NGHIÊN cứu DIỄN BIẾN bồi LẮNG LÒNG hồ hòa BÌNH và PHÂN TÍCH một số NGUYÊN NHÂN gây bồi LẮNG làm cơ sở KHOA học CHO VIỆC QUẢN lý bền VỮNG hồ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------Nguyễn Thị Hồng Chiên NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN BỒI LẮNG LÒNG HỒ HÒA BÌNH VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN GÂY BỒI LẮNG LÀM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

- -Nguyễn Thị Hồng Chiên

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN BỒI LẮNG LÒNG HỒ HÒA BÌNH VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN GÂY BỒI LẮNG LÀM CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC QUẢN

LÝ BỀN VỮNG HỒ

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Thị Hồng Chiên

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN BỒI LẮNG LÒNG HỒ HÒA BÌNH VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN GÂY BỒI LẮNG LÀM CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC QUẢN

LÝ BỀN VỮNG HỒ

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số : 60440301

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHÍNH:

TS Nguyễn Thị Phương LoanNGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PHỤ:

PGS.TS Dương Hồng Sơn

Hà Nội - 2015

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Họ và tên học viên: Nguyễn Thị Hồng Chiên

Giới tính: Nữ

Ngày sinh: 16/5/1977

Nơi sinh: Hà Nam

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 60440301

Người hướng dẫn khoa học chính: TS Nguyễn Thị Phương LoanNgười hướng dẫn khoa học phụ: PGS.TS Dương Hồng Sơn

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu diễn biến bồi lắng lòng hồ Hòa

Bình và phân tích một số nguyên nhân gây bồi lắng làm cơ sở khoa học cho việc quản lý bền vững hồ”

MỞ ĐẦU

Công trình thủy điện Hòa Bình được thiết kế phục vụ đa mụctiêu, bao gồm tích nước cắt lũ cho hạ lưu, cung cấp nguồn nước phục vụsản xuất điện, cấp nước tưới cho nông nghiệp, cải thiện giao thông thuỷ

và nuôi trồng thuỷ sản Công trình đã đem lại nhiều lợi ích kinh tế và

xã hội, đặc biệt sau khi đường dây tải điện 500KV Bắc - Nam hoànthành đã cho phép dòng điện của Hòa Bình đi khắp mọi miền đất nước

Việc đắp đập ngăn sông tạo hồ chứa đã làm thay đổi sâu sắc chế

độ thủy văn - thủy lực của dòng sông Đà và sông Hồng Tốc độ dòngchảy khi vào hồ bị giảm đột ngột, nước từ trạng thái động chuyển sangtrạng thái tĩnh làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh, chất lượngnước và tổng lượng bùn cát trong hồ

Hồ Hòa Bình đã chính thức tích nước và điều tiết từ năm 1989.Trong suốt quá trình hoạt động của hồ Hòa Bình đã có hơn 1,4 tỷ m3bùn cát bồi lắng tại lòng hồ và cũng đã có khá nhiều công trình nghiêncứu liên quan đến vấn đề bồi lắng lòng hồ liên tục được triển khai, công

bố Tuy nhiên, những nghiên cứu trước đây mới chỉ xem xét, đánh giátừng giai đoạn hoạt động cụ thể mà chưa đánh giá được tổng thể mức độbồi lắng lòng hồ theo không gian và thời gian, đặc biệt khi công trìnhthủy điện Sơn La đi vào hoạt động, hồ Hòa Bình đã chịu tác động củayếu tố mới, chuỗi số liệu về địa hình, bùn cát và dòng chảy khi hồ HòaBình hoạt động độc lập không thể kéo dài hơn được nữa

Với chuỗi số liệu thực đo liên tục và đồng nhất thì việc nghiêncứu diễn biến bồi lắng lòng hồ Hòa Bình và phân tích một số nguyênnhân gây bồi lắng làm cơ sở khoa học cho việc quản lý bền vững hồ làrất cần thiết và cấp bách Đó là cơ sở giúp các nhà nghiên khoa học đưa

ra một số giải pháp quản lý và khai thác hồ chứa Hòa Bình, Sơn La vàtương lai là hồ chứa Lai Châu một cách hiệu quả

2

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng, diễn biến bồi lắng lòng hồ HòaBình và phân tích một số nguyên nhân gây bồi lắng, làm cơ sở cho việc

đề xuất một số giải pháp hạn chế bồi lắng, góp phần quản lý sử dụngbền vững hồ

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm khí tượng thủy văn và hoạt động pháttriển kinh tế xã hội vùng lòng hồ;

- Phân tích, xác định diễn biến bồi lắng lòng hồ theo không gian

và thời gian;

- Phân tích một số nguyên nhân chính gây bồi lắng lòng hồ;

- Đề xuất một số biện pháp hạn chế mức độ bồi lấp lòng hồ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

1.1.3 Các công trình nghiên cứu tại khu vực nghiên cứu

1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.2.1 Đặc điểm, địa lý tự nhiên lưu vực sông Đà

1.2.2 Điều kiện kinh tế xã hội

4

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chính là những vấn đề liên quan đến bồilắng lòng hồ chứa thủy điện Hòa Bình

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp kế thừa tài liệu thứ cấp

2.2.2 Phương pháp phân tích nhân quả và phân tích tổng hợp

2.2.3 Phương pháp đo đạc, khảo sát và thu thập, xử lý số liệu

2.2.3.1 Đánh giá nhanh môi trường

2.2.3.2 Đo và tính bồi lắng lòng hồ

2.2.3.3 Phương pháp đo đạc tính toán xói mòn sườn dốc trên bãi thựcnghiệm

Năm Lượng nước về 9 3

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đánh giá diễn biến bồi lắng lòng hồ Hòa Bình theo không gian vàthời gian

3.1.1 Kết quả tính toán bồi lắng hồ Hòa Bình

Bảng 1 Kết quả tính bồi lắng lòng hồ Hòa Bình (1990 - 2013)

6

3.1.2.1 Diễn biến bồi lắng lòng hồ theo thời gian

Diễn biến bồi lắng lòng hồ được thể hiện trong hình 1

Hình 2 Bi ểu đồ mức độ bồi l ắng lòng hồ Hòa Bình theo t ỷ l ệ

di ện tích mặt cắt ngang giai đoạn (1 990-1996)

Hình 3 Biểu đồ mức độ bồi lắng lòng hồ Hòa Bình theo tỷ lệ diện

tích mặt cắt ngang giai đoạn (1996-2009)

+ Thời kỳ bồi lắng ổn định (1996-2009): Trong thời kỳ này, tổng

lượng bồi lắng là 846 triệu m3 (chiếm 61% tổng lượng bồi lắng hàngnăm) và trung bình là 65,1 triệu m3/năm và bãi bồi đã được hình thành

rõ rệt, có đỉnh tại mặt cắt 19 (cách đập 83,3km), đuôi trên bãi bồi tại mặtcắt 44 (hình 3)

+ Thời kỳ hồ thủy điện Sơn La đi vào hoạt động (2009-2013): Do

ảnh hưởng của công trình thủy điện Sơn La, lượng bồi lắng lòng hồ HòaBình giảm mạnh, trung bình là 13,7 triệu m3/năm (Hình 4)

8

Hình 4 Biểu đồ mức độ bồi lắng lòng hồ Hòa Bình theo tỷ lệ diện

tích mặt cắt ngang giai đoạn (1996-2009)

3.1.2.2 Diễn biến bồi lắng lòng hồ theo không gian

Diễn biến bồi lắng lòng hồ Hòa Bình theo không gian được chialàm 3 khu vực (hình 5) như sau:

80,1 triệu m3(chiếm khoảng 5,8% tổng lượng bùn cát lắng đọng hàngnăm trên toàn tuyến hồ)

+ Khu vực 2 (trung lưu hồ): lượng bùn cát lắng đọng tại đây

tương đối lớn, khoảng 1.080,48 triệu m3 (chiếm 77,9% tổng lượng bùn

cát bồi lắng hàng năm trên toàn tuyến hồ) đã làm cho cao trình đáy hồnâng lên đáng kể, trung bình khoảng 25 - 40m.

+ Khu vực 3 (hạ lưu hồ): là khu vực có cột nước cao từ 80 - 100m vàchịu ảnh hưởng trực tiếp của việc điều tiết hồ, lượng bùn cát lắng đọngtại khu vực này không nhiều, khoảng 22,657 triệu m3, chiếm khoảng16,3% tổng lượng bùn cát hàng năm trên toàn hồ

Sau một khoảng thời gian hồ hoạt động, cao trình đáy hồ đã đượcnâng lên đáng kể (Hình 6)

Năm 1990 Năm 1997 Năm 2009 Năm 2013

Hình 6 Biểu đồ mặt cắt dọc hồ Hòa Bình qua các thời kỳ (1990 - 2013)

3.2 Nghiên cứu và phân tích một số nguyên nhân gây bồi lắng lòng hồ

Hồ chứa Hòa Bình có những yếu tố ảnh hưởng và tác động đếnphát sinh bồi lắng lòng hồ bao gồm:

+ Lượng bùn cát gia nhập theo dòng chính sông Đà;

+ Lượng bùn cát gia nhập khu giữa

10

3.2.1 Lượng bùn cát gia nhập theo dòng chính sông Đà

Hồ Hòa Bình có 2 trạm thủy văn Tạ Bú và Hòa Bình đóng vai tròcửa vào và cửa ra hồ Để đánh giá ánh hưởng của lượng bùn cát dòngchính sông Đà đến mức độ bồi lấp hồ Hòa Bình, luận văn nghiên cứuphân tích theo hai giai đoạn chính như sau:

+ Giai đoạn trước khi có hồ thủy điện Sơn La (1990-2009): Tốc

độ bồi lắng trong giai đoạn này là khá lớn, trung bình 66,6 triệu m3/năm,trong đó lượng bùn cát dòng chính sông Đà là 51,2 triệu m3/năm (tươngđương 66,5 triệu tấn) (theo số liệu thủy văn của 2 trạm Tạ Bú và HòaBình)

+ Giai đoạn sau khi có hồ thủy điện Sơn La (2010 - 2013):Tốc độ

bồi lắng trong giai đoạn này giảm mạnh, trung bình là 13,7 triệu

m3/năm, trong đó lượng bùn cát dòng chính sông Đà khoảng 3,33 triệum3/năm (tương đương 4,33 triệu tấn/năm) (theo số liệu thủy văn củatrạm Tạ Bú và Hòa Bình)

Ngoài ra, tốc độ bồi lắng còn chịu ảnh hưởng từ chế độ điều tiếtcủa hồ Sơn La và Hòa Bình

3.2.2 Lượng bùn cát gia nhập khu giữa

3.2.2.1 Tác động của xói mòn rửa trôi trên lưu vực

Xói mòn là một hiện tượng tự nhiên, tất yếu xảy ra trên các sườnđất dốc, đặc biệt xói mòn bề mặt lưu vực là một quá trình phức tạp, chụitác động của nhiều yếu tố như: mưa, đất, địa hình, địa mạo, lớp phủ thựcvật và hoạt động của con người

Đối với lưu vực sông Đà có 3 yếu tố đóng vai trò chính thức đầyquá trình xói mòn rửa trôi trên bề mặt lưu vực:

+ Yếu tố địa hình: Địa hình nổi bật của lưu vực sông Đà là núi và

cao nguyên, độ dốc tương đối lớn, với độ dốc trung bình dao động từ 10

- 30%, có nơi lên đến >35 %, trong đó kiểu địa hình có độ dốc dao động

từ 9 - 20% khá phổ biến

STT Trạm đo Sông suối Độ đục

+ Chế độ mưa khá dồi dào: Đây là nguyên nhân chính tác động

mạnh đến quá trình xói mòn rửa trôi trên lưu vực hồ Hòa Bình

+ Thảm phủ thực vật: đặc biệt là rừng bị tàn phá nặng nề do bị

nước nhấn chìm trong lòng hồ và hình thức du canh, du cư của ngườidân sống ven hồ, nhiều vùng đồi núi trọc xuất hiện đã làm cho tình trạngxói mòn rửa trôi đất càng trở nên nghiêm trọng, lớp đất tầng mặt bị mất

đi làm cho đất bạc màu và đóng góp một lượng bùn cát không nhỏxuống lòng hồ

Tuy nhiên, những năm gần đây, do chính sách phát triển rừng củaNhà nước, diện tích rừng đã được tăng lên, đặc biệt đối với các tỉnhmiền núi phía Tây Bắc, độ che phủ rừng trên lưu vực hồ đã được cảithiện và giao động từ 45 - 50% Với tỷ lệ che phủ rừng cao như hiện nay

đã góp phần làm giảm lượng đất bị xói mòn rửa trôi trên bề mặt lưu vực,góp phần giảm tốc độ bồi lắng xuống hồ Hòa Bình

3.2.2.2 Bùn cát từ các nhập lưu gia nhập khu giữa

Do đặc điểm địa hình và hình thái hồ nên hồ Hòa Bình có khánhiều nhập lưu gia nhập khu giữa Các nhập lưu này có độ đục khá cao

và đã vận chuyển một lượng lớn bùn cát vào hồ, góp phần đáng kể vàotốc độ bồi lắng lòng hồ Hòa Bình (bảng 2)

Bảng 2 Độ đục trung bình nhiều năm trên một số nhập lưu vào hồ

Hòa Bình

3.2.2.3 Đặc điểm địa hình lưu vực và hình thái hồ

+ Đặc điểm địa hình lưu vực: lưu vực hồ Hòa Bình chủ yếu là núi

và cao nguyên bị chia cắt mạnh, độ dốc lưu vực lớn, chiều dài sườn dốc

12

tương đối dài đã thúc đẩy quá trình xói mòn, rửa trôi lớp đất tầng mặtlàm gia tăng độ đục cho các nhập lưu (bảng 2).

+ Đặc điểm hình thái của hồ: Chiều dài tương đối dài (> 200km);

Hồ bị uốn khúc; Độ rộng mặt thoáng lớn và thay đổi từ hạ lưu lên đếnthượng lưu; Hình dạng đáy hồ mang đặc điểm của sông thiên nhiênnhọn hình chữ V và có độ dốc đáy lớn, Biên độ dao động mực nước lớn

+ Tình trạng sạt lở: Tình trạng sạt lở trên hồ Hòa Bình diễn ra khá

phổ biến, đặc biệt vào thời điểm trước lũ Nguyên nhân gây là do: 1-Daođộng mực nước lớn trong năm và thời gian hồ tích nước khoảng 4 - 6tháng đã làm cho cấu trúc vật lý của đất vùng bán ngập bị thay đổi, đấtbão hòa về nước, sự liên kết giữa các hạt keo đất không bền, động lựcsườn cũng bị thay đổi, khi hồ khai thác đến mực nước trước lũ, mựcnước bị hạ đột ngột, khi có mưa lớn lượng dòng chảy bề mặt lưu vực tậptrung vào hồ đã gây ra hiện tượng sạt lở nghiêm trọng phần bán ngập; 2-Lưu vực có điều kiện địa chất không ổn định, lượng mưa dồi dào, thảmphủ thực vật bị tàn phá mạnh mẽ đã góp phần gây trượt lở trên lưu vực

+ Bồi xói lòng hồ: Bồi xói lòng hồ đã làm thay đổi diện tích mặt

cắt ngang, lượng bùn cát được tạo ra trong quá trình xói lở và tái tạođường bờ sẽ được đưa xuống hồ và nhờ tốc độ dòng nước, lượng bùncát sẽ được vận chuyển từ mặt cắt này đến bồi tích tại mặt cắt khác làmcho diện tích tại một số mặt cắt có sự thay đổi đắng kể

Tóm lại: trước khi công trình thủy điện Sơn La đi vào hoạt động

(1990 - 2009), lượng bùn cát bồi lấp tại hồ Hòa Bình trung bình năm là66,6 triệu m3 và chủ yếu là do lượng bùn cát cửa vào (Tạ Bú) trên dòngchính sông Đà vận chuyển đến, khoảng 66,5 triệu tấn/năm (tươngđương 51,2 triệu m3/năm), chiếm khoảng 70-90% tổng lượng bùn cátcủa toàn tuyến, lượng bùn cát ra nhập khu giữa trung bình khoảng 15,4triệu m3/năm, chiếm khoảng 10 - 30% tổng lượng bùn cát trên toàntuyến hồ Giai đoạn sau khi công trình thủy điện Sơn La đi vào hoạtđộng, lượng bồi lắng trung bình hàng giảm xuống còn 13,7 triệu

m3/năm, lượng bùn cát do dòng chính sông Đà là 4,3 triệu tấn/năm

(tương đương 3,3 triệu m3/năm) (bảng 7), lượng bùn cát cửa vào giảm

14 lần so với giai đoạn chưa có hồ Sơn La và chiếm 24% tổng lượngbùn cát của toàn tuyến hồ Lúc này, lượng bùn cát gia nhập khu giữađóng vai trò chính, chiếm 76% tổng lượng bùn của toàn tuyến hồ (tươngđương 10,4 triệu m3/năm)

Lượng bùn cát gia nhập khu giữa cũng đã thay đổi theo thời gian:giai đoạn 1990 - 2009, trung bình khoảng 15,4 triệu m3/năm, giai đoạn

2010 - 2013, lượng bùn cát gia nhập khu giữa đã giảm xuống còn 10,4triệu m3/năm Nguyên nhân là do diện tích rừng trên lưu vực hồ HòaBình những năm gần đây đã được tăng lên, độ che phủ đạt từ 45 - 50%(mục 3.2.2.1) đã hạn chế quá trình xói mòn rửa trôi trên bề mặt lưu vực,góp phần làm giảm lượng bùn cát gia nhập khu giữa xuống hồ HòaBình

3.3 Những tác động của bồi lấp lòng hồ đến môi trường và hoạt động tổmáy của Nhà máy thủy điện Hòa Bình

Sau thời gian 25 năm hoạt động (1989 - 2013), hồ Hòa Bình đãbồi lấp hết 37% dung tích chết, bãi bồi đang nằm ở vị trí khu vực trunglưu hồ, cách đập 83km Sau khi có công trình thủy điện Sơn La, tốc độbồi lắng hồ Hòa Bình giảm mạnh, trung bình 13,7 triệu m3/năm Với tốc

độ bồi lấp như hiện nay thì sau 173 năm (tính từ năm 2013), hồ HòaBình sẽ bồi lấp hết phần dung tích chết và sau 304 năm hồ sẽ bồi lấp hếtphần dung tích hữu ích và sự dịch chuyển của bãi bồi về phía hạ lưu đậpcũng chậm lại, trung bình khoảng 0,5km/năm, sau 165 năm (tính từ năm2013), bãi bồi mới dịch chuyển đến vị trí cửa đập Vì vậy, hiện tại bãibồi chưa ảnh hưởng đến việc phát điện của các tổ máy Nhờ có côngtrình thủy điện Sơn La, thời gian hoạt động có hiệu quả của hồ HòaBình sẽ kéo dài gấp 5 lần

3.4 Một số giải pháp hạn chế bồi lắng và tăng tuổi thọ dung tích của hồ

Để hạn chế tốc độ bồi lấp hồ Hòa Bình cần phải:

14

- Giảm thiểu và hạn chế khả năng tạo thành dòng chảy bùn cát gianhập khu giữa vào hồ bằng cách làm giảm xói mòn trên lưu vực hồ;

- Hạn chế dòng chảy bùn cát từ những nhập lưu xâm nhập vào hồbằng cách;

- Đưa bùn cát ra khỏi hồ bằng hình thức tháo xả đáy

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

Luận văn đã đạt được các kết quả nghiên cứu gồm:

1 Hồ Hoà Bình đã đã bồi lấp khoảng 37% dung tích chết, ở khuvực trung lưu đã bồi lấp vào phần dung tích hữu ích Mức độ bồi lấpphân bố không đều theo không gian và thời gian và phụ thuộc vào lượngbùn cát cửa vào, cửa ra hồ, lượng gia nhập khu giữa,

2 Về thời gian: Trong giai đoạn (1990 - 1996), bãi bồi đã đượchình thành ở phía thượng lưu, sau đó di chuyển chậm dần về phía hạlưu Giai đoạn tiếp theo (1996 - 2009), mức độ bồi lấp của hồ đã giảmdần theo thời gian, đặc biệt giai đoạn (2009 - 2013) khi công trình thủyđiện Sơn La đi vào hoạt động, lượng bồi lắng trung bình hàng năm giảmmạnh, còn 13,7m3/năm (giảm 80% so với giai đoạn chưa có hồ chứaSơn La)

3 Về không gian: Lượng bùn cát bồi lắng được phân thành 3 khuvực rõ rệt: 1-Khu vực 1: dài 53km, lượng bồi chiếm 5,78%, trung bìnhcao trình đáy sông nâng lên 16,5m; 2-Khu vực 2: dài 56,1km, đây là bãibồi trọng điểm, đỉnh bãi bồi tại mặt cắt 19 cách đập 83km, đuôi trên củabãi bồi tại mặt cắt 37 cách đập 139,3m (chiếm 77,9% tổng lượng bùncát bồi lắng toàn tuyến hồ), cao trình đáy hồ nâng lên từ 20-35m; 3-Khuvực 3: từ suối Lúa (mặt cắt 19) về đến Đập có độ dài 83km, lượng bồichỉ chiếm 16,3%, lớp bồi dày trung bình là 3,9m

4 Nguyên nhân gây phát sinh bồi lắng hồ Hòa Bình: Khi chưa cócông trình thủy điện Sơn La, bồi lắng hồ Hòa Bình là do lượng bùn cáttheo dòng chính sông Đà (chiếm khoảng 70 - 90%) tổng lượng bồi lắng.Ngược lại, khi có công trình thủy điện Sơn La bồi lắng lòng hồ HòaBình là do lượng bùn cát gia nhập khu giữa (chiếm khoảng từ 70 - 90%tổng lượng bùn cát hàng năm trên toàn tuyến hồ

5 Đánh giá được tác động của xói mòn rửa trôi: Giai đoạn (1990

- 2009), lượng bùn cát gia nhập khu giữa trung bình là 15,4 triệu

16