Nghiên cứu cơ sở khoa học trong việc đánh giá dòng chảy môi trường 1

- 1 0 2 ^
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜN(.
VIỆN KHOA HOC
K IIÍ TƯ Ợ K 6 T llliV VÃN VÀ MÔI TU i .<•
rồ>®°vV-—
Qíẻểt đề. tà i:
Chủ nhiệm để tài: TS. Trù n Hổ.
HÀ NỘI- 2007
i n 'ì
MỤC LỤC
MỞ ĐÀU
.

1
CHƯƠNG 1. TỎNG QUAN TỈNH HỈNH NGHIÊN c ứ u DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG TRÊN THE GIỚI VẢ Ở VIỆT NAM. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẢNH
GIÁ DCMT ĐANG Được ÁP DỤNG
.

2
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ ư TRÊN THỂ GIỚI


2
1.1.1 Những nghiên cứu ở Mỹ 2
1.1.2 Nghiên cứu của Nam Phi
.
2
1.1.3 Các nghiên cứu tại Australia

2

1.1.4 Các nghiên cứu của Châu Á 2
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u ở VIỆT NAM
.
3
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG

4
1.3.1 Phương pháp thủy văn (Hydrological methods)
4
1.3.2 Phương pháp thủy lực (Hydraulic rating methods)

4
1.3.3 Phương pháp mô phỏng môi trường sống (Habitat simulation of
microhabitat modelling methods) 4
1.3.4 Phương phốp tổng thẻ

.

.

.

5
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM T ự NHIÊN CỦA LƯU v ự c SÔNG ĐÀ

6
2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 6
2.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
6
2.3 ĐẬC ĐIỂM ĐỊA CHÁT THỒ NHƯỠNG 7

2.3.1 Đặc điếm địa chẨt (phần thuộc lãnh thổ Việt Nam) 7
2.3.2 Đặc điẻm thổ nhưOng 7
2.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG ,

.

7
2.5 THẢM PHỦ THỰC VẬT 8
2. 6 ĐẶC TRƯNG HỆ SINH THÁI
8
2.6.1 Hộ thực vật lưu vực sông Đà

« 8
2.6.2 Hộ động vật trên cạn 8
2.6.3 Hộ thủy sinh

.


.

8
2.7 MỘT SỐ ĐẶC ĐIÊM VỀ CHẾ Độ THƯỶ VĂN TRÊN SÔNG ĐÀ
.

9
2.7.1 Dòng chảy năm 9
2.7.2 Dòng chảy lũ 9
2.7.3 Dòng chảy kiệt 9
2.7.4 Dòng chảy bùn cát 9

2.8 ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO KHƯ v ự c NGHIÊN cứ u

.
:

.
10
2.8.1 Điều tra hiện trạng nguồn nước, đánh giá tổn thương hệ sinh thái, tổn thất
các giá trị môi trường 10
104
2.8.2 Tác động của đập Hòa Bình đến các hệ sinh thái khu vực hạ lưu

11
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG MỘT SỔ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY
MÔI TRƯỜNG CHO ĐOẠN SÔNG NGHIÊN c ứ u





14
3.1 PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH CÁC MỤC TIÊU ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG CHO ĐOẠN SÔNG NGHIÊN c ứ u

.


14
3.2 LựA CHỌN CÁC TUYẾN TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG

14
3.3 ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 TỈNH TOÁN CHƯỎI DÒNG CHẢY TẠI
CÁC TUYỂN ĐẢNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG

.

15
3.3.1 Thiết lập mô hình 15
3.3.2 Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực 15
3.3.3 Kết quả kiểm nghiệm mô hình thủy lực

.

16
3.3.4 Nhộn xét
.

16
3.4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỦY VẨN ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG



17
3.4.1 Giới thiệu phương pháp

.

17
3.4.2 SỐ liệu đầu vào

.






17
3.4.3 Két quả và nhận xét
17
3.5 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG CHO CÁC TUYẾN TÍNH TOÁN ĐẢ CHỌN



20
CHƯƠNG 4. HƯỚNG DÃN SỬ DỤNG MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG






___

___________________24
4.1 PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT 24
4.2 PHƯƠNG PHÁP IHA VÀ RVA
.

.
24
4.2.1 IHA


24
4.2.2 RVA

.

.



25
4.3 PHƯƠNG PHÁP DRIFT (DOWNSTREAM RESPONSE TO IMPOSED FLOW
TRANSFORMATION )
.

.
25
4.4 PHƯƠNG PHÁP IFIM ( IN STREAM FLOW INCREMENTAL
METHODOLOGY)

.

.

.

26
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ



_____________________________27
TÀI LIỆU THAM KHẢO
______
_
________________________
_____
_
___
28
105
MỞĐẢU
Dòng chảy môi trường đang là một trong các vấn đề được quan tâm nghiên cứu
của thuỷ văn sinh thái - môn khoa học nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa chu trình
thuỷ văn và hệ sinh thái, đã được ửng dụng trong các nghiên cứu ở nhiều khu vực trên
thế giới trong lũih vực quản lý tổng hợp, phát triển bền vững tài nguyên nước (Zalewski,
2002; Kundzewicz, 2002; Boruah et al, 2002; Phan Anh Đào, 2005). Dyson (Dyson.M.
et al., 2003) đã định nghĩa: Dòng chày môi trưởng là ché độ nước cung cấp cho con
sông, vùng đất ngập nước, vùng ven biển để duy trì hệ sinh íhải và ỉợi ích ở những
nơi có sự cạnh tranh về việc sử dụng nước và dòng chảy được điều tiết. Định nghĩa
này đã được Tổ chức Bảo tồn Thiên nhiên quốc tể IUCN công nhận. Đây cũng là định
nghĩa về dòng chảy môi trường mà đề tài sẽ sử dụng trong quá trình nghiên cứu.
Hệ thống sông ngòi cần đủ nước để duy trì hệ sinh thái và được quản lý để đảm ì
bảo lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường ừong lưu vực sông và trực tiếp ỉà các hệ sinhi
thái ven sông, nhất là vùng hạ lưu đảm bảo duy trì các hệ sinh thái (HST) sông ở trạng'
thái cân bằng và khỏe mạnh. Dòng chảy môi trường (DCMT) là một nhân tố rất quani

trọng đối với sức khỏe của HST nước. Vi thế, nếu DCMT không được duy trì sẽ không ị
những gẳy tổn hại đến hệ thủy sinh mà còn đe dọa con người và các cộng đồng phụj
thuộc vào sông và do đó sẽ gây nguy hiểm cho cuộc sổng, sinh hoạt và an ninh của cácc
cộng đồng dân sống ven sông và nên sản xuất của họ của khu vực hạ du.
Hiện tại, Việt Nam đang trong quá trình tiếp cận thực hiện quản lý tổng hợp tàìi
nguyên nước tiến tới khai thác sử dụng tài nguyên nước theo hướng bền vững về môii
trường và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Vì thế, nghiên cứu và ủng dụng các phươnịg
pháp đánh giá dòng chảy môi trường rất phù hợp với bổi cảnh Việt Nam và tạo ra ccơ
sở thực tiễn cũng như cơ sở khoa học cho việc thực hiện thành công các yêu cầu vrẻ
quản ỉý tổng họp tài nguyên nước, quản lý tổng hợp lưu vực sông trong thời gian tói.
Khu vực được lựa chọn trong đẻ tài là đoạn hạ lưu của sông Đà, nằm trong đ}ia
phận 3 tỉnh Hòa Đinh, Phú Thọ, Hà Tây, đoạn sông này bị điều tiết bởi hộ thống độto
thủy điện phía trên, trực tiếp bị tác động của độp thủy điện Hòa Binh. Các vấn đẻ we
cạnh tranh nguồn nước hay suy giảm chẩt lượng nước, suy thoái hệ sinh thái, cũnig
đang được đặt ra cho các tinh thuộc lưu vực sông.
1
1 G 6
CHƯƠNG 1. TÒNG QUAN TỈNH HÌNH NGHIÊN c ứ u DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH
GIẢ DCMT ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN c ứ u TRÊN THÉ GIỚI
1.1.1 Những nghiên cứu ờ Mỹ
Rất nhiều phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường bao gồm các phương
pháp thuý văn, thủy lực, mô phỏng môi trường sống và tiếp cận tổng thể đang đuợc ốp
dụng
ở Mỹ. Có 17 phương pháp được sử dụng phổ biến gôm phương pháp Tăng dòng
chảy trong sông (IFIM - Instream Flow Incremental Methodology); phương pháp
Tennant với các hiệu chinh khác nhau theo khu vực tính cho từng cơ chế thuỷ văn và
những dạng biến đổi; phương pháp 7Q10; phương pháp chuyên gia; phương pháp thuỷ
vồn dựa vào chế độ dòng /FDCA; phương pháp chất lượng nước; Trong các phuơng

pháp này, IFIM được sử dụng rộng rãi nhất tại 30 bang và thành phố lớn ở nước Mỹ.
1.1.2 Nghiên cứu của Nam Phi
Nam Phỉ là một trong những nước đầu tiên ở Châu Phi thực hiện những nghiên
cứu về đánh giá dòng chảy môi trường. Giai đoạn phát triển mạnh của các nghiên cứu
nảy là vào thập kỷ trước (King & O’Keeffe 1989; Gore & King 1989; O’Keeffe &
Davies 1991; Gore et al. 1991; King & Tharme 1994; King etal. 1995). Trong một vài
năm gần đây, các nghiên cứu tập trung vào phát triển phương pháp BBM (Building
Block Methodology-phương pháp phân tích chức Iìãng) và DRIFT (Downstream
response to imposed flow transformation-sự phản ứng của hạ lưu đối với sự thay đổi
dòng chảy bắt buộc) cũng như các cách tiếp cận phát sinh khác đẻ xác định sự bảo tồn
đa dạng sinh học. Các phương pháp này được xem là phù hợp nhất với điều kiện của
Nam Phi.
1.1.3 Các nghiên cứu tfi Australia
Những nghiên cửu về dòng chảy môi trường được thực hiện khá nhiều ở
Australia, tuy nhiêu tuỳ thuộc vào từng bang sẽ có những lựa chọn khác nhau vẻ
phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường (Growns & Kotlash 1994; Tharme 1996;
Stewardson & Gippel 1997; Dunbar et al. 1998; Arthington 1998; and Arthington &
Zalucki 1998).
Một loạt các phương pháp đang được sử dụng ở Australia như: phương pháp
Tăng dòng chảy ừong sông (IFIM - Instream Flow Incremental Methodology);
Chương trinh mô phỏng động lực sông và môi trường sống (RHYHABSIM - River
Hydraulic and Habitat Simulation Program); Tiếp cận tổng thể; Phương pháp Tennanỉ;
FDCA (Flow Duration Curve Analysis) và một loạt các chỉ số thuỷ văn khác; Phân
tích môi trường sổng và lập kế hoạch quản lý và phân phổi nước (WAMP - Water
Allocation and Management Planning); BĐM, etc.
1.1.4 Các nghiên cửu của Châu Á
Cách tiếp cận dòng chảy môi trường của Trung Quốc: Từ năm 1998, có nhiều
nghiên cứu vê dòng chảy môi tnrờng đã được thực hiện xuất phát từ nhu câu câp thiêt
bảo vệ dòng sông Vàng, con sông lớn nhất Trung Quốc và sau này là các con sông
khác ở phía Bắc. Phương pháp quốc tế để đánh giá dòng chảy môi trường cũng được

giới thiệu ở Trung Quốc. Dự án Nghiên cứu về Hệ sinh thái cửa sông Vàng và nhu cầu
nước môi trường sử dụng sổ liệu viễn thám và mô hình hoá 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 truờng, được tài ừợ bởi GWP, Trung Quốc đâ đưa ra một chương trình
kiểm soát trầm tích và sông có tên Lý thuyết khoa học và hệ thống chỉ thị sức khoẻ
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.
Dòng chảy môi trường và quản lý tài nguỵên nước ở Án Độ: các con sông luôn
giữ một vai trò quan ừọng trong đặc điểm kinh tể-xã hội ở Án Độ. Đầu những năm 70,
một đạo luật về kiểm soát ô nhiễm đã được thông qua và gần đây là Kế hoạch bảo tồn
sông quổc gia nhằm giảm ô nhiễm trong sông. Tuy nhiên, bốt chấp mọi cổ gắng, chit
lượng nước vẫn tiếp tục suy giảm, vẩn đề dòng chảy môi trường được đặc biệt quan
tâm từ phán quyết của Toà án Tối cao Ân Dộ tháng 5/1999 về duy trì dòng chảy tối
thiểu Ỉ0m3/s ở sông Yamuna. Sau đó, dong chảy môi trường đa được thảo luận tại
nhiều cuộc hội thải. 5/2001, Chỉnh phù Ân Độ đã thông qua Quyền đánh giá chát
lượnẹ nuớc (WQAA) trong đó cỏ đề cập đến “dòng chảy tối thiểu trong các sông đề
bảo tôn hệ sinh thái”.
Nghiên cứu dòng chảy môi trường ở Bangladesh: Trường Đại học Kỹ thuật và
Công nghệ Bangladesh kết hợp với Dutch Delft Cluster đs thực hiện nghiên cứu về sự
phù hợp của các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường ỏr Bangladesh; các khỉa
cạnh kinh tế, xã hội trong đánh giá dòng chảy môi trường. Nghiên cứu cũng đã tiến
hành các thu thập và phân tích so liệu thuỷ văn và sử dụng một số phương pháp thiuỳ
văn khác như phương pháp Tennant, Constant Yield, Flow Duration Curve vả Range
of Variability Approach.
1.2. TÌNH HỈNH NGHIÊN c ứ u Ở VIỆT NAM
Tại Việt Nam dòng chảy môi trường mới được chú ý đến trong khoảng 10 nim
gần đây. Một sổ các nghiên cứu đs được tiến hành bao gồm:
❖ Dự án nghiên cứu dòng chảy môi trường để lập quy hoạch về duy tri dòng chảy
trên dòng chính của sông Mê Công thuộc chương trình sử dụng nước (WUP)
của Uỷ ban sông Mê Cổng, theo 3 giai đoạn :

- Theo phương pháp thuỷ văn (đfl kết thúc 2004)
- Theo kiến thức sẵn cỏ (song song với giai đoạn 1 và kết thúc vào năm
2004)
- Theo nghiên cứu trực tiếp, ừong đó có các điều tra về hộ sinh thái (2004 -
2008). Công việc về đánh giá dòng chảy trong giai đoạn này sẽ sử dụng
phương pháp DRIFT như một mô hình ứíu thập và phân tích số liệu
❖ Dự án đánh giá dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Hương. Dự án này do
IUCN phối hợp với IWMI và Ban Quản lý lưu vực sông Hương thực hiện trong
các năm 2003 - 2004. Phương pháp DRIFT sửa đổi đa đuợc sử dụng trong
nghiên cứu này. Các phân tích, đánh giá được thực hiện dựa trên các kịch bản
thuỷ văn được đưa ra bởi các chuyên gia.
❖ Các nghiên cứu của khoa Thuỷ văn Môi trường - Trường Đại học Thuỷ lợi, bao
gồm các nghiên cứu về cơ sở khoa học và phương pháp tính toán ngưỡng khai
thác sử dụng nguồn nước và dòng chảy môi trường; một số nghiên cứu ứng
107
3
dụng thử nghiệm một số phương pháp đánh giá nhanh dòng chảy môi trường
theo các chỉ số trong một số đề tài, dự ản cụ the.
Như vậy, nhìn chung, các nghiên cứu ữong nước mới tiếp cận khái niệm hoặc
một sô phương pháp đánh giá nhanh theo các chỉ số, đơn giản nhưng thông dụng của
thê giới. Các nghiên cứu cũng bước đầu tỉm hiểu để tiến tới xây dựng phương pháp
đánh giá dòng chảy môi trường phù hợp với tinh hình số liệu, năng lực và điều kiện
của các lưu vực sông ở Việt Nam.
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG
Theo Thame R.E (2003) đã thống kê được 207 phương pháp đánh giá DCMT.
Thực tế thường dùng nhất là phân loại theo bản chất. Theo cách phân lọai này có thể
chia thành 5 nhóm phương pháp sau:
1. Phương pháp thủy văn (có sách ghi thành 2 nhóm Thủy ván và Thủy lực).
2. Phương pháp mô phỏng môi trường sổng.
3. Phương pháp tiếp cận tong thể.

4. Phương pháp chuyên gia.
5. Phương pháp kết hợp.
1.3.1 Phuxmg pháp thủy văn (Hydrological methods)
Các phương pháp nhìn chung là đơn giản, dễ áp dụng, có độ tin cậy không cao và
thường sử dụng trong giai đoạn quy hoạch. Các số liệu thủy vãn như chuỗi dòng chảy
trung binh ngày hay tháng được phân tích đẻ xác định các chỉ sổ dòng chảy chũẫn mà
sau đó sẽ trở thành các giá trị DCMT đề xuất. Thông thường thì các nhu cẩu DCMT
được coi là một phần của dòng chảy (thường ỉà dòng chảy nhỏ nhất, ví dụ như Qtt -
lượng dòng chảy bàng hay vượt quá 95 % của thời gian) đẻ duy trì “sức khỏe” của
sông, các loài cá hay các đặc trưng sinh thái quan trọng khác ở mức độ cỏ thể chấp
nhận được theo thời đoạn năm, mùa hay tháng.
1.3.2 Phuorng pháp thủy lực (Hydraulic rating methods)
Các phương pháp thủy lực sử dụng sụ thay đổi về các đặc trung thủy lực như
chu vi uớt hay độ sâu dòng chảy lớn nhẩt, diện tỉch lòng sông có nước thường xuyên
để xác định DCMT. Chúng đưa ra các chỉ số đơn giản về môi trường trong sông ứng
với một giá trị lưu ỉượng cho bước. Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến ở
Mỹ và Úc và một nhà nghi&n cứu đã chỉ ra các vấn đề trong việc cố gẳng xác định các
gia trị ỉưu lượng ngưỡng mà dưới các gỉá trị này, chu vi ướt giảm rất nhanh. Do hạn
chê này, phương pháp sẽ phù hợp trong việc hỗ ừợ ra quyết định theo các kịch bản và
các cuộc đàm phán phân bổ nước hơn là để xác định một giá trị ngưỡng sinh thái.
1-3.3 Phương pháp mỗ phỏng môi trường sống (Habitat simulation of
microhabitat modelling methods)
Các phương pháp mô phỏng môi trường sống đã được xây dựng sử dựng dữ
liệu về môi trường sống của các loài để xác định nhu cầu dòng chảy sinh thái. Tronẹ
các điêu kiện môi trường đảm bảo cho một sổ loài sinh vật nước ngọt, chỉnh các yêu tô
vật lý bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi các thay đối của chá độ dòng chảy. Mổi quan hệ
giữa dòng chảy, môi trường sống và các loài sinh vật có thể được mô tả bằng sự liên
kêt giữa các đặc trưng của sông nhu độ sâu và lưu tốc dòng chảy ứng với các giá trị
dòng chảy đo đạc hay mô phỏng khác nhau. ỈChi mối quan hệ giữa môi trường vật lý
108

4
và dòng chảy được thiết lập, chúng có thế được liên kết với các kịch bản dòng chảy
ừong sông.
1.3.4 Phirơng pháp tổng thể
Trong suốt thập kỷ qua, các nhà sinh thái học về sông đỉ đua ra ngày cảng
nhiều cách tiếp cận tong thế hơn để xác định DCMT, duy trì và bảo tồn hê sinh thái
sông, chứ không chỉ tập trune vào một sổ ỉoài. Từ phương pháp tíép cận tong thẻ hệ
sinh thái do Arthington đề xuât năm 1992, cấc phương pháp tiếp cận tổng thể đa được
xây dựng và áp dụng, đầu tí6n ở úc và Nam Phi và gàn đây là ở Anh. Loại phương
pháp này cho ĩỉng nếu các độc trung nào đó của chế độ thủy vin tự nhiên của sông được
xác định và lồng ghép vào chế độ dòng chảy đs biến đổi, thỉ cản phải duy tri tất cả các
yếu tổ khác đang cân bàng, quin thể sinh vật hiện tại và sự toàn vẹn của cốc chức năng,
hệ sinh thái. Tương tự như vậy, Spark (1992,1995) đ& chỉ ra ràng thay vỉ việc tối ưu hóai
chế độ dòng chảy cho một hay một sổ loài, cách tiếp cận tổt hơn là xác lập chế độ dòng;
chảy tự nhiên duy trì tất cả các loài.
109
5
110
CHƯƠNG 2. ĐẬC ĐIẺM TỤ NHIÊN CỦA LƯU v ự c SÔNG ĐÀ
Để có thể áp dụng các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường cho điều
kiện Việt Nam, trong nghiên cứu này chúng tôi đã lựa chọn đoạn sông nghiên cứu thí
điểm là đoạn sông hạ lưu sông Đà, từ sau đập
Việc chọn đoạn sông trên để
nghiên cứu thí điểm căn cứ vào các lý
do sau:
- Sông Đà nằm trong hệ thống
sông Hồng đóng vị trí quan
trọng trong phát ừiển kinh tế của
đồng bàng sông Hồng
- Chưa có nghiên cứu nào về đánh

giá dòng chảy mỏi truing thực mnh J Đ sô Đ i nghiẾn cứu
hiện ứên hệ thông sông Hông
- Vấn đề duy trì và bảo đảm chế độ dòng chảy môi trường cho sông Đà là một
vấn đề quan trọng vông Hồng đang bị suy thoái do ảnh hưởng của hoạt động
dân sinh và phát triển trên lưu vực cũng như thành phố Việt Trì.
- Đoạn sông nghiên cứu là đoạn sông hạ lưu của một đập dâng lớn-đập Hòa Binh,
có hoạt động sử dụng nước diễn ra phức tạp
- Đập Hòa Bình đã xây dựng trên sông Đà không có công trình nào cho cá di
chuyển lên thượng lưu.
2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
Sông Đà là chi lưu lớn nhất phía hữu ngạn sông Hồng, bắt nguồn từ vùng Ngụy
Sơn (Vân Nam, Trung Quốc). Lúc đầu sông chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam, sau
đó ngoặt sang hướng Đông, tới thị xã Hòa Bình chuyển sang hướng Bắc rồi đổ vào
sông Hồng ở đoạn Trung Hà, phía trên thành phố Việt Trì 12 km. Diện tích toàn bộ
lưu vực sông là 52900 km2, phần lưu vực nằm trên lãnh thổ nước ta là 26919 km
(chiếm 50,9%), nằm chủ yếu trong địa phận các tỉnh vùng núi Tây Bắc gồm Hòa Bỉnh,
Sơn La, Điện Biên, Lai Châu và một phần nhỏ của các tỉnh Yên Bái, Hà Tây và Phú
Thọ. Đây là lưu vực sông có nguồn nước rất quan trọng đổi với sự nghiệp phát triẻn
kinh tế, xã hội các tỉnh Điện Điên, Lai Châu, Sơn La và Hòa Bình đặc biệt là tiềm
năng rất lớn về thủy điện (Hiện nay đã cỏ nhà máy thủy điện Hòa Bình với công suất
1920 MW đảm bảo nguồn điện năng dồi dào cho sản xuất và đời sống và ừong tương
lai gần sẽ có thêm nhà máy thủy điện Sơn La với công suất 3600 MW lớn nhất khu
vực Đông Nam Á).
2.2 ĐẬC ĐIẺM ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
Sông Đà phần lón thuộc vùng núi phía Tây Bắc nước ta có đặc điểm địa hinh,
địa mạo rất phức tạp, bị cắt xẻ mạnh mẽ, được câu tạo bời những dãy núi cao, xen kẽ
những dây núi cao là những thung lũng sâu, hẹp hình chữ V, sông suối có độ dốc lớn
phân bố khắp nơi. Đường phân thuỷ của lưu vực sông Đà có dạng răng cưa nhọn và độ
dốc đạt tới 450. Đến gần Lai Châu, sông Đà chảy qua dải cao hẻm vực sâu có độ cao
800-900 m, dài 200 km ngăn cách cao nguvên Sìn Chải với cao nguvên Mộc Châu, độ

6
I l l
cao lại tăng lên gần 1000 m. Qua khỏi Mộc Châu, dải cao nguyên mới hạ thấp hăm,,
biến thành các đồi lượn sóng.
BẢN d ó k h u v ự c N O H ẾN c ơ u D ÒNO CKẢY M ÔI TO ƯỜNO
Hình 2. Bản đồ khu vực nghiên cứu dòng chảy mỏi tnrồrag
2.3 ĐẬC ĐIỂM ĐỊA CHÁT THỔ NHƯỠNG
2.3.1 Đặc điểm địa chất (phần thuộc lãnh thổ Việt Nam)
Đặc điểm địa chất lưu vực sông Đà có những nét riêng biệt mà các vùng kháic
không cổ và được hình thành trong nhiều giai đoạn kiến tạo xảy ra rất mãnh liệt khiic
nhau, có nhiều đứt gfiy, uổn nếp và sụt lún.
2.3.2 Đặc điểm thổ nhưỡng
Theo tài liệu đánh giá tài nguyên đất, lưu vực sông Đà có các nhóm đất chỉnh là:
- Nhóm đất phù sa cổ
- Nhóm đẩt Feralit: đẩt feralit trên đá phiến, đá gơ nai và đổ mẹ khác; đắt
feraiit trên đá ba-dan và đá mắc-ma; đắt feralit trên đá vôi
- Nhỏm đất đen, nhóm đất mùn vàng đỏ trên núi, đẩt xám bạc màu
2.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG
Do bị chi phối bởi yếu tổ địa hỉnh phức tọp, núi cao xen lẫn đồi núi thấp, ỉiru
vực sông Đà có chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa đan xen một số tiểu vùng khí hậu á
nhiệt đới, ôn đới và cận ôn đới, mùa hè mưa nhiẻu, chịu ảnh hưởng của gió mừa Đỏng
Nam và gió Phơn Tây Nam, ít chịu ảnh hưởng của bfto, mùa đông thường ngán do dãy
Hoàng Liên Sơn cao trên 3000m chạy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam có tác diụng
ngăn cản sự xâm nhập của không khỉ cực đới về mùa đông. Bức xạ tổng cộng khoảng
128-133 kcaỉ/cm3.năm. Nhiệt độ không khí có sự phân hoá theo độ cao của địa hinh.
Trong năm, trên lưu vực có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô, mùa mưa thưòng từ
tháng IV đến tháng X (tập trung từ tháng VI đến tháng v n i - chiếm 50-65% lượng
mưa trong năm, tháng VII có lượng mưa lớn nhất). Lượng mưa năm có xu thê giảm
dần từ phía Đông sang phía Tây.
7

2.5 THẢM PHỦ THựC VẬT
112
Thảm phủ thực vật bao gồm rừng tự nhiên, rừng trồng, trảng cây bụi và trảng cỏ.
Theo kết quả kiểm kê rừng tại thời điểm 31/12/1999, Tây Băccó 963 441ha rừng, trong
đó theo nguồn gốc có 884 409ha rừng tự nhiên và 79 032 ha rừng trồng theo công dụng
có 713 563 ha rùng phòng hộ, 171 829 ha rừng đăch dụng và 78 049 ha rừng sản xuất;
theo loại cây có 788 318 ha rừng gỗ, 65 883 ha rừng tre nứa và 109 240 ha rừng khác
với trữ lượng gỗ rừng khoảng 41 753 976 m3 và khoảng 431 389 nghìn cây tre, nứa.
2. 6 ĐẶC TRƯNG HỆ SINH THÁI
2.6.Ỉ Hệ thực vật lưu vyrc sông Đà
Theo số liệu thống kê, hệ thực vật vùng lưu vực sông Đà có khoảng 214 hạ, 852
chi và khoảng 2 506 loài thực vật. Trong đó, cây hạt kín hai lá mầm - Magnoliosida có
146 họ, 580 chi, 1782 loài; cây hạt kín một lá mầm - Liliopsida có 31 họ, 167 chi, 418
loài; các cây hạt trần - Pinophita có 7 họ, 14 chi, 19 loài; ngành lá thông -
Psilotophyta có 1 họ, 1 chi, 1 loài; ngành Mộc tặc - Equisetophta có 1 họ, 1 chi, 2 loài;
ngành Thông đất - Lycopodiophyta có 2họ, 3 chi, 18 loài; ngành Dương xỉ -
Polypodiophyta cỏ 16 họ, 86 chi, 266 loài.
Đã có 132 loài trong tổng số 337 loài thực vật quý hiếm vùng lưu vực sông Đà
được ghi trong sách Đỏ Việt Nam, ừong đỏ có ỉ 1 loài thuộc cấp E-đang nguy cấp, 26
loài thuộc cấp V-sẽ nguy cấp, 58 loài thuộc cấp R-hiếm, 26 loài thuộc cấp bị đe dọa,
2.6.2 Hệ động vật trên cạn
Cho đến nay, lưu vực sông Đà đã thống kê được 675 loài động vật có xương
sống thuộc 108 họ, 29 bộ (chưa kể các loài côn trùng, động vật không xương sổng ở
cạn khác). Trong đó có 122 iaoì thú, thuộc 33 họ, 8 bộ; chim có 420 loài thuộc 56 họ,
17 bộ, bò sốt cỏ 98 loài thuộc 13 họ 3 bộ và lưỡng cư có 35 loài thuộc 6 họ 1 bộ.
2.6.3 Hệ thủy sinh
Hiện hệ thực vật nổi ở hồ Hòa Bỉnh trên sông Đà cho thấy có 139 loài thuộc
ngành tảo Silic (có sổ lượng loài đông nhẩt 57 loài chiếm 40% trên tổng sổ loài), tảo
Lục (48 loài, chiếm 34,5%), tảo Lam (28 loài), tảo Giáp, tảo Vàng và tảo Măt (4Ioài).
Đến nay thủy vực nước ngọt vùng Tây Bắc đa thống kê được 55 loài động vật

nổi thuộc các nhỏm trừng bánh xe (Rotatoria), giáp xác râu ngành (Cladocera), giáp
xác chân chèo (Copepado), có bao (Ostracoda).
Động vật đáy ở lưu vực sông Đà có khoảng 70 loài thuộc các nhóm giun ít tư
(Oligochaeta), động vật thân mềm và tôm cua. Ở Hồ Hòa Binh đs xác định được 9 loài
thuộc các nhóm động vật thân mềm hai mảnh vỏ Đivaỉia, ốc Gastropoda, tôm càng họ
Palaemonỉdae, cua họ Potamidae. Do cấu trúc nền đáy là sỏi đá, đất cứng và độ dốc bờ
khá cao cộng với độ sâu hổ lớn, thành phần sinh vật đáy ở đây không phong phú.
Khu hệ cá sông đã được nghiên cửu từ khá sớm cho thấy có 174 loài cá thuộc
85 giống, 19 họ, 6 bộ. Trong đó, bộ cá chép có thành phần loài phong phú nhât, 123
loài (chiếm 70,6%), 59 giống. Bộ cá nheo có 28 loài (16%), 12 giống. Trong thành
phần có 6 loài cá nuôi nhập nội, còn lại là cá tự nhiên. Điều đáng chú ỷ là trong khu hệ
cá sông Đà có 19 loài có giá trị kinh tế. Trong đó có 8 loài ghi trong sách Đỏ Việt
Nam: cá chiên, cá anh vũ, cá lăng, rầm xanh,
8
2.7 MỘT SỐ ĐẬC ĐIẺM VẺ CHÊ Độ THUỶ VĂN TRỂN SÔNG ĐÀ
2.7.1 Dòng chảy năm.
Lượng mua trung bình hàng năm của cồ lưu vực sông Đà tương đối ltórm, vàoo
khoảng 1900 mm. Do đặc điểm mưa như vậy nên dòng chảy năm của sông Đà ríât dôi ti
dào: tong lượng nuớc bình quân nhiều năm của sông Đà khoảng 55,7 tỳ m3 úimig với ả
lưu lượng binh quân năm ỉà 1770 m3/s. Tính trung bình trên toàn lưu vực sômtg Đà,t,
Moduyn dòng chảy tương ứng là 33.51 1/s/Km2 với chiều sâu dòng chảy 1058 Iĩiưm.
Trong mùa mưa, lượng nước tính ở phần thượng lưu cùa đập thuỷ đitệm Hoàà
Bình chiếm khoảng 75% - 78% tổng lượng nước cả năm. Trong mùa khô, lượng nướcc
giảm mạnh, còn trên 23%.
Nước mặt và nước ngầm trong toàn lưu vực nói chung cỏ lưu lượng vả chấtt
lượng dòng chảy thay đổi theo mùa. Mùa mưa, nước các dòng sông suôi dâing ca<v,
thường gây ra lũ lớn tại các địa phương ừong vùng, thậm chí có cả lũ quét, kẻnn theoo
lở núi và ỉũ bùn với tần suất có xu hướng gia tăng.
2.7.2 Dòng chảy lữ
Xem xét dòng chảy mùa lũ, lũ trên lưu vực sông Đà thường do những trận m;ưa ràco

nhiệt đới gây nên trên một phạm vi rộng, có cường độ lỏn. Lượng nước mùa lũ chiếrm
bình quân từ 77,6% đến 78,5% lượng nước cả năm, riêng tháng vin chiếm tới 23,7% lềà
tháng có lượng dòng chảy lớn nhát Mừa cạn kéo dài trong 7 tháng (từ tháng XI đến tháng
\ọ. Nước lũ sông Đà lớn nhất trong hệ thống sông Hồng do các tiling tâm mua lớn phâm
bổ ở trung lưu sông Đà gây ra. Đoạn từ Lý Tiên Độ tới Tạ Bú, mưa lớn trên các sườn núii
cao đón gió Tây Nam. Sự hoạt động sớm của áp thắp phía Tây là nguyên nhân chủ yéiu
dẫn đến sự xuất hiện lưu lượng đỉnhĩfl vào tháng vn.
2.7.3 Dòng chảy kiệt
Từ tháng XI đẻn tháng V năm sau là thời kỳ mùa cạn, lượng mưa trong thời kjỳ
này giảm nhiều và không vượt auá vài chục miỉimét trong mỗi tháng, nước sông chiủ
yếu do lượng nước ngầm cung cap. Mực nước và lưu lượng giảm đi nhanh chóng trong
tháng Xỉ và xn, biến đổi chậm từ tháng I đến tháng n.
Dòng chảy bình quân tháng nhỏ nhất trên dòng chính sông Đà ít biến đổi tử
thượng lưu về hạ lưu, dòng chảy mùa cạn của các sông Nhánh phân bố theo không
gian cũng giống như dòng chảy năm, moduyn lưu lượng nhỏ nhất các sông suối bên bở
trái dao động từ 3+ 8 1/skm2, bên bờ phải giảm xuống chừng 1+3 1/skm2. Nhưng trên
các phụ lưu thi phạm vi biến đổi này khá lớn.
2.7.4 Dòng chảy bùn cát
về đặc điểm chế độ dòng chảy bùn cát của sông Đà thì sông Đà là sông có độ
đục vào loại cao nhất trên toàn quốc, dòng chảy bùn cát giảm về phía hạ lưu. Điều đó
chứng tỏ mức độ xâm thực của nuớc chảy trên lưu vực ở phía Việt Nam thấp hơn ở phía
Trung Quốc. Có thể giải thích hiện tượng này bởi sự giảm sút lượng mưa trên lưu vực
sông Đà ở đoạn từ Lai Châu trở xuống, mặt khác diện tích đá vôi cũng tập trung nhiêu
trên đoạn này.
113
9
114
2.18 ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO KHU v ự c NGHIÊN c ử u
2.8.1 Điều tra hiện trạng nguồn nước, đánh giá tổn thương hệ sinh thái, tổn thất
cá«c giá trị môi trường

*•* Tĩnh hình biến đổi dòng chảy hạ lưu đập Hòa Bình
a) Tác động của đập Hòa Bình đến sự biến đổi dòng chảy hạ lưu
■ Tnrớc khi có đập:
- Trong mùa lũ: Tại trạm Hòa Bình, tổng lượng nuớc mùa lũ chiếm 71-85%
(riêng tháng VIII có thể chiếm tới 33%) tổng lượng nước cả năm., Tại trạm
Sơn Tây: tông lượng nước mùa lũ chiếm 66-83% (riêng tháng VIII có thể
chiếm tới 37.3%) tổng lượng nuớc cả năm
- Trong mùa kiệt, trên sông Hồng đã nhiều lần xuất hiện lưu lượng nước nhỏ, mục
nước thấp, gây nên tỉnh trạng thiếu nước nghiêm trọng.
■ Sau khi có đập, chế độ dòng chảy ở khu vực hạ lưu sẽ thay đổi đáng kể do có sự
điều tiết đòng chảy của hồ.
- Trong mùa lũ: hồ Hòa Bình hoạt động đa có tổc dụng điều tiết lũ (Qu^g lớn
nhất chỉ bầng khoảng 71-82% so với trước), làm giảm lưu lượng đỉnh lũ cho
hạ lưu (chỉ còn khoảng 50% tại Hòa Bình, Sơn Tây so với trước), giá trị
lớn nhốt trước đây xuất hiện vào tháng vni nay xuất hiộn vào tháng
VII.
- Trong mùa kiệt: Sau khi hầ chứa đi vào hoạt động đã góp phần tâng đáng kể
lưu lượng nước vào các tháng mùa kiệt. Cụ thể: Qtìt, tại trạm Hòa Bình tăng
48,5%, tại Sơn Tây tăng 6,7%. Q tháng kiệt nhất tại trạm Hòa Bình tăng 110%,
tại Sơn Tây tăng 16,6%
b) Tác động của đập Hòa Đinh đến sự thay đổi mực nước hạ lưu
Xây dựng quan hệ Q = f(H) tại các trạm Hòa Binh, Sơn Tây trước và sau khi
NMTĐ Hòa Binh hoạt động.
H (cm)
Poly. (Tnrởc H ò a Bình) " " • Poly. (Sau H òa B inh)
Hình 3. Đường quan hệ Ọ=f(H) trạm Hòa Binh
10
H (cm)
115
Poly. CIYirtc Hò« Bình) - - • Poly. (Sau Hòm Btnh) I

Hình 4. Đường quan hệ Q=f(H) trạm Sơn Tây
Quan sát các hình vẽ cho hai giai đoạn, ta thấy đường quan hệ Q = f(H) tại trạmi
Hòa Bình đã thay đổi rỗ rệt. Đường Q = f(H) của giai đoạn từ 1991-2002 hạ thâp hơni
hăn giai đoạn trước (nghĩa là với cùng một giá trị mực nước, ta sẽ tra được lưu lượng
của giai đoạn sau lớn hơn giai đoạn trước). Còn ở hai trạm Son Tây, đường quan hệ
chỉ cỏ thay đổi ít hơn là do ảnh hưởng của đậpNMTĐ Hòa Bình giảm dần theo chiều
dòng chảy.
c) Xói lở lòng sông Đà ở hạ lưu
Đoạn sông nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp và rẩt mạnh mẽ của công trình
thủy điện Hòa Binh. Do tác dụng của hồ chứa, dòng chảy hạ lưu, nhất là trong mùa lữ,
có năng lượng lớn, hầu như không mang bùn cát, đa gây ra xói lở mạnh mẽ lòng sông
Đà ở sau đập, đặc biệt trong phạm vi 3 km sau (%). Tùy thuộc vào mức độ xả lũ mạnh
hay yếu khác nhau (quy trình điều tiết của hồ) mà tác động xói lở hai bờ sông Đà diễn
biển khác nhau.
Từ chán đập tởi khoảng cách 10 km về phía hạ ỉtru có thẻ coi là đoạn xói cục
bộ, đặc biệt là trong phạm vi lkm sau đập, độ xói là lớn nhất. Tuy vậy, độ s&u xỏi lớn
nhát trung bình qua các năm có xu thế giảm dần. Độ xói giảm dần từ Hòa Binh đến
Trung Hà
d) Tác động của độp Hòa Bình đến sụ thay đổi lưu lượng phù sa:
Sau khi hồ chửa hoạt động, một luợng lớn lượng phù sa bị giữ lại trong hồ nên
lưu lượng bùn cát lơ lửng và độ đục ở hạ lưu giảm rỡ rệt. Theo hỉnh 7, ta thấy lưu
lượng phù sa lơ lửng giai đoạn sau khi hồ chứa hoạt động vào mùa lũ đã giảm rõ rệt
40-50% do một lượng lớn bùn cát bị giữ lại trong hồ do chức n&ng đièu tiết lũ của hồ,
Rnăm tại Sơn Tây là 1690 kg/s - giảm 52%, còn R các tháng II, III và IV không có
sự thay đổi lớn.
2.8.2 Tác động của đập Hòa Bình đến cic hệ sinh thái khu vực hạ lưu
a) Tác động tới hệ sinh thái nước ở hạ lưu:
Việc xây đập Hòa Bình ngăn sông đã làm giảm dòng chảy xuống hạ lưu đập
trong mùa kiệt, từ đó dẫn đến suy giảm hệ sinh thái khu vực hạ lưu (vùng ven sông,
bãi sông, cửa sông) cả về số lượng và chất lượng (hàm lượng chất dinh duỡng) theo

hướng mất đi một số loài cá di cư, ưa nước chảy, tăng số lượng loài ca sống trong tâng
11
116
nưrớc sâu và ưa nước tĩnh. Khu hệ sinh vật nổi biến động theo hướng tăng số lượng các
loài sông thích nghi với thủy vực nước tĩnh hoặc chảy chậm. Do đập ngăn sông nên đã
chặn đường di cư cùa một số loài cá cần đi lại qua đập để tìm bãi đẻ hoặc để tìm bãi
ăn. Các loài cá di cư sinh sản cần phải qua đập là cá mòi, cá cháy, cá mè trắng, cá trăm
đen, cá chiên.
Theo kết quả điều tra khảo sát thực địa tại khu vực hạ lưu đập, từ sau khi có đập
Hòìa Bình, nhiều loài cá bị mất đi và sản ỉượng đánh bắt cũng giảm hẳn. Giai đoạn đầu
saui khi hồ mới hình thành, vẫn còn nhiều loài cá lớn phía trên thượng lưu hồ. Hiện
này', lượng cá trên hồ giảm mạnh, kể cả cá lớn cũng như lượng bứng cá và cá con.
b) Tác động tới hệ sinh thái nông nghiệp ven hạ lưu sông ngoài đê:
Những ảnh hưởng của việc xây dựng đập đối với hệ sinh thái nông nghiệp ven
hạ lưu sông ngoài đê là do sự biến đổi của chê độ thủy văn và chất lượng nước khu
vực hạ lưu sông:
- Do có hồ Hòa Bình, chế độ dòng chảy hạ lưu đập được điều tiết điều hòa hơn,
lưu lượng dòng chảy trong mùa kiệt tăng từ giá trị dòng chảy tự nhiên là 120
m3/s lên 680 m3/s, giúp giảm xâm nhập mặn ở hạ lưu và cấp nước tưới cho
nông nghiệp;
- Chế độ dòng chảy được kiểm soát và điều hòa hom nên sản xuất nông nghiệp sẽ
ổn định hom.
- Lượng phù sa bồi tụ thêm cho đất giảm, dẫn đến ỉàm giảm năng suất cây trồng;
- Do quá trình biến đổi mực nước đột ngột dln đến cốc hiện tượng xói lở bờ hạ
lưu và xói lòng sông hạ lưu đập (ảnh hưởng của hiệu ứng nước trong sau khỉ
qua đập);
- Một số vùng không còn bị ngập hàng năm nữa, cũng như một số bai bồi không
còn được phơi cạn nhu trước đe thực hiện quy trình canh tác, sản xuất cũ;
- Tạo điều kiện cho sâu bệnh phát biển do độ ẩm tâng, và không còn bị tiêu diệt
do ngập lụt hàng năm;

c) Tác động tới hộ sinh thái nông nghiệp vùng được bổ sung nước tưới:
Một trong 3 nhiệm vụ chính của hồ Hòa Binh là cấp nước tưới vào mùa cạn cho
một vùng nông nghiệp nằm ở hai bên bờ sông phía trên châu thổ sông Hồng, với tổng
diện tích là khoảng 30 ha. Khu tưới được cấp đủ nước sẽ đảm bảo ổn định năng suất và
tỉng thời vụ. Tuy nhiên, khả năng phát triển cỏ dại và sâu bệnh sẽ táng lên do các mầm
bệnh đi theo nguồn nước tới.
d) Tác động tới sinh kế của người dân sống ven sông:
Sụ xuất hỉộn và hoạt động của đập Hòa Bình ảnh hưởng rất lớn đến dân sinh và
cơ cấu nghề nghiệp ở khu vực này:
- Phía dưới đập: số người làm nghề đánh cá giảm hẳn. Nguyên nhân có thể là do
lượng cá trong sông giảm, các bãi cá đẻ không giống trước do độ sâu mực nước
trong mùa cạn tăng lên và do người dân chuyên sang các nghề khác có thu nhập
cao hơn và chủ động hơn.
- Khu vực thượng lưu hồ: diện tích rừng bị thay thế bằng một vùng hồ rộng lớn,
rừng không còn nên số người sống bằng lâm nghiệp giảm
12
Ngư dãn không có đất canh tác, buôn bán khó nên phải sống dựa vào nghề cá,
sản lượng cá giảm nên cuộc sống khó khăn. Nhiều người dân chuyển sang làm
nghề khai thác vẬt liệu xây dựng, cát sỏi trong sông
Hiện nay, sản lượng cá đánh bắt được giảm nhiều, chủ yếu là khai tác tôm, sản
lượng tôm táng, góp phần làm tăng thu nhập cho người dân.
117
13
3.3 ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 TÍNH TOÁN CHUỖI DÒNG CHẢY TẠI
CÁC TUYỂN ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG
3.3.1 Thiết lập mô hỉnh
a) Số liệu địa hình
Số liệu địa hình khu vực nghiên cứu được thu thập từ Dự án Điều tra do Đoàn
khảo sát sông Hồng thực hiện năm 1997 và 2000 bao gồm:
• 48 mặt cắt trên sông Đà: từ đập thủy điện Hòa Bình đến ngã ba Trung Hà;

• 89 mặt cát trên sông Hồng: từ trạm Yên Bái đến trạm Sơn Tây;
• 23 mặt cắt trên sông Lô: tò trạm Vụ Quang đến ngã ba Việt Trì.
118
b) Điều kiện biên và điều kiện ban đầu
Điều kiện biên được sử dụng trong mô đun thủy động lực bao gồm số liệu lưu
lượng và mực nước trung bình ngày (từ nin 1997 đến 2006).
Bing 2. sé liệu bỉên sử dụng trong mô đun MIKE 11
TT
Trym
Sông
Đặc trung
Mục đích
1
Hòa Đình
Đà
Q
Điên trên
2
Yên Đái Thao
Q
Biên trên
3
Vụ Quang
Lô
Q
Biên trên
4 Trung Hà
Đà
H
Hiệu chỉnh, kiểm nghiệm

5
Phú Thọ
Thao
H
Hiệu chinh, kiểm nghiệm
6
Việt Trì
Lô
H
Hiệu chỉnh, kỉém nghiệm
7
Sơn Tây Hồng
H
Biên dưới
Điều kiện ban đầu được chọn ỉà lưu lượng và mực nước ở các biên tại thời điểm
bắt diu tính toán.
3.3.2 Kết quả hiệu chỉnh mô hỉnh thủy lực
Đẻ hiệu chỉnh mô hình thủy lực nhằm tìm bộ thông sổ tối ưu, nghiên cứu đã sử
đụng íố liệu thủy văn thực đo (lưu lượng và mực nuớc) năm 1997. Thông số cần tối ưu là
hệ sô ìhám Manning của lòng dẫn. Hệ số này được hiệu chỉnh dựa trên nhũng tài liệu và
nghiêi cứu đã có CŨ1ỈẸ như qua quá trinh thử sai. Khoảng các giá trị hệ số nhám Manning
ứiuờni gặp: từ 0,05 đon 0,1 đối với bãi sông và từ 0,02 đến 0,035 đối với lòng chính.
15
119
Bảng 3: Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực
TT
Trạm
Chỉsé Nash
1
Phú Thọ 97.1 %

2
Việt Trì
95.3 %
Hình 6: Két qui hiệu chỉnh mô hình thày lực Hình 7: Kết quỉ hiệu chỉnh mô hiinh thây
tại trạm Phú Thọ lực tại trạm Việt Trì
3.3.3 Kết quả kiểm nghiệm mô hình thủy lực
Để kiểm tra độ ổn định của mô hình thủy lực với bộ thông sổ đã tối ưu được,
nghiên cứu đã tiến hành kiểm nghiệm mô hỉnh vói sổ liệu thủy văn độc lập năm 1998.
Kết quả kiểm nghiệm cho thốy: đường quả trình mực nuóc bình quân ngày tính toán từ
mô hình và đường quá trình mực nước thực đo tại các mặt cắt kiểm ưa tương điối phù
hợp. Độ hữu hiệu của mô hình đạt tới 94,9 %. Theo tiêu chuẩn của WMO, mtô hỉinh
được đánh giá vào loại tốt.
Bỉng 4: Kết quỉ kiểm nghiệm mô hình thủy lực
TT
Trạm
Chỉ 9ố Nash
1
Phú Thọ
86.9 %
2
Việt Tri
94.9 %
Hình 8: Kết quỉ kiềm nghiệm mô hình thủy Hình 9: Kết quỉ kiềm nghiệm mô hìnKi tiủy
lực tại trym Phú Thọ lự c tại trạm Việt Trì
3.3.4 Nhận xét
Như vậy, với các kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình trên đă cho phé)
kết luận rằng mô hình MIKE 11 với bộ thông số đã tối ưu trên có thể được sử dụng vớ
độ tin cậy cao để tính toán mô phòng thủy lực đoạn sông từ đập Hòa Bình đên ngã bi
Trung Hà phục vụ công tác nghiên cứu dòng chảy môi trường.
Từ bộ thông số thủy lực đã xác định được ở trên, áp dụng tính toán cho khoản;

thời gian 10 năm (1997-2006). xác định đươc chuỗi dòng chảy ngày, chuôi mực nurớ
16
ngày và các thông số thủy lực khác tại các tuyến tính toán dòng chảy môi trường như
bán kính thủy lực, diện tích mặt cắt ướt, độ sâu dòng chảy,
3.4 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỦY VĂN ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG
3.4.1 Giới thiệu phtrvng pháp
Phương pháp IHA dựa vào phân tích số liệu thủy văn quan trắc hoặc số liệu
được tạo ra từ mô hình. Trong phương pháp IHA có 32 thông sổ cung cấp đặc tnmỊỊ
sinh thái chỉnh của cơ chế mặt và nước ngâm ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước, đất
ngập nước và ven sông. 32 thông số này được chia thành 5 nhóm chỉnh đặc trưng cho
các biên đổi thủy văn trong từng năm.
Cách tiếp cận chung để đánh giá thủy văn, đầu tiên là xác định chuỗi thuộc tính
thủy văn liên quan đến sinh vật mô tả sự biến đổi trong năm và sau đó sử dụng phân
tích biến đổi giữa cốc năm của các thuộc tính này nhu nền tảng cho sự so sánh chế độ
thủy văn trước và sau khi một hệ sinh thái bị biến đổi bởi các hoạt động của con người.
3.4.2 Số liệu đầu vào
Nguồn số liệu được sử dụng tính toán trong phương pháp này là chuỗi số liệu
lưu lượng nước trung bình ngày từ năm 1959 đến năm 2002, được đo tại trạm Hòa
Bình cách chân đập 3km.
Chuỗi số liệu này đủ dài để chia thành 2 giai đoạn trước và sau khi xây đập thủy
điện Hòa Bình. 32 thông số IHA được tính cho cả 2 giai đoạn và có sự so sánh để lựa
chọn giá trị RVA thích hợp.
3.4.3 Kết quỉ và nhận xét
Tác giả đưa ra phÂn tích cho 5 thông số 1) dòng chảy trung bỉnh tháng; 2) số lần
dòng chảy cao hom ngưỡng giá trị trung bình nhiều năm trong một năm; 3) dòng chảy
trung binh ngày lớn nhất trong năm; 4) số lần dòng chảy thắp hơn ngưỡng giá trị trung
binh nhiều năm trong một năm; và S) dòng chảy trung binh ngày nhỏ nhất trong năm.
Đối với giá trị dòng chảy trung bình tháng, sẽ có từng cặp ngưỡng giá trị (cao
và thấp) cho từng tháng trong năm. Các ngưỡng giá trị (RVA boundaries) này được

xác định trên cơ sở ±17% giá trị trung bình cùa chuỗi số liệu trước khi con sông tốc
động.
120
Hình 10. Dòng chảy trung bình tháng 1 (a) và thing 8 (b)
Theo các ngưỡng giá trị cho từng tháng thì tháng có khả năng đáp ứng được yêu
câu duy tri dòng chảy môi trường là tháng 8 và tháng 11 với 47% tần suất lưu lượng
dòng cháy nam trong khoảng giá trị.
17
Theo Richter (1996) dòng chảy lớn là những dòng chảy có lưu lượng dòng
vượt quá 75% giá trị trung bình nhiều năm giai đoạn trước khi xây dựng đập thủy điện.
Dòng chảy này có khả năng duy tri địa mạo sông, cấu trúc kênh dẫn và vận chuyển
trầm tích.
121
p h » ttch 2 gW òoan
phm»eb
2
^ấàom ****■
Hình 11. sé ngày (a) và số lần (b) dòng chảy lớn xảy ra
\b
Đổi với thông số về dòng chảy vượt ngưỡng thì để đuy trì dòng chảy môi trường,
số ngày có dòng chảy lớn nên dao động trong khoảng 4-7 ngày (Hình 13a) và số lần dòng
chảy vượt ngưỡng là từ 5-6 lần (Hình 13b). Như vậy với những con sông bị điều tiết, để
duy trì các điều kiện này phụ thuộc rất nhiều vào sự hoạt động của Nhà máy.
Trong khi đó, dòng chảy kiệt là những dòng chảy có lưu lượng dòng thấp hơn
25% giá trị trung bình nhiều năm giai đoạn trước khi xây dựng đập thủy điện (Richter,
1996). Đối với sông Đà sổ ngày xảy ra dòng chảy kiệt trong giai đoạn chưa xây đập là
từ 5-105 ngày.
p to n ttch 2 gW doan
phan Ik h 2 0M d om
Hình 12. Số ngày (a) và số lần (b) dòng chảy kiệt xảy ra

Từ sổ liệu về dòng chảy kiột có thể thấy mửc độ hạn hán và ổp lực môi trường
lên hệ sinh thái ven sông. Nhũng giai đoạn của dòng chảy kiện có thể phục vụ cho việc
dự đoin hay bắt đầu thục hiện phục hồi các loài chỉnh, hoặc có thẻ cung cấp các điều
kiện Ẳi định có liên quan cho sự phát triển của loài sinh vật. Khoảng thời gian dòng
chảy kiệt có thể là những chỉ thị rất hữu ích về điều kiện hệ sinh thái [2]. Đối với hạ
lưu sôig Đà, trên đoạn sông nghiên cửu, cần duy trì sổ ngày xảy ra dòng chảy kiệt
trong khoảng 10-21 ngày và số lân xuất hiện từ 3-4 lần.
18
Hình 13. Sổ lần xuẩt hiện dòng chảy một ngấy lớn nhất trong chuỗi thời
gian trước khi xây đập và sau khỉ xây đập
Dòng chảy một ngày lớn nhất là dòng chảy lớn nhẩt trong năm xảy ra tại một
ngày bất kỳ. Những số liệu dòng chảy một ngày phục vụ việc dự đoán và thực hiện
phục hồi những loài sinh vật chính, do vậy, khoảng thời gian xảy ra sự kiện này cũng
đóng vai trò quan trọng. Hình ỈS chỉ ra những tháng và tần suẩt xảy ra ngày có dòng
chảy lớn nhất ừong giai đoạn trước khi xây đập và sau khi xây đập. Tại đoạn sông
nghiên cứu, giai đoạn trước khi xây đập, dòng chảy ngày lớn nhất xảy ra chủ yếu vào
tháng 8 và có xu hướng xuất hiện vào cuối năm. Trong khỉ đó, sau khi xây đập thì
dòng chảy ngày lớn nhẫt lại xảy ra chủ yếu vào tháng 7 và dịch chuyển về đầu nfim.
Sự thay đổi vẻ thời gian này có thể hoặc không ảnh hưởng đến hệ sinh thái nhưng nó
nên được xem xét cẩn trọng trong những nghiên cứu sâu hơn.
—I — r - t -
n — I— t -
i ỉ
*A F*to Mv ầộr my *n MtogStpOứltovDtc
Hình 14. Sổ lần xuất hiện dòng chảy một ngày nhỏ nhất trong chuỗi thời gian
trưức khi xây đập và său khi xầy đập
Hình 16 chi ra tần suất và khoảng thời gian xuất hiện dòng chảy nhỏ nhất trong
khoảng thời gian trước khi xâv đập và sau khi xây đập. Trước khi xây đập, dòng chảy
nhò nhất thường rơi vào tháng cuối mùa khô và đầu mùa mua, tập trung chính vào
123

tháng 4. Nhưng sau khi xây đập, những lần xuất hiện dòng chảy nhỏ nhất kéo dài suốt
cả những tháng mùa khô và tập trung chính vào tháng 5.
3.5 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHƯ VI ƯỚT ĐÁNH GIÁ DÒNG CHẢY MÔI
TRƯỜNG CHO CÁC TUYÉN TÍNH TOÁN ĐÃ CHỌN
Theo phương pháp này, cần xây dựng được quan hệ lưu lượng và chu vi ướt tại
các tuyến tính toán. Do đó, trước hết cần xác định các tuyến đánh giá dòng chảy môi
trường cho đoạn sông nghiên cứu. Dựa trên cở sở lý thuyết của phương pháp và yêu
cầu của việc đánh giá dòng chảy môi trường, xác định được các tiêu chí lựa chọn các
tuyên tính toán dòng chảy môi trường cho đoạn sông như sau:
- Đoạn sông tính toán tương đối thẳng, đặc trưng, đại diện cho đoạn sông nghiên
cứu về các đặc điểm địa hình, địa mạo, các hoạt động khai thác và sử dụng
nước trên lưu vực và đổi tượng sử dụng nước quan trọng;
- Các mặt cát sinh thái chọn phải đặc trưng cho nơi ở của cá và các sinh vật thủy
sinh trên đoạn sông nghiên cứu (có các bãi bồi là các bãi đẻ của cá);
- Dễ tiếp cận và đã có các nghiên cứu sinh thái và thủy văn đã được tiến hành
trước đây;
- Có số liệu quan trắc đầy đủ và đáp ứng được yêu cầu tính toán của phương
pháp lựa chọn;
- Có ý nghĩa thực tiễn cho công tác quản lý và giám sát lưu vực sông.
Các mặt cát chi tiết được xác định giữa mỗi đoạn sông bị ảnh hưởng. Chúng là
các mặt cát được xem là đại diện cho các đoạn sông quan trọng đối với sự phát triển và
sinh trưởng của cá về mực nước và chu vi ướt, có xét đến các khoảng thời gian nhạy
cảm về sinh học. Mỗi mặt cắt được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa dòng chảy
với chu vi ướt. Các quan hộ này có thể được sử dụng để đánh giá liệu dòng chảy trong
sông cỏ thẻ giảm xuống đẻ đáp ứng các nhu cầu nước bổ sung mà vẫn duy trì môi
tnrờng sổng cho các loài cá trong sông.
Trên Cữ sở tiêu chỉ lựa chọn và các thông tin thu thập được từ chuyến đi khảo
sát thực địa khu vực hạ lưu đập Hòa và vị trí các bii cá đẻ ở hạ lưu đập tnrớc khi xây
dựng đập, chúng tôi đfi xác định được 4 vị trí đánh giá dòng chảy môi trường như sau:
Bi

tng 5: Bing mô tỉ vi trí cấc tuyến đánh giá dòng chảy mdi trường
Tên mặt cỉt MA tả V| trí mặt cắt
Tuyền 1
Cầu cúng Hòa Đinh
Sau đập Hòa Đinh 3,3 km
Tuyẻn 2
Xóm Thia- Thị xa Hòa Binh
Sau đập Hòa Đinh 6,3 km
Tuyến 3
Cửa công lấy nước Hợp Thành-xã
Hợp Thành-huyện Kỳ Sơn
Sau đập Hòa Đinh 22,4 km
Tuyển 4
Xóm Đông Lâm - xỉ La Phù -
huyện Thanh Thủy - Hòa Binh
Sau đập Hòa Đình 31,5 km
Do tại các vị trí tính toán dòng chảy môi trường không có số liệu đo đạc thủy
văn, thủy lực, vì thế trong nghiên cứu này chủng tôi sử dụng mô hình MỈKE ỉ 1 để tính
toán chuỗi số liệu tại các vị tri này. Kết quả áp dụng mô hình MIKE 11 như phần 3.3 ở
trên.
Như vậy, với các kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiêm mô hình trên đã cho phép
kết luận ràng mô hình MIKE 11 với bộ thông số trên có thể được sử dụng để tính toán
20
mô phòng thủy lực đoạn sông từ đập Hòa Bình đến Trung Hà, áp dụng tính toán cho
khoảng thời gian 10 năm (1997-2006), xác định đuơc chuỗi dòng chảy ngày, chuỗi
mực nước ngày và các thông số thủy lực khác tại các tuyến tính toán dòng chảy môi
trường như bán kính thủy lực, diện tích mặt cắt ướt, Xây dựng quan hệ Q=f(H) và
quan hệ lưu lượng và chu vi ướt (Q~ X ) tặi các tuyến đánh giá dòng chảy môi trưòmg
cho các tuyến nghiên cứu. Xác định điểm uốn của các đưòmg như trên các hình dưới
đây:

124
Hình 1S: Quan hệ Q~x trong mna kiệt tuyến 1 Hình 16: Quan hệ ọ ~x trong mùa lfi tuyến 1
Hình 17: Quan hf Q~x trong mùa kiệt tuyền 2 Hiih Í8: Quẩn 'hệ' Q~x trong m ill ia tuyến 2
Hình 19: Quan hệ Q~x trong mùa Idệt tuyến 3 Hình 20: Quũn hệ Q~x trong mùa !fl tuyến 3
ĩaỊÃỉáỵ-MiãT um.cM i^u-rrnr

—

-•
__________
__
-
■ i ! I • ĩ
1 I ” I
•
' nim
aÌM " '
'm» 'ệi» ' ' aầ
■ '
mm %.
,,,■
i,
7 .
.



.

.

.

■■
Hi.h 21: Q « bị Q~x trong mim U * <.ytn 4 Hìll|l J2. Qu. n h| Q_x tr0Dg m4. „ t^ ị, 4
21
Phân tích quan hệ Q ~ z đã xây dựng cho các tuyến tính toán: xác định được
các điểm uốn tương ứng với mực nước ngập bãi trên mặt cắt ngang. Từ các hình trên
ta có thể sơ bộ xác định giá trị dòng chảy môi trường tại các tuyến trong mùa kiệt và
mùa lũ ứng với vị trí điểm uốn như bảng sau:
125
Bảng 6: Bảng tỗng hợp kết quả tính toán dòng chảy môi trường tại các tuyến theo
____
_______________
______
phinmg pháp chu vi ướt
____________________
______
Vị trí
nghiên
cứu
Giá ứị dòng
chảy binh quân
tự nhiên tại các
tuyến
Khoảng dao động giá
trị lưu lượng ứng với
vị trí điểm uon (giá trị
dòng chảy môi
truòmg)

Mực nước tircmg
ứng (tra từ quan
hệ Ò~H) (m)
Thời gian duy
tri giá trị
dòng chảy
thấp hcm giá
trị DCMT
(ngày)
Giá trị dòng
chảy nhỏ
nhất đề xuất
Mùa
kiệt
Mùa
lũ
Mùa kiệt
Mùa lũ
Mùa
kiệt
Mùa lũ
Mùa
kiệt
Mùa lũ
Mùa
kiệt
Mùa
lũ
Tuyển 1 1007.6
3089.8 850-900 1600-1700 12-12.5

13.5-14
70 77 850 Ỉ600
Tuýén 2
1008.1
3089.8 700 1600
12
13.5 53
77
700
1600
Tuýén 3 1008.2
3089.9
750-800
1400 12 13.2 64
77
750 1400
Tuýén 4 1008.2
3090.0 800
1800
9.2
11.5 57
89
800
1800
Nhìn chung, các giá trị dòng chảy tương ứng với các điểm uốn trong mùa kiệt
dao động trong khoảng 600-800 m3/s và ừong mùa lũ dao động trong khoảng ỉ400'
1800 m3/s. Giá trị lưu luợng như vậy là tương đối lớn. Tuy nhiên, với khái niệm dòng
chảy môi trường, vấn đề cần quan tâm là thời gian duy trì giá trị dòng chảy ưong các
mùa và mục nước đảm bảo cho giao thông thủy và vận hành các công trình thủy lợi
dọc sông. Dao động mực nước tra từ quan hộ H~Q trong khoảng 9.2-14m, vớii giá trị

mực nước như vậy luôn đảm bảo cho tàu thuyền hoạt động binh thường (mực nước
yêu cầu tại Hòa Bỉnh ỉà 12.5 m, tại Trung Hà là 9.1 m theo kết quả tính toán của dự án
Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình). Thời
gian duy trì này được tính từ đường cong duy trì lưu lượng có dạng như sau:
Hình 23;
Điròmg cong
duy trì lưu
lượng
Nhìn chung, các giá bi dòng chảy tương ứng với các điểm uốn trong mùa kiệt
dao động ữong khoảng 600-800 m3/s và ừong mùa lũ dao động trong khoảng 1400-
1800 m3/s. Giá trị lưu lượng như vậy là tương đối lớn. Tuy nhiên, với khái niệm dòng
chảy môi trường, vấn đề cần quan tâm là thời gian duy trì giá trị dòng chảy trong các
mùa và mực nước đảm bảo cho giao thông thủy và vận hành các công trinh thủy lợi
dọc sông. Dao động mực nuớc tra từ quan hệ H~Q trong khoảng 9.2-14m, vớii giá trị
mực nước như vậy luôn đảm bảo cho tàu thuyền hoạt động bình thường (mực nước
yêu cầu tại Hòa Bình là 12.5 m, tại Trung Hà là 9.1 m theo kết quả tính toán của dự án
Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình)
22
Qua phân tích trên ta thấy, sự xuất hiện của đập Hòa Binh gần như không ảnh
hưởng đán dòng chảy môi trường sau độp. Các giá trị dòng chảy môi trường xác định
được từ các phương pháp trong nghiên cứu luôn nhỏ hơn giá trị dòng chảy binh quân
trong mừa kiệt cũng như toong mùa lũ. Đổi với việc hoạt động vộn hành sau này của
cổng lấy nước Hợp Thành trên sông Đà cũng không bị ảnh hưởng do cao trinh ngưỡng
cống là 7.89 m luôn thấp hơn mực nước thẩp nhất trong sông trong thời gian gần đây.
Những bước làm trên đây chỉ mang tỉnh chất minh họa cho phương pháp chu vi
ướt. Do CẮC thông tin về hệ thủy sinh trong sông còn thiếu, các ket quả này chỉ mang
tỉnh chất tham khảo và là bước đầu áp dụng các phương pháp đánh giá dòng chảy môi
trường và cụ thể ở đây là phương pháp chu vi ướt và phương pháp RVA cho một đoạn
sông điều tiết.
126

23