T Ổ NG QUAN V Ề TH ỦY ĐIỆ N NH Ỏ
1.1.1 Tiềm năng thủy điện Việt Nam
Việt Nam có lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2000 mm, với một số khu vực đạt tới 4000 - 5000 mm Địa hình đồi núi và mạng lưới sông ngòi dày đặc, với hơn 2400 con sông dài trên 10 km Tổng lượng nước mặt hàng năm từ các sông lên tới 870 tỷ m³, tương ứng với lưu lượng bình quân khoảng 37.500 m³/s Thủy điện đóng góp 37% vào tổng năng lượng quốc gia.
Hình 1-1: Phân bố nguồn năng lượng điện ở Việt Nam
Theo nghiên cứu, tiềm năng lý thuyết của thủy điện Việt Nam đạt khoảng 300 tỷ kWh, với tiềm năng kỹ thuật khoảng 123 tỷ kWh và tiềm năng kinh tế, kỹ thuật vào khoảng 75 - 80 tỷ kWh, tương đương công suất 18.000 - 20.000 MW Quy hoạch thủy điện quốc gia đã được phê duyệt cho 9 hệ sông lớn, tổng công suất lắp máy là 14.241 MW, với điện năng trung bình hàng năm đạt 59,874 tỷ kWh.
Các nghiên cứu quy hoạch chỉ ra rằng tổng công suất lắp đặt của các nhà máy thủy điện nhỏ từ 1 KW đến 30 KW ở 31 tỉnh thành có tiềm năng phát triển khoảng 2.000 – 2.500 MW, tương ứng với sản lượng điện trung bình hàng năm đạt khoảng 8 triệu KWh.
1.1.2 Phân loại thủy điện nhỏ trên thế giới
1.1.2.1 Thuỷđiện nhỏ ở một số quốc gia
Thủy điện nhỏ là một công trình thủy điện phổ biến toàn cầu, có thể xây dựng trên các nhánh sông suối nhỏ Với kỹ thuật đơn giản và chi phí đầu tư thấp, loại hình này dễ dàng chấp nhận về mặt môi trường và có thể áp dụng các biện pháp giảm thiểu tác động Đặc biệt, hiệu quả kinh tế của thủy điện nhỏ rất cao.
Phân loại thủy điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kinh tế, kỹ thuật, môi trường và chính sách quản lý Hiện tại, chưa có quy định quốc tế thống nhất về ngưỡng công suất cho thủy điện nhỏ, dẫn đến việc thiếu căn cứ chung cho việc tính toán và đánh giá các dự án này Bên cạnh đó, sự đặc thù của từng khu vực trong quy định ngưỡng công suất thủy điện nhỏ ở các quốc gia cũng tạo ra sự hạn chế và không đồng nhất trong các tài liệu và cơ sở tính toán liên quan.
Các quốc gia có tiềm năng phát triển thủy điện thường phân loại thủy điện nhỏ dựa trên quy mô công suất lắp máy Ngưỡng công suất này khác nhau giữa các quốc gia; ví dụ, ở Mỹ, thủy điện nhỏ được định nghĩa là có công suất dưới 30 MW, trong khi ở Thụy Sĩ, ngưỡng này chỉ là dưới 2 MW, chênh lệch tới 15 lần.
Việc phân loại thủy điện nhỏ ở mỗi quốc gia phụ thuộc vào quy mô công suất, điều kiện thi công, vận hành, chế độ làm việc, và tỷ trọng công suất của các trạm trong hệ thống lưới điện quốc gia hoặc khu vực.
Bảng 1-1: Thủy điện nhỏ theo tiêu chí công suất
TT Quốc gia Tiêu chí thủy điện nhỏ
1 Liên Xô (cũ) và Mỹ Nlm ≤ 30 MW
5 Rumani và cộng hoà Séc Nlm < 10 MW
6 Canađa và ThuỵĐiển Nlm < 9 MW
8 Pháp và Aó Nlm < 5 MW
9 ThuỵSĩ và Italia Nlm < 2 MW
1.1.2.2 Thủy điện nhỏ theo các tổ chức trên thế giới
Hiện nay, các tổ chức quốc tế và phi chính phủ như Liên minh châu Âu, Liên hợp quốc, Hội đập lớn thế giới, và Ngân hàng thế giới phân loại các dự án thủy điện dựa trên công suất nhà máy thành hai nhóm chính: thủy điện lớn và thủy điện vừa và nhỏ Trong nhóm thủy điện nhỏ, có nhiều loại khác nhau, bao gồm thủy điện mini, micro, pico, và một số tổ chức còn đề cập đến khái niệm thủy điện nano.
Một số tổ chức quốc tế uy tín trong lĩnh vực phát triển và đầu tư thủy điện đã xác định các ngưỡng công suất cụ thể để phân loại thủy điện nhỏ Chẳng hạn, Uỷ ban thủy điện nhỏ Châu Âu (ESHA) đã đưa ra các tiêu chí phân loại cho các nhà máy thủy điện nhỏ dựa trên ngưỡng công suất.
- Thủy điện mini: từ0,1 MW đến 0,5 MW
- Thủy điện nhỏ: từ0,5 MW đến 10 MW
Phân loại của ESHA được nhiều tổ chức quốc tế, bao gồm cả các tổ chức môi trường như IRN1 và WWF, công nhận và áp dụng trong các tài liệu chính thức.
Tiêu chí phân loại thủy điện nhỏ của các Tổ chức quốc tế có uy tín và hoạt động liên quan đến năng lượng như bảng 1-2
Bảng 1-2 Ngưỡng thủy điện nhỏ của các tổ chức trên thế giới
Tổ chức Tên viết tắt Tên đầy đủ Ngưỡng công suất
1 Liên minh Châu Âu EU European Union 10 MW
2 Tổ chức phát triển công nghiệp Liên hiệp quốc UNIDO United Nations Industrial
3 Hiệp hội thủy điện nhỏ thế giới IASH International Association for Small Hydropower
4 Ủy ban thủy điện nhỏ
5 Hiệp hội quốc tế các nhà sản xuất và phân phối điện
International Union of Producers and
6 Chương trình môi trường của Liên hợp quốc UNEP United Nations
7 Hiệp hội đập thế giới WCD World Commission on
8 Nhóm hành động về năng lượng tái tạo REWP Renewable Energy
9 Quỹ hỗ trợ Cacbon của
Ngân hàng thế giới WBCF
World Bank’s Carbon Finance Helpdesk
10 Hiệp hội mạng lưới sông quốc tế IRN International Rivers
Nguồn: Nghiên cứu phân ngưỡng công suất thủy điện nhỏ trong tính toán tỷ trọng nguồn năng lượng tái tạo của Việt Nam
1.1.3 Phân loại thủy điện nhỏ ở Việt Nam
Việt Nam sở hữu tiềm năng to lớn về thủy điện, đặc biệt là thủy điện nhỏ trên các lưu vực sông Đến nay, vẫn chưa có văn bản pháp lý nào quy định tiêu chí phân loại các công trình thủy điện, nhất là thủy điện nhỏ Tuy nhiên, theo Điều 1 của Quyết định số 3454/QĐ-BCN ngày 18 tháng 10 năm 2005 của Bộ Công nghiệp, quy hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc đã được phê duyệt.
“Phê duyệt Qui hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc gồm 24 tỉnh thành với các nội dung chính sau:
1 Qui mô công suất các dự án: Từ 1MW đến 30MW Tổng số các dự án là 239, tổng công suất là 1520,67MW, chi tiết về số lượng và công suất theo địa bàn từng tỉnh nêu trong bảng 1 Qui mô công suất các dự án sẽ được chính xác khi lập dự án đầu tư
Như vậy có thể hiểu thủy điện nhỏ ở Việt Nam được xác định theo ngưỡng công suất lắp máy của công trình từ1 MW đến 30 MW.
PHÁT TRI Ể N TH ỦY ĐIỆ N NH Ỏ Ở VI Ệ T NAM
1.2.1 Quy hoạch thủy điện nhỏ ở Việt Nam
Việt Nam sở hữu dãy Trường Sơn kéo dài từ Bắc vào Nam, với địa hình và mạng lưới sông thuận lợi cho phát triển thủy điện nhỏ Theo Quyết định phê duyệt Quy hoạch thủy điện nhỏ 3454/QĐ-BCN ngày 18 tháng 10 năm 2005 của Bộ Công nghiệp, cả nước có 239 dự án thủy điện nhỏ với tổng công suất 1520,67 MW, trải dài trên 24 tỉnh thành.
Các nghiên cứu về quy hoạch thủy điện tại Việt Nam cho thấy tổng trữ năng kinh tế của các con sông trong cả nước đạt khoảng 80 tỷ KWh/năm.
Việt Nam hiện có 80 công trình thủy điện trên các sông chính, sản xuất hơn 68 tỷ KWh điện mỗi năm Trữ năng kinh tế của thủy điện nhỏ trên toàn quốc ước tính gần 12 tỷ KWh/năm, là nguồn điện năng tái tạo quan trọng cần được khai thác triệt để để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành kinh tế quốc dân.
Các công trình thủy điện nhỏ đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt trong việc xoá đói giảm nghèo tại các vùng miền núi và sâu xa Hơn nữa, nếu được quản lý tốt, các dự án này có thể mang lại hiệu quả đầu tư cao trong khi hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường trong quá trình xây dựng và vận hành.
Bảng 1-3: Quy hoạch thủy điện nhỏ Việt Nam (QĐ 3454/QĐ-BCN)
STT Tỉnh, Thành phố Tổng số dự án Tổng công suất (MW) Ghi chú
2 Điện Biên 7 67,5 Bổ sung 2008 (2154/QĐ-BCT
4 Cao Bằng 12 48,3 Bổ sung 2008 (757/QĐ-UBND)
5 Lạng Sơn 9 29,0 Điều chỉnh 2009 (1803/QĐ-UBND)
15 Thừa Thiên Huế 5 19,5 Phê duyệt 2008 (1666/QĐ-UBND)
19 Phú Yên 1 6,0 Phê duyệt 2011 (551/QĐ-UBND)
1.2.2 Hiện trạng phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam
1.2.2.1 Quá trình phát triển thủy điện nhỏ : Thuỷđiện nhỏ Việt nam có quá trình phát triển từsau năm 1954, tuy nhiên phải sau năm 1975 thì việc xây dựng các trạm thuỷ điện nhỏ mới được quan tâm đầu tư Từ 1975 đến 1985, chỉ có một số tỉnh thuỷđiện nhỏ là nguồn cấp điện chủ yếu như Hà Giang, Cao Bằng, Lai Châu, Sơn
La, Bắc Cạn, Gia Lai, Kon Tum,…
Trong giai đoạn này, các trạm thủy điện chủ yếu được đầu tư từ ngân sách nhà nước thông qua ngành thủy lợi và các địa phương Kinh phí chủ yếu tập trung vào xây dựng công trình, trong khi thiết bị thường được nhập khẩu từ nước ngoài nhờ viện trợ của các chính phủ Các trạm thủy điện nhỏ, có công suất dưới 100 KW, thường được xây dựng để kết hợp bơm nước hoặc chế biến lâm sản, với thiết bị chủ yếu do Trung Quốc sản xuất, ngoại trừ một số trạm lớn hơn cung cấp điện cho các tỉnh lỵ.
Từ năm 1985, chính sách đổi mới kinh tế đã thúc đẩy sự xuất hiện của nhiều hình thức đầu tư mới, bao gồm cả việc xây dựng các trạm thủy điện nhỏ bởi các ngành, địa phương và hợp tác xã Các trạm thủy điện như Na Han, Tà Sa, và Nà Ngần ở Cao Bằng được đầu tư bởi mỏ thiếc Tĩnh Túc, trong khi một số trạm khác do quân đội đầu tư tại Thái Nguyên và Gia Lai Ngoài ra, các hợp tác xã cũng tham gia xây dựng các trạm như Duy Sơn và Đại Quang.
Từ năm 1990, khi các cửa khẩu biên giới Việt - Trung được mở cửa, nhiều hộ gia đình ở Quảng Nam đã đầu tư lắp đặt các trạm thủy điện cực nhỏ với công suất từ 0,1-1 KW Việc có giá thành thấp của các tổ máy đã thúc đẩy phong trào xây dựng thủy điện cực nhỏ phát triển nhanh chóng.
Theo thống kê của Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 1, cả nước hiện có 516 công trình thủy điện nhỏ với tổng công suất lắp máy đạt 88.162 kW Tuy nhiên, chỉ có 138 công trình đang hoạt động với tổng công suất 53.407 kW Trong đó, khu vực Đông Bắc có 47 công trình, Tây Bắc có 36 công trình, và Tây Nguyên có 33 công trình.
Bảng 1-4: Hiện trạng các công trình thủy điện nhỏ trên toàn quốc
500kW Tổng cộng Còn hoạt
Số động trạm C suấtông trạmSố C suấtông trạmSố C suấtông trạmSố Côn g suất Số trạm C suấtông ố S trạm
Tây Nguyên Đông Nam Bộ
Nguồn: Quy hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc
1.2.2.2 Những vấn đề tồn tại của phát triển thủy điện nhỏ ở Việt Nam
Trong những năm gần đây phát triển thủy điện nhỏ ở nước ta đã bộc lộ nhiều tồn tại, trong đó chủ yếu là những vấn đề sau:
Quy hoạch phát triển thủy điện nhỏ tại Việt Nam chưa được thực hiện đúng theo kế hoạch ban đầu Mặc dù Bộ Công nghiệp đã phê duyệt quy hoạch thủy điện nhỏ toàn quốc vào năm 2005 (QĐ 3454/QĐ-BCN), nhưng đã cần phải điều chỉnh và bổ sung quy hoạch, điển hình là Quyết định 2154/QĐ-BC ngày 07/4/2008 của Bộ Công thương.
Theo đó hầu hết các tỉnh đã có những điều chỉnh về phát triển thủy điện nhỏ như Điện Biên, Lai Châu, Thừa Thiên Huế, Phú Yên,…
Quản lý phát triển thủy điện nhỏ ở các địa phương hiện đang gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là khi cơ chế thị trường phát triển, dẫn đến việc cấp phép thủy điện nhỏ trở nên khó kiểm soát Mặc dù đã có Nghị định 149/2004/NĐ-CP và Quyết định số 15/2008/QĐ-BTNMT quy định về cấp phép và bảo vệ tài nguyên nước, nhưng vấn đề phát triển thủy điện, đặc biệt là thủy điện nhỏ, vẫn đang trở thành mối quan tâm lớn tại các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên Tại Quảng Nam và Đà Nẵng, lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn có hàng chục dự án thủy điện, nhiều trong số đó đã gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường và xã hội Hiện tại, vẫn chưa có chính sách cụ thể về đầu tư và khai thác thủy điện nhỏ, dẫn đến nguy cơ lãng phí điện năng từ các trạm thủy điện khi được xây dựng.
Công tác tư vấn thiết kế cho các thủy điện nhỏ gặp khó khăn do thiếu tài liệu cơ bản về khí tượng và thủy văn, cùng với năng lực hạn chế của các nhà tư vấn Điều này dẫn đến việc tính toán đầu vào không chính xác, làm giảm hiệu quả đầu tư thực tế so với dự kiến ban đầu.
Quản lý khai thác vận hành hiện tại thiếu đầu mối cụ thể và hình thức quản lý rất đa dạng, với các mô hình hiệu quả chủ yếu chỉ ở các thủy điện nối lưới do ngành điện đảm nhiệm Công tác quản lý kỹ thuật đối với thủy điện nhỏ chưa được chú trọng, dẫn đến tình trạng bảo trì và sửa chữa không kịp thời, ngay cả khi hư hỏng nhỏ Các trạm thủy điện được đầu tư từ nhiều nguồn vốn khác nhau, khiến cho việc quản lý vận hành trở nên phức tạp với sự tham gia của nhiều tổ chức kinh tế xã hội, đôi khi gây ra mâu thuẫn trong mục đích khai thác như cấp nước tưới cho nông nghiệp và phát điện Các mục tiêu này chưa được phân định rõ ràng và thiếu sự phối hợp chặt chẽ, ảnh hưởng đến quyền lợi sử dụng bình đẳng.
Các trạm thủy điện nhỏ hiện nay thường gặp khó khăn về mặt kỹ thuật do thiết bị cũ và hiệu suất thấp, dẫn đến việc chỉ có khoảng 20-30% trong số đó hoạt động hiệu quả Nhiều trạm không thể bán điện do có điện lưới đi qua, gây khó khăn trong quản lý và vận hành Hệ quả là không đủ kinh phí để sửa chữa, bảo trì hoặc thay thế thiết bị, làm giảm hiệu quả hoạt động, với công suất phát huy chỉ dưới 50% so với công suất lắp đặt.
Năng lực sản xuất thiết bị thuỷ điện trong nước còn hạn chế, chất lượng sản phẩm chưa đạt yêu cầu và giá thành phụ tùng thay thế cho các trạm thuỷ điện nhỏ vẫn còn cao.
KHÁI NI Ệ M V Ề DÒNG CH ẢY MÔI TRƯỜ NG
2.1.1 Các khái niệm và định nghĩa về dòng chảy môi trường
Nước trong các sông suối đóng vai trò thiết yếu trong việc đáp ứng nhu cầu của con người và duy trì sự sống cho tất cả các loài trong hệ sinh thái Điều này có nghĩa là nước không chỉ cần thiết cho sức khỏe của các loài mà còn cho chính dòng sông Do đó, yêu cầu nước môi trường là cần thiết để duy trì cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái nước trên lưu vực sông, nhằm đảm bảo sự tồn tại và phát triển bền vững của các hệ sinh thái này.
Khái niệm dòng chảy môi trường (Environmental Flow) xuất phát từ yêu cầu nước cho môi trường, là lượng nước cần duy trì thường xuyên trong sông để bảo vệ và phát triển hệ sinh thái cũng như đa dạng sinh học Dòng chảy môi trường được định nghĩa khác nhau tùy theo mục tiêu và phương pháp nghiên cứu, nhưng chung quy lại, nó là lượng nước được điều tiết hợp lý để duy trì các hệ sinh thái tự nhiên ở hạ lưu và các lợi ích liên quan Việc thiết lập chế độ dòng chảy môi trường hiện nay được coi là cơ sở quan trọng cho quản lý tổng hợp tài nguyên nước, cần xem xét các vấn đề liên quan đến việc sử dụng bền vững tài nguyên đất và nước trong lưu vực.
Theo IUCN, dòng chảy môi trường là cung cấp nước cho hệ thống sông và mạch ngầm, nhằm duy trì các hệ sinh thái và lợi ích ở hạ lưu, nơi có sự cạnh tranh về sử dụng nước Chế độ dòng chảy của sông có thể bị ảnh hưởng bởi các công trình khai thác nước như đập, cống lấy nước và trạm bơm.
Dòng chảy môi trường là chế độ nước trong sông, đầm phá hoặc khu vực ven biển, giúp duy trì hệ sinh thái và các lợi ích của chúng, đặc biệt khi có sự cạnh tranh về mục đích sử dụng nước tại các khu vực có dòng chảy được điều tiết.
Dòng chảy môi trường là cung cấp nước cho các hệ sinh thái nước, nhằm duy trì sự toàn vẹn, năng suất, chức năng và lợi nhuận của chúng Điều này đặc biệt quan trọng khi hệ sinh thái phải đối mặt với sự điều tiết dòng chảy và cạnh tranh từ nhiều người sử dụng nước.
Theo Boulton, 1999: “Dòng chảy môi trường là sự xả tự nhiên của nước nhằm đáp ứng nhu cầu cần thiết của môi trường”
Dòng chảy môi trường là lượng nước còn lại trong hệ sinh thái sông hoặc từ các nguồn khác chảy vào, nhằm quản lý và điều hòa các điều kiện của hệ sinh thái Điều này là thiết yếu để duy trì sự ổn định và sức khỏe của hệ sinh thái.
Yêu cầu nước cho môi trường là một khái niệm quan trọng nhưng phức tạp, liên quan đến sự sinh trưởng và phát triển của các loài tôm, cá trong lưu vực sông Nước không chỉ cần thiết cho sự sống mà còn duy trì đa dạng sinh học ở các vùng đất ngập nước, bồi và rừng ngập mặn Nó cũng đảm bảo lưu lượng và tốc độ dòng chảy trong sông, hỗ trợ sự di chuyển của cá, vận chuyển bùn cát và các chất hữu cơ Hơn nữa, nước giúp pha loãng và tăng khả năng tự làm sạch các chất ô nhiễm, đồng thời ngăn chặn sự xâm nhập của nước mặn vào các hệ sinh thái nội địa.
Việc không đảm bảo nguồn nước cho môi trường trong bất kỳ thời gian nào trong năm có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng đến giá trị môi trường của lưu vực sông, từ đó ảnh hưởng xấu đến các giá trị sử dụng của con người [Smakhtin V U., 2002].
Hiểu rõ yêu cầu về nước môi trường và con người trong khai thác nguồn nước trên lưu vực sông là rất quan trọng Việc chia sẻ nguồn nước hợp lý không chỉ giữa con người mà còn với môi trường là cần thiết Hành vi sử dụng nước quá mức có thể gây tổn hại đến hệ sinh thái và môi trường sông, dẫn đến sự suy giảm giá trị môi trường mà con người có thể khai thác.
Dòng chảy môi trường cần duy trì các hệ sinh thái phụ thuộc vào chế độ dòng chảy sông, nhưng khái niệm hệ sinh thái sông rất đa dạng Mỗi dòng sông có thể bao gồm nhiều hệ sinh thái với yêu cầu dòng chảy khác nhau, dẫn đến sự khó khăn trong việc xác định dòng chảy môi trường cho toàn bộ sông Do đó, dòng chảy môi trường thường được liên kết với một vị trí hoặc đoạn sông cụ thể để có giá trị thực tiễn hơn.
2.1.2 Những lợi ích của dòng chảy môi trường
Dòng chảy môi trường đang ngày càng được áp dụng rộng rãi ở các quốc gia phát triển, yêu cầu sự thống nhất trong các quy định về phát triển kinh tế xã hội và bảo tồn hệ sinh thái Điều này đòi hỏi các bên sử dụng nước phải hợp tác để đảm bảo sự tồn tại của hệ thống sinh thái, đồng thời tìm ra phương án sử dụng nước cân bằng nhằm hướng tới phát triển bền vững Dòng chảy môi trường mang lại nhiều lợi ích to lớn cho cả hệ sinh thái và con người.
2.1.2.1 Lợi ích đối với hệ sinh thái
Chuyển vận carbon giữa vùng đồng bằng cửa sông và vùng đất ngập nước được coi là yếu tố chủ đạo trong việc duy trì sức khỏe của dòng sông.
Cải thiện sức khoẻ thảm thực vật ven sông; kích thích cá tự nhiên di chuyển đến vùng đồng bằng ven sông sinh sống và sinh sản
Cung cấp nước ngọt và thức ăn cho tôm, cá, cua, sò tại vùng cửa sông và ven biển; tạo dòng chảy với độ sâu và thời gian phù hợp cho sự sinh sống và phát triển của các loại chim nước; đồng thời cung cấp độ ẩm cần thiết cho cây trồng để tăng trưởng và phát triển.
Cải thiện và tăng cường trữ lượng nước ngầm, đồng thời pha loãng nước mặn tích tụ trong các vùng đất ngập nước và sông nhánh sau quá trình bay hơi, sẽ kích thích sự nở trứng của động vật không xương sống cũng như thúc đẩy sự nảy mầm của các loại hạt.
Cung cấp rau trái và thức ăn ởđồng bằng ven sông cho thú hoang dã và động vật nuôi
Cải thiện vùng đồng bằng ven sông nhờ bồi lắng phù sa và các chất dinh dưỡng trên vùng châu thổ
2.1.2.2 Lợi ích đối với con người
Đảm bảo cung cấp đủ nguồn nước cho các nhu cầu thiết yếu của cộng đồng là rất quan trọng, nhằm tạo ra một môi trường sống lành mạnh, thuận lợi cho con người thư giãn, bơi lội, sinh sống và làm việc.
Cải thiện chất lượng nước cho sinh hoạt, chăn nuôi, cho tưới tiêu vùng hạlưu và cho các ngành sử dụng nước khác như công nghiệp, giao thông thủy,
CÁC NGHIÊN C ỨU LIÊN QUAN ĐẾ N DÒNG CH ẢY MÔI TRƯỜ NG
2.2.1 Quản lý tài nguyên nước và dòng chảy môi trường trên thế giới
Suy thoái lưu vực sông, đặc biệt là suy thoái nguồn nước, có thể dẫn đến tình trạng sông chết, không còn khả năng phục vụ cho con người và hệ sinh thái Sau thời gian dài khai thác, con người nhận thấy nguy cơ đối với phát triển kinh tế và xã hội khi các lưu vực sông bắt đầu suy thoái Do đó, cần tiến hành nghiên cứu để xác định ngưỡng khai thác hợp lý và dòng chảy cần thiết nhằm duy trì sự phát triển của hệ sinh thái.
Na Uy, quốc gia Bắc Âu, nổi bật với việc khai thác và sử dụng tài nguyên nước hiệu quả Lưu vực sông Glomma, với diện tích 41.200 km², chiếm khoảng 13% diện tích tự nhiên của Na Uy, có tổng dòng chảy hàng năm lên tới 22 tỷ m³ Trên lưu vực này có 26 hồ chứa và 45 nhà máy phát điện, được quản lý bởi Hiệp hội quản lý nước GLB (Glomma Laagen Water Management Association) với 18 thành viên Tuy nhiên, nhu cầu điện ngày càng tăng dẫn đến xung đột về sử dụng nước, buộc Luật Tài nguyên nước mới phải quy định dòng chảy tối thiểu mà người dân Na Uy cần tuân thủ.
Uy gọi là “Common Low Flow”, được định nghĩa là 10% dòng chảy trung bình của sông Na Uy đã thiết lập khung quản lý tài nguyên nước cho lưu vực nhằm đạt được mục tiêu vào năm 2015 là đảm bảo tiềm năng sinh thái tốt cho sông.
Tại Trung Quốc, tình trạng khai thác tài nguyên nước quá mức đang diễn ra trên nhiều lưu vực sông, đặc biệt là sông Hoàng Hà, một trong những con sông lớn nhất của đất nước.
Quốc có lượng dòng chảy hàng năm là 40 tỷ m 3 nhưng đến những thập kỷ 70, 80 và
Vào những năm 90 của thế kỷ XX, hiện tượng đứt dòng sông đã xảy ra, đặc biệt là tại đoạn sông Tế Nam ở hạ lưu, nơi nước cạn đến mức người và xe có thể đi qua Sông Hoài, với diện tích lưu vực chiếm 1/8 đất canh tác Trung Quốc, cũng gặp phải tình trạng đứt dòng vào mùa khô và ô nhiễm nước Để khắc phục, vào tháng 5/1994, chính phủ Trung Quốc đã công bố chương trình khẩn cấp, đóng cửa nhiều nhà máy xả thải trực tiếp vào sông, và đến tháng 1/1998, chất lượng nước sông Hoài mới được cải thiện Gần đây, vào năm 2009, Trung Quốc và Úc đã hợp tác thực hiện dự án “Dòng chảy môi trường và sức khỏe dòng sông ở Trung Quốc”.
Úc là một quốc gia rộng lớn nhưng có tài nguyên nước hạn chế, vì vậy việc quản lý và khai thác tài nguyên nước ở các lưu vực sông lớn luôn được chú trọng Lưu vực sông Murray – Darling ở Đông Nam Úc, với diện tích 1.061.469 km² chiếm 14% tổng diện tích nước Úc, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, xã hội và môi trường Lưu vực này đã được nghiên cứu và ứng dụng thực tế trong quản lý tài nguyên nước, bao gồm cả dòng chảy môi trường Vào tháng 4 năm 2002, Ủy ban liên bộ lưu vực sông Murray – Darling được thành lập để đánh giá chi phí và hiệu quả khai thác liên quan đến dòng chảy môi trường.
2001 người ta đã nghiên cứu tính toán nhu cầu dòng chảy cho hoạt động của sông này
Nam Phi, quốc gia lớn và phát triển nhất Châu Phi, có nguồn nước đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.
Nam Phi không chỉ nổi bật với nguồn tài nguyên khoáng sản quý giá như vàng và kim cương, mà còn được xem là một trong những quốc gia tiên phong trong nghiên cứu và ứng dụng bảo vệ dòng chảy môi trường Trong những năm gần đây, nước đã trở thành tài nguyên đặc biệt, dẫn đến sự phát triển của nhiều phương pháp “đánh giá dòng chảy môi trường” xuất phát từ Nam Phi.
Ấn Độ, quốc gia lớn nhất Nam Á, đang phải đối mặt với áp lực lớn lên tài nguyên nước do hệ thống sông ngòi phát triển nhưng bị khai thác quá mức.
Quản lý tài nguyên nước tại Ấn Độ đã được chú trọng trong nhiều thập kỷ, với thành công đáng kể từ khi Ủy hội quốc gia về Quy hoạch phát triển tổng hợp tài nguyên nước (NCIWRDP) được thành lập vào năm 1999 Tuy nhiên, mãi đến năm 2005, hội thảo quốc gia đầu tiên về “dòng chảy môi trường” mới được tổ chức Sau đó, Ấn Độ đã tiến hành các nghiên cứu và áp dụng các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường cho các lưu vực sông, bao gồm việc xây dựng các đường cong dòng chảy môi trường (Environmental Flow Duration Curves).
Khai thác và sử dụng tài nguyên nước không hợp lý đang gây ra suy thoái nghiêm trọng về số lượng và chất lượng nước, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội và đe dọa cuộc sống con người trên lưu vực sông Nhận thức được vấn đề này, nhiều quốc gia đã chú trọng đến việc duy trì dòng chảy môi trường trong quản lý tổng hợp lưu vực sông Theo tuyên bố LaHay tháng 3/2000, nước là tài nguyên quý giá, thiết yếu cho cuộc sống, sức khỏe con người và các hệ sinh thái, đồng thời là yêu cầu cơ bản cho sự phát triển của các quốc gia.
Trong văn kiện Tầm nhìn về nước và tự nhiên của IUCN năm 2000, đã kêu gọi cần dành nước cho hệ thống nhằm phục vụ các công tác môi trường như hạn chế lũ lụt và làm sạch nguồn nước Chương trình nghị sự 21 nhấn mạnh rằng quản lý tổng hợp tài nguyên nước phải dựa trên nhận thức rằng nước là một phần thiết yếu của hệ sinh thái, đồng thời là nguồn tài nguyên thiên nhiên và hàng hóa kinh tế - xã hội Số lượng và chất lượng nước quyết định cách thức sử dụng của nó Do đó, tài nguyên nước cần được bảo vệ, với sự chú ý đến chức năng của các hệ sinh thái nước và tính bền vững của tài nguyên, để đáp ứng và dung hòa nhu cầu về nước cho các hoạt động của con người.
Hội thảo Dòng chảy môi trường lần thứ 4 tại châu Phi năm 2002 đã nhấn mạnh rằng việc duy trì dòng chảy môi trường là một phần quan trọng trong quản lý tài nguyên nước Điều này liên quan đến việc quản lý lượng nước được khai thác và lượng nước cần được trả lại cho sông, nhằm đảm bảo sức khỏe của hệ sinh thái.
Hiện nay, hơn 50 quốc gia đã áp dụng việc xác định dòng chảy môi trường như một công cụ quan trọng trong quản lý tài nguyên nước Nhiều nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã được công bố, với các công trình tiêu biểu trình bày quan điểm, phương pháp luận, và hướng dẫn thực hiện cụ thể.
Richard Davis và Rafik Hirji (2003) đã công bố nhiều nghiên cứu quan trọng về đánh giá dòng chảy môi trường, bao gồm tác phẩm "Dòng chảy Môi trường: Khái niệm và Phương pháp - Nghiên cứu Tình huống - Dòng chảy Lũ" Ngoài ra, họ cũng đã nghiên cứu sâu về dòng chảy môi trường trong bối cảnh tài nguyên nước, chính sách, quy hoạch và các dự án cụ thể trong tác phẩm năm 2009 mang tên "Dòng chảy Môi trường trong Tài nguyên Nước, Chính sách, Kế hoạch và Dự án".
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊ NH DÒNG CH ẢY MÔI TRƯỜ NG
2.3.1 Phân loại các phương pháp xác định dòng chảy môi trường
Xác định dòng chảy môi trường là quá trình xác định nhu cầu nước cho hệ sinh thái sông và các vùng đất ngập nước ven sông Điều này bao gồm việc duy trì dòng chảy tại các vị trí quan trọng trên sông chính và các nhánh của nó Hiện nay, đã có nhiều phương pháp xác định dòng chảy môi trường được phát triển, với 207 phương pháp từ 44 quốc gia khác nhau, trong đó phương pháp thủy văn chiếm 29,5%, phương pháp mô phỏng môi trường sống chiếm 28%, và phương pháp thủy lực chiếm 11,1% Mỹ, Úc và Nam Phi là những quốc gia tiên phong trong việc đánh giá dòng chảy môi trường.
Tại Mỹ, nghiên cứu đã được tiến hành để xác định dòng chảy môi trường, nhằm đối phó với tình trạng mất mát nguồn cá do xây dựng nhiều đập nước trước đây.
Tại Úc, nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã được thúc đẩy do việc sử dụng quá mức và xây dựng nhiều đập, gây tổn hại đến sức khỏe của các dòng sông và các khu vực đất ngập nước.
Tại Nam Phi, nghiên cứu đánh giá dòng chảy môi trường được tiến hành nhằm giải quyết xung đột giữa việc phát triển các đập và hồ chứa nước với tác động môi trường và cách sử dụng nguồn nước truyền thống.
Xét về bản chất thì hầu hết các phương pháp xác định dòng chảy môi trường có thểđược phân thành 4 nhóm như sau:
Các phương pháp thủy văn (Hydrological methods)
Phương pháp tương quan thủy lực (Hydraulic methods)
Phương pháp mô phỏng môi trường sống (Habitat simulation methods)
Phương pháp tiếp cận tổng thể (Holistic methods)
2.3.1.1 Các phương pháp thuỷ văn (Hydrological Method): Đây là phương pháp đánh giá đơn giản nhất, được dựa vào việc phân tích các số liệu thống kê dòng chảy tựnhiên Các phương pháp thuỷvăn nói chung đưa ra yêu cầu duy trì một giá trị “dòng chảy tối thiểu” và giả thiết rằng nếu dòng chảy của sông bằng hoặc cao hơn giá trị dòng chảy tối thiểu thì môi trường hay sức khoẻ của dòng sông sẽđạt được mục tiêu mong muốn (thí dụ yếu, vừa, tốt, ) Đây cũng là mục tiêu của quản lý dòng chảy môi trường Đặc trưng cho các phương pháp thuỷ văn có thể kểđến:
- Phương pháp Tennanl (hay còn gọi là phương pháp Montana)
- Phương pháp Texas consensus three zone concept
- Phương pháp RVA (Range of varibility approach)
- Phương pháp dùng các chỉ số dòng chảy tự nhiên
Các phương pháp thuỷ văn yêu cầu ít số liệu và nguồn lực, tuy nhiên độ tin cậy của chúng không cao Do đó, phương pháp này chỉ thích hợp trong giai đoạn quy hoạch phát triển tài nguyên nước và trong các bối cảnh ít tranh cãi, nơi chúng có thể cung cấp giá trị dòng chảy môi trường dự kiến ban đầu.
2.3.1.2 Các phương pháp Thủy lực (Hydraulic Rating Method)
Phương pháp thủy lực (Hydraulic rating) sử dụng kết quả tính toán dựa trên mặt cắt ướt, độ sâu, tốc độ dòng chảy và các biến số môi trường khác Để xác định dòng chảy yêu cầu, cần thực hiện các tính toán thủy lực chính xác.
Các đề xuất áp dụng cho dòng chảy tối thiểu của sông được đưa ra dựa trên các phương pháp thủy lực Để đảm bảo sức khỏe của hệ sinh thái sông, các nhà sinh thái khẳng định rằng không chỉ cần duy trì dòng chảy tối thiểu trong những điều kiện nhất định, mà còn phải thiết lập chế độ chảy phù hợp.
Phương pháp tương quan thuỷ lực cũng là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng
Phương pháp tương quan thủy lực không yêu cầu nhiều số liệu mà chỉ cần xem xét điều kiện địa hình và địa mạo của mặt cắt sông để đánh giá dòng chảy môi trường Dù không cần số liệu dòng chảy tự nhiên, phương pháp này vẫn đưa ra các kiến nghị quan trọng về dòng chảy môi trường.
2.3.1.3 Các phương pháp mô phỏng môi trường sống (Habitat simulation) Đây là phương pháp được đề xuất và áp dụng ở Bắc Mỹvà châu Âu Phương pháp này yêu cầu phải xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố thủy lực (độ sâu, vận tốc dòng chảy) và mức độ “phù hợp” của môi trường đối với những loài sinh vật cụ thể
Mối quan hệ này sẽ giúp tính toán sự biến động của môi trường sinh cảnh khi dòng chảy và các điều kiện thủy lực thay đổi Kiến thức thu được có thể được áp dụng để xác định tác động của các kịch bản phát triển và công tác quản lý khác nhau đối với môi trường sống của các loài.
Phương pháp đánh giá nơi cư trú là nền tảng cho mô phỏng và mô hình hóa môi trường sống Phương pháp này phân tích yêu cầu dòng chảy môi trường dựa trên số lượng và độ bền vững của môi trường sống cho các loài nghiên cứu dưới các cấp lưu lượng khác nhau, kết hợp dữ liệu thuỷ văn, thuỷ lực và sinh học Sự biến đổi của môi trường sống liên quan đến dòng chảy được mô hình hóa qua các chương trình thuỷ lực, sử dụng các biến thuỷ lực như độ sâu, lưu tốc và độ nhám Các điều kiện nơi cư trú được mô phỏng và liên kết với thông tin về điều kiện sống của các loài nghiên cứu Sản phẩm của chế độ dòng chảy môi trường thường là đường cong lưu lượng duy trì nơi cư trú cho hệ sinh vật, giúp dự báo dòng chảy môi trường tối ưu.
Phương pháp mô phỏng môi trường sống tập trung vào việc bảo tồn điều kiện sống phù hợp cho một số loài sinh vật nhất định, chủ yếu là các loài cá, thay vì toàn bộ hệ sinh thái Để áp dụng phương pháp này, cần khảo sát chi tiết các dạng kênh rạch và điều kiện của từng con sông trong hệ thống, đồng thời tập trung vào mối quan hệ giữa các yếu tố thủy lực, kiểu môi trường sống và sự hiện diện của các loài sinh vật Việc thu thập dữ liệu hiện trường đầy đủ, đặc biệt là từ các con sông tiêu biểu, là rất quan trọng Mặc dù có thể sử dụng dữ liệu từ các nguồn khác để xác định mối quan hệ ban đầu, nhưng điều này cũng hạn chế tính thực tiễn của phương pháp.
Phương pháp này cung cấp thông tin chính xác về khía cạnh sinh thái, vượt trội hơn so với các phương pháp thủy văn hay thủy lực chỉ đưa ra khuyến nghị về dòng chảy tối thiểu Nó giúp xác định sự cân bằng giữa các yếu tố môi trường và kinh tế, đồng thời đề xuất các giải pháp phát triển và quản lý hiệu quả Tuy nhiên, chi phí cao và những vấn đề liên quan đến hiểu biết về động thực vật cũng như các quy trình trong hệ thống sông là những yếu tố quan trọng cần xem xét khi áp dụng phương pháp này.
2.3.1.4 Các phương pháp tiếp cận tổng thể
Phương pháp tiếp cận tổng thể chú trọng vào việc bảo tồn toàn bộ hệ sinh thái sông và sức khỏe của dòng sông, thay vì chỉ tập trung vào một loài sinh vật cụ thể Đây là phương pháp phổ biến tại Nam Phi và Úc, nơi không có loài cá nước ngọt được khai thác thương mại và giải trí quy mô lớn như Bắc Mỹ và Canada Hiện nay, kỹ thuật này cũng đang được áp dụng tại một số quốc gia châu Âu, châu Á và châu Mỹ La Tinh (Tharme, 2003).
