KHU VỰC DỰ ÁN THỦY ĐIỆN SƠN LA
Chương 3 ĐÁNH GIÁ NHỮNG TÁC ĐỘNG CỦA CÔNG TRÌNH
3.3 Tác động công trình thủy điện Sơn La trong giai đoạn vận hành công trình
3.3.1 Tác động đến tiềm năng nguồn nước và dòng chảy.
3.3.1.1 Vùng thượng du đập.
Tiềm năng nguồn nước.
Sau khi hình thành hồ chứa, mặt gương nước hồ dâng cao và mở rộng thay thế cho thung lũng sông hẹp trước đây sẽ làm thay đổi bức xạ hấp thụ dẫn đến thay đổi cán cân nhiệt địa phương. Mực nước hồ chứa cao hơn nhiều so với nước sông tự nhiên có khả năng tạo điều kiện mất nước qua bốc hơi và sang những lưu vực lân cận qua các thành tạo địa chất. Và các tác động này sẽ làm thay đổi cán cân nước trong lưu vực.
- Mất nước do tăng bốc thoát hơi mặt hồ: Sau khi hình thành hồ chứa, diện tích mặt thoáng hồ tăng, khả năng bốc thoát hơi nước tăng.
Qua phân tích số liệu về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và các yếu tố khí tượng tại các trạm Lai Châu, Sơn La, Mường Tè và Hoà Bình tính được lượng bốc hơi trung bình (piche) trên lưu vực hồ chứa Sơn La là 933 mm. Các tháng mùa khô (tháng II, III) có lượng bốc hơi lớn (vượt trên 100 mm/tháng) và các
tháng mùa mưa có lượng bốc hơi Piche thấp hơn, thấp nhất là tháng VIII, lượng bốc hơi Piche đạt 55,5 mm. [18]
Để xác định giá trị bốc hơi mặt nước thực tế của hồ chứa Sơn La, CTy Tư vấn Điện I dựa vào số liệu quan trắc bốc hơi chậu GGI 3000 của trạm khí tượng Sơn La trong thời đoạn dài. Cùng với kết quả nghiên cứu của trạm thực nghiệm Suối Hai đã xác định hệ số hiệu chỉnh Kbè và có xét đến ảnh hưởng của độ che khuất và độ sâu của hồ. Kết quả tính toán cho thấy bốc hơi mặt nước trung bình năm ở hồ chứa Sơn La sẽ là 1091 mm.[18]
Như vậy, sau khi hình thành hồ chứa, lượng bốc hơi thực tế gia tăng, so với lượng bốc hơi trung bình lượng bốc hơi thực tế gấp 1,54 lần trước khi có hồ.
- Mất nước sang lưu vực khác:
Lưu vực sông Đà phân lưu với lưu vực sông Thao (dòng chính của sông Hồng) bằng dãy Hoàng Liên Sơn đồ sộ có đỉnh cao nhất bán đảo Đông Dương và với lưu vực sông Mã bằng dãy núi Pu - Huổi - Long có các đỉnh cao trên 1000 m. Khi hình thành hồ chứa Sơn La có mực nước dâng bình thường 215 m, khả năng mất nước bao gồm:
Mất nước qua các dải đá vôi: Trên phạm vi lưu vực hồ chứa Sơn La, Caxto chiếm một diện tích đáng kể, nhiều phần sườn bờ hồ và đáy hồ là Caxto. Kết quả nghiên cứu cho thấy vùng lưu vực hồ chứa Sơn La có các điều kiện cần và đủ cho Caxto hoạt động mạnh. Nhiều nơi Caxto hoá đạt tới độ sâu trên 200 m, hệ thống hang động phát triển rất phức tạp và có kích thước to lớn. Thung lũng hồ chứa Sơn La là kiểu thung lũng tụ thuỷ, nước hồ chứa không có khả năng thoát nước sang các lưu vực khác bởi Caxto, mà hiện tượng mất nước hồ nếu có chỉ là khả năng di chuyển của nước từ thượng du qua các cửa sổ Caxto về phía hạ du. Phía sườn phải của hồ chứa Sơn La, Caxto phát triển liên tục từ Tủa Chùa, Quỳnh Nhai đến Thuận Châu, TP Sơn La và xa về phía Đông Nam, song không có khả năng mất nước qua dải đá vôi này. Như vậy có thể thấy rằng vấn đề mất nước qua các hang động Caxto ở hồ chứa Sơn La không lớn và không mất nước sang các lưu vực xung quanh mà chủ yếu là mất nước xuống hạ du công trình theo thung lũng sông Đà và
các phụ lưu lớn, mất nước qua dải đá vôi Pi Toong
Tóm lại, tổn thất tài nguyên nước sau khi có hồ chứa Sơn La không lớn.
Tác động làm biến đổi tài nguyên nước được đánh giá ở mức yếu.
Tác động đến chế độ dòng chảy thượng du đập.
Hồ chứa Sơn La có dạng sông chạy dọc theo lòng sông Đà với chiều dài hồ lớn nhất là 175,4 km và chiều rộng bình quân hồ chứa 1,27 km. Khu vực lòng hồ mở rộng nhất thuộc về vùng Quỳnh Nhai - Thuận Châu (cửa sông Nậm Muội) đạt tới 4 km. Chiều rộng nơi hẹp nhất của hồ chứa Sơn La là 1 km. Đập dâng ngăn dòng được xây dựng ở đoạn sông sâu và hẹp, thung lũng sông hình chữ V, hai bờ sông dốc. Phần thượng lưu của đập dâng đến Huổi Só thung lũng sông mở rộng, mặt cắt ngang lớn. Từ Huổi Só tới đuôi hồ (Lai Châu) - thung lũng hẻm sông Đà có dạng hẻm, nhiều nơi vách dựng đứng (tới 40 - 500). Hồ chứa Sơn La có độ sâu trung bình là 77 km và độ sâu nhất của hồ chứa tới 135 m (tại tuyến đập).
Theo các tài liệu quan trắc trên sông Đà tại tuyến dự kiến xây đập Sơn La mực nước sông dao động trung bình mùa là 3,7 m, trung bình chênh lệch mực nước sông tháng lớn nhất và tháng nhỏ nhất là 7,1 m. Trong năm, mực nước sông biến động mạnh, chênh lệch giá trị mực nước cực trị trên sông dao động khá lớn, từ 9,04 m (năm kiệt nhất) tới 16,34 m (năm dòng chảy lớn nhất).
Mực nước trong các tháng mùa kiệt rất ổn định, dao động từ (0,2 - 2,6) m.
Trong các tháng chuyển tiếp - tháng XI và tháng V mực nước sông dao động lớn đạt tới 9,5 m. Các tháng mùa kiệt liên tục từ (I - IV) mực nước sông duy trì ở mức thấp và biến động mực nước trong nhiều năm cũng rất nhỏ, từ (2,8 - 5) m. Trong mùa kiệt, mực nước sông Đà ít biến đổi, đặc biệt trong 3 tháng kiệt nhất (II - IV).
Trong mùa lũ, mực nước sông Đà biến động mạnh, trung bình tới 3,8 m, lớn nhất tới 10 m. Lũ trên sông Đà mang đặc trưng lũ núi điển hình với thời gian tập trung lũ ngắn, biên độ lũ cao và tổng lượng lũ lớn. Do ảnh hưởng của áp thấp Ấn Miến gây mưa lớn trên diện rộng kéo dài từ 5 - 10 ngày nên lũ trên sông Đà có dạng nhiều đỉnh, mực nước đỉnh lũ nâng cao dần. Đỉnh lũ cao nhất thường xuất hiện vào tháng VII, tháng VIII trung bình từ 2 đến 6 đỉnh.
Thời gian lũ lên và duy trì đỉnh lũ ngắn, thời gian lũ xuống kéo dài (gấp 2 - 3 lần lũ lên). Trong các trận lũ, mực nước dao động từ (3 - 4) m và thời gian duy trì mực nước cao tồn tại trong vài ngày. Biên độ dao động mực nước lũ lớn nhất đạt 9 m (lũ lịch sử tháng VIII năm 1969).
Bảng 3.3: Mực nước sông Đà trong điều kiện tự nhiên tại trạm Tạ Bú n v : h (m) Đơ ị
Thán
g VI VII VII
I IX X XI XII I II III IV V
hTB
84, 0
86, 6
87, 1
85, 0
83, 3
82, 6
81, 8
81, 4
81, 2
81, 0
81,
1 81,7 hmax
92, 1
97, 0
97, 0
92, 5
92, 0
90, 8
86, 1
84, 4
84, 0
84, 4
83,
4 90,0 hmin
80, 8
81, 7
83, 0
82, 4
81, 8
81, 4
81, 1
81, 0
80, 8
80, 7
80,
6 80,5 (Nguồn: Tổng cục Khí tượng thủy văn) Khi hình thành hồ chứa, chế độ dòng chảy trong sông không tồn tại mà thay thế bởi chế độ thuỷ văn hồ, thể hiện qua mức độ dao động mực nước.
Sau khi đi vào hoạt động, mực nước trong hồ dao động từ MNC (180 m) tới MNDBT (215 m) phụ thuộc vào chế độ vận hành nhà máy thuỷ điện. Mực nước hồ sẽ luôn ở mức thấp dưới mực nước trước lũ 194,1 m trong các tháng đầu mùa lũ (từ cuối tháng V đến tháng VIII) với mục đích phòng lũ cho hạ du đồng bằng sông Hồng. Nước trong hồ được tích từ tháng IX và đạt mực nước dâng bình thường vào tháng XI. Trong thời kỳ mùa kiệt nước hồ sẽ giảm dần xuống mực nước chết. Và hàng năm biên độ mực nước hồ sẽ dao động 35 m.
Do hồ điều tiết năm nên việc mực nước hồ đạt tới MNDBT 215 m không thường xuyên xuất hiện. Như vậy so với mực nước sông tự nhiên mực nước hồ dao động lớn hơn, so với biên độ dao động mực nước của những năm nước nhỏ, dao động mực nước hồ gấp 4 lần còn đối với những năm nước lớn, biên độ dao động mực nước hồ gấp 2 lần. Đặc biệt trong các tháng mùa kiệt, dao động mực nước hồ gấp 20 lần so với mực nước sông tự nhiên.
(Nguồn: ECC1) Hình 3.1: Biểu đồ dao động nước hồ chứa Sơn La trung bình nhiều năm.
Dao động mực nước hồ lớn sẽ gây tác động sạt lở bờ hồ. Khi bị ngâm nước, trạng thái đất đá cấu tạo nên sườn bị suy yếu khi hồ chứa Sơn La đi vào hoạt động sẽ gây trượt lở sườn thung lũng và tái tạo bờ hồ. Vùng lòng hồ Sơn La từ tuyến đập dâng tới Huội Só, khả năng trượt lở không cao tuy nhiên vùng lòng hồ từ Huội Só tới Lai Châu có nguy cơ trượt lở mạnh. Trượt lở không chỉ cung cấp vật liệu tích tụ làm giảm tuổi thọ của hồ, tái tạo bờ hồ mà còn trực tiếp đe doạ đến công trình thuỷ điện Sơn La.
3.3.1.2 Tác động vùng hạ du đập.
- Đối với hồ chứa Hòa Bình.
* Trong mùa kiệt, lượng nước đến trung bình nhiều năm đạt ở mức 911 m3/s và với tần suất xuất hiện 95% là 733 m3/s. [15] So với dòng chảy tự nhiên đến hồ Hoà Bình trong mùa kiệt, lượng nước qua hồ Sơn La tăng 1,5 lần.
* Trong mùa lũ: Theo cân bằng nước hồ chứa Hoà Bình, tổng lượng nước đến hồ là 57,2 tỷ m3 trong đó lượng nước qua nhà máy là 41,7 tỷ m3 còn lại 14
tỷ m3 phải xả qua công trình tràn. Dung tích hồ chứa Sơn La 5,971 tỷ m3 trong đó dung tích phòng lũ là 4 tỷ m3 vì vậy khả năng sử dụng nước của hồ chứa Hoà Bình tăng, giảm tối đa lượng nước xả tràn.
Sau khi có hồ chứa Sơn La, lượng nước lũ PMF (chưa tính lũ cực hạn) đến hồ Hoà Bình theo tính toán sẽ là 63.000 m3/s tương ứng với tổng lượng lũ 15 ngày là 36 tỷ m3. Lượng nước này sẽ được giữ lại 4 tỷ tại hồ Sơn La cùng với 3 tỷ phòng lũ của hồ Hoà Bình và lượng nước xả qua các công trình xả (tối đa 35.400 m3/s) đảm bảo sự an toàn của đập Hoà Bình [1]. Từ đó hiệu ích công trình thuỷ điện Hoà Bình tăng rõ rệt, về điện lượng tăng thêm 1247 triệu kW và công suất đảm bảo 95% là 112 MW.
- Đối với hạ du ĐBSH.
Chống lũ cho đồng bằng sông Hồng: Theo số liệu quan trắc từ năm 1902 đến 2000, sông Hồng đã xuất hiện 4 trận lũ lớn.
Những trận lũ lớn trên sông Hồng có tác động mạnh đến toàn bộ châu thổ và có thể chia thành 3 vùng ảnh hưởng:
+ Vùng hữu ngạn (Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định) + Vùng tả ngạn sông Hồng (Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình)
+ Vùng hạ lưu sông Thái Bình (Bắc Ninh, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình và một phần Quảng Ninh)
Tổng diện tích tự nhiên kể cả vùng phụ cận là 1.445.000 ha, trong đó có 799.000 ha đất trồng trọt mà trên 70% diện tích có cao trình dưới 3 m, thấp hơn mực nước lũ trung bình ngoài sông 3 - 5 m (mực nước trung bình đỉnh lũ tại Hà Nội là 11 m). Trong khu vực có nhiều thành phố, thị xã tập trung dân cư và gần 1 triệu ha đất canh tác nông nghiệp... tập trung các đầu mối giao thông, khu công nghiệp tập trung... Kinh tế càng phát triển, tổn thất do ngập lụt hàng năm càng lớn nếu không có biện pháp phòng tránh hữu hiệu. Mức tổn thất hàng năm ở cấp lũ 11,5 m (tại Hà Nội) chiếm khoảng 10% giá trị tài sản vùng lòng và bãi sông; ở mức 12 m chiếm khoảng 20%, ở mức 13 m chiếm khoảng 60% và trên mức 13,3 m là 100%.[1]
Dòng chảy lũ trên sông Đà đóng góp một phần đáng kể tạo lũ lớn ở hạ lưu sông Hồng. Lượng lũ sông Đà trong điều kiện tự nhiên chiếm từ 38 -67%, trung bình 51% lượng lũ sông Hồng tại Sơn Tây. So với các phụ lưu khác, moduyn đỉnh lũ trên sông Đà lớn hơn, trung bình tại Hoà Bình là 440 l/s.km2, tại Phù Ninh là 410 l/s.km2 và tại Yên Bái là 215 l/s.km2.
Bảng 3.4: T l lỷ ệ ượng l trên sông ũ Đà qua các n m l l n nh t th k XXă ũ ớ ấ ế ỷ
Năm 1945 1969 1971 1996
Tỷ lệ tham gia lũ sông Đà so với sông Hồng tại Sơn Tây (%)
62 55 42 61
Như vậy, lượng dòng chảy lũ trên sông Hồng chịu tác động rất lớn của dòng chảy lũ sông Đà. Vì vậy việc xây dựng hồ chứa Sơn La cùng với hồ chứa Hoà Bình có tác động rất lớn đến dòng chảy lũ và ngập lụt hạ du đồng bằng sông Hồng.
Tổng dung tích hai hồ chứa trên sông Đà sẽ là 10,65 tỷ m3 trong đó dung tích phòng lũ là 7 tỷ nên dòng chảy hạ du sông Đà dưới hồ Hoà Bình thay đổi căn bản. Khi có hồ chứa Sơn La, lũ lớn sẽ được giữ lại trong lòng hồ và đảm bảo mực nước ở hạ du tại Hà Nội là 13 m. Trong mùa lũ, mực nước sông Hồng tại Hà Nội sẽ dao động trong khoảng từ 8 - 13 m. . Ngoài ra các trận lũ nhỏ đầu mùa sẽ được hồ Sơn La giữ lại, tránh gây ngập cho các vùng bãi ven sông và đảm bảo cho các trạm bơm tiêu ven sông Hồng hoạt động bình thường. Sau khi có hồ chứa Sơn La, dòng chảy sông Hồng về mùa lũ chủ yếu là chỉ do lũ sông Thao và sông Lô.
Hiện nay trên toàn lưu vực sông Hồng đã xây dựng được 2 hồ chứa lớn có khả năng điều tiết dòng chảy là Thác Bà (sông Chảy) và hồ Hoà Bình. Theo dung tích thiết kế lượng nước điều tiết của các hồ chứa này với tần xuất xuất hiện 75% là 7,08 tỷ m3, như vậy đã tăng lượng nước tự nhiên trong mùa kiệt lên 1,5 lần và tăng cho tháng kiệt nhất là 2,2 lần. Đối với những năm hạn lớn, lượng nước điều tiết qua hồ chứa tăng lượng nước mùa kiệt của hạ du 1,6 lần và trong tháng kiệt nhất tới 2,2 lần.
Khi có hồ chứa Sơn La (dung tích hoạt động của hồ 5,971 tỷ m3), lưu lượng nước mùa kiệt ở hạ du tăng 300 m3/s. Cùng với hồ chứa Hoà Bình và Thác Bà
lưu lượng nước trong mùa kiệt duy trì ở mức 1577 m3/s (năm 2015). Nhu cầu sử dụng nước vào tháng III (tháng kiệt nhất của dòng chảy trên sông và nhu cầu sử dụng nước cao) tại Sơn Tây là 1.300 m3/s cùng với lưu lượng nước sinh thái cho vùng cửa sông cần đảm bảo là 682 m3/s. Như vậy tác dụng giảm lượng nước thiếu hụt trong mùa kiệt của vùng hạ du đồng bằng sông Hồng của hồ chứa Sơn La đáng kể.
Tóm lại: Tác động của hồ chứa Sơn La đến tài nguyên môi trường nước mang nhiều tích cực; các tác động có lợi lớn và các tác động có hại nếu có các biện pháp phòng tránh sẽ giảm. Mức độ tác động tích cực là lớn và tiêu cực là trung bình.
3.3.2 Dòng chảy cát bùn.
Việc đắp đập ngăn sông tạo thành hồ chứa đã làm thay đổi sâu sắc chế độ thuỷ văn - thuỷ lực của dòng chảy. Tốc độ dòng chảy khi vào hồ bị giảm đột ngột dẫn đến phần lớn phù sa bị lắng đọng lại trong hồ. Bồi lắng hồ chứa làm giảm hiệu ích hoạt động của công trình, làm biến đổi sinh thái lòng hồ và liên quan mật thiết đến tuổi thọ công trình. Theo số liệu quan trắc của hồ chứa Hoà Bình sau khi đi vào hoạt động cho thấy lượng cát bùn ở hạ du công trình thường giảm tới 90% lượng cát bùn trước khi có công trình.
Như trên đã trình bày dòng chảy cát bùn trên lưu vực sông Đà thuộc vào loại lớn nhất lãnh thổ nước ta. Trên bản đồ phân bố độ đục trung bình nước sông, độ đục lưu vực sông Đà (trên lãnh thổ Việt nam) dao động từ 300 g/m3 tới trên 700 g/m3. Kết quả tính toán cho thấy lượng dòng chảy cát bùn trung bình của sông Đà chiếm tới 60% tổng lượng cát bùn trên sông Hồng (Tại Sơn Tây). Theo các số liệu quan trắc tại trạm Hoà Bình, Tạ Bú từ (1962 - 2002) thành phần độ hạt, phù sa lơ lửng trên sông Đà gồm cát hạt sét, bụi, cát cỡ vừa và nhỏ. Kích thước trung bình của các hạt phù sa lơ lửng là 0,05 mm.
Dựa vào số liệu thành phần độ hạt và các mẫu trầm tích đáy tại các mặt cắt khảo sát lòng hồ Hoà Bình từ (1990 - 2002) cho thấy phù sa di đẩy có kích thước trung bình 0,33 mm. Và tỷ trọng của phù sa lơ lửng được xác định bằng 1,1 tấn/m3 và của phù sa di đảy là 1,7 tấn/m3.
Theo các số liệu quan trắc của các trạm thuỷ văn trên sông Đà như trạm Lai Châu, Tạ Bú cho thấy hàng năm lượng cát bùn lơ lửng qua mặt cắt Pa Vinh là 2289 kg/s tương ứng với tổng lượng phù sa lơ lửng hàng năm là 72,2 triệu tấn (65,6 triệu m3).
Dựa vào kết quả nghiên cứu quá trình bồi lắng thực tế lòng hồ Hoà Bình thấy rằng tổng lượng phù sa di đẩy chiếm tới 40% tổng lượng phù sa lơ lửng.
Vì vậy ước tình hàng năm tổng lượng phù sa di đẩy qua mặt cắt Pa Vinh là 28,9 triệu tấn tương đương với thể tích phù sa di đẩy là 17 triệu m3.
Tổng lượng cát bùn hàng năm qua mặt cắt Pa Vinh sông Đà sẽ là 101,1 triệu tấn tương ứng với 82,6 triệu m3. So với dung tích chết của hồ chứa Sơn La là 3289 triệu m3, lượng cát bùn đến hồ hàng năm chiếm 2,51%.
Bảng 3.5: T ng lổ ượng phù sa h ng n m t i tuy n công trình Pa Vinhà ă ạ ế Q
m3/s
R kg/s
Wll Wdd Wbồilắng
106 T 106m3 106 T 106m3 106 T 106m3
1532 2289 72,2 65,6 28,9 17 101,1 82,6
(Nguồn: ECC1) Theo kết quả dự tính lượng bùn cát bồi lắng lòng hồ chứa Sơn La bằng mô hình toán một chiều HEC – 6 của Nguyễn Kiên Dũng (Luận văn TS Địa lý – Viện Khí tượng Thuỷ Văn) cho thấy tuổi thọ của lòng hồ Sơn La khoảng 100 năm.
Bảng 3.6: Kết quả dự tính lượng bùn cát bồi lắng lòng hồ chứa Sơn La bằng mô hình toán m t chi u HEC – 6.ộ ề
Thời gian 20 40 60 80 100
Ws (106 m3) 1209 937 790 649 448
V (106 m3) 60,4 46,9 39,5 32,5 22,4