XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN LƯU VỤC SÔNG CẢ

HÀ NỘI 2016 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ............................................................. 1 2.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................... 3 3.CÁC TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 3 4.BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI .............................................................................................. 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY TỐI THIỂU ........... 4 1.1.KHÁI NIỆM VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU ................................................... 4 1.2.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI ................................................ 5 1.2.1Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Mỹ ...................................................... 5 1.2.2Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Úc ....................................................... 6 1.2.3Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Nam Phi .............................................. 6 1.2.5 Những nghiên cứu ở khu vực Châu Á .......................................................... 6 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẠI VIỆT NAM ................................................... 7 3.1. 1.4. PHƯƠNG PHÁP CHINH́ XAĆ ĐINḤ DONG̀ CHAỶ TÔÍ THIÊU.̉ .......... 9 1.4.1.Phương pháp chu vi ướt (phương pháp thuỷ lực) ............................................ 9 1.4.2.Phương pháp chỉ số đường tần suất của dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất .............................................................................................................................. 12 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CẢ ..................................................................................................................... 18 2.1. ĐẶC ĐIỂM KIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN .................................................................. 18 2.1.1. Đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên ............................................................ 18 2.1.4. Mạng lưới khí tượng thuỷ văn .................................................................... 22 2.1.3. Đặc điểm khí hậu ......................................................................................... 27 3.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI .............................................................................. 38 2.2.1.Dân số. ......................................................................................................... 38 2.2.2.Phát triển kinh tế. ......................................................................................... 38 3.3. HIÊṆ TRANG̣ KHAI THAĆ SỬ DUNG̣ NƯƠĆ TRÊN DONG̀ SÔNG CHINH́ 40 2.3.1.Tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả ............. 40 2.3.2.Hiện trạng khai thác, sử dụng nước cho nông nghiệp.................................... 40 2.3.3.Khai thác, sử dụng nước cho thủy điện ......................................................... 42 2.3.4.Khai thác, sử dụng nước cho Giao thông thủy .............................................. 43 2.3.5.Nhu cầu nước cho đẩy mặn và môi trường .................................................. 43 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU CHO SÔNG CẢ TẠI TRẠM YÊN THƯỢNG ............................................................................................................ 44 3.1.TÍNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU THEO PHƯƠNG PHÁP CHU VI ƯỚT ......................... 44 3.2.TÍNH DCTT THEO PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CHỈ SỐ TẦN SUẤT P% .................... 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 54 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 56 DANH MỤC BẢNG Bảng 10. Giá trị trung bình tháng nhỏ nhất trong từng năm quan trắc từ năm 19682012 ...................................................................................................................................... 51 DANH MỤC HÌNH Hình 1. Xây dựng quan hệ chu vi ướt và mặt cắt ngang ....................................... 10 Hình 2. Bản đồ lưu vực sông Cả ........................................................................... 20 Hình 3. Mạng lưới thuỷ văn trên lưu vực sông Cả ................................................ 23 Hình 4. Cơ cấu khai thác sử dụng nước trên LVS Cả ........................................... 40 Hình 5. Sơ đồ phân vùng khai thác, sử dụng nước lưu vực sông Cả .................... 41 Hình 6. Các công trình thuỷ lớn trên LVS Cả ....................................................... 42 Hình 7. Quan hệ Q= f(H) năm 2008 .................................................................... 44 Hình 8. Quan hệ Q= f(H) năm 2012 .................................................................... 45 Hình 9. Quan hệ Q= f(H) năm 2013 .................................................................... 45 Hình 10. Mối quan hệ Q~χ năm 2008 .................................................................. 48 Hình 11. Mối quan hệ Q~χ năm 2012 .................................................................. 48 Hình 12. Mối quan hệ Q~χ năm 2013 .................................................................. 49 Hình 13. Đường tần suất lý luận dạng Piếc sơn III ............................................... 52

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯ ỜNG HÀ NỘI

KHOA TÀI NGUYÊN NƯỚC

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN LƯU VỤC SÔNG CẢ

Sinh viên thực hiện : Phạm Thị Hằng

Nguyễn Thị Trang

Lớp : CD12TNN

Giảng viên hướng dẫn :Th.s Trần Ngọc Huân

HÀ NỘI 2016

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA TÀI NGUYÊN NƯỚC

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN LƯU VỤC SÔNG CẢ

Sinh viên thực hiện : Phạm Thị Hằng

Nguyễn Thị Trang

Lớp : CD12TNN

Giảng viên hướng dẫn : Th.s Trần Ngọc Huân

HÀ NỘI 2016 MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1

2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

3 CÁC TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

4 BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY TỐI THIỂU 4

1.1 KHÁINIỆMVỀDÒNGCHẢYTỐITHIỂU 4

1.2 TÌNHHÌNHNGHIÊNCỨUTRÊNTHẾGIỚI 5

1.2.1 Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Mỹ 5

1.2.2 Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Úc 6

1.2.3 Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Nam Phi 6

1.2.5 Những nghiên cứu ở khu vực Châu Á 6

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẠI VIỆT NAM 7

3.1 1.4.PHƯƠNGPHÁPCHINH́ XAĆ ĐINḤ DONG̀ CHAỶ TÔÍ THIÊU.̉ 9

1.4.1 Phương pháp chu vi ướt (phương pháp thuỷ lực) 9

1.4.2 Phương pháp chỉ số đường tần suất của dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất 12

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG CẢ 18

2.1.ĐẶC ĐIỂM KIỀU KIỆN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN 18

2.1.1 Đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên 18

2.1.4 Mạng lưới khí tượng thuỷ văn 22

2.1.3 Đặc điểm khí hậu 27

3.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI 38

2.2.1 Dân số 38

2.2.2 Phát triển kinh tế 38

3.3 HIÊṆ TRANG̣ KHAITHAĆ SỬ DUNG̣ NƯƠĆ TRÊNDONG̀ SÔNGCHINH́ 40 2.3.1 Tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả 40

2.3.2 Hiện trạng khai thác, sử dụng nước cho nông nghiệp 40

2.3.3 Khai thác, sử dụng nước cho thủy điện 42

2.3.4 Khai thác, sử dụng nước cho Giao thông thủy 43

2.3.5 Nhu cầu nước cho đẩy mặn và môi trường 43

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU CHO SÔNG CẢ TẠI TRẠM

YÊN THƯỢNG 44

3.1 TÍNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU THEO PHƯƠNG PHÁP CHU VI ƯỚT

44 3.2 TÍNH DCTT THEO PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CHỈ SỐ TẦN SUẤT P%

50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

PHỤ LỤC 56

DANH MỤC BẢNG Bảng 10 Giá trị trung bình tháng nhỏ nhất trong từng năm quan trắc từ năm 1968-2012 51

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Xây dựng quan hệ chu vi ướt và mặt cắt ngang 10

Hình 2 Bản đồ lưu vực sông Cả 20

Hình 3 Mạng lưới thuỷ văn trên lưu vực sông Cả 23

Hình 4 Cơ cấu khai thác sử dụng nước trên LVS Cả 40

Hình 5 Sơ đồ phân vùng khai thác, sử dụng nước lưu vực sông Cả 41

Hình 6 Các công trình thuỷ lớn trên LVS Cả 42

Hình 7 Quan hệ Q= f(H) năm 2008 44

Hình 8 Quan hệ Q= f(H) năm 2012 45

Hình 9 Quan hệ Q= f(H) năm 2013 45

Hình 10 Mối quan hệ Q~χ năm 2008 48

Hình 11 Mối quan hệ Q~χ năm 2012 48

Hình 12 Mối quan hệ Q~χ năm 2013 49

Hình 13 Đường tần suất lý luận dạng Piếc sơn III 52

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Nước là một tài nguyên chủ yếu của lưu vực sông, nó có mối quan hệ chặt chẽ với các loại tài nguyên khác như đất, không khí và tài nguyên sinh vật Sự phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống của các loài sinh vật trên lưu vực sông sẽ bị đe dọa nếu tài nguyên nước của lưu vực sông bị suy thoái không còn đủ cho duy trì đời sống và các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của con người Tuy nhiên, sự gia tăng dân số

và quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá trong hơn nửa thế kỷ gần đây đã tác động mạnh mẽ và làm suy giảm tài nguyên nước của các lưu vực sông, khiến cho tình trạng thiếu nước đang dần trở thành phổ biến và nghiêm trọng tại nhiều nước trên thế giới trong đó có cả nước ta

Tài nguyên nước trên lưu vực Sông Cả rất phong phú với tổng lượng dòng chảy trung bình năm khoảng 26,8.109m3, nhưng do khai thác, sử dụng các hồ chứa nước trên thượng nguồn và sử dụng nước trong sản xuất công nghiệp, trong sinh hoạt nhân sinh chưa hợp lý đã làm cho vùng đồng bằng trũng, đồng bằng ven biển

bị xâm nhập mặn và môi trường nước ở những vùng xung quanh nhà máy, khu vực khai thác khoáng sản, bệnh viện, đô thị bị ô nhiễm

Hiện tại, trên lưu vực sông Cả có hơn 120 hồ chứa với tổng dung tích 2.918 triệu m3; trong đó có hơn 100 hồ chứa đang vận hành với tổng dung tích 2.045 triệu

m3, các hồ chứa lớn trên lưu vực nghiên cứu chủ yếu là các hồ chứa đa mục tiêu (tưới, phát điện, phòng lũ, đẩy mặn,…)

Trên lưu vực sông Cả hiện nay chưa có các quy định về điểm kiểm soát và giá trị dòng chảy tối thiểu, do vậy sẽ gây khó khăn trong công tác Quản lý tài nguyên nước, lập Quy hoạch tài nguyên nước và xây dựng Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Cả

Từ đó cho thấy, việc định mức dòng chảy tối thiểu trên sông sẽ là cơ sở cho các ngành dùng nước xây dựng quy trình vận hành, điều chỉnh kế hoạch khai thác

1

sử dụng nước, phục vụ cho công tác quản lý, giám sát, và cấp phép cho các đối tượng khai thác, sử dụng nước trên lưu vực để đảm bảo hài hòa về nhu cầu nước cho con người và nước cho môi trường

Trong Chiến lược Quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 81/2006/QĐ-TT ngày 14/4/2006đã nhấn mạnh các điểm đáng chú ý sau đây:

- Khôi phục các sông, hồ chứa nước, tầng chứa nước, vùng đất ngập nước bị ô nhiễm, suy thoái, cạn kiệt nghiêm trọng

- Bảo đảm dòng chảy tối thiểu duy trì hệ sinh thái thuỷ sinh theo quy hoạch được cấp có thẩm quyền phê duyệt

Trước những vấn đề về tài nguyên nước đã, đang và sẽ xuất hiện ở lưu vực, yêu cầu trước mắt cần có những giải pháp kiểm soát và quản lý các hoạt động khai thác, sử dụng nước bảo đảm hài hòa giữa các lợi ích kinh tế, xã hội, bảo vệ tài nguyên nước, từng bước đáp ứng yêu cầu về quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông, mà

cụ thể là cần xác định mức dòng chảy tối thiểu duy trì trên sông chính Việc xác định mức dòng chảy tối thiểu trên lưu vực sông Cả là cơ sở để bảo đảm duy trì dòng sông, bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh và đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng tài nguyên nước sông, làm căn cứ cho các ngành dùng nước điều chỉnh, xây dựng quy trình vận hành hồ chứa thủy điện, thủy lợi; phục vụ cho công tác quản lý, giám sát,

và cấp phép khai thác, sử dụng tài nguyên nước sông Vì vậy, việc thực hiện “Xác

định mức dòng chảy tối thiểu trên lưu vực sông Cả” là hết sức cần thiết và quan

trọng, là một yêu cầu không thể thiếu để phát triển bền vững tài nguyên nước

- Nghiên cứu phương pháp chu vi ướt và phương pháp sử dụng chỉ số tần suất (P%) của dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Về đối tượng nghiên cứu: đề tài tập trung nghiên cứu cơ sở khoa học, phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu trên thế giới và ở Việt Nam Từ đó

đưa ra phương pháp để tính toán xác định dòng chảy tối thiểu trên sông

- Phạm vi nghiên cứu:trạm Yên Thượng trên lưu vực sông Cả

3 Các tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Để đáp ứng mục tiêu đề ra, đề tài đã áp dụng các phương pháp tiếp cận, nghiên cứu, phân tích và đánh giá sau :

- Phương pháp tiếp cận:

Kế thừa có chọn lọc các nghiên cứu, điều tra trước đó

Tiếp cận từ thực tế

Tiếp cận từ chính sách, định hướng, quy hoạch phát triển

Tiếp cận từ các phương pháp và công cụ hiện đại trong nghiên cứu và tính toán

Tiếp cận từ các chuyên gia trong và ngoài nước

- Phương pháp nghiên cứu: phương pháp chu vi mặt ướt, sử dụng chỉ số tần

- Chương 2: Đặc điểm điều kiện tự nhiên- Kinh tế xã hội lưu vực sông Cả - Chương 3: Xác định dòng chảy tối thiểu cho sông Cả tại trạm Yên Thượng - Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY TỐI THIỂU

1.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU

Nước là một tài nguyên chủ yếu của lưu vực sông, nó có mối quan hệ chặt chẽ với các loại tài nguyên khác như đất, không khí và tài nguyên sinh vật Sự phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống của các loài sinh vật trên lưu vực sông sẽ bị đe dọa nếu tài nguyên nước của lưu vực sông bị suy thoái không còn đủ cho duy trì đời sống và các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của con người Tuy nhiên, sự gia tăng dân số

và quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá trong hơn nửa thế kỷ gần đây đã tác động mạnh mẽ và làm suy giảm tài nguyên nước của các lưu vực sông, khiến cho tình trạng thiếu nước đang dần trở thành phổ biến và nghiêm trọng tại nhiều nước trên thế giới trong đó có cả nước ta Trong những năm gần đây vấn đề suy thoái tài nguyên nước và hạn hán ở miền Trung nước ta đặc biệt là lưu vực sông Cả đã trở nên hết sức cấp bách Lượng mưa trong mùa khô liên tục giảm mạnh, năm sau thấp hơn năm trước Cùng với tác động mạnh của gió Lào nên hạn hán ở khu vực này trở nên khốc liệt Mực nước trên các sông lớn đang có chiều hướng thấp dần Nước ở các hồ cũng thấp hơn mực nước thiết kế Hàng năm vùng hạ lưu của các sông thường bị hạn nặng ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp cũng như các ngành kinh tế khác

Trên quan điểm đó, đã hình thành lên khái niệm về Dòng chảy tối thiểu và đã

được quy định cụ thể trong hệ thống văn bản pháp luật của Việt Nam từ năm 2008 đến nay Theo Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua tại kỳ họp thứ 3, Quốc hội khóa XIII ngày

21/6/2012, Dòng chảy tối thiểu là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì

dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thường của hệ sinh

4

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

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI

Từ năm 1940, một cuộc cách mạng về phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường được tiến hành ở miền tây nước Mỹ với bước nhảy vọt vào những năm 1970 Đây là hệ quả của thể chế về môi trường và tài nguyên nước cũng như nhu cầu của các cộng đồng trong việc cần các tài liệu về dòng chảy môi trường phục vụ cho việc

kế hoạch hoá tài nguyên nước, có liên quan đến việc xây dựng các đập nước Ngoài

Mỹ ra, quá trình thiết lập các phương pháp luận cho việc đánh giá dòng chảy môi trường không được nhiều Tại một số nước, cơ sở cho việc đánh giá dòng chảy môi trường thực sự đáng kể đạt được vào những năm 1980 (ví dụ như Úc, Anh, New Zealand và Nam Phi) hoặc muộn hơn (ví dụ như Cộng hoà Czech, Brazil, Nhật và

Bồ Đào Nha) Phần khác của thế giới, bao gồm Đông Âu, Châu Mỹ La tinh, Châu Phi và châu Á, có rất ít những nghiên cứu về lĩnh vực này Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã bắt đầu được chú ý đến ở châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng Một số tổ chức Quốc tế đã đầu tư vào việc nâng cao nhận thức và đánh giá dòng chảy môi trường (như IUCN với các dự án được tiến hành ở Thụy Điển, SriLanka, Ấn Độ, Việt Nam…)

1.2.1 Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Mỹ

Các phương pháp đã được phát triển từ sớm và có số lượng nhiều, chiếm khoảng 37% trên tổng số các phương pháp được phát minh Phương pháp chỉ số Tenant (1976) để tính dòng chảy môi trường cho hàng trăm con sông ở các bang vùng Trung - Tây nước Mỹ Phương pháp này sử dụng các số liệu cân chỉnh thu thập từ phần trăm của dòng chảy trung bình năm được xác định cho các mức khác nhau về chất lượng sinh cảnh của loài cá Tuy nhiên phương pháp này không phù hợp cho chế độ dòng chảy của các sông ở Texas vì thường cho kết quả lớn một cách phi thực tế

1.2.2 Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Úc

Một số phương pháp phân tích chức năng đã được xây dựng, bao gồm: Phương pháp đánh giá qua kênh chuyên gia, Phương pháp tiếp cận qua kênh khoa học và

5

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 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 Những phương pháp này được áp dụng cho lưu vực sông Murra-Darling

1.2.3 Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Nam Phi

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 luận khối dựng (Building Block Methodology, gọi tắt là BBM) 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 (các khối dựng) của chế độ dòng chảy, bao 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

1.2.5 Những nghiên cứu ở khu vực Châu Á

Do những nghiên cứu về dòng chảy môi trường ở các nước thuộc khu vực Châu Á bắt đầu muộn hơn nên đã tiếp cận được các phương pháp của các nước đi trước để có thể áp dụng phù hợp với điều kiện của từng quốc gia cụ thể Các nước

có những nghiên cứu về dòng chảy môi trường điển hình trong khu vực:

- Tại Trung Quốc

Từ năm 1998, có nhiều nghiên cứu về dòng chảy môi trường đã được thực hiện Bắt đầu là từ Dự án Nghiên cứu về Hệ sinh thái cửa sông Vàng và được xuất phát từ nhu cầu cấp thiết bảo vệ dòng sông Vàng, con sông lớn nhất của Trung Quốc và sau này là các con sông khác ở phía Bắc Dự án Nghiên cứu về Hệ sinh thái cửa sông Vàng và nhu cầu nước môi trường sử dụng số liệu viễn thám và mô hình hóa môi trường sống để xem xét và lý giải một cách khoa học các đánh giá dòng chảy môi trường Tại cuộc hội thảo về Bảo vệ Môi trường, được tài trợ bởi GWP, Trung Quốc đã đưa ra một chương trình kiểm soát trầm tích và sông có tên lý thuyết

6

khoa học và hệ thống chỉ thị sức khỏe sông Hệ thống này xác định các chỉ thị sinh thái, kinh tế xã hội của sông để xác định nhu cầu nước môi trường

- Tại Ấn Độ

Ở Ấn Độ đã xác định các chỉ thị sinh thái, kinh tế xã hội của sông để xác định nhu cầu nước môi trường Sự gia tăng dân số nhanh chóng và nhu cầu về nước trong nông nghiệp, đô thị và phát triển công nghiệp tăng mạnh dẫn đến điều tiết mở rộng

và phân phối dòng chảy sông Tuy nhiên, chất lượng nước tiếp tục suy giảm cuộc sống của hàng triệu người dân ven sông bị ảnh hưởng nghiêm trọng Vấn đề dòng chảy môi trường được đặc biệt quan tâm từ phán quyết của Tòa án Tối cao Ấn Độ tháng 5/1999 về duy trì dòng chảy tối thiểu 10m3/s ở sông Yamuna Sau đó, dòng chảy môi trường đã được thảo luận tại nhiều cuộc hội thảo vào khoảng tháng 5 năm

2001, Chính phủ Ấn Độ đã thông qua Quyền đánh giá chất lượng nước (WQAA)

trong đó có đề cập đến “dòng chảy tối thiểu trong các sông để bảo tồn hệ sinh thái”

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẠI VIỆT NAM

- Đề tài “Xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn đánh giá dòng chảy môi trường, ứng dụng cho hạ lưu sông Cầu” do Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường thực hiện năm 2006-2007 Đề tài đưa ra các cơ sở xác định phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường phù hợp với đặc điểm chế độ dòng chảy lưu vực sông ở Việt Nam và ứng dụng thí điểm cho hạ lưu của lưu vực sông Cầu

- Đề tài cấp bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn “Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Ba”.Đề tài do GS.TS Lê Kim Truyền trường Đại học Thủy lợi Hà Nội làm chủ nhiệm, thực hiện trong 2 năm từ năm 2001 đến năm 2003 Tuy đề tài không đặt mục tiêu chính là xác định dòng chảy môi trường nhưng trong đề tài cũng đã đề xuất việc cần thiết nghiên cứu về dòng chảy môi trường và cần thiết phải cải tiến và phát triển thể chế, chính sách đáp ứng yêu cầu của phát triển bền vững Đề tài đã xây dựng được thư viện thông tin về tài nguyên nước lưu vực sông Ba cũng như ngân hàng dữ liệu khí tượng thủy văn Trên cơ sở đó đề tài đã tính toán cân bằng nước và phân chia nguồn nước

sử dụng trên lưu vực sông Ba sử dụng mô hình toán MIKE-BASIN, và đề xuất các

7

mô hình quản lí lưu vực sông này Chỉ có một số nhận xét chung về tình hình khai thác sử dụng nước trên lưu vực sông khi chuyển nước từ hồ An Khê - Kanak sẽ ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường khu vực hạ du sông Ba

- Dự án “Đánh giá nhanh dòng chảy môi trường lưu vực sông Hương, miền Trung Việt Nam”.Dự án này được tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế (IUCN) đã phối hợp với Viện quản lí nước quốc tế (Internation Water Management Institute_IWMI) và Ban quản lí lưu vực sông Hương thực hiện trong năm 2003

2004 Dự án đã chọn phương pháp đánh giá nhanh dòng chảy môi trường trong điều kiện thiếu số liệu mới thu thập tại hiện trường, độ tin cậy của kết quả thấp, thiếu các chuyên gia sinh thái, ít vị trí nghiên cứu (chỉ tập trung vào sông chính và bỏ qua các sông nhánh) Dự án đã chọn phương pháp “Ứng phó của hạ du đối với sự thay đổi dòng chảy bắt buộc DRIFT– Downstream response to Imposed Flow Transformations” để xem xét một số yếu tố sinh thái và các nguồn tài nguyên sinh học cho lưu vực sông Hương Dự án đã đánh giá ảnh hưởng của một số kịch bản về chế độ thủy văn đến hệ sinh thái sông Dự án đã đưa ra được những kết luận rất quan trọng về các tác động tích cực và tiêu cực của công trình đập đối với môi trường và xã hội Tuy nhiên còn nhiều hạn chế mà dự án đã phải đối mặt trong đó phải kể đến là sự thiếu thông tin và số liệu nên công tác đánh giá đã được tiến hành chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và quan sát trực tiếp của các chuyên gia hơn là dựa trên kết quả điều tra chính thức các tài liệu đã có, phương pháp đánh giá cũng chỉ dừng ở phương pháp đánh giá nhanh mà chưa đánh giá chi tiết và còn rất nhiều việc phải tiếp tục làm đối với việc quản lí lưu vực sông Hương này

- Đề tài NCKH cấp cơ sở năm 2010 “NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG SÔNG HỒNG” do Phòng Môi trường - Viện Quy hoạch Thuỷ lợi thực hiện nhằm tính toán xác định giá trị lưu lượng dòng chảy môi trường trên dòng chính sông Hồng đoạn Sơn Tây Đề tài đã sử dụng phương pháp tiếp cận toàn diện kết hợp với xây dựng mô hình thủy lực, xâm nhập mặn và chất lượng nước đưa vào nghiên cứu đánh giá xác định giá trị dòng chảy môi trường tại Sơn Tây Phương pháp đã sử dụng công cụ mô hình MIKE11 kết hợp Ecolab vào quá trình tính toán nhằm xác định mực nước thỏa mãn các yêu cầu nhu cầu sử dụng nước, xâm nhập mặn, chất lượng nước, sinh thái và giao thông thủy Quá trình tính toán xác định

8

dòng chảy môi trường cho thấy giá trị dòng chảy môi trường tối thiểu tại Sơn Tây là 1.450 m3/s vào mùa kiệt

- Đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc xác định dòng chảy môi trường” của TS Trần Hồng Thái thực hiện năm 2006-2007; đây là đề tài được tác giả nghiên cứu rất công phu, thể hiện khá rõ hướng nghiên cứu và phương pháp luận của đề tài Đồng thời tác giả đã áp dụng phương pháp phân tích tương quan giữa lưu lượng và chu vi ướt để tính toán dòng chảy môi trường cho 1 lưu vực sông thí điểm, ngoài ra tác giả cũng đã xây dựng được 1 “khung” hướng dẫn các phương pháp tính toán dòng chảy môi trường

- Đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu trên sông chính, áp dụng thí điểm cho hạ du sông Srêpôk” đã đưa ra được quan điểm riêng của tác giả về dòng chảy tối thiểu trên sông, đưa ra tiêu chí xác định điểm kiểm soát dòng chảy tối thiểu trên sông, đề xuất phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu và áp dụng thí điểm xác định dòng chảy tối thiểu ở hạ du sông Srepok

1.4 PHƯƠNG PHÁP CHÍNH XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU

1.4.1 Phương pháp chu vi ướt (phương pháp thuỷ lực)

a Cơ sở của phương pháp

1) Giả thiết: Coi sự tồn tại và phát triển của cá và các sinh vật thuỷ sinh trong sông

luôn liên quan đến diện tích nơi ở cũng là nơi cung cấp nguồn thức ăn của chúng Nói cách khác, giữa sự tồn tại và phát triển của cá cũng như các sinh vật thuỷ sinh khác có mối quan hệ với phần mặt cắt sông bị ngập nước hay chu vi ướt của mặt cắt Mặt cắt ngang đó gọi là mặt cắt sinh thái vì nó đảm bảo có điều kiện sinh

đẻ hay nuôi con của cá và các sinh vật thuỷ sinh khác như hang hốc, bãi tràn bị ngập khi có lũ…

2) Phương pháp chu vi ướt dựa trên việc xây dựng quan hệ giữa chu vi ướt của mặt

cắt sông với lưu lượng nước (hay tốc độ nước, độ sâu nước…) chảy qua mặt cắt

và xác định điểm uốn của quan hệ này để đưa ra kết quả đánh giá dòng chảy môi

9

trường tại vị trí tính toán Từ lưu lượng tại điểm uốn tra trên đường cong duy trì lưu lượng xác định số ngày duy trì trong năm của giá trị dòng chảy môi trường được chọn (xem hình vẽ)

Hình 1 Xây dựng quan hệ chu vi ướt và mặt cắt ngang tmt

là thời gian duy trì Qngày  QMT

Mặc dù phương pháp không đề cập đến chất lượng môi trường nước song nếu hiểu rằng cá và các sinh vật thuỷ sinh khác sống và phát triển tốt thì chất lượng nước phải đạt yêu cầu tốt

3) Phương pháp sử dụng công thức Chezy – Manning để tính toán:

1 1/2 2/3

Q  J R n

Q: lưu lượng nước chảy qua mặt cắt ngang;

J: độ dốc mặt nước R: bán kính thuỷ lực = /

10

QMT lưu lượng Q

Chu vi ướt 

Qngày

Qmt

: mặt cắt ướt : chu vi ướt n: hệ số nhám lòng sông tại vị trí tuyến tính toán

4) Nhận xét:

- Chu vi ướt mặt cắt gián tiếp biểu thị diện tích nơi ở và tìm kiếm thức ăn của cá và các sinh vật sống trong môi trường nước tại mặt cắt đó Chừng mực nào đó, phương pháp phù hợp với quan điểm sinh thái

- Đơn giản, dễ sử dụng, không đòi hỏi số liệu nhiều

- Điều kiện ứng dụng phải có địa hình, địa mạo đặc trưng với các bãi sông biến đổi

rõ rệt theo chế độ dòng chảy sông, qua điều tra khảo sát thực địa mới có thể xác định được

- Tồn tại:

+ Công thức tính:

• Xác định n và J mang nhiều tính chủ quan

• Hạ lưu đập dâng, mặt cắt sông có thuỷ triều, dòng triều, công thức không còn phù hợp

• Kết quả tính dòng chảy môi trường đoạn trên và đoạn dưới không phù hợp do việc chọn n và J theo chủ quan

+ Chọn mặt cắt sinh thái Hiện chưa có tiêu chí chọn mặt cắt sinh thái mà tuỳ thuộc từng chuyên gia tính toán.Nếu mặt cắt sông không có bãi phân cấp rõ ràng thì không xác định được rõ vị trí điểm uốn trên đường quan hệ Q ~ 

b Các bước tính toán

1) Điều tra đoạn sông dự kiến tính toán, hiện trạng nguồn nước đánh giá sự thay đổi của hệ sinh thái, ví dụ như sự di chuyển của bãi, các hang hốc mới hình

11

thành, điều tra trong ngư dân về các khu vực cá tập trung… Đoàn điều tra cần có chuyên gia am hiểu về thuỷ văn - thuỷ lực, sinh thái thuỷ sinh, môi trường…

2) Xác định một số tuyến mặt cắt sinh thái trong đoạn sông nghiên cứu Cố gắng chọn những mặt cắt gần với tuyến quan trắc thuỷ văn

3) Đo mặt cắt ngang sông, đo Q, h, v Xác định diện tích mặt cắt ướt , bán kính thuỷ lực R và chu vi ướt  ứng với các mực nước khác nhau, Q khác nhau

4) Lập quan hệ giữa chu vi ướt với các Q tương ứng Từ điểm uốn trên đường cong quan hệ sẽ xác định được dòng chảy môi trường Qmt mà ta muốn tìm

5) Vẽ đường cong duy trì lưu lượng tổng hợp Từ chuỗi lưu lượng ngày trong n năm của trạm thuỷ văn lân cận, ta vẽ đường cong duy trì lưu lượng ngày theo từng năm của tất cả n năm lên cùng một bản vẽ Kẻ đường cong trơn trung bình các đường cong nói trên ta sẽ được đường cong duy trì lưu lượng tổng hợp Chú ý khi lượn đường cong tổng hợp phải bao được điểm cao nhất (Qngmaxmax) và điểm thấp nhất (Qngminmin)

1.4.2 Phương pháp chỉ số đường tần suất của dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất

a Cơ sở của phương pháp

Phương pháp sử dụng chỉ số tần suất (P%) của dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất: Theo kinh nghiệm, lưu lượng này lấy bằng lượng nước dưới đất nhỏ nhất cung cấp cho sông trong chuỗi năm thống kê hoặc tính toán tại tuyến tính toán (tại điểm kiểm soát) Tức là: QMT,ST = Qndđmin =Qthángminmin Tuy nhiên, vì Qthángminmin phụ thuộc rất nhiều vào độ dài chuỗi dòng chảy tại tuyến tính toán nên thường lấy với tần suất 90%

Sau khi xác định theo các phương pháp, tùy vào điều kiện cụ thể của đoạn sông hoặc đoạn sông nghiên cứu để lựa chọn

Số liệu về dòng chảy: Để tính toán được chế độ dòng chảy theo phương pháp này đòi hỏi phải có chuỗi số liệu dòng chảy tự nhiên thực đo hoặc tính toán tại các

12

điểm kiểm soát Thực tế, để có được một chế độ dòng chảy tự nhiên trên sông là rất khó vì các dòng sông luôn bị ảnh hưởng bởi các hoạt động phát triển lưu vực của con người, đặc biệt là hoạt động khai thác sử dụng nước của các công trình trên sông thường làm biến đổi và suy giảm chế độ dòng chảy tự nhiên của sông

Do đó, để hạn chế những tác động này đến chế độ dòng chảy tại tuyến tính toán cần có sự phân tích lựa chọn liệt số liệu ít bị ảnh hưởng nhất, thường là trước thời điểm dòng sông bị tác động bởi các công trình khai thác sử dụng nước lớn trên lưu vực Khi đó, dòng chảy thực đo hay khôi phục bằng các phương pháp kỹ thuật nào đó tại một điểm kiểm soát không phải là chuỗi lưu lượng tự nhiên của sông nhưng về cơ bản chuỗi dòng chảy này cũng có thể phản ánh gần đúng được chế độ dòng chảy tự nhiên tại tuyến tính toán Với những điểm kiểm soát là các trạm thủy văn sẵn có thì rất đơn giản nhưng với những điểm kiểm soát không có chuỗi số liệu thủy văn thực đo thì cần phải sử dụng các phương pháp kỹ thuật khác nhau để khôi phục lại chuỗi số liệu thủy văn tại đó Vấn đề khôi phục chuỗi số liệu thủy văn cho các điểm này cần dựa vào chuỗi số liệu thủy văn thực đo tại một trạm thuỷ văn phân

bố trên mạng lưới sông

b Các bước tính toán

Bước 1: Điều tra, thu thập số liệu quan trắc thủy văn của các trạm trên dòng sông

đoạn sông tính toán và các tài liệu liên quan Dòng chảy tối thiểu để duy trì sông đoạn sông chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ dòng chảy mùa cạn của dòng sông đoạn sông đó Vi vậy việc thu thập các số liệu thuỷ văn và các thông tin liên quan nhằm mục đích phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng, thời gian xuất hiện và các giá trị, sự biến đổi theo thời gian và tính dao động dòng chảy mùa cạn theo từng tháng và đối với cả mùa cạn Nội dung thu thập bao gồm: tài liệu lưu lượng, mực nước, vị trí trạm và các tài liệu liên quan khác như : thông tin về các công trình hồ chứa và các công trình khai thác nước trên sông, thông tin về khai thác nước ngầm gây ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy mặt nhằm phục vụ tính thoán dòng chảy duy trì sông Nguồn thu thập tài liệu có thể thu thập từ Trung tâm Khí tương Thuỷ văn Quốc gia, Các Đài Khí tượng-Thuỷ văn khu vực, các trạm thuỷ văn hoặc từ các Dự

án , Đề tài nghiên cứu , các Dụ án Điều tra cơ bản của các cơ quan khác nhau

13

Bước 2: Xác định giá trị và thời gian xuất hiên các đặc trưng dòng chảy mùa cạn

Các đặc trưng chủ yếu của dòng chảy mùa cạn bao gồm: Dòng chảy trung bình mùa cạn, dòng chảy 3 tháng liên tục nhỏ nhất, dòng chảy tháng nhỏ nhất, dòng chảy 10 ngày liên tục nhỏ nhất, dòng chảy ngày nhỏ nhất Thời gian xuất hiện các đặc trưng dòng chảy mùa cạn không cố định hằng năm trên một sông hoặc giữa sông chính và sông nhánh Tuy nhiên từ chuỗi số liệu quan trắc dòng chảy trên sông/đoạn sông tính toán đã thu thập được ở bước 1 có thể xác định được giá trị các đặc trưng dòng chảy mùa cạn trung bình của từng năm, trung bình nhiều năm và thời gian xuất hiện trung bình nhiều năm của các đăc trưng dòng chảy

Bước 3: Xác định dạng phân phối điển hình trong năm của dòng chảy mùa cạn Căn

cứ vào thời gian xuất hiện các đặc trưng dòng chảy mùa cạn (ở bước 3) như: thời gian xuất hiện dòng chảy 3 tháng liên tục nhỏ nhất, dòng chảy tháng nhỏ nhất, thời gian xuất hiện dòng chảy 10 ngày nhỏ nhất có nằm trong tháng có dòng chảy nhỏ nhất hay không, xác định dạng phân phối phối mùa cạn nào chiếm ưu thế để từ đó xác định dạng phân phối mùa cạn điển hình cho dòng sông đoạn sông cần tính toán

Bước 4: Xác định tỷ số của các đặc trưng dòng chảy mùa cạn với dòng chảy cả năm

Dựa trên số liệu lưu lượng của các trạm thuỷ văn đã thu thập được, tính toán các tỷ

số của từng năm và tỷ số trung bình cho cả chuỗi số liệu quan trắc giữa lưu lượng mùa cạn, lưu lượng 3 tháng liên tục nhỏ nhất, lưu lượng tháng nhỏ nhất, lưu lượng

10 ngày liên tục nhỏ nhất, lưu lượng ngày nhỏ nhất với tổng lưu lượng cả năm

Bước 5: Chọn mô hình dòng chảy mùa cạn ít nước điển hình Căn cứ vào giá trị

dòng chảy bình quân tháng mùa cạn, dạng phân phối trong năm của dòng chảy mùa cạn, tỷ số của các đặc trưng dòng chảy mùa cạn với tổng dòng chảy cả năm, chon

mô hình dòng chảy mùa cạn ít nước điển hình đảm bảo có dạng phân phối điển hình

và các tỷ số của các đặc trưng dòng chảy mùa cạn với dòng chảy cả năm tương tự như các tỷ số trung bình cho cả chuỗi số liệu quan trắc

Bước 6: Xác định nhu cầu dòng chảy tối thiểu đảm bảo duy trì sông/đoạn sông

Dòng chảy tối thiểu ở mức thấp nhất đảm bảo duy trì sông/đoạn sông được xác định

là dòng chảy các tháng mùa kiệt, có lưu lượng bình quân bình quân tháng mùa cạn ít

14

nhất phải bằng hoặc lớn hơn tần suất 90-95% tuỳ thuộc vào chế độ dòng chảy mùa cạn của mỗi con sông, có dạng phân phối theo thời gian và phân bố về lượng giữa các tháng mùa cạn mang tính điển hình đối với dòng sông/đoạn sông tính toán

Sau khi tính toán lượng dòng chảy bình quân mùa cạn đảm bảo tối thiểu duy trì sông, mượn mô hình dòng chảy mùa cạn ít nước điển hình (bước 5) để mô phỏng đường quá trình dòng chảy duy trì sông theo thời đoạn 10 ngày, hay theo từng tháng tuỳ thuộc vào sự dao động dòng chảy trong các tháng mùa cạn của sông/ đoạn sông tính toán

Bước 7: Xác định các điểm tính toán trên sông/đoạn sông nhằm đảm bảo dòng chảy

cho duy trì sông

1 Để lựa chọn các điểm tính toán cần đạt được các tiêu chí sau:

- Tại vị trí đại diện mà tại vị trí đó nếu lưu lượng được đảm bảo thì trên đoạn sông/dòng sông nó đại diện sẽ đảm bảo dòng chảy duy trì sông trên cả đoạn sông dòng sông đó

Tại vị trí có thể thuận tiện cho việc giám sát dòng chảy duy trì sông

2 Cách xác định điểm tính toán

Dựa trên các số liệu thu thập về mực nước, lưu lượng, thời gian xuất hiện tháng kiệt nhất trong năm, áp dụng mô hình thuỷ lực để mô phỏng đường mực nước tháng kiệt trên dọc sông hoặc đoạn sông tính toán

Dựa vào đường mực nước đã xác định và tiêu chí xác định điểm tính toán, các chuyên gia thuỷ văn-thuỷ lực lựa chọn các điểm tính toán Vị trí và số điểm tính toán phụ thuộc vào sự biến đổi của đường mực nước trên đoạn sông/ dòng sông

3 Tham vấn ý kiến chuyên gia

Bước 8: Tính toán Dòng chảy duy trì sông tại các điểm kiểm soát

15

Xác định nhu cầu nước tối thiểu để duy trì sông cho đoạn sông/dòng sông tính toán cần xem xét theo từng trường hợp : đầy đủ số liệu quan trắc, thiếu số liệu quan trắc, hoặc không có số liệu quan trắc

* Trường hợp có đủ số liệu quan trắc

Nếu vị trí điểm kiểm soát trùng với điểm tính toán thì kết quả tính toán tại bước 6 là Dòng chảy tối thiểu đảm bảo duy trì sông tại điểm kiểm soát

Nếu vị trí điểm kiểm soát không trùng với điểm tính toán cần tính chuyển đổi

từ vị trí tính toán đến điểm kiểm soát

* Trường hợp thiếu số liệu quan trắc

- Trong trường hợp đoạn sông/ dòng sông thiếu số liệu quan trắc cần kéo dài chuỗi số liệu theo phương pháp tương tự hoặc áp dụng các mô hình thuỷ văn mưadòng chảy

- Sau khi kéo dài chuỗi số liệu, thực hiên tiếp từ bước 2 đến bước 6

* Trường hợp không có số liệu quan trắc

- Trong trường hợp dòng sông/đoạn sông không có tài liệu quan trắc có thể tính toán dòng chảy các tháng mùa cạn theo phương pháp mượn trạm thuỷ văn tương tự trong hoặc ngoài lưu vực hoặc hoặc mô phỏng chuỗi số liệu bằng các mô hình thuỷ văn mưa-dòng chảy

Tính toán theo phương pháp trạm tương tự trong hoặc ngoài lưu vực sông Xác định lưu lượng trung bình tháng mùa cạn ứng với tần suất 90% -95% (tuỳ thuộc chế

độ dòng chảy mùa cạn của sông) cho trạm thủy văn tương tự, từ đó tính được lưu lượng trung bình tháng mùa cạn tương ứng với tần suất xác định cho trạm tính toán Dựa vào chuỗi số liệu quan trắc của trạm tương tự, chọn mô hình dòng chảy mùa cạn điển hình

Dựa vào mô hình dòng chảy mùa cạn điển hình của trạm tương tự và lưu lượng trung bình tháng mùa cạn ứng với tần suất 90-95% tại điểm tính toán, mô phỏng được đường quá trình dòng chảy duy trì sông theo thời đoạn 10 ngày, hay

16

theo từng tháng tuỳ thuộc vào sự dao động dòng chảy trong các tháng mùa cạn của sông/ đoạn sông tính toán

17

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI

LƯU VỰC SÔNG CẢ 2.1 Đặc điểm kiều kiện địa lí tự nhiên

2.1.1 Đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên

c Giới hạn lưu vực sông Cả

Lưu vực sông Cả được giới hạn bởi phía Bắc tỉnh từ đường 1A lên giáp với lưu vực sông Hoàng Mai, Khe Dứa, Độ Ông - lưu vực sông Mực - lưu vực sông Chu Phía Tây giáp lưu vực sông Mã, sông Mê Kông Phía Nam giáp lưu vực sông Gianh, sông Trí và sông Rào Cái Biển ở phía Đông

2.1.2 Diện tích tự nhiên lưu vực sông Cả

18

Theo tài liệu đặc trưng mạng lưới sông ngòi Việt Nam của tổng cục Thuỷ Văn xuất bản diện tích tự nhiên toàn bộ lưu vực sông Cả, tính từ thượng nguồn đến cửa sông là 27.200 Km2 Diện tích lưu vực sông Cả được phân bố trên các địa dư hành chính như sau:

Bảng 1 Phân bố diện tích theo địa bàn hành chính

Lưu vực nằm ở Đơn

vị

Diện tích

tự nhiên (Km 2 )

Diện tích lâm nghiệp (ha)

Diện tích nông nghiệp (ha)

Diện tích khác (ha)

Hình 2 Bản đồ lưu vực sông Cả

2.1.3 Đặc điểm địa hình

Lưu vực sông Cả phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng dần ra biển Đông Phía Bắc và Tây Bắc của lưu vực đường phân thuỷ nước qua vùng đồi núi thấp của Nghệ An với độ cao trung bình từ 400600m và vùng núi cao của huyện Quế Phong với độ cao trên 1.000m và vùng núi cao của tỉnh Xiêng Khoảng bên Lào với đỉnh núi cao như Phu Hoạt với độ cao 2.000m Phía Tây được án ngữ bởi dãy Trường Sơn với độ cao đỉnh núi trên 2.000m như đỉnh Phi Xai Leng có độ cao 2.711m Càng dần về phía Nam, Tây Nam đường phân nước của lưu vực đi trên những đồi núi thấp có độ cao đỉnh núi từ 1.3001.800m chạy dọc theo dãy Trường Sơn Bắc, đi vào địa phận tỉnh Hà Tĩnh, độ dốc bình quân lưu vực là 1,8%, hệ số hình dạng lưu vực là 0,29, mật độ lưới sông 0,6km/km2

Đặc điểm địa hình nổi bật trên lưu vực sông Cả là địa hình núi thấp và đồi, địa hình đồng bằng chiếm khoảng 13% Độ cao bình quân toàn lưu vực khoảng 294 m

20

Địa hình thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam và Tây Nam lên Đông Bắc Đặc điểm của địa hình có ảnh hưởng trực tiếp tới khí hậu và hình thái sông suối thuộc lưu vực sông Cả

Tổng thể trên lưu vực sông Cả có 3 dạng địa hình chính như sau:

- Dạng địa hình đồng bằng và đồng bằng ven biển:

Dạng địa hình này chiếm tới 23% diện tích lưu vực Vùng đồng bằng thường bị chia cắt bởi hệ thống sông suối hoặc các kênh đào chuyển nước hoặc giao thông

Vùng ven biển vừa chịu ảnh hưởng của lũ lại vừa chịu ảnh hưởng của thủy triều Khi có mưa lớn ở hạ du gặp lũ ngoài sông chính lớn khả năng tự tiêu chảy kém Mặt khác do tác động của thủy triều, nhất là thời kỳ triều cường gặp lũ lớn thời gian tiêu rút ngắn lại gây ngập úng lâu, nhất là vùng Nam Hưng Nghi, 9 xã ở Nam Đàn và 6 xã ở Đức Thọ Về mùa khô do lượng nước thượng nguồn về ít và mặn xâm nhập vào khá sâu, những năm kiệt độ mặn xâm nhập tới trên Chợ Tràng 1 – 2 km

Độ mặn đạt tới 2-3‰ tại cống Đức Xá vào những năm kiệt gây trở ngại cho các cống lấy nước và trạm bơm ở hạ du sông Cả

- Vùng điạ hình trung du:

Vùng trung du chiếm khoảng 7% diện tích Trung du lưu vực sông Lam thuộc các huyện Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Anh Sơn, Thanh Chương, Vũ Quang, Hương Sơn và Hương Khê Đây là dạng địa hình phức tạp, bị chia cắt mạnh, dạng đồi bát úp và đồi cao xem kẽ có các thung lũng thấp

Vùng này chịu ảnh hưởng của lũ khá mạnh, nhất là những trận lũ lớn, đất thường bị xói mòn, rửa trôi mạnh, lớp đất sỏi cát thường bị nước lũ mang về, bồi lấp diện tích canh tác vùng ven sông bãi gây trở ngại cho sản xuất

- Dạng địa hình vùng núi cao

Dạng địa hình này chiếm khoảng 70% diện tích lưu vực Địa hình núi cao chủ yếu tập trung ở phía Tây, Tây Bắc và Tây Nam của lưu vực Đây là vùng gồm các

21

dãy núi dài chạy theo hướng Đông Bắc- Tây Nam,tạo nên những thung lũng sông hẹp và dốc hình thành những sông nhánh lớn như Nậm Mộ, Huổi Nguyên, sông Hiếu, sông Giăng, sông La Xen kẽ những dãy núi lớn thường có những dãy núi đá vôi như ở thượng nguồn sông Hiếu

2.1.4 Mạng lưới khí tượng thuỷ văn

Các trạm khí tượng trên lưu vực hầu hết được thành lập từ sau năm 1957 tới nay Trước năm 1957 cũng có một số trạm khí tượng hoặc đo mưa được thiết lập những quan trắc không liên tục bị gián đoạn bởi chiến tranh

Tổng số trạm đo mưa trên lưu vực là 56 trạm trong đó có 12 trạm khí tượng đo các yếu tố như mưa, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió, nắng, bức xạ v v đó là Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn, Tương Đương, Con Cuông, Đô Lương, Vinh, Hương Khê, Kim Cuông Số năm tài liệu của các trạm này ít nhất là 25 năm, nhiều nhất là 40 năm Một số trạm đo mưa có số liệu dài năm như Vinh từ 1906, Cửa Rào từ 1938, Đô Lương từ 1935, Mường Xén từ 1931, Chu Lễ từ 1932, Linh Cảm từ 1933 Tuy nhiên các trạm này có số liệu không liên tục bị gián đoạn bởi chiến tranh chỉ sau năm 1954 tài liệu đo đạc mới được liên tục

22

Hình 3 Mạng lưới thuỷ văn trên lưu vực sông Cả

Trên lưu vực có 27 trạm thuỷ văn đã được thiết lập và tính tới nay tổng số trạm thuỷ văn trên lưu vực chỉ còn 16 trạm thuỷ văn trong đó:

+ Trạm lưu lượng: chỉ có 7 trạm đo lưu lượng đó là Mường Xén, Quỳ Châu, Nghĩa Khánh, Dừa, Yên Thượng, Sơn Diệm, Hoà Duyệt

+ Trạm đo mực nước không ảnh hưởng triều: hiện tại chỉ còn 5 trạm là Thạch Giám, Con Cuông, Đô Lương, Nam Đàn, Chu Lễ

23

+ Trạm đo mực nước vùng ảnh hưởng triều còn 4 trạm đo là Chợ Tràng, Cửa Hội, Bến Thuỷ, Linh Cảm

Hệ thống các trạm quan trắc khí tượng thủy văn trên lưu vực hiện đang còn hoạt động được thống kê trong các bảng sau:

Bảng 2 Danh sách các trạm đo mưa trên lưu vực

TT Trạm Yếu tố đo Thời kỳ đo trước 1954 Thời kỳ đo

5 Yên Thượng Cả H, Q, S 1968 - nay

2.1.5 Đặc điểm khí hậu

a Các loại hình thời tiết đặc thù trên lưu vực:

Lưu vực sông Cả nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm chịu ảnh hưởng của các hoàn lưu khí quyển sau:

- Khối không khí cực đới lục địa Châu á Khối không khí này biến tính mạnh khi di chuyển từ Bắc về phía Nam bán cầu Hoạt động của khối không khí này từ tháng XI tới tháng III gây nên thời tiết lạnh và khô vào các tháng mùa đông và có mưa phùn vào các tháng cuối mùa đông

- Khối không khí xích đạo Thái Bình Dương với hướng gió Đông Nam hoạt động mạnh từ tháng V tới tháng X và mạnh nhất vào

27

tháng IX, X Đặc điểm của khối không khí này là nóng ẩm mưa nhiều, gây nên nhiều nhiễu động thời tiết như bão, áp thấp nhiệt đới Những nhiễu động thời tiết có thể đơn thuần là một hình thế thời tiết gây mưa hoặc tổ hợp nhiều hình thế thời tiết như bão và áp thấp, áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh gây mưa lớn trên diện rộng tạo nên lũ lụt nghiêm trọng trong vùng nghiên cứu

- Khối không khí nhiệt đới Ấn Độ Dương với hướng gió Tây Nam hoạt động mạnh vào các tháng V, VI, VII, VIII và mạnh nhất vào tháng VII Khối không khí này trước khi xâm nhập vào lưu vực phải vượt qua dãy Trường Sơn Phần lớn lượng ẩm đã bị mất đi do hiện tượng Fơn Khi vào tới lưu vực, khối không khí này trở nên nóng và khô, ít mưa thường gọi là gió Lào Hàng năm ảnh hưởng của những đợt gió Lào này từ

5 đến 7 đợt với tổng số ngày từ 35 đến 40 ngày Ảnh hưởng của gió Lào đã làm nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất tăng rất nhanh Nhiệt độ không khí đạt tới 40 ÷ 42°C, nhiệt độ đất đạt tới 50 ÷ 60°C khi có gió Lào thổi vào

b Các đặc trưng khí hậu sông Cả

Mùa đông từ tháng XII tới tháng II và lạnh nhất là tháng I Thời kỳ này lưu vực ảnh hưởng chủ yếu của khối không khí cực đới lục địa Châu Á Tuỳ theo sự ảnh hưởng của khối không khí này tới các vùng trên lưu vực mà cho chế độ nhiệt về mùa đông khác nhau Vùng đồng bằng nhiệt độ trung bình cao hơn ở miền núi.Nhiệt

độ trung bình năm đạt 23,8°C tại Vinh, 23,6°C ở Cửa Rào, 23,0°C ở Tây Hiếu Nhiệt độ trung bình tháng I tại đồng bằng cao hơn ở vùng núi thượng nguồn sông Hiếu.Nhưng ở vùng thung lũng Mường Xén, Cửa Rào nhiệt độ tháng I, II lại cao hơn ở đồng bằng Nhiệt độ tối thấp đạt 4°C ở Vinh (tháng I/1914),-0,5°C ở Quỳ Châu ( I/1974), 1,7°C ở Cửa Rào tháng I/1974

Mùa nóng từ tháng V tới tháng VIII với nhiệt độ trung bình tháng đạt từ 27 ÷ 29°C Tháng nóng nhất là tháng VII do hoạt động mạnh của gió Lào Nhiệt độ trung bình tháng VII đạt 29,6°C ở Vinh, 24,8°C ở Tây Hiếu, 27,9°C ở Cửa Rào

28

Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt 42,1°C tháng VI/1912 tại Vinh, 42,7°C tháng V/1966 tại Cửa Rào, 42,1°C tháng V/1931 tại Tây Hiếu

Do vị trí lưu vực nằm ở vĩ độ thấp hơn so với các lưu vực ở phía Bắc nên ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc tới vùng này đã giảm bớt, ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam đến sớm hơn, mùa đông ở đây chấm dứt sớm hơn Tổng nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất cao hơn phía Bắc 1°C

- Gió, bão

Về mùa đông hướng gió thịnh hành là gió mùa Đông Bắc, mùa hè là gió mùa Tây Nam Tốc độ gió trung bình trong các tháng mùa đông đạt 1,3 ÷ 2,0m/s và trong các tháng mùa hè là 1,5 ÷ 3,0m/s Vùng ven biển do ảnh hưởng mạnh của giómùa Đông Bắc và gió do bão gây ra Tốc độ gió bão lớn nhất đạt 37m/s tại Vinh ngày 18/VIII/1965

- Chế độ mưa

Lượng mưa năm trung bình nhiều năm trên lưu vực sông Cả biến động khá mạnh mẽ ở các vùng nó dao động từ 1.122 ÷ 1.700mm.Trên lưu vực xuất hiện vùng tâm mưa lớn nhất như tâm mưa thượng nguồn sông Hiếu,thượng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu

29