KHU VỰC DỰ ÁN THỦY ĐIỆN SƠN LA
2.2 Tài nguyên nước lưu vực sông Đà
2.2.1 Đặc điểm mạng lưới sông suối trên lưu vực sông Đà.
2.2.1.1 Lưu vực sông Đà.
Lưu vực sông Đà là một trong ba phụ lưu chính hình thành nên hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, là con sông có tiềm năng nước lớn và tiềm năng thuỷ điện cao nhất cả nước. Nhưng đâu cũng là nơi diễn ra các cực đoan của dòng chảy không những ảnh hưởng tới bề mặt lưu vực mà còn ảnh hưỏng đến hạ du của ĐBSH.
Sông Đà là được bắt nguồn từ vùng núi cao Ngụy Sơn, Vân Nam, Trung Quốc chảy theo hướng TB – ĐN, sau đó ngoặt sang hướng Đông tới thị xã Hoà Bình chuyển hướng Bắc đổ vào sông Hồng ở đoạn Trung Hà, phía trên thành phố Việt Trì khoảng 12km. Tổng diện tích lưu vực là 52.900 km2 và chiều dài là 1010m. Trong đó diện tích lưu vực sông Đà ở nước ta là 26.800 km2, dài 570 km, chiếm 16,9 % lưu vực miền Bắc gấp 2 lần lưu vực sông Thao.
Lưu vực sông Đà có dạng hình thuôn dài theo hướng TB – ĐN chạy theo thung lũng sâu của các dãy núi Ai Lao Sơn tiếp đến dãy Hoàng Liên Sơn, bên trái là dãy Vô Lương tiếp đến là dãy Pu – Đen – Đinh và các cao nguyên đá vôi đã tạo nên hướng chảy nhất quán của sông Đà là hướng TB – ĐN. Địa hình trên lưu vực sông Đà chủ yếu là núi và cao nguyên, các dãy núi ăn sát bờ sông khiến thung lũng sông có dạng hẻm vực, sông đào lòng mạnh.
Bảng 2.2: Những sông chủ yếu của lưu vực sông Đà.
STT Sông
Độ cao nguồ n (m)
CD sông (km)
Diện tích
lưu vực (km2)
Đặc trưng trung bình lưu vực Độ
dốc (‰)
Chiều rộng (km)
Mật độ lưới sông (km/km2)
Hệ số uốn khúc
.
1 Nậm La 1600 38,5 276 51,2 8,6 - 1,35
2 Nậm Mạ 1400 63 918 42 14,1 - 1,4
3 Nậm Cúm 2000 33 395 54,5 12 0,54 1,58
4 Nậm Bum 2000 36 653 48,5 13,6 0,63 1,46
5 Nậm Pô - 103 2280 - 24,9 - 1,69
6 Nậm Na 1500 235 6860 31,4 28,2 - 1,36
7 Nậm Mức 880 165 2930 34,9 22,6 - 1,62
8 Nậm Muội 600 50 712 23,8 7,7 0,67 1,45
9 Nậm Mu - 165 3.400 37,2 26,8 1,16 1,67
10 Nậm Chiến 2375 51 476 44,2 10,4 1,15 1,37
11 Nậm Bú 1000 81,5 1.410 23 16,1 0,54 1,34
12 Nậm Sập 1200 83 1.110 34,5 9,8 0,48 1,68
(Nguồn Tổng cục khí tượng Thuỷ Văn và Môi trường.) Sông ngòi trong lưu vực sông Đà dày đặc và có thung lũng sâu, độ cao nguồn lớn từ 600 – 2000 m, tổng lượng nước và lưu lượng nước lớn hệ số uốn khúc cao từ 1,3 – 1,7, độ dốc lớn từ 30 – 55 ‰. Do có sự khác nhau về địa hình, địa chất, mưa và lớp phủ thực vật nên mật độ sông suối trong lưu vực không đồng nhất và có sự phân hoá khá phức tạp. Vùng núi đá phún xuất có độ cao lớn phân bố bờ trái phía tây Hoàng Liên Sơn và Pu – Luông có mưa nhiều mật độ sông suối dày đặc (1,5 – 1,7 km/km2). Vùng núi thấp có mưa ít hơn vùng trên, đá chủ yếu là sa diệp thạch, khí hậu khô nóng mật độ sông suối thuộc loại dày (0,5 – 1,5 km/km2) phân bố ở các vùng Tà Phình và Sín Chải bờ trái sông
Đà phía đông nam sông Nậm Pô và Nậm Mức. Vùng cao nguyên đá vôi mưa ít, mật độ sông suối từ thưa đến tương đối dày (0,5 – 1,0 km/km2). Vùng thượng lưu sông Nậm Bú mật độ sông suối thưa nhất (< 0,5 km/km2), đây là vùng mưa ít nhiều đá vôi nên hạn chế sự phát triển của dòng chảy mặt. [15]
2.2.1.2 Lưu vực hồ chứa Sơn La.
Hồ chứa Sơn La là bậc thang thứ hai trong sơ đồ khai thác dòng chính Sông Đà, có vị trí đập thuộc thượng nguồn sông Đà nằm hoàn toàn trong vùng núi và cao nguyên, có tới 72% diện tích trên 500 m nên độ cao trung bình của lưu vực lớn 1100 m (tính cả phần diện tích lưu vực ở Trung Quốc), độ dốc địa hình từ 35 – 380.[15] Thung lũng sông dạng hẻm vực, lòng sông sâu, hẹp, trên sông có 23 thác ghềnh các dãy núi ăn sát bờ sông nên các phụ lưu đều có hưóng đổ thẳng góc vào dòng chính, đây chính là nguyên nhân tăng tính ác liệt của dòng chảy lũ trên sông. Nền nham thạch chủ yếu là sa diệp thạch nên mạng lưới sông suối trong khu vực hồ thuỷ điện kém phát triển hơn so với các khu vực khác trung bình đạt 0,5 km/km2.
2.2.2 Tài nguyên nước lưu vực hồ chứa Sơn La.
Tài liệu thuỷ văn.
Việc quan trắc thuỷ văn trên sông Đà được bắt đầu từ đầu thế kỷ XX, tại thị xã Hoà Bình từ năm 1902, tại Thác Bờ năm 1912 và tại thị trấn Vạn Yên từ năm 1916. Đến trước năm 1945, trên lưu vực sông Đà được đặt thêm 11 trạm quan trắc mực nước trên đoạn sông từ Vạn Yên đến Thác Bờ. Do chiến tranh (1945 - 1955) hầu hết các trạm thuỷ văn trên lưu vực sông Đà đều ngừng hoạt động. Sau hoà bình lập lại, Nhà nước ta rất quan tâm đến điều tra các nguồn tài nguyên thiên nhiên và mạng lưới quan trắc thuỷ văn trên lưu vực sông Đà nói riêng, toàn miền Bắc nói chung đi vào hoạt động đồng bộ, quan trắc có hệ thống. Cho đến nay trên lưu vực sông Đà đã xây dựng được 27 trạm quan trắc trên sông. Tuy nhiên theo quy hoạch mạng lưới trạm quan trắc khí tượng thuỷ văn của Tổng cục Khí tượng thuỷ văn và cùng với việc hồ chứa Hoà Bình đi vào vận hành nên mạng lưới quan trắc thuỷ văn trên lưu vực sông Đà giảm.
Nay trên lưu vực sông Đà có 12 trạm quan trắc đang hoạt động.
2.2.2.1 Tiềm năng nước lưu vực hồ chứa Sơn La.
Địa hình núi đa dạng từ vùng núi cao thuận lợi đón gió nhiều chiều đến các cao nguyên khuất gió nên lượng mưa mang đến lưu vực sông Đà dao động từ 1440 mm (trạm Sơn La) đến 2768 mm (trạm Sín Hồ). Lượng mưa có xu hướng tăng theo độ cao địa hình, vùng thung lũng khuất gió mưa đạt 1500 mm tăng dần tới các vùng cao lên tới 3000 mm. Trung bình hàng năm trên toàn lưu vực tuyến đập Sơn La tiếp nhận lớp mưa là 1813 mm. Lượng bốc hơi Piche quan trắc được dao động từ 650 – 950 mm so với thực tế lượng bốc hơi trên sông Đà là 709 mm, lượng bốc hơi khả năng lớn hơn nhiều. Lượng nước mưa lớn nhưng chênh lệch giữa bốc hơi thực tế và bốc hơi khả năng cũng lớn thể hiện trong khu vực nghiên cứu có mùa khô rất sâu sắc, độ ẩm thấp.
2.2.2.2 Chế độ dòng chảy trên lưu vực sông Đà.
- Biến động dòng chảy nhiều năm.
Hàng năm lượng dòng chảy đổ vào lưu vực hồ chứa Sơn La là 48,3 tỷ m3 tương ứng với modul dòng chảy là 35 l/s.km2. So với các sông suối khác trên cùng lãnh thổ thì lưu vực này có nguồn nước dồi dào. Dưới tác động của điều kiện địa hình, phần lưu vực bờ trái sông Đà dãy Hoàng Liên Sơn có lượng dòng chảy lớn, modul dòng chảy đạt 40 l/s.km2 , bờ phải sông Đà có địa hình thấp hơn diện tích núi đá vôi lớn nên dòng chay khu vực này thấp nhất là vùng cao nguyên Mộc Châu – Sơn La, modul trung bình chỉ đạt 10 – 20 l/s.km2 .
Từ hình 2.1, ta thấy lớp dòng chảy bình quân nhiều năm của một số trạm trên lưu vực sông Đà cao, cao nhất là trạm Nậm Mu với 1736 mm/năm, thấp nhất là trạm Thác Vai với 618mm/năm. Qua đó, thấy được sự biến động của lớp dòng chảy trong lưu vực.
Hình 2.1: Biểu đồ thể hiện lượng dòng chảy bình quân nhiều năm một số trạm lưu vực sông Đà.
Hệ số của dòng chảy năm cao trung bình từ Cv = 0,2 – 0,3 cao nhất ở Thác Vai là Cv = 0,32.
Bảng 2.3: Hệ số dòng chảy năm của một số trạm trên lưu vực sông Đà.
Trạm Hệ số biến thiên (Cv)
Nậm Chiến 0,21
Phiêng Hiềng 0,19
Suối Tân 0,23
Thác Mộc 0,28
Thác Vai 0,32
- Biến động dòng chảy trong năm.
Chịu ảnh hưởng của hoàn lưu ổn định, lượng dòng chảy trên lưu vực hồ chứa khá ổn định nhưng trong từng năm lượng dòng chảy có sự phân mùa rõ rệt phù hợp chế độ gió mùa trên lưu vực.
Lưu lượng nước sông Đà thuộc loại lớn tai trạm Lai Châu từ năm 1986 – 2000, lưu lượng nước trung bình năm là 1113 m3/s, tại Hòa Bình là 1720 m3/s. Trong đó lưu lượng nước trung bình tháng cao nhất là vào tháng 7 và tháng 8, tại trạm Hòa Bình là 5.229 m3/s (tháng 7), tại trạm Lai Châu là 2.900 (tháng 7, tháng 8).
+ Mùa lũ.
Mùa lũ trên lưu vực sông Đà kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10 trùng với thời kỳ hoạt động của gió mùa Tây Nam. Lưu lượng nước mùa lũ chiếm 70 – 77%
lượng nước cả năm.Trong đó 3 tháng có lưu lượng nước lớn nhất (tháng VII, tháng VIII, tháng IX) chiếm 53 - 57% lưu lượng nước cả năm.
Tại trạm Lai Châu thời kỳ 1986 – 2000 lưu lượng nước mùa lũ (tháng VI đến tháng X) chiếm 77,46 % lưu lượng nước cả năm, trong đó ba tháng VII, VIII, IX chiếm 57,4% lưu lượng nước cả năm.
Hình 2.2: Biến trình năm của lưu lượng nước trạm Lai Châu (1986 – 2000).
Trạm Hòa Bình thời kỳ 1959 – 1985 lưu lượng nước mùa lũ chiếm 78,25%, thời kỳ 1986 – 2000 lượng nước mùa lũ chiếm 78,25% lượng nước cả năm.
Trong đó ba tháng VII, VIII, IX chiếm 58,1% lượng nước cả năm. Trạm Hòa Bình thời kỳ 1986 – 2000 lượng nước mùa lũ chiếm 65,25% lượng nước cả năm, trong đó ba tháng 7, 8, 9 chiếm 53,51% lượng nước cả năm.
Mùa cạn 8,33
Mùa cạn Mùa lũ
Q
8,33
Mùa lũ
Mùa cạn Mùa cạn
Q
Hình 2.3 Biến trình năm của lưu lượng nước trạm Hòa Bình (1959 - 1985)
Hình 2.4 Biến trình năm của lưu lượng nước trạm Hòa Bình (1986 - 2000) Đặc điểm lũ trên lưu vực sông Đà cũng khác nhau, lũ tháng V, tháng VI thường mang tính chất lũ núi, mực nước biến đổi mạnh. Vào các tháng VII, VIII lũ lớn xuất hiện liên tiếp tạo thành nhiều đỉnh lũ. Trung bình các tháng này thường xuất hiện 2 – 6 đỉnh lũ. Do ảnh hưởng của áp thấp Miến – Ấn và trong các tháng này thưòng xuất hiện bão gây mưa trên diện rộng. Đỉnh lũ cao nhất hàng năm thường xuất hiện vào tháng VII, tháng VIII. Thời gian lũ lên từ 2- 6 ngày, lũ xuống chậm hơn lũ lên 2 – 3 lần.
Trong giai đoạn 1962 – 2009, mực nước lũ lịch sử tại Quỳnh Nhai là 15,074 m, trung bình mực nước lũ dâng là từ 5 - 10 m.
Mùa cạn
8,33
Mùa lũ
Mùa cạn
Q
Bảng 2.4: Mực nước lũ theo từng giai đoạn trên hệ thống sông Đà tại một số trạm.
Đơn v : m.ị
Trạm Giai đoạn Mực nước (m) Mực nước
lịch sử Lớn nhất Trung bình
Tạ Bú 1962 – 2009
(thiếu 1971) 10,302 9,418 12,327
Quỳnh Nhai 1962 2008
(thiếu 1964) 5,298 4,507 15,074
Vạn Yên 1959 – 2008
(thiếu 1975) 5,973 5,046 10,301
Tà Hộc 1999 - 2008 8,567 7,417 8,070
(Số liệu thống kê Đài Khí tượng Thuỷ Văn Tây Bắc) Độ dốc địa hình lớn, mưa với cường độ lớn trên bề mặt có thảm rừng bị phá hoại mạnh mẽ, thung lũng song bị thắt hẹp thuận lợi cho dòng chảy lũ tập trung nhanh trên sông nên đặc điểm lũ sông Đà là lũ lớn, đỉnh lũ cao với biên độ lũ cao nhất là 27,8 m và cường suất lũ 77,4 cm/h thuộc vào loại lơn nhất so với các sông lớn nước ta. [15]
+ Mùa cạn.
Do các dãy núi chạy song song thuận lợi cho gió mùa Tây Nam đi sâu vào thung lũng nhưng lại là nguyên nhân ngăn cản sự ảnh hưởng của các hoàn lưu Đông Bắc. Lưọng mưa mùa khô trên lưu vực sông Đà chỉ chiếm 13,8% lượng mưa cả năm và liên tục từ tháng XII đến tháng III lượng mưa chỉ đạt 50 mm/tháng. Tổng lưu lượng dòng chảy 7 tháng mùa cạn (tháng I đến tháng V và tháng XI, XII) chỉ chiếm 32 – 35 % lưu lượng nước cả năm. Tháng III có dòng chảy nhỏ nhất chiếm 2% lượng dòng chảy cả năm.
Tại trạm Lai Châu (1986 – 2000), tổng lưu lượng dòng chảy mùa cạn chiếm 22,54% lưu lượng nước cả năm. Trong đó tháng III chỉ chiếm 1,8% lưu lượng nước cả năm.
Tại trạm Hòa Bình (1959 - 1985), tổng lưu lượng dòng chảy mùa cạn chiếm 21,27% lưu lượng nước cả năm, trong đó tháng III chỉ chiếm 1,73%
lưu lượng nước cả năm.
Trong giai đoạn 1962 – 2009, mực nước thấp nhất trong lịch sử tại trạm Vạn Yên là 1, 55 m. Mực nước dao động từ 4 – 9 m.
Bảng 2.5: Mực nước thấp nhất theo từng giai đoạn trên sông Đà tại một số trạm tỉnh Sơn La.
Đơn vị: m
Trạm Giai đoạn Mực nước (m) Mực nước
lịch sử Nhỏ nhất Trung bình
Tạ Bú 1962 – 2009
(thiếu 1971) 9,023 9,418 8,053
Quỳnh Nhai 1962 2008
(thiếu 1964) 4,267 4,507 4,0
Vạn Yên 1959 – 2008
(thiếu 1975) 4,402 5,046 1,55
Tà Hộc 1999 - 2008 5,884 7,417 5,652
(Số liệu thống kê đài thủy văn Tây Bắc) Tiềm năng nước trên lưu vực sông Đà thuộc loại phong phú. Tuy nhiên, sự phân mùa dòng chảy đã đưa đến hiện tượng cực đoan của dòng chảy xảy ra với tần suất cao. Lũ lụt kế tiếp hạn hán đã đưa đến những vấn đề môi trường của lưu vực như xói mòn bề mặt, ngập úng trong mùa lũ và khô hạn trong mùa kiệt. Vì vậy việc xây dựng hồ chứa Sơn La nhằm điều tiết dòng chảy cùng việc khai thác tổng hợp là cần thiết không chỉ cho phần lưu vực sông mà còn cả phần hạ du ĐBSH.
+ Dòng chảy cát bùn.
Xói mòn bề mặt lưu vực đã tạo ra dòng chảy cát bùn trên sông, vì vậy khi xây dựng hồ chứa trên sông vấn đề bồi lắng lòng hồ liên quan đến dòng chảy cát bùn rất cần được quan tâm đánh giá đúng mức để đảm bảo tuổi thọ công trình.
Hồ chứa Sơn La nằm ở vùng núi Tây Bắc nước ta, chế độ khí hậu nhiệt đới núi cao có mùa đông lạnh, sự chênh lệch nhiệt độ theo theo gian đã thúc đẩy mạnh mẽ quá trình phong hóa bề mặt. Ngoài ra lượng mưa với cường độ cao tập trung trong thời gian ngắn cùng với độ dốc địa hình lớn, chia cắt sâu của bề mặt đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự vận chuyển các vật liệu xuống lòng sông. Theo tính toán của phòng cảnh quan sinh thái Viện Địa lý tiềm năng xói mòn trên bề mặt lưu vực từ 55 – 99 tấn/ha/năm. [18]
Theo quan trắc nhiều năm của trạm Lai Châu (1961- 1989), độ đục trung bình năm của trạm là 1600 g/m3 lớn nhất 19.900 đây là lưu vực có lượng cát bùn cao nhất cả nước và phần lớn lượng cát bùn này vận chuyển từ Trung Quốc về. Dòng chảy cát bùn giảm về phía hạ lưu, tại trạm Hòa Bình độ đục trung bình năm thời kỳ 1986 – 1997 là 209 g/m3 giá trị lớn nhất là 12.000.[13]
Điều đó chứng tỏ rằng tốc độ xâm thực của dòng chảy của phần lưu vực Việt Nam thấp hơn ở phía Trung Quốc. Nguyên nhân do sự giảm sút lượng mưa của lưu vực Sông Đà từ phía Lai Châu trở xuống, mặt khác phần hạ lưu diện tích đá vôi tập trung lớn, tại trạm Thác Mộc độ đục trung bình nhỏ nhất so vớicác trạm khác trên lưu vực sông Đà đạt 90 g/m3. Lượng cát bùn tập trung chủ yếu ở các tháng mùa lũ, chiếm trên 90% lượng cát bùn cả năm và hai tháng 7, 8 có lượng cát bùn trong sông chiếm 60% lượng cát bùn cả năm.
2.2.2.3 Chất lượng nước lưu vực sông Đà.
Chất lượng nước sông suối trên một lưu vực phụ thuộc chặt chẽ vào các yếu tố khí hậu và mặt đệm thể hiện ở tốc độ phong hóa các đá gốc và mức độ hoà tan của chúng trong nước cùng với các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của con người trên bề mặt.
Đánh giá các thành phần chính của nước sông Đà trên cơ sở: độ khoáng hoá, các chất dinh dưỡng, các chất hữu cơ, độ PH, độ cứng, chỉ số Coliform.
* Độ khoáng hoá:
Nằm trong vùng núi cao Tây Bắc có điều kiện khí hậu (biên độ nhiệt năm cũng như ngày rất lớn, sự phân hoá mưa mùa lớn), thuận lợi cho các quá trình phong hoá. Tuy nhiên ở đây chủ yếu diễn ra các quá trình phong hoá vật lý,
còn các quá trình phong hoá hoá học diễn ra rất chậm, do đá gốc của khu vực này chủ yếu là các đá cứng khó hoà tan (granit, riolit...) và độ dốc địa hình lớn. Vì vậy nước sông Đà có độ khoáng hoá trung bình nhiều năm không cao, 167 mg/l (tại trạm thủy văn Lai Châu), 182 mg/l thời kỳ 1964 – 1985 tại trạm thủy văn Hòa Bình. Lượng mưa lớn tập trung, độ khoáng hoá nước sông Đà biến động theo mùa.[13] Mùa lũ lượng nước đến lớn, cuốn theo các vật chất trên bề mặt vào lòng sông nhưng mức độ pha loãng cao. Mùa kiệt nước trong sông nhỏ được cung cấp bởi nước ngầm tầng nông có thời gian tiếp xúc với các tầng đất đá nên độ khoáng hoá nước sông khá cao. Vì vậy độ khoáng hoá nước sông trong mùa kiệt thường cao hơn mùa lũ, chênh lệch độ khoáng hoá nước sông Đà theo mùa đạt từ (50 - 70) mg/l. Trong thời gian quan trắc (1961 - 2000) độ khoáng hoá thấp nhất là 102 mg/l và cao nhất đạt 343 mg/l.
* Các chất dinh dưỡng : Nguồn nước phong phú, dân cư trên lưu vực thưa thớt và canh tác nông nghiệp còn mang tính chất đơn lẻ vì vậy nước sông Đà có hàm lượng các chất dinh dưỡng không lớn :
- Silic (Si) : Nguyên tố này rất phổ biến trong lớp vỏ trái đất nhưng khó hoà tan nên sự tồn tại cuả Si thường dưới dạng SiO3-2, HSiO3- và ít biến đổi theo thời gian. Nước sông Đà có hàm lượng SiO3-2 dao động trong khoảng (4 - 32) mg/l và phân bố khá đồng đều theo dọc sông.
- Nitơ : Các hợp chất vô cơ của N tồn tại trong nước sông suối tự nhiên dưới dạng NO3- đôi khi xuất hiện dưới dạng NO2- (vào các thời kỳ chuyển mùa) và không xuất hiện dưới dạng NH4+. Trong nước sông Đà đã phân tích đầy đủ các dạng ion vô cơ Nitơ:
Nước sông Đà có hàm lượng NO3- dao động từ (0,15 - 1,46) mg/l. Trong mùa lũ nước sông Đà có hàm lượng NO3- cao hơn hẳn so với mùa kiệt do trong nước sông cuốn trôi nhiều các chất mùn trên bề mặt. Trong mùa lũ hàm lượng NO3- thường đạt (0,72 - 1,46) mg/l còn trong mùa lũ hàm lượng NO3-
chỉ dưới 0,5 mg/l. Hàm lượng NO2- dao động từ (0,007 – 0,025) mg/l. Cũng như NO3-, hàm lượng NO2- của nước sông Đà cũng biến đổi theo mùa. Mùa lũ khi nước lớn cuốn trôi nhiều thành phần trên bề mặt nên hàm lượng NO2- tăng