Nghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông Mã (Luận án tiến sĩ0

Nghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông MãNghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông Mã

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1 GS.TS TRẦN VIẾT ỔN

2 TS LÊ VIẾT SƠN

HÀ NỘI, NĂM 2019

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản

lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông Mã” là công trình nghiên cứu của riêng

tôi Các số liệu và tài liệu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất

kỳ công trình nghiên cứu nào Tất cả những tham khảo và kế thừa đều được trích dẫn

và tham chiếu đầy đủ

Tác giả của Luận án

Lương Ngọc Chung

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian nghiên cứu, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của các thầy hướng dẫn, sự hỗ trợ của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, các thầy cô và Nhà trường để tôi hoàn thành Luận án này

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới GS.TS Trần Viết Ổn người đã có định hướng và trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu; Tôi xin cảm ơn chân thành đến TS Lê Viết Sơn là người bạn, cũng là người hướng dẫn thứ hai

đã hỗ trợ và có nhiều ý kiến chuyên môn quý báu cho tôi trong nghiên cứu này

Tôi xin cảm ơn Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo và Sau đại học, Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua

Xin chân thành cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp Viện Quy hoạch Thủy lợi đã hỗ trợ và tạo mọi điều điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện Luận án

Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình đã luôn động viên, hỗ trợ và khích lệ tôi vượt qua những thời điểm khó khăn nhất để hoàn thành Luận án của mình

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng năm 2019

iii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của Luận án 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4

6 Bố cục của Luận án 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU VÀ LƯU VỰC SÔNG MÃ 6

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu dòng chảy tối thiểu, dòng chảy môi trường ở các lưu vực sông 6

1.1.1 Khái niệm về dòng chảy tối thiểu, dòng chảy môi trường 6

1.1.2 Vai trò của dòng chảy tối thiểu 8

1.1.3 Tổng quan về các nghiên cứu dòng chảy tối thiểu 9

1.2 Tổng quan về lưu vực sông Mã 31

1.2.1 Giới thiệu chung 31

1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Mã 33

1.2.3 Hiện trạng môi trường, sinh thái vùng hạ du lưu vực sông Mã 35

1.2.4 Lịch sử khai thác, sử dụng nguồn nước trên sông Mã 38

1.3Định hướng nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết của Luận án 40

1.4Kết luận chương 1 42

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU HẠ DU SÔNG MÃ 43

2.1Nhận diện các tác động đến chế độ dòng chảy ở hạ du sông Mã 43

2.1.1 Những tác động của tự nhiên 43

2.1.2 Những tác động của các hoạt động kinh tế - xã hội 46

2.1.3 Biến động nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực 53

2.1.4 Hệ quả của những tác động 53

2.2Xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu cho hạ lưu sông Mã 61

2.2.1 Phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu 61

iv

2.2.2 Phương pháp mô hình toán để mô phỏng và tính toán chế độ dòng chảy 64

2.2.3 Phương pháp khảo sát, đo đạc, lấy mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm 71

2.2.4 Phương pháp xác định dòng chảy cho giao thông thủy 77

2.3Thiết lập mô hình thủy lực cho mùa cạn mạng sông Mã 78

2.3.1 Sơ đồ mạng sông 78

2.3.2 Số liệu đầu vào, các biên tính toán 79

2.3.3 Mô phỏng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 81

2.4Thiết lập các mô hình sinh thái vùng hạ lưu sông Mã 84

2.4.1 Số liệu đầu vào, các biên tính toán 84

2.4.2 Đánh giá mức độ phù hợp của các loài với điều kiện môi trường 90

2.5Kết luận chương 2 và định hướng nội dung chương 3 91

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 93

3.1Tính toán xác định dòng chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã 93

3.1.1 Xác định điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu 93

3.1.2 Kết quả tính toán thủy lực mùa cạn hạ lưu sông Mã 97

3.1.3 Xác định lưu lượng cho các nhu cầu sử dụng nước các đoạn sông 102

3.1.4 Xác định dòng chảy môi trường không tiêu hao 104

3.1.5 Xác định dòng chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã 115

3.2Phân tích sự phù hợp của dòng chảy tối thiểu 116

3.2.1 So sánh kết quả tính toán với kết quả của phương pháp Tessman 116

3.2.2 Sự phù hợp của DCTT với dòng chảy mùa cạn diễn ra trong quá khứ 119

3.3Các giải pháp duy trì dòng chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã 121

3.3.1 Giải pháp điều hành hồ chứa 122

3.3.2 Đề xuất giải pháp quản lý 126

3.4Kết luận Chương 3 127

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128

1 Kết luận 128

2 Kiến nghị 129

3 Những hạn chế và định hướng nghiên cứu tiếp theo 130

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

v

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Mối liên hệ giữa vai trò dòng chảy tối thiểu và chức năng hệ sinh thái [12] 8

Bảng 1.2 Phân loại mô hình và mục đích của từng loại [13], [14] 10

Bảng 1.3 Phân tích, so sánh các mô hình 11

Bảng 1.4 Tỷ lệ phần trăm (%) của dòng chảy năm trung bình nhiều năm (Qo) dùng cho tính toán dòng chảy môi trường theo phương pháp Tennant [17] 13

Bảng 1.5 Dòng chảy năm trung bình tại một số vị trí trên lưu vực sông Mã 32

Bảng 1.6 Kết quả điều tra hiện trạng khai thác thủy sản trên sông Mã [73] 34

Bảng 1.7 Số lượng động, thực vật ghi nhận tại hạ lưu sông Mã [73] 36

Bảng 1.8 So sánh thành phần loài cá sông Mã với các khu vực nghiên cứu khác [73] 38 Bảng 1.9 Quy mô khai thác nguồn nước trên sông Mã qua các thời kỳ [5] 40

Bảng 2.1 Bình quân lượng mưa năm từng thập kỷ các trạm trên sông Mã [74] 45

Hình 2.3: Diễn biến lượng mưa mùa khô tại các trạm trên sông Mã 45

Bảng 2.2 Bình quân lượng mưa mùa khô từng thập kỷ các trạm trên sông Mã [74] 46

Bảng 2.3 Bình quân lượng mưa mùa mưa từng thập kỷ các trạm trên sông Mã [74] 46

Bảng 2.4 Diễn biến tình hình phát triển dân số trên lưu vực sông Mã [5], [72] 52

Bảng 2.5 Diễn biến sản xuất ngành nông nghiệp trên lưu vực [5], [72] .52

Bảng 2.6 Diễn biến sản xuất ngành công nghiệp trên lưu vực sông Mã [5] 52

Bảng 2.7 Biến động về nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Mã [70], [5] 53

Bảng 2.8 Xếp hạng chất lượng nước theo chỉ số đa dạng của Shannon [84] 74

Bảng 2.9 Xếp hạng mức độ đa dang theo chỉ số Margalef 76

Bảng 2.10 Địa hình lòng dẫn mạng sông Mã [5], [85] 79

Bảng 2.11 Chỉ tiêu cơ bản của các biên gia nhập khu giữa sông Mã 80

Bảng 2.12 Kết quả mực nước thực đo và tính toán mô phỏng 81

Bảng 2.13 Kết quả nồng độ mặn thực đo và tính toán mô phỏng 82

Bảng 2.14 Kết quả mực nước thực đo và tính toán kiểm định 82

Bảng 2.15 Kết quả nồng độ mặn thực đo và tính toán mô kiểm định 83

Bảng 2.16 Lưu lượng thấp nhất trong 1 ngày và 7 ngày vùng nghiên cứu 86

Bảng 2.17 Một số thông tin của 5 loài cá được lựa chọn ở hạ du sông Mã 87

Bảng 2.18 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Chép [86] 88

Bảng 2.19 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Ngạnh thường [87] .88

Bảng 2.20 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Đối đất [88] 89

Bảng 2.21 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Bống mọi [89] 89

Bảng 2.22 Mức độ phù hợp với một số yếu tố môi trường của cá Bống cát tối [92] 89

Bảng 3.1 Tần suất dòng chảy năm, dòng chảy mùa cạn tại trạm Cẩm Thủy 98

Bảng 3.2 Tần suất lưu lượng mùa cạn tại trạm Cẩm Thủy 1999 và 2010÷2015 99

vi

Bảng 3.3 Tần suất lưu lượng mùa cạn tại trạm Lý Nhân, Sét Thôn 1999 và 2010÷2015

101

Bảng 3.4: Lưu lượng min trên sông Mã trong mùa cạn một số năm 102

Bảng 3.5 Lưu lượng khai thác cho nhu cầu nước tại các đoạn sông 103

Bảng 3.6 Quy định kích thước đường thủy nội địa cho miền Bắc và miền Trung 105

Bảng 3.7 Quy định kích thước đường thủy nội địa cho sông Mã 105

Bảng 3.8 Một số thông số mặt cắt sông Mã từ ngã ba Vĩnh Khang đến ngã ba Bông106 Bảng 3.9 Một số thông số mặt cắt sông Mã đoạn từ ngã ba Bông đến cầu Hoàng Long 108

Bảng 3.10 Mực nước nhỏ nhất sông Mã từ ngã ba Bông đến cầu Hoàng Long 108

Bảng 3.11 So sách mực nước nhỏ nhất trong quá khứ với yêu cầu về kích thước đường thủy nội địa sông Mã từ ngã ba Bông đến cầu Hoàng Long 109

Bảng 3.12 Nhu cầu dòng chảy cho giao thông thủy ở hạ du sông Mã 109

Bảng 3.13 Yêu cầu dòng chảy cho các loài chỉ thị tại các đoạn sông 112

Bảng 3.14 Đề xuất lưu lượng sinh thái tối thiểu cho các đoạn sông ở hạ du sông Mã 114

Bảng 3.15 Dòng chảy môi trường không tiêu hao các đoạn sông vùng hạ du sông Mã 115

Bảng 3.16 Dòng chảy tối thiểu của các đoạn sông vùng hạ du sông Mã 116

Bảng 3.17 Đề xuất một số yếu tố về dòng chảy cho các loài chỉ thị 116

Bảng 3.18 Lưu lượng trung bình tháng nhiều năm tại các điểm kiểm soát 117

Bảng 3.19 Xác định dòng chảy tối thiểu tại Lý Nhân theo phương pháp Tessman 117

Bảng 3.20 Xác định dòng chảy tối thiểu tại Sét Thôn theo phương pháp Tessman 118 Bảng 3.21 So sánh kết quả dòng chảy tối thiểu của 2 phương pháp 118

Bảng 3.22 So sánh giá trị DCTT với các giá trị dòng chảy kiệt nhất từ 1980÷2015 119 Bảng 3.23 Các trạm bơm trên sông Mã được kênh Cửa Đạt tưới thay thế [5], [94] 123 Bảng 3.24 Kết quả tính toán lưu lượng tại một số vị trí trên sông trong mùa cạn

năm 1999 cho các trường hợp 123

Bảng 3.25 Mực nước nhỏ nhất trên sông Mã tại các mặt cắt từ ngã ba Vĩnh Khang đến ngã ba Bông với 2 trường hợp tính toán 125

Bảng 3.26 Mực nước nhỏ nhất trên sông Mã tại các mặt cắt từ ngã ba Bông đến cầu Hoàng Long với 2 trường hợp tính toán 125

Bảng 1 (phụ lục 1): Đặc trưng mực nước trung bình tháng, năm tại các trạm 139

Bảng 2 (phụ lục 1): Đặc trưng mực nước nhỏ nhất tháng, năm tại các trạm 140

Bảng 3 (phụ lục 1) Các khu công nghiệp tập trung hiện có và dự kiến trên sông Mã [5] 141

Bảng 4 (phụ lục 1): Kết quả phân tích mẫu nước trung bình 3 đợt đo trên sông Mã [73] 141

vii

Bảng 1 (phụ lục 2): Kết quả khảo sát các mặt cắt trên sông Mã tại Lý Nhân đoạn sông

1 142Bảng 2 (phụ lục 2): Kết quả khảo sát các mặt cắt trên sông Mã tại Sét Thôn đoạn sông

2 142Bảng 3 (phụ lục 2): Kết quả khảo sát các mặt cắt trên sông Mã tại trạm bơm Hoằng Khánh đoạn sông 3 142Bảng 4 (phụ lục 2): Kết quả phân tích thành phần hạt theo khối lượng 143Bảng 5 (phụ lục 2): Kết quả phân tích thành phần hạt theo tỷ lệ % 145Bảng 1 (phụ lục 3) Kết quả lưu lượng trung bình mùa cạn, trung bình 3 tháng kiệt và trung bình tháng kiệt nhất tại một số vị trí trên sông trong mùa cạn các năm từ 1980÷2015 148Bảng 2 (phụ lục 3): Kết quả lưu lượng max, min tại một số vị trí trên sông trong mùa cạn các năm từ 1980÷2015 149Bảng 3 (phụ lục 3): Kết quả mực nước max, min tại một số vị trí trên sông trong mùa cạn các năm từ 1980÷2015 150Bảng 4 (phụ lục 3): Thống kê các công trình lấy nước ở hạ du sông Mã [5], [94] 151Bảng 5 (phụ lục 3): Chỉ tiêu cơ bản của các vị trí lấy nước ở hạ du sông Mã [5], [94] 151Bảng 1 (phụ lục 4): Cấu trúc thành phần loài cá ở vùng hạ du sông Mã 154Bảng 2 (phụ lục 4): Thành phần loài cá tương ứng với 10 mặt cắt thu mẫu ở vùng hạ du sông Mã năm 2016 154Bảng 3 (phụ lục 4): Hiện trạng chất lượng nước các mặt cắt trên sông Mã khảo sát từ 15÷25/2/2016 157Bảng 4 (phụ lục 4): Vị trí các mặt cắt khảo sát chất lượng nước, thu mẫu môi trường

và mẫu thủy sinh vật 159lưu vực sông Mã 159Bảng 1 (phụ lục 5): Bảng phân hạng cách tính điểm cho các chỉ số tổ hợp sinh học cá 160

áp dụng cho việc đánh giá chất lượng nước ở vùng cửa sông Mã 160Bảng 2 (phụ lục 5): Ma trận chỉ số tổ hợp sinh học (IBI) cá để đánh giá chất lượng nước vùng cửa sông Mã 160

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Sơ đồ mạng lưới sông suối lưu vực sông Mã 31

Hình 1.2: Sơ đồ vùng nghiên cứu - hạ du sông Mã 33

Hình 1.3: Cơ cấu kinh tế các ngành năm 2015 trên lưu vực sông Mã 33

Hình 1.4: Sơ đồ khai thác nguồn nước ở hạ du sông Mã 40

Hình 1.5: Sơ đồ cấu trúc tổng thể về dòng chảy tối thiểu 42

Hình 2.1: Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm trên sông Mã 1961÷2015 43

Hình 2.2: Diễn biến lượng mưa trung bình năm các trạm trên sông Mã 44

Hình 2.3: Diễn biến lượng mưa mùa khô tại các trạm trên sông Mã 45

Hình 2.4: Sơ đồ khai thác bậc thang thủy điện trên hệ thống sông Mã 47

Hình 2.5: Diễn biến cao độ đáy sông Mã từ 2008 - 2013 [75] 50

Hình 2.6: Biến động hình thái mặt cắt ngang sông Chu tại kè Định Thành [75] 51

Hình 2.7: Lưu lượng ngày trung bình trạm Cửa Đạt - thời kỳ trước và sau khi có hồ 54

Hình 2.8: Lưu lượng ngày min trạm Cửa Đạt - thời kỳ trước và sau khi có hồ 54

55

Hình 2.9: Mực nước ngày trung bình trạm Cửa Đạt - thời kỳ trước và sau khi có hồ 55

Hình 2.10: Mực nước ngày min trạm Cửa Đạt - thời kỳ trước và sau khi có hồ 55

Hình 2.11: Mực nước ngày trung bình trạm thủy văn Xuân Khánh - thời kỳ trước và sau khi có hồ 56

Hình 2.12: Mực nước ngày min trạm Xuân Khánh - thời kỳ trước và sau khi có hồ 56

Hình 2.13: Lưu lượng ngày trung bình trạm Cẩm Thủy - 1980÷2009 và 2010÷2015 57

Hình 2.14: Lưu lượng ngày min trạm Cẩm Thủy - 1980÷2009 và 2010÷2015 57

Hình 2.15: Mực nước ngày trung bình trạm Cẩm Thủy - 1980÷2009 và 2010÷2015 57

Hình 2.16: Mực nước ngày min trạm Cẩm Thủy - thời kỳ 1980-2009 và 2010-2015 58

Hình 2.17: Mực nước ngày trung bình trạm Lý Nhân - thời kỳ 1980÷2009 và 2010÷2015 58

Hình 2.18: Mực nước ngày min trạm Lý Nhân - thời kỳ 1980÷2009 và 2010÷2015 59

Hình 2.19: Mực nước ngày trung bình trạm Giàng - thời kỳ 1980÷2009 và 2010÷2015 .59

Hình 2.20: Mực nước ngày min trạm Giàng - thời kỳ 1980÷2009 và 2010÷2015 60

Hình 2.21: Sơ đồ các bước tính toán, xác định dòng chảy tối thiểu 63

Hình 2.22: Diện tích sinh thái của một điểm khảo sát đại diện trên một đoạn sông 67

ix

Hình 2.23: Lựa chọn dòng chảy tối thiểu tại điểm mà môi trường sống bắt đầu giảm

mạnh với sự suy giảm dòng chảy 67

Hình 2.24: WUA ở MT sống điển hình nơi có MT sống tối ưu nằm dưới MALF 69

Hình 2.25: Đường cong WUA ở nơi mà dòng chảy cho MT sống tối ưu ở trên MALF .70

Hình 2.26: WUA của môi trường sống theo tỷ lệ phần trăm MALF có sẵn 70

Hình 2.27: Sơ đồ các vị trí khảo sát, thu mẫu thủy sinh ở hạ du sông Mã 71

Hình 2.28: Sơ đồ thủy lực mạng sông Mã đưa vào tính toán 79

Hình 2.29: Đường quá trình mực nước tính toán mô phỏng và thực đo tại Sét Thôn 81

Hình 2.30: Đường quá trình mực nước tính toán mô phỏng và thực đo tại trạm Giàng 82 Hình 2.31: Đường quá trình mực nước tính toán kiểm định và thực đo tại Sét Thôn 83

Hình 2.32: Đường quá trình mực nước tính toán kiểm định và thực đo tại trạm Giàng 83 Hình 2.33: Các mặt cắt được khảo sát ở đoạn sông 1 84

Hình 2.34: Các mặt cắt được khảo sát ở đoạn sông 2 85

Hình 2.35: Các mặt cắt được khảo sát ở đoạn sông 3 85

Hình 2.36: Đặc điểm thích nghi của các loài cá với điều kiện môi trường sống 91

Hình 3.1: Bản đồ xác định các đoạn sông - hạ du sông Mã 95

Hình 3.2: Diễn biến lưu lượng trung bình mùa cạn, trung bình 3 tháng kiệt nhất và trung bình tháng kiệt nhất từ 1980÷2015 tại trạm thủy văn Cẩm Thủy 98

Hình 3.3: Diễn biến lưu lượng trung bình mùa cạn, 3 tháng kiệt nhất và tháng kiệt nhất 1980÷2015 tại trạm Lý Nhân 100

Hình 3.4: Diễn biến lưu lượng trung bình mùa cạn, 3 tháng kiệt nhất và tháng kiệt nhất 1980÷2015 tại trạm Sét Thôn 100

Hình 3.5: Diễn biến lưu lượng min từ 1980÷2015 tại Cẩm Thủy, Lý Nhân, Sét Thôn 101

Hình 3.6: Đường qua hệ giữa mực nước và lưu lượng tại Sét Thôn 107

Hình 3.7: Mối tương quan giữa môi trường sống đánh giá trên giá trị WUA của các loài cá trên sông Mã 111

Hình 3.8: Nồng độ mặn tại cầu Hàm Rồng năm 1999 khi không có hồ và có hồ bổ sung lưu lượng trong mùa cạn 124

Hình 1 (phụ lục 3): Biểu đồ hoạt động thực tế của trạm bơm Hoằng Khánh [95] 152

Hình 2 (phụ lục 3): Biểu đồ hoạt động của trạm bơm Nam sông Mã [96] 153

Hình 3 (phụ lục 3): Biểu đồ hoạt động của trạm bơm Nam sông Mã [96] 153

x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MMF Lưu lượng trung bình tháng - Mean monthly flow

M0 Mô số lưu lượng trung bình nhiều năm (l/s.km2)

m3)

Việc khai thác nguồn nước quá mức và không hợp lý là nguyên nhân chính khiến cho nhiều con sông rơi vào tình trạng suy thoái Nhiều vấn đề liên quan đến nguồn nước đã xuất hiện như: Cạn kiệt dòng chảy trong mùa cạn, mặn xâm nhập sâu vào nội địa, tình trạng đứt dòng hệ quả là thiếu nước cho sinh hoạt, sản xuất và sự suy thoái hệ sinh thái thủy sinh của các con sông đó Xu hướng phát triển nguồn nước bền vững trên thế giới đã, đang và sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc nhận thức cần phải cân đối, hài hòa giữa việc thay đổi chế độ dòng chảy tự nhiên của một dòng sông nhằm phục vụ con người với việc duy trì các chức năng, nhiệm vụ và các hệ sinh thái thủy sinh vốn

có của chính dòng sông đó Vấn đề này đã được các nhà khoa học trên thế giới quan

tâm và tiến hành nghiên cứu từ những năm 1990 đến nay [1], [2], [3] Ở Việt Nam,

trong quá trình khai thác và sử dụng nguồn nước, nhu cầu nước cho các hệ sinh thái và duy trì dòng chảy môi trường vẫn chưa được quan tâm đúng mức, điều đó đã làm cho nhiều lưu vực sông rơi vào tình trạng suy thoái hoặc cạn kiệt nguồn nước ở một số khu vực nhất định Điển hình là vùng hạ du sông Hồng - Thái Bình, hiện tượng cạn kiệt nguồn nước trong những năm vừa qua đã gây khó khăn lớn cho sản xuất và gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái, Nhà nước phải tiêu tốn hàng nghìn tỷ đồng để

khắc phục tình trạng cạn kiệt nguồn nước trên sông Hồng - Thái Bình [4]

Sông Mã có vị trí đặc biệt quan trọng đối với nước ta, với tài nguyên nước khá phong phú, góp phần quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội của lưu vực Thực

tế hiện nay, nguồn tài nguyên sông Mã đang được khai thác, sử dụng cho nhiều mục đích, đó là: (1)Các công trình hồ chứa đa mục tiêu, đập dâng, công trình lấy nước ven sông đã được xây dựng phục vụ phát điện, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, đô thị,

2

dân sinh và cho các hoạt động văn hóa xã hội; (2)Khai thác vật liệu xây dựng phục vụ cho nhu cầu xã hội Các hoạt động này đã làm thay đổi chế độ dòng chảy tự nhiên trong mùa cạn, mặn xâm nhập sâu hơn đã tác động tiêu cực đến khai thác, sử dụng nước và hệ sinh thái thủy sinh, đặc biệt là vùng hạ du sông Mã Đó là: Mực nước vào mùa cạn xuống rất thấp so với mực nước trung bình nhiều năm, nhất là từ 2010÷ 2015 (trên sông Mã tại trạm thủy văn Lý Nhân, mực nước thấp nhất đo được là +2,53m, thấp hơn trung bình nhiều năm 1,41m; Trên sông Chu tại trạm thủy văn Xuân Khánh, mực

nước thấp nhất đo được chỉ đạt +1,37m, thấp hơn trung bình nhiều năm 0,8m) [5]

Nguồn nước suy giảm đã làm cho mặn tiến sâu hơn, ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động lấy nước của các công trình trên sông và phải có các giải pháp khẩn cấp chống hạn như: Nối dài ống hút, lắp đặt các trạm bơm dã chiến, đắp đập tạm ngăn sông

Sự thay đổi chế độ dòng chảy trên sông Mã đã tác động bất lợi một cách trực tiếp và gián tiếp đến môi trường nước, đặc tính sinh thái của con sông Do đó, yêu cầu cân đối, hài hòa chế độ dòng chảy trên sông nhằm đảm bảo chức năng phục vụ phát triển kinh

tế - xã hội và duy trì các hệ sinh thái thủy sinh của dòng sông là rất cần thiết Mặt khác, Điều 5 của Nghị định 120/2008/NĐ-CP về nguyên tắc quản lý lưu vực sông nêu rõ:

“Đối với từng con sông cần phải điều hòa, phân bổ tài nguyên nước, duy trì dòng chảy

tối thiểu” [6] Đến nay, chưa có nghiên cứu nào định lượng được lượng nước cần thiết

để hài hoà nhu cầu sử dụng nước giữa các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội và bảo

vệ môi trường sinh thái ở vùng hạ du sông Mã

Để góp phần hỗ trợ xây dựng một chiến lược lâu dài trong quản lý bền vững tài nguyên nước ở hạ lưu sông Mã, cần thiết phải nghiên cứu đầy đủ, chuyên sâu về cơ sở khoa học, phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu trên cơ sở: (1) Thỏa mãn nhu cầu nước tối thiểu của các đối tượng sử dụng nước và (2) đáp ứng nhu cầu nước để duy trì dòng chảy môi trường nhằm đảm bảo duy trì hệ sinh thái thủy sinh trên lưu vực sông

Với những vấn đề trên, Luận án “Nghiên cứu xác định dòng chảy tối thiểu nhằm quản

lý bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông Mã” là rất cần thiết và cấp bách cho việc

khai thác sử dụng hợp lý và quản lý bền vững tài nguyên nước ở hạ lưu sông Mã

3

2 Mục tiêu nghiên cứu của Luận án

Mục tiêu nghiên cứu của Luận án bao gồm:

- Nghiên cứu, xây dựng cơ sở khoa học để xác định dòng chảy tối thiểu cần duy trì ở hạ

du sông Mã đáp ứng yêu cầu nước tối thiểu của các đối tượng sử dụng nước và duy trì

hệ sinh thái thủy sinh vùng hạ du sông Mã

- Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp duy trì dòng chảy tối thiểu đảm bảo phát triển bền vững tài nguyên nước vùng hạ du sông Mã

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Dòng chảy yêu cầu tối thiểu mùa cạn (từ tháng 1 đến tháng 5), vùng hạ du dòng chính sông Mã

- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Mã, (1) tập trung vào vùng hạ du dòng chính sông

Mã từ Cẩm Thủy đến cửa sông, (2) vào mùa cạn, (3) Luận án tập trung nghiên cứu yêu cầu dòng chảy tối thiểu đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội (dân sinh, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông thủy) và đảm bảo duy trì hệ sinh thái thủy sinh

Trong đó, điều kiện về chất lượng nước sông Mã hiện đang đáp ứng được yêu cầu của các mục đích sử dụng nước Vì vậy, trong nghiên cứu này, chất lượng nước được xem như luôn ổn định và đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng để duy trì hệ sinh thái thủy sinh và cấp nước cho các ngành

4 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu, trong nghiên cứu này tác giả sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã được công bố về dòng chảy

tối thiểu, dòng chảy môi trường, sinh thái Phân tích, tổng hợp và tìm hướng giải quyết cho đề tài

- Phương pháp khảo sát, đo đạc hiện trường, lấy mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm: Khảo sát, thu thập dữ liệu tại thực địa các chỉ số liên quan làm cơ sở để phân tích đánh giá về môi trường nước, sinh thái vùng hạ du Sông Mã

- Phương pháp phân tích thống kê: Sử dụng trong xử lý tính toán thủy văn, tính toán

nhu cầu nước

- Phương pháp phân tích so sánh: Sử dụng để so sánh kết quả tính toán dòng chảy tối

thiểu của Luận án với phương pháp khác và dòng chảy thực tế trên sông Mã

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

 Ý nghĩa khoa học: Hoàn thiện cơ sở khoa học xác định dòng chảy tối thiểu có tính đến đầy đủ các yếu tố thủy văn, thủy lực, sinh thái và nhu cầu nước cho các đối

tượng sử dụng nước chính Trong đó sử dụng các phương pháp phân tích về sinh thái (điều kiện môi trường nước đáp ứng yêu cầu duy trì một số quần thể cá chính) là một

trong những đóng góp quan trọng về mặt khoa học của Luận án

 Ý nghĩa thực tiễn: Luận án xác định được dòng chảy tối thiểu vùng hạ lưu sông

Mã, làm cơ sở khoa học và thực tiễn giúp công tác quản lý tài nguyên nước trên sông

Mã một cách bền vững, đáp ứng yêu cầu của các ngành kinh tế - xã hội

6 Bố cục của Luận án

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về dòng chảy tối thiểu và các nghiên cứu có liên quan

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu dòng chảy tối thiểu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt nội dung từng chương:

Chương 1: Xác định các vấn đề cần nghiên cứu Tổng quan các nghiên cứu về dòng

chảy tối thiểu, dòng chảy môi trường trên thế giới và Việt Nam Xác định, đề xuất được hướng nghiên cứu, cách tiếp cận dòng chảy tối thiểu, trên cơ sở phân tích điểm mạnh, điểm yếu của từng phương pháp Nêu được tổng quan về lưu vực sông Mã và vùng hạ

du sông Mã là đối tượng nghiên cứu của Luận án

Chương 2: Trên cơ sở nghiên cứu, đánh giá tác động của điều kiện tự nhiên, phát triển

5

kinh tế - xã hội đến chế độ dòng chảy ở hạ du sông Mã, trong đó xác định được nguyên nhân chính gây ra hạ thấp mực nước ở hạ du là do lòng dẫn sông Mã Nghiên cứu, xây dựng được phương pháp phù hợp xác định dòng chảy tối thiểu cho vùng hạ du sông

Mã Phân tích kết quả khảo sát và lựa chọn được 5 loài cá làm loài chỉ thị cho hệ sinh thái vùng hạ du sông Mã, làm cơ sở xác định dòng chảy tối thiểu Thiết lập mô hình thủy lực, sinh thái trong mùa cạn cho lưu vực sông Mã

Chương 3: Trình bày kết quả nghiên cứu dòng chảy tối thiểu ở hạ du sông Mã trên cơ

sở xác định dòng chảy các thành phần (dòng chảy sinh thái, dòng chảy giao thông thủy, dòng chảy cho nhu cầu nước của các ngành kinh tế - xã hội) Phân tích sự phù hợp của dòng chảy tối thiểu của các đoạn sông và đề xuất các giải pháp duy trì dòng chảy tối thiểu vùng hạ du sông Mã

6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG CHẢY

TỐI THIỂU VÀ LƯU VỰC SÔNG MÃ

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu dòng chảy tối thiểu, dòng chảy môi

trường ở các lưu vực sông

1.1.1 Khái niệm về dòng chảy tối thiểu, dòng chảy môi trường

- Khái niệm “dòng chảy tối thiểu” mới được đề cập và ứng dụng ở Việt Nam trong

những năm gần đây Lần đầu tiên khái niệm và các ứng dụng dòng chảy tối thiểu được

đề cập trong văn bản pháp lý tại Nghị định số 112/2008/NĐ-CP ngày 20/10/2008 của Chính phủ về việc quản lý, bảo vệ, khai thác tổng hợp tài nguyên và môi trường các hồ chứa thủy điện, thủy lợi; Tiếp theo đó là ở Nghị định số 120/2008/NĐ-CP ngày

1/12/2008 của Chính phủ về việc quản lý lưu vực sông Theo các Nghị định này "dòng chảy tối thiểu là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn

sông, 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 theo thứ tự ưu tiên đã được xác định trong quy hoạch lưu vực sông”

Trong Luật Tài nguyên Nước sửa đổi năm 2012, đảm bảo “dòng chảy tối thiểu” được

đề cập như quy định về nguyên tắc để quản lý, bảo vệ, điều hòa, phân phối, giám sát hoạt động khai thác sử dụng tài nguyên nước nhằm phòng, chống và khắc phục hậu quả, tác hại do nước gây ra

Thực tế hiện nay, nhiều dòng sông trên thế giới và ở Việt Nam dòng chảy đã bị thay đổi nhiều do quá trình khai thác, sử dụng nguồn nước để phục vụ cho các nhu cầu nước của con người Sự thay đổi đó đã tác động mạnh đến chế độ dòng chảy cũng như chất lượng nước của các con sông, gây ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng duy trì các hệ sinh thái thủy sinh của dòng sông Việc duy trì trên sông một chế độ dòng chảy đảm bảo hài hòa giữa nhu cầu sử dụng nước và môi trường sinh thái đang là xu thế được hướng tới

trong phát triển bền vững tài nguyên nước trên thế giới [1]

- Khái niệm “dòng chảy môi trường” xuất hiện vào khoảng giữa thế kỷ 20 ở các nước

phát triển ở Châu Âu và Mỹ để đáp ứng cho các nghiên cứu về sự tăng trưởng nhanh chóng của cơ sở hạ tầng tài nguyên nước cùng các tác động mạnh mẽ tới đa dạng sinh

7

học của quá trình chỉnh trị sông và điều tiết dòng chảy Ở Việt Nam “dòng chảy môi trường” là một khái niệm còn tương đối mới

Theo tổ chức bảo tồn thiên nhiên thế giới (IUCN) [7]: “Dòng chảy môi trường là lưu

lượng của dòng chảy cần thiết để duy trì thành phần, chức năng, quy trình và khả năng phục hồi các hệ sinh thái thủy sinh và các hàng hóa, dịch vụ mà các hệ sinh thái đó cung cấp cho con người”

Theo Ngân hàng thế giới [8]: “Dòng chảy môi trường có thể được mô tả như là chất

lượng, lưu lượng của dòng chảy cần thiết để duy trì các thành phần, chức năng, quy trình và khả năng phục hồi các hệ sinh thái thủy sản cung cấp hàng hóa và dịch vụ cho con người”

Theo tổ chức các dòng sông quốc tế [9]: “Dòng chảy môi trường là một hệ thống để

quản lý lưu lượng và chất lượng của nước chảy bên dưới một con đập, với mục tiêu duy trì các hệ sinh thái nước ngọt và hệ sinh thái vùng cửa sông và sinh kế của con người phụ thuộc vào chúng”

Theo tổ chức mạng lưới dòng chảy môi trường toàn cầu [10]: “Dòng chảy môi trường

là lượng dòng chảy trong sông, đầm lầy hoặc vùng ven biển để duy trì các hệ sinh thái

và những lợi ích mà chúng cung cấp cho con người”

Theo Dyson, Bergkamp, and Scanlon, 2008 [11]: “Dòng chảy môi trường là chế độ

nước được cung cấp trong một dòng sông, vùng đất ngập nước hoặc vùng ven bờ để duy trì các hệ sinh thái và những lợi ích của chúng ở những nơi dòng chảy bị điều tiết

và có sự cạnh tranh trong sử dụng nước Dòng chảy môi trường góp phần quan trọng đối với sức khỏe của dòng sông, sự phát triển kinh tế và giảm đói nghèo Dòng chảy môi trường đảm bảo tính sẵn có liên tục của nhiều lợi ích mà dòng sông khỏe mạnh và

các hệ thống nước dưới đất mang lại cho xã hội”

Nhìn chung, những định nghĩa về “dòng chảy môi trường” khá tương đồng, tất cả đều

nhấn mạnh đến việc duy trì các hệ sinh thái Tuy nhiên, trong các định nghĩa về dòng chảy môi trường chưa có thành phần dòng chảy để cung cấp cho các nhu cầu sử dụng nước phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội

Xét tổng thể “dòng chảy tối thiểu” tổng quát và đầy đủ hơn về các đối tượng sử dụng

8

nước, và có thể coi “dòng chảy tối thiểu” bao gồm “dòng chảy môi trường” và dòng

chảy cho nhu cầu nước tối thiểu của các đối tượng sử dụng nước

Trong khuôn khổ của Luận án này sẽ nghiên cứu “dòng chảy tối thiểu” gồm 2 thành phần: (1) Dòng chảy cho môi trường sinh thái và (2) dòng chảy cho nhu cầu nước tối thiểu

1.1.2 Vai trò của dòng chảy tối thiểu

Như đã phân tích ở trên, DCMT được coi là một phần của DCTT Vì vậy, vai trò của DCMT cũng là vai trò của DCTT, nó có vai trò quan trọng đối với sức khỏe của bất cứ dòng sông nào Thiếu DCTT sẽ đặt sự tồn tại của các hệ sinh thái, con người và nền

kinh tế trước rủi ro [1] Vai trò chủ yếu của DCTT [12] như sau:

- Duy trì tính toàn vẹn, năng suất và các điều kiện cần thiết cho các hệ sinh thái phụ thuộc vào nước ngọt trong sông, vùng đất ngập nước, vùng cửa sông ven biển

- Đảm bảo triển vọng dài hạn cho các cộng đồng và sản xuất nông nghiệp dựa nhiều vào thể trạng sông

- Làm giảm độ mặn, hòa loãng ô nhiễm và tránh tù đọng nước thường xuyên

- Giúp bảo vệ đa dạng sinh học của hệ sinh thái sông cũng như duy trì các dòng sông luôn ở trạng thái khỏe mạnh

Lợi ích của việc đảm bảo DCTT: Các HST thủy sinh trong sông ngòi, vùng đất ngập nước, cửa sông và các hệ sinh thái ven biển cung cấp nhiều lợi ích khác nhau cho con người Những lợi ích này bao gồm “hàng hóa” như nước uống sạch, cá và các “dịch vụ” như làm sạch nước, giảm nhẹ lũ lụt và các dịch vụ giải trí Những dòng sông khỏe mạnh và các hệ sinh thái đi kèm còn mang những giá trị nội tại đối với con người, đó là những giá trị có ý nghĩa văn hóa, đặc biệt đối với các nền văn hóa bản địa Giá trị nội

tại này thường bị bỏ qua và khó nhận biết về định lượng [1]

Bảng 1.1 Mối liên hệ giữa vai trò dòng chảy tối thiểu và chức năng hệ sinh thái [12]

Động vật

dưới nước

Cá nước ngọt là nguồn protein có giá trị cho

con người Các quần thể động vật có giá trị

khác bao gồm: cá, chim nước quý hoặc các

sinh vật nhỏ khác trong xích thức ăn

Duy trì MT sống phù hợp;

Để các loài cá di chuyển;

Kiến tạo MT sinh sản cho các loài

cá

- Duy trì độ ẩm của đất ở bờ sông;

- Vận chuyển chất dinh dưỡng trên

bờ và phát tán hạt giống

Cát ở sông Dùng để xây dựng Vận chuyển bùn cát và tách ra

thành các hạt mịn hơn Cửa sông Cung cấp địa điểm cho cá biển đẻ trứng Duy trì cân bằng muối ở mức độ

thích hợp Nước

ngầm

DC trong sông thường xuyên duy trì nguồn

cung cấp nước trong suốt mùa khô Tái nạp lại nước ngầm

Vùng

ngập lụt

Hỗ trợ nghề cá và nông nghiệp ở vùng ngập

lụt cho nông dân

Gây ngập đồng ruộng vào thời điểm thích hợp trong năm

Thẩm mỹ

Âm thanh của nước chảy qua các khe đá,

mùi hương và cảnh quan của dòng sông với

cây cối, chim muông và cá cảnh

Các cấp lưu lượng khác nhau để tối

đa hóa và đảm bảo các nét mỹ quan thiên nhiên

Hệ sinh

thái

Duy trì khả năng của HST dưới nước để điều

hòa các quá trình sinh thái thiết yếu, như làm

Một nguồn nước tối thiểu hóa toàn bộ tác

động của con người và giữ gìn MT tự nhiên

cho các thế hệ mai sau

Bao gồm một vài hoặc tất cả các vai trò trên

1.1.3 Tổng quan về các nghiên cứu dòng chảy tối thiểu

Như đã phân tích ở trên, dòng chảy tối thiểu bao gồm 2 thành phần sau:

- Thành phần 1: Dòng chảy cần thiết để duy trì điều kiện môi trường dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh thái thủy sinh

- Thành phần 2: Dòng chảy cần thiết cho hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước trên dòng sông hoặc đoạn sông

10

1.1.3.1 Tổng quan về ứng dụng mô hình thủy văn thủy lực trong các nghiên cứu về

dòng chảy lưu vực sông

Để tính toán xác định DCTT, cần phải xác định 2 thành phần dòng chảy: (1) Dòng chảy cho môi trường sinh thái và (2) dòng chảy cho nhu cầu nước Trong đó việc tính toán chế độ dòng chảy cho các lưu vực sông, tính toán cân bằng nước, tính toán thủy văn

là một phần không thể thiếu trong các nghiên cứu về dòng chảy tối thiểu hoặc dòng chảy môi trường Tuỳ theo mục đích, nội dung nghiên cứu và tình hình số liệu để chọn lựa mô hình toán thủy văn, thuỷ lực Dưới đây là một số ứng dụng các mô hình thủy văn, thủy lực để tính toán cho các mục đích khác nhau (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Phân loại mô hình và mục đích của từng loại [13], [14]

1 Các mô hình gốc

a Mô hình thuỷ văn

Mô hình: Mưa~dòng chảy

- Tính toán chuỗi dòng chảy dùng trong mô hình cân bằng nước;

- Tính toán dòng chảy lũ Các mô hình nước ngầm - Tính toán và đánh giá nguồn nước ngầm về trữ lượng, động thái;

- Tính toán biến động của mực nước ngầm do việc khai thác Các mô hình tính nhu cầu

nước cho cây trồng

- Tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng theo các cơ cấu mùa

vụ khác nhau

b Các mô hình thủy lực

- Tính toán mực nước, lưu lượng theo dòng ổn định;

- Tính toán mực nước, lưu lượng theo dòng không ổn định;

- Tính toán xác định khả năng ngập lụt, các phương án cắt giảm lũ;

- Tính toán mực nước, lưu lượng theo dòng chảy nhiều chiều (2D, 3D)

c Mô hình cân bằng nước - Kiểm tra cân bằng cung/cầu, hỗ trợ trong việc phân phối nước, các

quy tắc vận hành Đánh giá các phương án phát triển tài nguyên nước

b Mô hình bồi lắng - Mô phỏng tốc độ chuyển bùn cát và xói mòn;

- Dự đoán tốc độ tích tụ bùn cát trong các hồ chứa

c Mô hình kinh tế - Xác định giá trị kinh tế của nước hoặc so sánh các phương án phát

triển trên mặt bằng kinh tế

Để đánh giá chế độ dòng chảy trong mùa cạn ở hạ du các lưu vực sông cần tính toán trong một diễn biến dài hạn (5 năm, 10 năm, 20 năm hoặc lâu hơn nữa), do đó trong các nghiên cứu thường sử dụng các mô hình thủy lực để mô phỏng, tính toán và đánh giá Hiện nay có rất nhiều mô hình có thể ứng dụng cho việc tính toán chế độ dòng chảy ở hạ du trong mùa cạn như mô hình VRSARP, HEC-RAS, MIKE11 và nhiều mô hình khác nữa Trong đó 3 mô hình VRSARP, HEC-RAS, MIKE11 được ứng dụng

11

nhiều ở Việt Nam trong những năm gần đây, ưu nhược điểm của 3 mô hình như sau:

Bảng 1.3 Phân tích, so sánh các mô hình

Hạng mục VRSAP HEC-RAS MIKE 11

Điều kiện ứng dụng Mạng sông hở Mạng sông hở Mạng sông hở

Thiết lập mạng sông,

điểm tính toán

Chỉ mang tính minh họa

Người sử dụng phải nhập các dữ liệu về khoảng cách giữa 2 mặt cắt

Chỉ mang tính minh họa

Người sử dụng phải nhập các dữ liệu về khoảng cách giữa 2 mặt cắt

Có tọa độ xác định

Mô hình có thể xác định khoảng cách giữa 2 điểm, 2 mặt cắt

Mặt cắt ngang

Phù hợp với mặt cắt hở

Độ nhám của mặt cắt có thể thay đổi cho phần lòng sông và bãi tràn theo chiều ngang

Phù hợp với mặt cắt hở

Độ nhám của mặt cắt có thể thay đổi cho phần lòng sông và bãi tràn theo chiều ngang

Phù hợp với mặt cắt

hở Độ nhám của mặt cắt có thể thay đổi tại từng điểm của chiều ngang và chiều đứng

Không trực quan, được ẩn chứa như một thuộc tính trong mặt cắt ngang

Các công trình trên

sông

Có thể tính toán cho đập tràn, cống, cầu giao thông với các hình dạng khác nhau

Có thể tính toán cho đập tràn, cống, cầu giao thông với các hình dạng khác nhau

Có thể tính toán cho đập tràn, cống, cầu giao thông với các hình dạng khác nhau

Trạm bơm

Bơm nước vào hoặc ra khỏi sông Không có loại bơm từ sông này sang sông khác Mỗi trạm bơm chỉ có 1 máy bơm duy nhất Tại 1 nút có thể khai báo nhiều trạm bơm

Bơm nước từ ô ruộng này sang ô ruộng khác, hoặc từ ô ruộng ra sông hoặc cũng có thể từ sông này sang sông khác Có thể chia thành nhóm, mỗi nhóm có thể có nhiều máy bơm

Bơm nước vào hoặc

ra khỏi sông Không

có loại bơm từ sông này sang sông khác Mỗi trạm bơm chỉ có

1 máy bơm duy nhất Tại 1 nút có thể khai báo nhiều trạm bơm Điều kiện biên Bắt buộc phải có tại các

Công trình điều khiển Mô tả công trình điều

khiển chi tiết

Dạng công trình không điều khiển, được lồng ghép vào điều kiện biên

Mô tả công trình điều khiển chi tiết

Sau khi nghiên cứu ưu nhược điểm của các mô hình, trong Luận án này sẽ lựa chọn mô hình MIKE11 để tính toán thủy văn, thủy lực và xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu

1.1.3.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu dòng chảy môi trường

a Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã phát triển mạnh mẽ kể từ những

12

năm 1990 với tốc độ tăng lên theo cấp số nhân [3] Đây là khoảng thời gian mà một số

nghiên cứu quan trọng xuất hiện, tập trung vào chế độ dòng chảy tự nhiên và khôi phục lại dòng chảy Nghiên cứu về DCMT bao gồm một tập hợp đa dạng về kỹ thuật, với rất nhiều phương pháp đang được sử dụng rộng rãi và có thể phân loại thành 4 nhóm sau:

1 Phương pháp thuỷ văn;

2 Phương pháp đánh giá thuỷ lực;

3 Phương pháp mô phỏng môi trường sống;

4 Phương pháp tổng thể và sử dụng chuyên gia

Bốn cách tiếp cận nêu trên có những sự khác biệt đáng kể, dựa vào các quan điểm khác nhau về việc làm thế nào để duy trì trạng thái nguyên vẹn sinh học của các con sông

Cụ thể, các phương pháp đánh giá thuỷ văn, thuỷ lực cho rằng sự suy giảm lượng nước

sẽ làm giảm môi trường sống có sẵn và suy giảm chức năng của hệ sinh thái Trong khi

đó, các kỹ thuật về mô phỏng môi trường sống đã đưa ra giả thuyết rằng có một dòng

chảy tối ưu nơi mà chức năng của hệ sinh thái được duy trì [15] Cụ thể sự khác biệt

của các phương pháp sẽ được trình bày chi tiết dưới đây

a1 Phương pháp thuỷ văn

Phương pháp thuỷ văn được xem là phương pháp đơn giản nhất và được sử dụng rộng

rãi nhất trên toàn thế giới [2] Phương pháp thuỷ văn còn được biết đến với các khái

niệm như “phương pháp dựa vào lịch sử dòng chảy” hay “phương pháp lưu lượng’’

[15], [16] Ngoài ra còn được gọi là “phương pháp phân tích dựa vào bảng” hay

“phương pháp nội nghiệp”

Đây là phương pháp dễ tiếp cận và chi phí thấp vì không cần quá trình đi ngoại nghiệp Các dữ liệu về thuỷ văn, dữ liệu về địa hình, dữ liệu của dòng chảy được ghi lại theo chuỗi thời gian được phân tích để xác định chỉ số độ lệch chuẩn của dòng chảy Chuỗi

số liệu có thể là giá trị trung bình ngày, tuần, 10 ngày hoặc tháng Phương pháp này kết hợp sự đánh giá của chuyên gia dựa trên những hiểu biết về thủy văn, đặc điểm của dòng chảy, của một số loài cá chính và mức độ dòng chảy có thể duy trì hệ sinh thái thủy sinh ở mức độ chấp nhận được hoặc dòng chảy mong muốn Từ kết quả phân tích

về chỉ số độ lệch chuẩn của dòng chảy sẽ đưa ra dòng chảy tối ưu Trong một vài

13

trường hợp, tiêu chuẩn thứ hai được đề cập tới là lưu lượng nước biến đổi, thuỷ lực, các thông số về sinh học, địa mạo học không đảm bảo được tương thích với nhau trong phương pháp này Phương pháp thủy văn thực hiện trên một mối quan hệ giữa dòng chảy và một số chỉ số sinh học nhất định Như vậy, phương pháp này thực hiện không

có sự tham vấn với các đối tượng sử dụng nước

Phương pháp thủy văn là phương pháp đầu tiên được phát triển để đánh giá dòng chảy môi trường và đang được ứng dụng rộng rãi Có khoảng 30% các phương pháp đánh

giá thuộc nhóm phương pháp này [2] Với ưu điểm cho kết quả phân tích nhanh, đưa ra

ước tính với độ phân giải thấp cho dòng chảy, đây được coi là phương pháp chính trong việc lập kế hoạch về phát triển nguồn nước và dùng nhiều ở các viện nghiên cứu Phương pháp thủy văn bao gồm một số phương pháp như:

Phương pháp Tennant [17] dựa trên cơ sở xác định dòng chảy môi trường là giá trị

dòng chảy tối thiểu được tính bằng số % của lượng dòng chảy trung bình nhiều năm của lưu vực sông tại tuyến tính toán (Qo) tuỳ theo mức độ mong muốn chất lượng môi trường của dòng sông (ví dụ: rất kém, kém, tốt hay rất tốt)

Bảng 1.4 Tỷ lệ phần trăm (%) của dòng chảy năm trung bình nhiều năm (Qo) dùng cho

tính toán dòng chảy môi trường theo phương pháp Tennant [17]

Mục tiêu bảo vệ môi trường và hệ sinh thái

Môi trường sông ở mức trung bình hoặc đang bị suy giảm 10 30

Sông ở mức suy thoái rất nặng 10 tới 0 10 tới 0

Phương pháp ngưỡng thời gian và tần suất thống kê dòng chảy thấp: Phương pháp

ngưỡng thời gian dòng chảy xác định khoảng thời gian dòng chảy duy trì ở một mức lưu lượng nhất định trong các con sông hoặc khu vực cụ thể Các ngưỡng thời gian

được tính toán dựa trên dữ liệu nhiều năm, tốt nhất là hơn 20 năm [18] Ngưỡng dòng

chảy sau đó có thể được hiệu chỉnh từ dữ liệu thực tế (sàng lọc theo quan điểm của chuyên gia) mô tả các mức lưu lượng yêu cầu để hỗ trợ tính toàn vẹn hệ sinh thái thủy sinh Thông thường, các chỉ số dựa trên ngưỡng thời gian dòng chảy được gọi bằng

14

một ký hiệu Qx, trong đó x là phần trăm mực nước cần được giữ lại trong dòng chảy (trong một số trường hợp là số ngày vượt ngưỡng) Ví dụ, Q95 đề cập đến một mức độ dòng chảy tương đối thấp (nghĩa là dòng chảy cần được duy trì ở mức độ 95% lưu lượng trong suốt thời gian) và Q50 là một mức độ dòng chảy cao hơn nhiều

Một số ứng dụng của phương pháp thủy văn:

- Ở Mỹ đã sử dụng chỉ số Tennant (1976) để tính dòng chảy môi trường cho hàng trăm

con sông ở các bang vùng Trung - Tây nước Mỹ Tennant [17] đã dựa trên dữ liệu hiện

trường ban đầu thu thập từ 11 con sông (58 mặt cắt, 38 nhánh sông khác nhau) ở Montana, Nebraska và Wyoming và tiếp tục bổ sung thêm dữ liệu từ hàng trăm phác đồ dòng chảy hiệu chỉnh ở 21 bang, đã đề nghị giá trị phần trăm của MAF (Mean annual flow - lưu lượng trung bình năm) để duy trì thuộc tính sẵn có của hệ sinh thái Cụ thể, 10% của MAF được coi là dòng tức thời thấp nhất để duy trì sự tồn tại ngắn hạn của hệ thủy sinh, trong khi vợt quá 30% MAF được coi là dòng chảy có thể duy trì được sự toàn vẹn sinh học của hệ sinh thái sông

Tennant [17] đề nghị các dòng chảy của MAF theo thời gian dòng chảy "thấp" và "cao"

tương ứng vào tháng 10 ÷ tháng 3 và tháng 4 ÷ tháng 9, cho các khu vực ứng dụng phương pháp này (như Bắc - Trung Mỹ) Ở các khu vực khác, tùy theo vùng mà điều chỉnh thời điểm áp dụng thời kỳ dòng chảy thấp và cao tương ứng với mùa cụ thể Ví

dụ: Theo Orth và Maughan [19] điều chỉnh thời gian dòng chảy thấp (10% của MAF)

vào tháng 7 ÷ tháng 12 tại Oklahoma, Mỹ

Các biến thể của phương pháp Tennant ban đầu cũng được ứng dụng tại một số quốc gia khác Một biến thể nữa của phương pháp Tennant là sử dụng ngưỡng thời gian

thường xuyên hơn Tessman [20] đề nghị ngưỡng thời gian hàng tháng tức là lưu lượng

trung bình tháng (Mean Monthly Flow - MMF) để xác định mức độ dòng chảy Tessman khuyến cáo quy tắc xác định dòng chảy tối thiểu như sau:

15

7Q10 (và các biến thể 7Q2), dựa trên một phân tích lưu lượng tần số thống kê Giá trị 7Q10 được tính như dòng chảy thấp nhất trong bảy ngày liên tiếp trong thời gian trở lại

10 năm và có một khoảng thời gian quay trở lại 2 năm cho 7Q2 [18] Mặc dù 7Q10 đầu

tiên được thiết kế để bảo vệ chất lượng nước theo Đạo luật nước sạch Liên bang của

Mỹ [21] nhưng nó lại được sử dụng ở một số nơi để suy luận về lượng nước trong đánh giá dòng chảy môi trường [22] Giá trị 7Q10 được sử dụng phổ biến ở Brazil [2] và được sử dụng khá rộng rãi ở miền Đông Hoa Kỳ [21] Trong khi 7Q2 được áp dụng chủ yếu ở Quebec [18] 7Q2 thường ứng dụng cho dòng chảy cao hơn một chút so với 7Q10 vì khoảng thời gian lặp lại là 2 năm thay vì 10 năm [18] Trên các sông của Quebec, 7Q2 đại diện cho khoảng 33% của MAF [16] Khi tiến hành so sánh các thử

nghiệm một loạt các phương pháp thủy văn trên cơ sở thống kê nghiêm ngặt, 7Q10 và

7Q2 liên tục cho ra các dòng chảy thấp nhất [18] Do đó, việc sử dụng ngưỡng dòng

chảy tối thiểu 7Q10 và 7Q2 là không phù hợp trong bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh

Điểm mạnh, điểm yếu và các yêu cầu dữ liệu của phương pháp thủy văn: Đây là

phương pháp đơn giản, nhanh và chi phí thấp nhất để cung cấp thông tin về ngưỡng mức độ dòng chảy Phương pháp thủy văn trong đánh giá dòng chảy tối thiểu cũng không nhất thiết đòi hỏi nhiều nghiên cứu thực địa như các phương pháp khác, nhưng phương pháp này không đưa ra được các chế độ dòng chảy đáng tin cậy Tuy nhiên, phương pháp này có thể sử dụng phối hợp với các phương pháp khác như là một phần của một phương pháp tiếp cận để đưa ra dòng chảy hợp lý hơn Trong một số trường hợp, các phương pháp thủy văn đã được đề xuất ứng dụng ở mức độ quy hoạch, hoặc thiết lập dòng chảy mục tiêu sơ bộ ở mức độ rủi ro thấp, ít tranh cãi nhưng không

khuyến khích áp dụng cho các nghiên cứu đòi hỏi một mức độ chi tiết cao [2], [23]

a2 Phương pháp đánh giá thuỷ lực

Phương pháp đánh giá thuỷ lực còn được gọi là phương pháp duy trì môi trường sống

hoặc là phương pháp thuỷ lực hình học [2] [24] Đây là phương pháp dựa vào mối quan

hệ giữa số liệu đo đạc của các dòng sông (thường đo chu vi vùng nước ngập hoặc độ

sâu của sông) và lưu lượng dòng chảy [15]

Các phương pháp tiếp theo dựa vào phương pháp đánh giá thuỷ lực thừa nhận rằng số liệu đo thuỷ lực có liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến số lượng các loài trong môi

vi vùng ngập nước Đây là phương pháp sử dụng mặt cắt ngang chu vi vùng bị ngập

nước tại một điểm trên sông [2] Phương pháp đánh giá thuỷ lực được ứng dụng phổ

biến tại Mỹ và Canada

Nhiệm vụ trước hết của phương pháp thủy lực là thành lập mối quan hệ giữa lưu lượng dòng chảy của sông và chu vi vùng nước ngập Sau đó dùng mối liên hệ này, để xác định các điểm uốn Tại vị trí mà quan hệ chu vi ướt và lượng nước trong sông xuất hiện điểm uốn sẽ có chu vi mặt cắt ướt lớn nhất, đó cũng là giá trị lưu lượng làm ngập bãi và vùng ngập nước ven sông Giá trị lưu lượng tại vị trí này được phân tích, xem xét và có thể lấy làm giá trị dòng chảy môi trường cần duy trì trong sông

Phương pháp đánh giá thuỷ lực yêu cầu một lượng dữ liệu giới hạn từ yêu cầu đề ra với con sông để thành lập mối liên hệ giữa đối tượng thuỷ lực cần xác định (chẳng hạn chu

vi của vùng ngập nước) và lưu lượng Dữ liệu có thể thu thập nhiều lần để xác định mặt cắt ngang của dòng chảy hoặc có thể tạo ra từ mô hình thuỷ lực một chiều

Phương pháp đánh giá thuỷ lực phụ thuộc nhiều vào hình dạng của các con sông Do vậy phương pháp này có thể sẽ khó hoặc không thể chỉ ra được điểm uốn để xác định dòng chảy Thông thường, phương pháp đánh giá thuỷ lực được thiết kế cho các sông

đơn, không phù hợp áp dụng cho các sông phân nhánh [15]

Một số áp dụng của phương pháp thủy lực:

- Trên cơ sở của phương pháp thủy lực, Shang [28] đã phát triển 02 phương pháp trên

nền toán học, phương pháp thủy lực và kết luận rằng hai phương pháp này đều không cung cấp các giá trị phù hợp cho dòng chảy môi trường tối thiểu Từ những tính toán theo các phương pháp phát triển này, tác giả đã khuyến nghị dòng chảy môi trường tối thiểu là 21% của MAF cho một dòng sông trong trường hợp nghiên cứu ở Trung Quốc

- Tại Minnesota, O'Shea [29] đề nghị lưu lượng dựa trên các phương pháp chu vi mặt

cắt ướt tương ứng là 39% đến 122% của MAF, và nói chung, điểm uốn giảm khi kích thước dòng chảy tăng (tính theo% MAF)

17

- Phương pháp chu vi mặt cắt ướt được ứng dụng nhiều tại Mỹ và Canada

Điểm mạnh, điểm yếu và các yêu cầu dữ liệu của phương pháp thủy lực:

Điểm mạnh của phương pháp đánh giá thủy lực là yêu cầu số lượng dữ liệu thực địa không lớn từ một dòng chảy để thiết lập các mối quan hệ giữa các đặc điểm thủy lực (mặt cắt ướt) và lưu lượng Do số lượng dữ liệu yêu cầu vừa phải, các chi phí áp dụng phương pháp thủy lực để thiết lập các tiêu chuẩn dòng chảy môi trường là trung bình Phương pháp này phù hợp ở các dòng chảy đơn, ở các sông phức tạp rất khó xác định điểm uốn Phương pháp đánh giá thuỷ lực có thể ứng dụng dễ dàng cho các vùng sông nơi không có các dữ liệu về lịch sử của dòng chảy

Phương pháp đánh giá thuỷ lực được dùng trong các trường hợp dữ liệu về dòng sông không cấp đầy đủ Việc thừa nhận chu vi của vùng ngập nước liên quan đến MT sinh học của các loài cư trú là thừa nhận quá đơn giản và không chính xác Thêm nữa, phương pháp ước tính xấp xỉ lượng các loài sinh vật sống trong MT sinh vật ven sông,

từ đó đưa ra liên kết với các quần thể phù du là không chính xác (lượng sinh vật sống

môi trường ven sông và quần thể phù du là hai vấn đề tách biệt) [30] Một nhược điểm

nữa của phương pháp này, đó là liên quan đến việc lựa chọn mặt cắt ngang nơi mà dòng chảy biến đổi trong quá trình đo đạc, thông thường việc lựa chọn mặt cắt ngang là

chủ quan và không đảm bảo rằng mặt cắt đó thể hiện cho toàn bộ dòng sông [31]

a3 Phương pháp mô phỏng môi trường sống

Phương pháp mô phỏng MTS (Habitat simulation or microhabitat modelling methods) nhằm mục đích bảo tồn các loài đại diện cụ thể và đã được lựa chọn trước, trong đó các yêu cầu MTS có thể được ước tính hợp lý trong khu vực nghiên cứu hoặc là được xác định từ các nghiên cứu trước đây ở nơi khác Lý thuyết của phương pháp này dựa trên mối quan hệ cơ bản giữa lưu lượng dòng chảy và điều kiện MTS "tối ưu" cho các loài tiêu biểu Bằng cách sử dụng các mô phỏng của các điều kiện phương pháp xả thải dưới hình thức điển hình và đơn giản nhất, nhằm tìm ra điều kiện tối ưu và thiết lập một dòng chảy mục tiêu (một đề xuất điển hình gồm một lưu lượng ổn định tối thiểu) sao cho số lượng các chỉ tiêu vật lý của MTS của nhóm các loài tiêu biểu không giảm Các phương pháp mô phỏng sinh cảnh đã trở nên phổ biến và thậm chí là một yêu cầu

18

pháp lý ở nhiều khu vực thuộc Bắc Mỹ và trên toàn cầu [2] Sự phổ biến bắt nguồn từ

việc thiết lập khung phương pháp gia tăng dòng chảy trong sông (IFIM - Instream Flow Incremental Methdology) IFIM được phát triển để đánh giá tác động của biến đổi dòng

chảy tới sinh cảnh của hệ sinh thái thủy sinh [32], [33], [34] Cùng với một số công cụ

khác, IFIM là một công cụ ra quyết định toàn diện bao gồm định lượng sự khác biệt gia tăng trong môi trường vật lý của dòng chảy mà chúng là kết quả của việc thay đổi chế

độ dòng chảy [34] [35] Trên thực tế, đây là công cụ môi trường sống vật lý (Physical HAbitat SIMulation, PHABSIM) [36] được sử dụng rộng rãi nhất khi bàn đến phương pháp gia tăng và thường ít sử dụng các phần còn lại của khung IFIM [35], [23] Điều này đã dẫn đến thực tế là việc áp dụng IFIM thường bị nhầm lẫn với PHABSIM [35]

Về mặt kỹ thuật, một nghiên cứu IFIM không cần phải sử dụng thành phần PHABSIM nếu điều kiện môi trường sống không phải là yếu tố hạn chế, ví dụ trường hợp một dòng sông với các vấn đề chất lượng nước

Phương pháp mô tả MTS bên cạnh việc sử dụng mối liên hệ dòng chảy của con sông, còn cung cấp thêm số lượng và thích nghi của các loài sống trong các quần thể sinh vật mục tiêu Do vậy, DCMT tối ưu là sự tích hợp của dữ liệu về thuỷ văn, thuỷ lực và dữ liệu đáp ứng sinh học Dòng chảy liên quan tới sự thay đổi môi trường cư trú của các vi sinh vật được mô hình hoá bằng các mô hình thuỷ lực khác nhau Các mô hình này sử dụng dữ liệu về độ sâu, vận tốc, các hợp phần ở tầng đáy và tầng lửng Gần đây, các

mô hình còn sử dụng thêm các chỉ số thủy lực phức tạp khác như các đường đứt gãy tầng đáy, thu thập các mặt cắt ngang tương ứng với mỗi dải của sông

Cách tiếp cận chung: Các phương pháp mô phỏng sinh cảnh bao gồm hai phần không

thể tách rời được kết nối với nhau: (1) Mô hình vật lý hoặc thủy lực cung cấp thông tin

về sự thay đổi MTS thực như chức năng của dòng chảy, (2) mô hình hoá các liên kết sinh học với môi trường vật lý (giả định các giá trị này ổn định với một khoảng lưu lượng) Mặc dù có thể xác định được một tập hợp các sắc thái khác nhau trong các phương pháp mô phỏng MTS, cách tiếp cận chung để đánh giá hiệu quả của lưu lượng môi trường sống cho các MTS khác nhau là tương đồng

Phương pháp mô phỏng môi trường sống có một số giả thuyết chung [37]:

1 Mật độ cá thể tại một vùng nhất định (với điều chỉnh môi trường sống) phản ánh

19

chất lượng sinh cảnh của vùng ("ưu tiên");

2 Ưu tiên của các thuộc tính môi trường sống (đối với mỗi loài) là không đổi với biến lưu lượng;

3 Cá thể tự do (và / hoặc sẵn sàng) di chuyển để đáp ứng với sự thay đổi lưu lượng của môi trường sống

Một lượng lớn các mô hình sinh cảnh và kỹ thuật đã được nghiên cứu và xây dựng, nhưng tất cả đều hoạt động theo khuôn mẫu mô tả ở trên, và chúng chủ yếu cùng giải quyết vấn đề trên cơ sở các giả định, lợi ích và khó khăn tương tự Mặc dù cơ sở khái niệm của các mô hình thủy lực - sinh cảnh khác nhau là như nhau, nhưng các mô hình

mô phỏng môi trường sống lại khác nhau (cả trong mô hình thủy lực và sinh học) trong các phép tính chi tiết hoặc các phương pháp dẫn xuất của các chỉ số khác nhau được sử dụng trong quy trình

Một số áp dụng của phương pháp mô phỏng môi trường sống:

Ở Mỹ, các nhà khoa học đã hình thành phương pháp phức tạp như mô phỏng môi trường cư ngụ bằng mô hình PHABSIM (Physical Habitat Simulation) đã được xây dựng bởi Cục Cá và Động vật hoang dã của Mỹ Phương pháp mô hình mô phỏng môi trường cư ngụ hiện nay đã được điều chỉnh để sử dụng ở nhiều nước như Pháp, Na Uy

và New Zealand, trong khi nhiều nước khác tiếp tục xây dựng các phương pháp tương

tự Bên cạnh các phương pháp tính toán, các giải pháp công trình cũng được áp dụng

để điều khiển yếu tố môi trường dòng chảy

Điểm mạnh, điểm yếu và yêu cầu dữ liệu của phương pháp mô phỏng sinh cảnh:

Ở nhiều vùng, các mô phỏng môi trường sống được coi là chính xác hơn so với các phương pháp thủy văn và thuỷ lực để xác định ngưỡng lưu lượng, mô phỏng môi

trường sống được khuyến cáo trong các dự án có nguy cơ rủi ro cao [38] Ngày nay,

các phương pháp mô phỏng sinh cảnh cùng nền tảng khoa học máy tính phát triển cao giúp dễ dàng tạo ra các đường cong phù hợp và diễn giải các kết quả đó Về mặt lý thuyết, các mô phỏng môi trường sống có thể được sử dụng để thiết kế các dòng chảy biến động với mục đích cải thiện điều kiện sinh cảnh cho một/ một nhóm loài tiêu biểu

vì các dòng chảy được điều chỉnh để phù hợp với một mục tiêu cụ thể [39], [40]

20

Phương pháp mô phỏng môi trường sống đòi hỏi một số lượng đáng kể công việc hiện trường và chuyên môn để thu thập dữ liệu thuỷ văn và sinh học Các phương pháp này

có thể tốn nhiều thời gian và tài chính

Phương pháp mô tả môi trường sống được coi là chính xác hơn so với phương pháp thuỷ văn và phương pháp đánh giá thuỷ lực trong việc xác định ngưỡng của dòng chảy cũng như mô phỏng môi trường sống của sinh vật Trên lý thuyết, mô phỏng môi trường sống có thể sử dụng để thiết kế lại sự thay đổi của dòng chảy với mục tiêu cải

thiện môi trường cư trú của sinh vật cho các loài cụ thể [39] [40] Để thực hiện phương

pháp mô phỏng môi trường sống phải tiến hành khảo sát chi tiết điều kiện địa hình, địa mạo của từng con sông trong hệ thống sông và những đoạn sông nghiên cứu, tập trung vào mối quan hệ giữa các điều kiện thuỷ lực, môi trường sống của các loài sinh vật chỉ thị cho các loài sinh vật cụ thể cần được bảo vệ trong sông Điều này làm mất nhiều thời gian và tốn kém Một điều quan trọng được thừa nhận rằng mô hình mô phỏng môi trường sống chỉ ước tính lượng quần thể cư trú là hàm của lưu lượng Sự tối ưu và thích hợp trong mô hình vật lý này được thừa nhận liên kết tương đối với các sinh vật

phù du và các loài yếm khí, nhưng sự thừa nhận này chưa được chứng minh [41]

Tóm lại, phương pháp mô phỏng môi trường sống là một phương pháp hữu ích, mức

độ tin cậy giữa tỷ số đường cong giữa lưu lượng dòng chảy và số lượng quần thể sinh vật sẽ được giải quyết trong mô hình thuỷ lực và sinh thái

a4 Phương pháp tổng thể và sử dụng chuyên gia

Trong vòng một thập kỷ qua, các nhà sinh thái nghiên cứu về sông đã mở rộng các phương pháp tiếp cận với định nghĩa về dòng chảy môi trường nhằm duy trì và bảo tồn

hệ sinh thái sông, hơn là việc chỉ tập trung một loài như cá [42], [43], [44] Sự mở rộng

của phương pháp tổng thể đã được phát triển và ứng dụng, đầu tiên là ở Úc và Nam Phi

và gần đây là Anh Cách tiếp cận của phương pháp này là nếu như các đối tượng của chế độ dòng chảy thủy văn tự nhiên có thể xác định đầy đủ và kết hợp chặt chẽ với sự thay đổi chế độ dòng chảy thì sau đó tất cả chúng sẽ được cân bằng, sự mở rộng của

môi trường sinh vật và tính toàn vẹn của hệ sinh thái sẽ được duy trì [45], [46] Quan

trọng hơn, mục tiêu của phương pháp tổng thể là giải quyết vấn đề về yêu cầu dòng nước cho toàn bộ hệ sinh thái ven sông hơn là nhu cầu của một vài loài như cá hoặc

21

động vật không xương Phương pháp này đã làm vững chắc khái niệm về mô hình dòng

chảy tự nhiên và các nguyên lý cơ bản sự phục hồi cho vùng ven sông [44]

Phương pháp tổng thể là một nhóm các phương pháp, hoặc đúng hơn là các khung phân tích dòng chảy môi trường dựa trên nhu cầu duy trì một chế độ thủy văn giống với chế độ tự nhiên để duy trì HST sông và ven sông khỏe mạnh Các phương pháp toàn diện nhằm kết hợp các yêu cầu của con người và hệ sinh thái thủy vực vào một

khuôn khổ đánh giá liền mạch [45] Phương pháp tổng thể tích hợp các giá trị xã hội,

văn hoá và kinh tế trong các mục tiêu bảo vệ hệ sinh thái Các phương pháp tổng thể đôi khi được gọi là phương pháp tiếp cận chuyên gia, ở đó, các tiêu chuẩn về DCMT được xây dựng trong một hội thảo, nơi các nhóm chuyên gia nghiên cứu các dữ liệu cụ thể về dòng chảy (điển hình bao gồm thủy văn, địa mạo, chất lượng nước và các nguyên tắc sinh thái) và quan trọng là các bên liên quan làm cơ sở cho các khuyến nghị

đồng thuận [45]

Các phương pháp tổng thể có thể được phân thành hai phương pháp chính dựa trên

chiến lược từ dưới lên hoặc từ trên xuống để mô tả chế độ dòng chảy môi trường [2]

Cho dù tiếp cận từ dưới lên hay trên xuống, các phương pháp tiếp cận tổng thể có

chung một số điểm liên quan đến thành quả hoặc duy trì tính bền vững sinh thái [47]:

1 Một số thành phần của chế độ dòng chảy tự nhiên không thể được thu nhỏ lại, và phải được giữ lại nguyên trạng;

2 Các thành phần khác của chế độ dòng chảy tự nhiên có thể được thu nhỏ lại;

3 Các thành phần khác của chế độ dòng chảy tự nhiên có thể được bỏ qua hoàn toàn;

4 Sự thay đổi của chế độ dòng chảy nên bắt chước chế độ dòng chảy tự nhiên

Nhiều khung tổng hợp đã được mô tả và ứng dụng Arthington (1998) [45] và Tharme (2003) [2] cung cấp những đánh giá kỹ lưỡng các phương pháp tổng thể khác nhau

- Phương pháp khối hợp nhất (Building Block Methodology - BBM): Vào đầu những

năm 1990, các nhà khoa học ở Nam Phi đã nghiên cứu phát triển nhiều phương pháp tính toán dòng chảy môi trường Phương pháp được biết đến nhiều là phương pháp khối hợp nhất, được phát triển ở nước này Tiền đề cơ sở của BBM là các loài sinh vật sống trong sông phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố cơ bản của chế độ dòng chảy, bao

22

gồm dòng chảy kiệt và lũ, là những yếu tố ảnh hưởng tới việc duy trì động lực học bùn cát và cấu trúc địa mạo của sông Vì vậy, có thể thiết lập một chế độ dòng chảy thuận

lợi cho việc duy trì hệ sinh thái bằng cách kết hợp các khối dựng này [48]

BBM hoạt động dựa trên phương pháp tiếp cận từ dưới lên theo chỉ định, được thiết kế

để xây dựng một chế độ dòng chảy nhằm duy trì một con sông ở một điều kiện xác

định trước [46]

- Phương pháp đáp ứng hạ lưu đối với biến đổi dòng chảy bắt buộc (DRIFT-

Downstream Response to Imposed Flow Transfomation): Phương pháp DRIFT được

xây dựng từ nền tảng của phương pháp BBM ở Nam Phi [49] Không giống như BBM,

phương pháp DRIFT là cách tiếp cận dựa trên kịch bản từ trên xuống, tương tác, được

thiết kế để sử dụng trong các cuộc đàm phán dòng chảy môi trường [46] Khung

DRIFT là toàn diện và bao gồm tất cả các thành phần vô sinh và hữu sinh quan trọng

tạo thành hệ sinh thái được quản lý [49] Phương pháp sử dụng các nhà khoa học giàu

kinh nghiệm từ các nguyên lý sinh lý khác nhau bao gồm thủy văn, thủy học, địa mạo,

trầm tích, hóa học, thực vật học và động vật học [49] Trong khi phương pháp DRIFT

sử dụng rộng rãi kiến thức chuyên môn, hướng dẫn lựa chọn thành viên khoa học cho

các dự án DRIFT dựa trên các giao thức được thiết lập tốt của BBM [50] Hơn nữa, vai

trò, trách nhiệm và sự tương tác của các thành viên của DRIFT được điều chỉnh bởi các thủ tục từng bước được xây dựng trong phương pháp DRIFT và khả năng một thành viên thống trị các hội thảo hoặc thiên vị các kết quả của việc đánh giá kịch bản được

loại bỏ [49], [42] Khung DRIFT bao gồm 4 hợp phần giúp xác định các kịch bản và

các ảnh hưởng của chúng đối với sinh thái, xã hội và kinh tế Bốn hợp phần của phương pháp gồm hợp phần 1: sinh lý; hợp phần 2: xã hội; hợp phần 3: xây dựng kịch bản; và hợp phần 4: kinh tế học

Ngoài các hợp phần cơ bản DRIFT cần được thực hiện song song với hai nội dung nữa: (1) Đánh giá những tác động của khu vực rộng lớn hơn trong từng kịch bản, (2) Quá trình tham gia của cộng đồng, theo đó những người không phải là cư dân địa phương

cũng có thể chỉ ra mức độ chấp nhận của mỗi kịch bản [49]

- Các giới hạn sinh thái của thay đổi thủy văn (The Ecological Limits of Hydrologic

Alteration - ELOHA): Khung mô hình ELOHA thể hiện quan điểm đồng nhất gần đây

23

từ một nhóm các nhà khoa học về dòng chảy môi trường được công nhận trên thế giới,

xây dựng trên một khuôn khổ trước đây được mô tả trong [51] ELOHA có thể được sử

dụng để xác định giới hạn sinh thái của dòng chảy có thể thay đổi ở quy mô vùng và do

đó, có thể thực hiện đồng thời cho một số lượng lớn các con sông "tương tự" trong

vùng [52] Khung ELOHA không tiết lộ bất cứ kỹ thuật đánh giá dòng chảy môi trường

mới mà chỉ cung cấp cách tiếp cận thống nhất để phân tích và tổng hợp các thông tin có sẵn để sử dụng các kỹ thuật thủy văn hiện có và các phương pháp dòng chảy môi

trường để đạt được các dòng chảy môi trường [52]

Mục đích của quá trình này là phát triển các tiêu chuẩn dòng chảy môi trường có nguồn gốc từ đánh giá định lượng về các ảnh hưởng giữa các loại thay đổi dòng chảy khác nhau và hậu quả của chúng đối với sinh vật trong dòng sông

Một số ứng dụng của các phương pháp tổng thể:

- Tại Úc, một số phương pháp phân tích chức năng đã được xây dựng, bao gồm phương pháp chuyên gia, phương pháp tiếp cận qua kênh khoa học và phương pháp luận điểm chuẩn Các phương pháp này thu thập và nghiên cứu tất cả các yếu tố của chế độ thủy văn và hệ thống sinh thái bởi một nhóm chuyên gia trong lĩnh vực khoa học tự nhiên và sinh thái Họ sử dụng các số liệu sẵn có và số liệu mới thu thập để đưa ra ý kiến đánh giá về các hậu quả sinh thái do sự biến đổi về lưu lượng và thời điểm của dòng chảy

gây ra [1] Những phương pháp này được áp dụng cho lưu vực sông Murra-Darling, là

sông có dòng chảy bị ảnh hưởng bởi các đập, nhóm chuyên gia đã xem xét con sông một cách trực tiếp ở các dòng chảy khác nhau tương ứng với những lượng xả khác

nhau [53] Ngoài ra, phương pháp tổng hợp, bao gồm các cuộc họp, gặp gỡ với các bên liên quan chính trên lưu vực sông, cũng được áp dụng cho lưu vực sông này [53]

- Alfredsen và cộng sự [54] đã sử dụng cách tiếp cận BBM để xác định các thành phần

dòng chảy quan trọng, cần thiết để thiết lập đề xuất dòng chảy môi trường cho một con sông có cá hồi ở Na Uy trong tình huống có nguồn lực hạn chế Mặc dù không tự xác định như một BBM, nhiều đề tài nghiên cứu khác đã nhận ra nhu cầu xác định các

"khối dựng" quan trọng là cần thiết để thiết lập một chế độ dòng chảy môi trường hoạt

động trong các con sông biến đổi Ví dụ, Enders và cộng sự [55] đã sử dụng cách tiếp

cận kiểu BBM để thiết lập các hướng dẫn về điều tiết dòng chảy trong một con sông có

và khuyến cáo cuối cùng bao gồm quản lý thích ứng để xác nhận tính tiên đoán của các

mô hình tương tự như cách tiếp cận BBM [56]

- Phương pháp DRIFT cũng đã được áp dụng cho các sông Breede và Palmiet ở Nam Phi và ở dạng đánh giá nhanh cho các sông ở Zimbabwe Quá trình triển khai các kịch bản được lựa chọn đã bắt đầu được thực hiện ở hệ thống sông Palmiet và các sông ở Lesotho Do bản chất đa ngành việc ứng dụng đầy đủ khu DRIFT cần chi phí lên đến 1 triệu USD hoặc nhiều hơn cho một hệ thống sông lớn do vậy cần có một sự dung hòa: đầu tư càng lớn cho công tác đánh giá và nghiên cứu thì các kịch bản sẽ có độ tin cậy càng cao và quan trọng là phải đặt chi phí vào trong bối cảnh

- Một số dự án ở Mỹ hiện đang áp dụng các yếu tố của ELOHA để đẩy nhanh việc lồng

ghép các luồng môi trường vào quy hoạch và quản lý tài nguyên nước khu vực [57] Ở

Mỹ, ELOHA đã được áp dụng ở Pennsylvania, Tennessee, Michigan, Arizona,

Colorado và Washington ít nhất ở một số vùng của bang [58], [57], [59] ELOHA cũng

đã được sử dụng ở Úc [60] Nhiều dự án đang ở giai đoạn chỉ có một số bước trong

khuôn khổ ELOHA đã được hoàn thành hoặc thông qua Ví dụ: một dự án ở lưu vực sông Huai ở Trung Quốc đã sử dụng ELOHA các bước từ 1 đến 3 để tạo nền tảng cho

sự phát triển các mối quan hệ thủy sinh thái trong khu vực [61] Ở Canada, Peters và cộng sự [62] đã đề xuất một khung ứng dụng để thiết lập dòng chảy môi trường ở các

vùng nông nghiệp của Canada với nhiều điểm tương đồng với ELOHA

Điểm mạnh, điểm yếu và yêu cầu dữ liệu của các phương pháp tổng thể:

Phương pháp tổng thể có nhiều điểm mạnh hơn so với các phương pháp khác Phương pháp này đã xem xét tất cả các khía cạnh ảnh hưởng tới chế độ dòng chảy, giữ lại các yếu tố tự nhiên chẳng hạn như chế độ thuỷ văn và giải quyết tất cả các vấn đề liên quan

đến hệ sinh thái của sông và các yếu tố xã hội liên quan tới nó [2]

Phương pháp tổng thể dựa vào ý kiến của các nhà chuyên môn, vì vậy các thông tin cần

25

thiết quan trọng của các chuyên gia đưa ra cho các thành phần trong hệ sinh thái được

giải quyết tốt [63] Phương pháp tổng thể có thể sử dụng bất cứ nguồn dữ liệu nào liên

quan đến việc đánh giá chất lượng dòng chảy làm đầu vào bao gồm cả các dữ liệu sinh

kế, và các dữ liệu phụ đi kèm Phương pháp tổng thể dựa vào sự quyết định mang tính khoa học và ý kiến của các nhà chuyên gia Do vậy, dựa vào sự tỷ mỉ trong quá trình tính toán, thu thập dữ liệu, và mở rộng ý kiến tư vấn của các chuyên gia Ngoài ra, còn

có những tranh luận về tiêu chuẩn cho một người được coi là "chuyên gia" và luôn có

nguy cơ có thiếu sót do ý kiến chủ quan giữa các cá nhân [47] Tùy thuộc vào mức độ

đánh giá, lượng dữ liệu thu thập được, và mức độ tham vấn của chuyên gia, các ứng dụng của khuôn khổ toàn diện có thể tốn nhiều thời gian và rất tốn kém kinh phí Yêu cầu dữ liệu cho các phương pháp luận tổng thể không dễ dàng xác định Nhiều phương pháp tổng thể dựa vào ý kiến của chuyên gia và do đó, các chuyên gia cần

thông tin tốt trong mỗi phần của hệ sinh thái cần được giải quyết [63]

 Nhận xét và đánh giá: Thông qua phân tích và đánh giá các nghiên cứu có liên

quan tới DCMT trên thế giới, có thể nhận thấy một luận điểm khá rõ ràng, đó là DCMT được áp dụng tuỳ theo từng yêu cầu đặt ra và tuỳ theo đặc điểm của từng LVS cũng như đặc điểm về hệ sinh thái của các LVS đó Với những yêu cầu nhiệm vụ khác nhau như vậy, các nghiên cứu có các phương thức tiếp cận khác nhau, phù hợp với từng yêu cầu nhiệm vụ cụ thể của từng LVS Trên cơ sở phân tích và nắm bắt phương thức tiếp cận của các nghiên cứu được áp dụng với từng nhiệm vụ trong từng LVS cụ thể, Luận

án sẽ kế thừa những điểm tương đồng và đưa ra một phương thức tiếp cận phù hợp nhất

áp dụng cho lưu vực sông Mã tại Việt Nam

b Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, khái niệm về sức khoẻ của dòng sông và ngưỡng khai thác sử dụng nguồn nước đã được nêu lên trong thực tế sản xuất những năm gần đây do tính bức thiết của

nó, dòng chảy môi trường là một khái niệm tương đối mới ở nước ta và mới được đề cập đến từ những năm 1995 trở lại đây Đến năm 2008 khái niệm “dòng chảy tối thiểu” mới được hình thành và được quy định trong Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 nhằm giảm thiểu tình trạng suy thoái và cạn kiệt nguồn nước của các con sông ở Việt Nam Vì vậy, các nghiên cứu hiện nay mới tập trung vào tìm hiểu các khái niệm, nâng

26

cao nhận thức và xem xét những điều kiện cần thiết để ứng dụng các phương pháp thông dụng trên thế giới vào điều kiện thực tế ở nước ta Trong thời gian qua, một số chuyên gia của Việt Nam đã 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, nhiều ý kiến cho rằng nên lấy giá trị lưu lượng dòng chảy tháng nhỏ nhất ứng với tần suất 90% là dòng chảy môi trường Đây chỉ là những phương pháp tương đối, được áp dụng trong điều kiện không

có đủ số liệu tính toán cụ thể Vì vậy, hiện nay còn gây nhiều tranh cãi, chưa có sự thống nhất và chưa được quy định cụ thể trong các văn bản pháp quy

Một số nghiên cứu về dòng chảy tối thiểu, dòng chảy môi trường ở Việt Nam như sau:

- Nghiên cứu, xác định dòng chảy tối thiểu của sông Vu Gia - Thu Bồn [64] Nghiên

cứu đã sử dụng phương pháp tính toán, xác định dòng chảy tối thiểu bằng mô hình kết hợp với chỉ số thống kê, tính toán thử dần lưu lượng để chọn một lưu lượng thấp nhất tại điểm kiểm soát thỏa mãn các tiêu chí về nhu cầu sử dụng nước (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, đẩy mặn ) Dòng chảy môi trường sinh thái được xác định theo phương pháp Tenant lấy bằng 10% lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm

Do thiếu các số liệu về sinh thái của các hệ thủy sinh trên sông nên chưa phản ánh được đặc tính của hệ thủy sinh ở lưu vực nghiên cứu Vì vậy, chỉ dừng lại ở mức độ xác định dòng chảy cho môi trường sinh thái theo % dòng chảy trung bình nhiều năm

- Luận án tiến sĩ: Xây dựng phương pháp xác định DCTT - áp dụng tính toán cho hạ du

sông Vu Gia - Thu Bồn, của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Kim Dung [65] Trong

nghiên cứu đã đề xuất DCTT bao gồm 3 thành phần chính là: (1) Dòng chảy duy trì sông, (2) dòng chảy cho nhu cầu nước sinh thái, và (3) dòng chảy tối thiểu cho các đối tượng sử dụng nước trên sông Tác giả đã sử dụng mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nước, mô hình MIKE11 để tính toán thủy lực kiệt, mặn

Nghiên cứu đã đề xuất được phương pháp xác định DCTT cho sông Vu Gia - Thu Bồn như sau: Dòng chảy duy trì sông là dòng chảy tần suất 90%, dòng chảy sinh thái theo phương pháp chu vi mặt cắt ướt và dòng chảy cho nhu cầu sử dụng nước xác định theo tần suất thiết kế 85% Trong đó, dòng chảy sinh thái được xác định bằng phương pháp chu vi mặt cắt ướt, đây là phương pháp đơn giản, nhưng còn nhiều hạn chế, chưa phản ảnh chính xác về môi trường sinh học của các loài cư trú cho lưu vực sông nghiên cứu

27

- Đánh giá nhanh DCMT cho lưu vực sông Hương [66] Nghiên cứu đã tổ chức nhiều

cuộc hội thảo nhằm mục đích hỗ trợ cho các nhà quản lý và các đối tượng sử dụng nước trên lưu vực sông Hương các kiến thức về nguyên tắc và kinh nghiệm thực tế về DCMT, thể chế hóa dòng chảy môi trường như là một phần chuẩn trong quy hoạch quản lý tài nguyên nước Nghiên cứu đã đưa ra một số kết luận quan trọng về các tác động tích cực và tiêu cực của công trình đập đối với môi trường xã hội Tuy nhiên do thiếu thông tin và số liệu nên công tác đánh giá chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và quan sát trực tiếp của các chuyên gia Phương pháp đánh giá chỉ dừng lại ở phương pháp đánh giá nhanh mà chưa đi vào chi tiết, vì vậy kết quả nghiên cứu còn rất hạn chế, không có độ tin cậy cao

- Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp tính toán ngưỡng khai thác sử dụng

nguồn nước và DCMT ứng dụng cho lưu vực sông Ba và sông Trà Khúc [67] Nghiên

cứu đưa ra phương pháp tính toán ngưỡng giới hạn khai thác, sử dụng nước và xây dựng phương pháp tính toán DCMT cho lưu vực sông Ba và sông Trà Khúc Nghiên cứu đã phân tích ưu và nhược điểm của một số phương pháp tính toán DCMT trên thế giới để lựa chọn phương pháp thích hợp cho đề tài: Phương pháp kết hợp giữa phương pháp thủy văn (Tennant), phương pháp thủy lực (chu vi ướt)

Nghiên cứu đã đưa ra được tiêu chuẩn lựa chọn dòng chảy môi trường, sinh thái trong mùa lũ, mùa cạn với các mức trung bình và tối thiểu Trong đó dòng chảy sinh thái đã

đề xuất được tiêu chuẩn sinh thái ở mức độ xác định theo cấp bãi và giá trị lưu lượng dòng chảy môi trường tương ứng Tuy nhiên, do thiếu các số liệu về sinh thái của các

hệ thủy sinh trên sông nên đề tài chỉ đưa ra được một tiêu chuẩn chung, chưa phản ánh chi tiết về đặc tính hệ thủy sinh lưu vực nghiên cứu Mặt khác, phương pháp mà đề tài

đề xuất cũng là phương pháp đơn giản chưa phản ánh chi tiết về đặc tính của hệ thủy sinh của các lưu vực sông nghiên cứu

- Trong Luận án tiến sĩ, Đoàn Thị Tuyết Nga [68] đã giới thiệu một số phương pháp

xác định yêu cầu dòng chảy môi trường: phương pháp tra bảng, phương pháp phân tích

số liệu, phương pháp phân tích chức năng, phương pháp mô hình hoá môi trường sống Luận án đã trình bày kết quả nghiên cứu về dòng chảy môi trường trên sông Đáy đoạn

từ Hát Môn đến Ba Thá qua việc sử dụng phương pháp phân tích số liệu dựa trên dữ liệu thuỷ văn kết hợp dữ liệu chất lượng nước Qua việc xác định dòng chảy tối thiểu

28

đã đề ra biện pháp quản lý tài nguyên nước Tuy nghiên cứu dòng chảy môi trường trong Luận án chỉ là một mục nhỏ nhưng cũng đã phân tích thực trạng dòng chảy trong đoạn sông theo các tiêu chuẩn về dòng chảy và chất lượng nước sông Phần về sinh thái chưa được đề cập nhiều do thiếu số liệu

- Tình hình nghiên cứu trên lưu vực sông Mã: Hiện nay có khá nhiều nghiên cứu trên sông Mã liên quan đến lĩnh vực tài nguyên nước như: Tổng quan quy hoạch thủy lợi

sông Mã [69], nghiên cứu đã đưa ra được một số giải pháp nhằm bổ sung nguồn nước

và phòng chống lũ cho lưu vực như đề xuất xây dựng hồ cửa Đạt, hồ Trung Sơn và một

số công trình lợi dụng tổng hợp khác phần thượng nguồn như hồ Pa Ma ; Tổng quan quy hoạch thủy lợi khai thác bậc thang sông Mã phục vụ phát triển kinh tế xã hội hạ du

[70], đã đề xuất xây dựng nhiều công trình vừa và nhỏ để lấy nước, tích nước phục vụ

tại chỗ các nhu cầu về tưới, tiêu, phòng chống lũ và công trình lợi dụng tổng hợp; Quy

hoạch Thủy lợi lưu vực sông Mã [5], đã đề cập và xem xét đến những vấn đề về thay

đổi các yếu tố lượng mưa, dòng chảy do BĐKH, những yếu tố tác động để từ đó đưa ra một số các kịch bản thích ứng như xây dựng công trình điều tiết nước (các hồ chứa tích nước), công trình ngăn mặn giữ ngọt, nghiên cứu các phương án cấp nước và đẩy mặn cho hạ du Ngoài ra còn có các nghiên cứu khoa học khác như:

+ Nguyễn Quang Trung [71], nghiên cứu, đánh giá tác động dòng chảy kiệt ảnh hưởng

tới sản xuất nông nghiệp, thuỷ sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã Đề xuất được các giải pháp thủy lợi để hạn chế các ảnh hưởng bất lợi của chế độ dòng chảy mùa cạn phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, thuỷ sản

Đề tài đã đánh giá hiện trạng và nguyên nhân hạn hán và xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông Cả và sông Mã, những tác động của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp, thủy sản và đời sống KTXH; Tính toán cân bằng nước xác định lượng nước thiết hụt cho các vùng và toàn vùng hạ lưu sông Cả, sông Mã theo các tần suất hạn 75%, 85%, 90% Đề xuất các giải pháp thủy lợi và nông nghiệp phù hợp phục vụ sản xuất nông nghiệp và thủy sản cho cả vùng hạ lưu sông Cả và sông Mã, các giải pháp quản lý khai thác hệ thống, các giải pháp về nông nghiệp cũng như các giải pháp hỗ trợ khác

 Nhận xét đánh giá các nghiên cứu ở Việt Nam:

- DCTT và DCMT ở Việt Nam đã được các nhà khoa học chú ý nghiên cứu nhiều hơn