sông được điều chỉnh theo thời gian để lượng nước lấy đi không làm biến đổi hệ sinh thái từ trạng thái đang phát triển sang trạng thái không mong muốn

Các phương pháp tiếp cận tổng thể nhằm giải quyết nhu cầu nước của toàn bộ

hệ sinh thái sông, chứ không chỉ của chỉ một số loài (thường là cá hay các loài không xương sống) Các phương pháp này tuân thủ khái niệm về “sơ đồ dòng chảy

tự nhiên” và các nguyên tắc cơ bản hướng dẫn việc trả lại nước sông Chúng có mục tiêu chung là duy trì hay hoàn trả lại chế độ dòng chảy liên quan đến các thành phần sinh học và các quá trình sinh thái trong sông và nước ngầm, các vùng đồng bằng lũ

và các khu nhận nước hạ lưu (như các hồ cuối hạ lưu hay các vùng đất ngập nước,

hệ sinh thái khu vực cửa sông và ven biển)

Các thành phần hệ sinh thái thường được xem xét trong phương pháp tiếp cận tổng thể bao gồm địa mạo, môi trường sống thủy lực, chất lượng nước, các loài thực vật sống ven sông và sống trong nước, các loài không xương sống, cá và các động vật có xương sống khác và một số loài sống phụ thuộc vào hệ sinh thái sông và ven sông (tức là động vật lưỡng cư, bò sát, chim, động vật có vú) Mỗi thành phần này

có thể được đánh giá bằng nhiều kỹ thuật phân tích chuyên ngành và sau đó lồng ghép các nhu cầu dòng chảy vào các đề xuất đánh giá dòng chảy môi trường theo các cách tiếp cận hệ thống

Phương pháp đánh giá tổng thể có thể bao gồm sự đánh giá các phương pháp giảm thiểu khác, ví dụ như làm thế nào để hoàn trả lại sự liên tục theo chiều dọc và chiều ngang sông bằng cách tạo đường đi cho cá hay thay đổi hình dạng bờ bao của vùng đồng bằng lũ Một số phương pháp tiếp cận tổng thể cũng xem xét đến ảnh hưởng của các quá trình và các nhiễu loạn không hoặc ít liên quan trực tiếp đến dòng chảy và đề xuất các phương pháp giảm thiểu để khôi phục lại môi trường sông

và khu vực ven sông hay việc quản lý các loài thực vật và cá bị ảnh hưởng

Nhìn chung, các phương pháp tiếp cận tổng thể có sự tham gia của nhóm chuyên gia và các bên liên quan để đảm bảo quy trình là tổng thể về các bên tham gia cũng như các vấn đề khoa học nên sẽ bao quát được toàn bộ hệ thống thủy văn – sinh thái – các bên tham gia Nhược điểm của phương pháp là tốn nhiều chi phí cho việc thu thập tài liệu

Phương pháp tiếp cận tổng thể được áp dụng khá sớm ở Nam Phi, Úc, Mĩ và Canada Tuy nhiên, gần đây phương pháp này đang thu hút sự quan tâm ngày càng lớn của cả các khu vực phát triển và đang phát triển trên thế giới

Có hai cách tiếp cận theo phương pháp này là tiếp cận từ dưới lên và tiếp cận

từ trên xuống Phương pháp tiếp cận “dưới lên” thường bắt đầu xây dựng với chế độ dòng chảy bằng cách thêm các thành phần của dòng chảy mong muốn vào dòng chảy bằng 0 Còn phương pháp tiếp cận “trên xuống” thì thường bắt đầu với dòng chảy tự nhiên, sau đó cố gắng xác định mức độ thay đổi dòng chảy tới hạn mà những tác động đến sự lành mạnh của dòng chảy không vượt quá ngưỡng cho phép, hay xác định mối quan hệ giữa sự thay đổi của chế độ dòng chảy đối với các loại ảnh hưởng và mức độ ảnh hưởng

2.1.2 Đánh giá khả năng áp dụng của một số phương pháp ở Việt Nam

Việc áp dụng các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường trên thế giới vào Việt Nam chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ứng dụng các phương pháp đánh giá nhanh, qua đó đề xuất các ý kiến cải tiến, phát triển các phương pháp để hình thành phương pháp mới phù hợp với sử dụng của nước ta

Về các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường, tùy thuộc vào điều kiện

số liệu, mục tiêu dòng chảy môi trường cũng như tình hình thực tế các lưu vực sông

ở Việt Nam để đưa ra các bước tiếp cận và phương pháp phù hợp nhất Trong điều kiện các lưu vực sông ở Việt Nam có số liệu thủy văn không thật dài, nhưng có thể coi là tương đối đủ cho nghiên cứu dòng chảy môi trường, một số số liệu thủy văn còn thiếu có thể khắc phục bằng cách khôi phục, bổ sung bằng các mô hình toán,

các số liệu mặt cắt sông có thể đo đạc trực tiếp trong quá trình nghiên cứu ứng dụng của mỗi phương pháp

Đối với phương pháp thủy văn: phương pháp rất dễ ứng dụng trong thực tế

sản xuất do phương pháp này đơn giản không đòi hỏi các số liệu nào khác ngoài số liệu thuỷ văn nên áp dụng phù hợp với điều kiện sông suối ở nước ta Tuy nhiên, cũng đang tồn tại một số vấn đề khi áp dụng vào Việt Nam như sau:

(1) Nói chung phương pháp thuỷ văn như phương pháp Tennant tính toán đơn giản và dễ áp dụng Phương pháp này có hạn chế về độ chính xác nhưng có thể đáp ứng yêu cầu đánh giá dòng chảy môi trường khi xem xét yêu cầu duy trì dòng chảy môi trường trong giai đoạn ban đầu của lập quy hoạch Hiện tại nhiều nước ở Châu Á, Châu Âu, cũng đã sử dụng phương pháp này để đánh giá dòng chảy môi trường của nước mình Cũng vì vậy ở nước ta cũng có thể sử dụng phương pháp này trong đánh giá dòng chảy môi trường ban đầu phục vụ cho quy hoạch nhất là trong khi ở nước ta chưa xây dựng được phương pháp riêng phù hợp

(2) Số liệu đầu vào cho ứng dụng các phương pháp thuỷ văn nói chung không

có gì khó khăn đối với điều kiện các lưu vực sông của nước ta Mặc dù ở nước ta hiện nay số lượng các trạm thuỷ văn không nhiều, tuy nhiên trên các lưu vực sông đều có các trạm thuỷ văn cấp 1, cấp 2 và cấp 3 và tại các trạm cấp 1 đều có số liệu

đo đạc dòng chảy từ 20 năm trở lên nên là cơ sở để tính toán Q0 cho các tuyến tính toán dòng chảy môi trường, giải quyết số liệu đầu vào cho ứng dụng phương pháp chỉ số thuỷ văn ở nước ta Vì thế càng có điều kiện sử dụng phương pháp này trong thực tế

(3) Nhược điểm chủ yếu của phương pháp chỉ số thuỷ văn là các bảng chỉ số được xây dựng ở nước ngoài nên ứng dụng vào nước ta không thể có sự phù hợp tốt Thí dụ bảng chỉ số thuỷ văn của phương pháp Tennant được tác giả xây dựng phù hợp với điều kiện ứng dụng ở Mỹ với mục tiêu bảo vệ loài cá hồi của Mỹ, một

số chỉ số của phương pháp khác cũng dựa trên kinh nghiệm của nước ngoài nên ứng dụng ở nước ta cũng chỉ đạt được ở một mức nhất định Tuy nhiên nhiều nước

khác trên thế giới như ở Châu Phi, Châu Á, Châu Âu cũng đã ứng dụng phương pháp chỉ số thuỷ văn như Tennant và họ cũng cho nhận xét là có thể sử dụng được

Vì thế ở nước ta cũng có thể sử dụng trong giai đoạn quy hoạch Tất nhiên khi sử dụng nên tính toán thêm các phương pháp khác để so sánh đánh giá tính hợp lý

(4) Để đưa phương pháp chỉ số thuỷ văn ứng dụng trong điều kiện thực tế của nước ta một cách hữu hiệu cần phải tập trung nghiên cứu để đề xuất các bảng chỉ số thuỷ văn phù hợp với điều kiện và mục tiêu tính toán dòng chảy môi trường của nước ta Vấn đề này không phải đơn giản mà đòi hỏi nhiều thời gian, kể cả quan trắc phân tích các số liệu thực tế theo mục tiêu môi trường của vấn đề nghiên cứu đặt ra

Đối với phương pháp thủy lực (chu vi ướt): đơn giản, dễ ứng dụng, số liệu

mặt cắt sông có thể đo đạc xác định trong khi điều tra thực địa nên cũng phù hợp với điều kiện nước ta Tuy nhiên, phương pháp chu vi ướt tồn tại nhược điểm là ở công thức tính toán lưu lượng của phương pháp Do trong phương pháp chu vi ướt lưu lượng nước được tính toán theo công thức Chezi- manning nên giá trị Q phụ thuộc rất nhiều vào chọn hệ số nhám và độ dốc mặt nước J Chỉ cần thay đổi một ít giá trị độ nhám n thì cũng có thể gây nên biến đổi nhiều ở giá trị Q tính toán, điều

đó gây nên sự hoài nghi về độ chính xác cũng như độ tin cậy của kết quả tính toán khi mà hệ số nhám chỉ được chọn một cách đơn giản theo bảng tra thuỷ lực tuỳ theo điều kiện địa mạo của đoạn sông

Hình 1: Quan hệ chu vi mặt cắt ướt và lưu lượng nước

Qua thực thế áp dụng phương pháp này ở Việt Nam có thể rút ra một số ý kiến đánh giá về ứng dụng phương pháp này như sau:

(1) Ưu điểm nổi bật của phương pháp là cơ sở của phương pháp chu vi ướt tính toán dòng chảy môi trường dựa trên phân tích quan hệ giữa Q và chu vi ướt là rất phù hợp với quan điểm sinh thái Phương pháp này ngoài việc biểu thị mối quan

hệ thuỷ lực tại mặt cắt, nó còn gián tiếp biểu thị mối quan hệ giữa dòng chảy (Q) với yếu tố sinh thái tại mặt cắt sông, bởi vì chu vi ướt của mặt cắt cũng gián tiếp biểu thị diện tích nơi ở và tìm kiếm thức ăn của cá và các sinh vật sống trong môi trường nước tại mặt cắt đó Vì thế nếu xử lý tốt quan hệ này trong khi tính toán DCMT thì kết quả tính toán dòng chảy môi trường sẽ có thể phù hợp với quy luật sinh thái Cũng vì thế trên thế giới cũng có tác giả cho rằng phương pháp chu vi ướt cũng thuộc nhóm phương pháp mô phỏng nơi ở hay nơi cư trú “ habitat simulation”

(2) Phương pháp chu vi ướt tương đối đơn giản và theo lý thuyết của phương pháp rất dễ ứng dụng vì lưu lượng nước tính theo công thức dòng chảy ổn định (công thức Chezi-manninh) Phương pháp này không đòi hỏi số liệu nhiều, chủ yếu chỉ có

số liệu đo đạc mặt cắt và kết quả điều tra tại tuyến tính toán là có thể tính được

(3) Điều kiện ứng dụng của phương pháp là tuyến tính toán DCMT phải có địa hình địa mạo đặc trưng với các bãi sông biến đổi rõ rệt theo chế độ dòng chảy sông, từ đó có thể đễ dàng xác định các điểm uốn đặc trưng trên đường quan hệ lưu lượng - chu vi ướt mặt cắt Điều này có thể thực hiện được thông qua việc điều tra

kỹ tại thực địa để xác định tuyến tính toán phù hợp

Đối với phương pháp mô phỏng môi trường sống: Phương pháp mô phỏng

môi trường sống đi sâu phân tích để xác định các mối quan hệ giữa các yếu tố thuỷ văn, thuỷ lực và yếu tố sinh thái để đưa ra cách đánh giá chế độ dòng chảy môi trường phù hợp đối với môi trường sinh sống của các loài cá đặc trưng Do các số liệu sinh thái của các hệ sinh thái nước ở nước ta hiện nay có rất ít và việc tổ chức quan trắc chi tiết biến đổi các yếu tố sinh thái phục vụ cho ứng dụng phương pháp

mô phỏng môi trường sống trên thực tế ở nước ta là rất khó có thể thực hiện và rất tốn kém

Mặt khác do phương pháp mô phỏng môi trường sống chỉ đề cập đến môi trường sống của một loài sinh vật (cá) cụ thể mà không mô phỏng môi trường sống chung cho toàn bộ hệ sinh thái nên cũng chưa thật phù hợp với đặc điểm sinh thái các lưu vực sông của nước ta nên việc áp dụng phương pháp này vào Việt Nam cũng còn nhiều hạn chế

Phương pháp tiếp cận tổng thể: phương pháp này rất rộng bao gồm tất cả

các khía cạnh liên quan đến các phương án và giải pháp quản lý dòng chảy môi trường, trong đó ngoài các yếu tố sinh thái, còn phải xem xét cả các yếu tố kinh tế,

xã hội bao gồm tất cả trong quá trình đánh giá Phương pháp này cũng đòi hỏi làm việc của chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để lựa chọn và quyết định kết quả cuối cùng Yêu cầu số liệu khi ứng dụng phương pháp này rất lớn, nhất là các

số liệu sinh thái cho nên việc áp dụng vào Việt Nam trong giai đoạn này còn nhiều hạn chế và cần đầu tư nghiên cứu ứng dụng trong tương lai

Các phương pháp khác: phương pháp chuyên gia, phương pháp kết hợp

thủy văn – thủy lực – sinh thái và chuyên gia: đây là một phương pháp đòi hỏi phải tập hợp được nhiều chuyên gia kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực thủy văn, thủy lực, sinh thái, nên việc áp dụng các phương pháp này ở Việt Nam cũng đang chỉ ở bước đầu

Trong phương pháp chuyên gia, do yêu cầu phải xem xét vấn đề duy trì dòng chảy trên sông chính và ở hạ lưu các sông trong một số quy hoạch, vấn đề xác định lượng dòng chảy cần bảo đảm cho hạ lưu cũng đã đặt ra yêu cầu nghiên cứu và có nhiều ý kiến thảo luận từ trước đến nay Qua nghiên cứu và tổng hợp các thông tin,

số liệu và kinh nghiệm, một số chuyên gia đã đưa ra các ý kiến về đánh giá dòng chảy môi trường phục vụ cho các quy hoạch dựa trên kinh nghiệm bản thân, gọi chung là đánh giá dòng chảy môi trường theo kinh nghiệm chuyên gia Các ý kiến chuyên gia nhìn chung đều coi dòng chảy môi trường là giá trị dòng chảy tối thiểu

của hồ chứa cần xả ra để duy trì môi trường khu vực hạ lưu Hiện nay ý kiến cho rằng nên lấy dòng chảy môi trường bằng giá trị lưu lượng dòng chảy tháng nhỏ nhất ứng với tần suất 90% để sử dụng trong thực tế là đang được dùng phổ biến trong thực tế

2.2 CÁC QUY ĐỊNH VÀ QUAN ĐIỂM CỦA LUẬN VĂN VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU

2.2.1 Quy định về dòng chảy tối thiểu

Như trên đã nêu rõ khái niệm về dòng chảy tối thiểu cũng mới chỉ được đề cập đến trong một vài năm gần đây và được quy định cụ thể trong hệ thống văn bản pháp luật của Việt Nam, bao gồm: Nghị định 112/2008/NĐ-CP ngày 20/12/2008, Nghị định số 120/2008/NĐ-CP ngày 1/12/2008 của Chính phủ và Luật Tài nguyên nước năm 2012 Theo Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua tại kỳ họp thứ 3, Quốc hội khóa

XIII ngày 21/6/2012, Dòng chảy tối thiểu là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh thái thủy sinh và bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước

Việc xác định DCTT trên các lưu vực sông được quy định cụ thể như sau:

1 Bộ Tài nguyên và Môi trường chủ trì, phối hợp với các Bộ, ngành liên quan quy định việc xác định dòng chảy tối thiểu cần duy trì trên lưu vực sông

2 Xác định dòng chảy tối thiểu trong sông:

a) Bộ Tài nguyên và Môi trường tổ chức điều tra, khảo sát và xác định dòng chảy tối thiểu trong sông hoặc đoạn sông đối với từng nguồn nước trong lưu vực sông thuộc Danh mục lưu vực sông lớn, Danh mục lưu vực sông liên tỉnh;

b) Đối với các lưu vực sông quốc tế, Bộ Tài nguyên và Môi trường thay mặt Chính phủ đàm phán, thống nhất với các nước có chung nguồn nước quốc tế về duy trì dòng chảy tối thiểu trên dòng chính của lưu vực sông;

c) Uỷ ban nhân dân cấp tỉnh tổ chức điều tra, khảo sát và xác định dòng chảy tối thiểu trong sông hoặc đoạn sông đối với từng nguồn nước trong lưu vực sông thuộc Danh mục lưu vực sông nội tỉnh;

d) Dòng chảy tối thiểu trong sông hoặc đoạn sông phải được công bố công khai, lấy ý kiến các tổ chức kinh tế liên quan đến khai thác, sử dụng tài nguyên nước và đại diện cộng đồng dân cư sinh sống trên địa bàn lưu vực sông

3 Thẩm quyền công bố dòng chảy tối thiểu duy trì trong sông:

a) Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố dòng chảy tối thiểu trong sông hoặc đoạn sông đối với các lưu vực sông thuộc Danh mục lưu vực sông lớn, Danh mục lưu vực sông liên tỉnh;

b) Uỷ ban nhân dân cấp tỉnh công bố dòng chảy tối thiểu trong sông hoặc đoạn sông đối với các lưu vực sông nằm trong phạm vi địa phương thuộc Danh mục lưu vực sông nội tỉnh

4 Bộ, cơ quan ngang Bộ, cơ quan thuộc Chính phủ và các Tổng công ty, Tập đoàn kinh tế nhà nước có liên quan chịu trách nhiệm chỉ đạo điều chỉnh chương trình, kế hoạch, dự án, chế độ khai thác, sử dụng tài nguyên nước của mình bảo đảm duy trì dòng chảy tối thiểu trong sông hoặc đoạn sông đã được công bố

2.2.2 Quan điểm tiếp cận

Xuất phát từ khái niệm trên, trong luận văn này học viên đề xuất quan điểm của mình về dòng chảy tối thiểu như sau:

(1) Dòng chảy tối thiểu được quy định tại các điểm kiểm soát và được thực hiện trên cả dòng sông hay từng đoạn sông

(2) Dòng chảy tối thiểu là một quá trình dòng chảy (lưu lượng và mực nước) theo thời gian

(3) Dòng chảy tối thiểu là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn sông nhằm: (i) bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh