Hiện trạng và dự báo sự biến động một số nhóm sinh vật của hồ ba bể tỉnh bắc cạn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI h ọ c k h o a h ọ c Tự NHIÊN
9|e^e9|es|cs|e9|e4e3|:3|e3|eaỊe3Ịes|c3fe3Ịe

HIỆN TRẠNG VÀ D ự BÁO s ự BIÊN ĐỘNG MỘT s ố NHÓM
SINH VẬT CỦA HỔ BA BỂ, t ỉ n h

bắc

KẠN

MÃ SỐ: QT - 05 - 39

CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI: PGS.TS. Lưu LAN HƯƠNG

ĐAI HỌC QUỐC GIA hả n ô i I
TRUNG tam t h o n g tin thơ viền '

Đ T

Ị

52Ầ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
****************

HIỆN TRẠNG VÀ D ự BÁO s ự BIÊN ĐỘNG MỘT s ố NHÓM
SINH VẬT CỦA HỔ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN

MÃ SỐ: QT - 05 - 39

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI:

PGS.TS. Lưu LAN HƯƠNG

CÁC CÁN BỘ THAM GIA:
- GS. TS. Mai Đình Yên
- NCS. Nguyễn Thuỳ Dương
- NCS. Ngô Quang Dự
- HVCH. Đỗ Kim Anh
- HVCH. Trương Tuấn Anh

HÀ NỘI - 2005


1. BÁO CÁO TÓM TẮT
TÊN ĐỂ TÀI; H iện trạng và d ự báo sự biến động m ộ t s ố n h ó m sinh vật của hồ
B a B ể, tình B ắc kạn, m ã số: QT - 0 5 - 3 9
CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI:

PGS.TS. Lưu Lan Hương

CÁC CÁN BỘ THAM GIA: - GS. TS. Mai Đình n
-

NCS. Nguyễn Thuỳ Dương

-

NCS. Ngơ Quang Dự

-

HVCH. Đỗ Kim Anh

-

HVCH. Trương Tuấn Anh

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN cú u
-

Điều tra các điều kiện thuỷ lý hoá và chât lượng nước của hồ Ba Bể.

-

Xác định hiện trạng về một sơ' nhóm sinh vật của hồ Ba Bể trong thời gian
gần đây.

-

Dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này cho 10, 20,
bằng mơ hình tốn.

50 năm sau

CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
1. Kết quả về khoa học:

- Đã thu thập được các dữ liệu về thuỷ lý hố và chất lượng nước của hồ Ba
Bể thơng qua các chỉ số về vật lý, hoá học, sinh học
- Đã thu thập, điều tra và đánh giá được hiện trạng của một số nhóm sinh vật
trong hồ Ba Bể như : Thực vật nổi, động vật nổi, sinh vật đáy, nhóm cá ãn
thực vật nổi, nhóm cá ăn động vật nổi và nhóm cá ăn sinh vật đáy.
- Dùng mơ hình tốn để dự báo sự biến động của một số nhóm sinh vật của
hồ Ba Bể như nhóm : Thực vật nổi, động vật nổi, nhóm cá ăn thực vật nổi,
nhóm cá ăn động vật nổi. Đề tài đã áp dụng mơ hình hệ sinh thái hồ của Yu.
M. Svirezhev, V. p. Krysanova và A. A. Voinov để phân tích biến động của
các nhóm sinh vật trên. Sau đó, mơ phỏng mơ hình bằng phần mềm Stella II
để dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này của hồ trong thời gian
10, 20, 30 .... 50 năm tới. Q trình mơ phỏng được tiến hành theo 3
phương án khác nhau:
+ Mô phỏng dựa vào các số liệu điều tra thực tế


+ Mô phỏng dựa vào điều kiện và xu hướng hiện nay của hồ Ba Bể.
+ Phương án phát triển tối ưu của Hệ sinh thái hồ và chu kỳ khai thác
cá hợp lý đảm bảo cho sự phát triển bền vững hồ Ba Bể.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:
o Nhìn chung chất lượng nước hồ Ba Bể cịn sạch. Giá trị các yếu tố chỉ thị
ô nhiễm hầu hết đều dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn chất lượng nước
mặt Việt Nam. Hồ Ba Bể hiện đang ở mức dinh dưỡng trung bình
(Mesotrophic).
o Khu hệ thực vật nổi (Phytoplankton) và động vật nổi (Zooplankton)
phong phú về thành phần loài, mật độ của chúng lại khá cao. Thành phần
khu hệ động vật đáy và khu hệ cá hồ Ba Bể cũng khá đa dạng, mang sắc
thái riêng của dạng thủy vực nước ngọt miền núi. Sản lượng cá khai thác
ở hồ ngày càng giảm, nhiều loài cá ngon bị mất, cá lớn giảm, cá nhỏ
nhiều và có 6 lồi được ghi trong sách đỏ Việt Nam.

o Dự báo sự phát triển của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể được tiến
hành theo 3 phương án trên kết quả thu được như sau:
■ Phương án 1: hầu hết các nhóm sinh vật đều phát triển quá mạnh
so với thực tế, đặc biệt là Phytoplankton và Zooplankton.
■ Phương án 2: cho kết quả hoàn toàn phù hợp với xu hướng phát
triển hiện nay của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể (kể cả
Phytoplankton, Zooplankton, nhóm cá ăn sinh vật đáy, nhóm cá
ăn động vật nổi và nhóm cá ăn thực vật nổi).
■ Phương án 3: Đã mô phỏng thành công một phương án phát triển
bền vững của hồ Ba Bê cho 100 năm sau. Mơ hình đã kết hợp
được các mối quan hệ giữa các thành phần vô cơ, hữu cơ trong hệ
sinh thái hồ. Kết quả cho thấy hàm lượng Phytoplankton và
Zooplankton tồn tại trong hồ ở mức độ thấp, hồ giữ được sự trong
sạch lâu dài và mang lại hiệu quả kinh tế cao bằng việc kết hợp
nuôi thả cá với mật độ và khai thác hợp lý.


2. Kết quả phục vụ thực tế:
Xác định được hiện trạng của chất lượng nước, hiện trạng của một số nhóm
sinh vật của hồ Ba Bể và dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này..
Thơng qua đó đề xuất các biện pháp hợp lý để bảo vệ hồ và phát triển bền
vững.
3. Kết quả đào tạo: 01 Thạc sỹ (Nguyễn Thùy Dương)
4. Kết quả đã công bố:

02 báo cáo hội nghị khoa học
01 bài báo đăng trong tạp chí chun ngành

TÌNH HÌNH KINH PHÍ CỦA ĐÊ TÀI
Được cấp: 20.000.000 VNĐ

- Thuê các chuyên gia: 12.000.000 VNĐ
- Hội nghị: 2.000.000 VNĐ
- Cơng tác phí: 3.000.000 VNĐ
- Cịn lại là các khoản chi khác.

PHỊNG KHOA HỌC CƠNG NGHỆ
(Ký và ghi rõ họ tên)

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI
(Ký và ghi rõ họ tên)

C ơ QUAN CHỦ TR Ì ĐỂ TÀI


2 . SUMMARY
A. TITLE :
Current State and prediction the dynamics o f some groups o f organism in
BaBe lake, Bac Kan province, Code : QT - 0 5 - 3 9
B. COORDINATOR : Lưu LAN HƯƠNG

c. COLLABORATOR :
-

Mai Đình Yên

-

Nguyễn Thuỳ Dương

-

Ngô Quang Dự

-

Đỗ Kim Anh

-

Trương Tuấn Anh

D. OBJECTIVE AND CONTENTS OF STUDY :
- Monitoring, collection of the data of conditions on physics, chemistry,
hydrologic and water quality of Ba Be lake.
- Determination and assessment the current State of some groups of organism
of Ba Be lake.
- Prediction of the dynamic of these groups in 10, 20, 30....50 years by
mathematical model.
E. MAIN RESƯLTS :
* Results in scientific:
- Collected the documents of conditions on physics, chemistry, hydrologic and
water quality of Ba Be lake in cuưent years
- Investigated, collected and assessed the current State of some groups of
organism in Ba Be lake such as : .
- Simulated to predict the dynamic of some groups of these organism in Ba Be
lake by mathematical model.
• 6 groups of organisms in Ba Be lake were selected to predict include
Phytoplankton,

Zooplankton,

group

of

fish

which

feed

on

Phytoplanktons, group of fish which feed on Zooplanktons and group of
fish which feed on Benthods.


MỞ ĐẦU
Hồ là hệ sinh thái tự nhiên điển hình đồng thời là một đơn vị sản xuất cơ bản
của sinh quyển [18]. Bên cạnh các chức năng là cấp nước, giải trí, thủy điện và phịng
hộ thì hồ cịn chứa nhiều nguồn tài nguyên phong phú, đó là một “ngân hàng gen” rất
đa dạng cần được bảo vệ.
Đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái hồ là thực vật nổi (sinh vật tự dưỡng),
chúng cung cấp nguồn năng lượng sơ cấp cho tất cả các sinh vật trong hồ, đồng thời
làm sạch môi trường nước. Tiếp theo là sự tồn tại của các nhóm sinh vật dị dưỡng,
nhóm động vật ăn thực vật nổi, nhóm ăn thịt (ăn động vật) và nhóm ăn nhiều loại thức
ãn. Tất cả tạo nên mạng lưới thức ăn và chu trình tuần hoàn vật chất đảm bảo sự tồn tại
và phát triển của hệ sinh thái hồ.
Hồ Ba Bể là hồ nước ngọt tự nhiên nằm trên vùng núi cao phía Bắc nước ta, một
danh lam thắng cảnh tuyệt đẹp, chứa đựng trong nó là nguồn động thực vật phong phú,

đa dạng và độc đáo. Chính vì thế mà Hội nghị Quốc tế về Hồ nước ngọt tại Mỹ tháng
03/1995 đã đưa hồ Ba Bể là một trong 20 hồ nước ngọt tự nhiên của thế giới cần được
bảo vệ và ngày 01/10/1997 theo Quyết định số 41/TTG của Thủ tướng Chính phủ đã có
Quyết định cơng nhận Ba Bể là khu rừng cấm.
Cùng với hệ thống sông suối trong vùng, hồ Ba Bể đóng vai trị quan trọng đối
với sự giao lưu của người dân địa phương. Hồ cũng là nơi cung cấp nguồn thủy sản
quan trọng cho nhân dân địa phương và giữ vai trò to lớn trong việc điều tiết lũ sống
Năng. Như vậy có thể thấy hồ Ba Bể có nhiều chức năng kinh tế và mơi trường quan
trọng đối với các địa phương trong vùng và các vùng lân cận.
Trong vài thập kỷ trở lại đây, do công tác quản lý hồ chưa hợp lý, ý thức bảo vệ
tài nguyên thiên nhiên của nhân dân còn chưa đầy đủ, rừng bị khai thác bừa bãi, nên
khu vực hồ Ba Bê đã xuất hiện nhiều biến đổi theo chiều hướng suy thối. Do đó, để
góp phần quản lý có hiệu quả hệ sinh thái hồ, chúng tơi đã thực hiện đề tài: “Hiện
trạng và dự báo sự biến động một sơ nhóm sinh vật hồ Ba Bé bằng mỏ hình tốn”.
Đề tài gồm các mục đích chính sau:
* Điều tra, đánh giá tình hình chất lượng nước hồ Ba Bể,
* Điều tra hiện trạng một số nhóm sinh vật trong hồ Ba Bế.
* Dự báo sự biến động của một sơ' nhóm sinh vật trong hồ bằng mỏ hình tốn.

1


1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Các quần xã sinh vật sống trong hồ
Thành phần loài và sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của những sinh
vật sống trong hồ rất biến đổi, phụ thuộc vào vị trí địa lý, nguồn gốc, đặc tính cấu tạo
và chế độ thủy văn của hồ. Theo quy luật, thành phần loài tăng và số lượng cá thể của
quần thể giảm theo hướng từ vĩ độ cao xuống vĩ độ thấp. Ở những hồ nghèo dinh
dưỡng sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của sinh giới kém hơn so với các hồ
giàu dinh dưỡng. Tuy nhiên điều này còn liên quan đến nhiều yếu tố khác, như nguồn

nước cấp, sự phân tầng và xáo trộn của nước.... của môi trường và các tác động của con
người.
1.1.1. Thực vật nổi - Phytoplankton
Phytoplankton gồm nhiều đại diện của ngành tảo lục (Chìorophyta), tảo lam
(Cyanophyta), tảo vàng ánh (Chrisophyta), tảo silic (Baciỉlariophyta), tảo mắt
(Euglenophyta).... trong đó, tảo lục và tảo lam thường rất đa dạng và chiếm ưu thế.
Tảo là nhóm sinh vật tự dưỡng tạo nên nguồn thức ăn sơ cấp cung cấp cho hệ
sinh thái hồ. Sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của chúng phụ thuộc vào
nguồn muối dinh dưỡng, chế độ chiếu sáng, nhiệt độ nước.... và sự tiêu thụ của động
vật “ăn cỏ”. Ví dụ, ở các hồ vùng ôn đới sự phát triển của tảo silic liên quan chặt chẽ
với hàm lượng sắt trong nước; khi hàm lượng sắt giảm thì số lượng tảo cũng giảm theo.
Sinh vật lượng của các loài tảo trong hệ thống hồ thế giới dao động trong giới
hạn từ 0,0003 đến 300g/m3 và nó phụ thuộc vào dạng sinh học của hồ nhiều hơn là vị
trí địa lý của hồ.
Sự biến động sô' lượng và sinh vật lượng của Phytoplakton trong hồ liên quan
chặt chẽ với quá trình sinh sản, mức độ bị tiêu thụ, tỷ lệ chết tự nhiên và sự di nhập mới
•

vào hồ theo nguồn nước cấp.
1.1.2. Động vật nổi - Zooplankton
Zooplankton là nhóm động vật ãn Phytoplankton, cặn vẩn và vi khuẩn đồng thời
tạo nên nguồn thức ăn động vật đầu tiên trong lưới thức ãn của hệ sinh thái hồ.
Zooplankton trong hồ gồm chủ yếu là trùng roi khơng màu, Infuzoria, Rotatoria,
Cìadocera và Copepoda...; bên cạnh đó cịn có hàng loạt các đại diện khác như trứng
và ấu trùng của giáp xác, thân mềm, cá....

2


Trong các hồ kể cả ở vùng vĩ độ cao và vĩ độ thấp, hai nhóm Rotatoria và

Cladocera ln chiếm ưu thế trong thành phần Zooplankton [18].
Zooplankton phân bố chủ yếu trong các tầng nước gần mặt, nơi có nguồn thức
ăn giàu có và chế độ chiếu sáng vừa phải.
Sự phát triển của Zooplankton đạt được cực đại khi mà nguồn thức ăn là
Phytoplankton phát triển với số lượng lớn. Những nhóm Protozoa, Rotatoria.... phát
triển sớm hơn các nhóm Zooplankton khác (Cìadocera, Copepoda) và cũng sớm chấm
dứt vai trị chủ đạo của mình trong đời sống của động vật nổi, nhường cho sự phát triển
của Zooplankton có kích thước lớn.
1.1.3. Sinh vật đáy - Benthos
Benthos bao gồm Bacteriobenthos (vi sinh vật đáy), Phytobenthos (thực vật đáy)
và Zoobenthos (động vật đáy).
Sự phát triển về thành phần loài và số lượng của Phytobenthos trong hồ liên
quan tới cường độ ánh sáng, ở độ sâu 4-5m thực vật thường mất hẳn trừ những vùng có
độ trong lớn, như ở hồ Baical thực vật đáy có thể xâm nhập sâu đến 25-30m hoặc hơn
(đến 45-50m).
Ở các hồ nhiệt đới, từ mặt nước xuống dưới sâu theo nển đáy là những cây nửa
nước nửa đất như lau, sậy (Phragmites), niếng lác (Cyperus); sâu hơn là các loài rong
mái chèo (Valisneria spirơlis), rong ly (Uptrienỉaria aura, u. exolata), sen
(Nelumbium speciosum), song (Nymphaea stellata)....; trên mặt nước là các lồi trang
(Limnathemum indicum), lục bình (jEichlorinia crassipes)....\ ở đáy sâu gồm các loài
Enteromorpha, Cladophora, Spirogyra....
Bacteriobenthos giàu nhất trong đáy bùn với sinh khối một vài miligam trong 1
gam chất đáy, số lượng này giảm ở đáy cát và đáy đá. Trong các loài nấm sống đáy
phần lớn là các loài Nematosporangium, Apodata, Fusarium....\ chúng rất giàu trong
các nền đáy bị nhiễm bẩn. Sô' lượng các đại diện của Actinomyces nhất là
Micromonospira, Streptomyces và Nocardia đạt tới 0,1-0,2 triệu trong lml đáy bùn và
chúng có quan hệ chặt chẽ với mức độ dinh dưỡng của hồ.
Sự phàn bố của Zoobenthos tùy thuộc vào cấu tạo của nền đáy và hệ thực vật.
Noi đáy đá và bị tác động của sóng, động vật đáy thường nghèo, gồm chủ yếu những
lồi có khả năng bám vào giá thể hoặc đào hang. Nơi đáy mềm, động vật đáy tập trung

đông và ổn định hơn.
3


Ở vùng ven hồ nơi có sự xuất hiện của các lồi rong tảo thì thường gặp ấu trùng
của các lồi cơn trùng nhất là ấu trùng Chironimidae (Chirononus, Popia), giun ít tơ
(.Limnodrileus hoffmeisteri).... cũng như các lồi thân mềm như ốc (Bithinidae,
Viviparida), trai (Unioniaea).... Nơi đáy cát, có thể gặp giun ít tơ (Oligochaeta), ấu
trùng muỗi (Bezzia, Culicoides), một số đại diện giun trịn. Nơi đáy bùn, ngồi những
lồi trên cịn xuất hiện thêm những lồi giáp xác sống đáy.
1.1.4. Động vật tự bơi - Nekton
Nekton trong hồ chủ yếu là cá nước ngọt, chúng thường phân chia các vùng cư
trú của mình (các ổ sinh thái) như lồi sống nổi, sống đáy, sống khơi, sống ven bờ hay
loài ăn nổi, lồi ăn đáy, lồi ăn tạp.... Tính đa dạng về mặt sinh thái đó đã tạo nên khả
năng sử dụng nguồn thức ăn trong hồ có hiệu quả hơn của động vật Nekton.
Sơ' lượng các lồi cá trong hồ tùy thuộc vào vị trí địa lý, nguồn gốc, lịch sử tạo
thành và độ lớn của hồ.
Trong hồ có thể gặp những lồi động vật có xương sống khác như ba ba, rắn, rái
cá và nhiều loài chim nước. Những hồ lớn còn là nơi sinh sống của thú lớn như tulen,
hà mã, cá sấu....
Ở hồ Baical đã thống kê được trên 1000 loài động vật và 700 loài thực vật, trong
đó 3/4 động vật giói và gần 1/2 thực vật giới (44%) là những loài đặc hữu. Do đó,
Baical khơng chỉ là thắng cảnh mà cịn là bảo tàng sống của các họ, giống và loài sinh
vật cổ xưa nhất trên hành tinh này [18].

1.2. Các quần xã sinh vật trong một số hồ tự nhiên ở nước ta
1.2.1. Hồ Tây
Hồ Tây thuộc vùng đồng bằng sông Hồng, đây là một hồ tự nhiên được hình
thành do sự thay đổi dịng của sơng Hồng. Hồ chịu ảnh hưởng khí hậu vùng đồng bằng
Bắc Bộ, nhiệt độ nước biến đổi trên dưới 25°c.

Thực vật thủy sinh trong hồ có 18 lồi thực vật lớn mọc xung quanh hồ, có lá
nổi hoặc sống trên mặt nước gồm sen, rong mái chèo, trang, bèo tấm

và 102 taxon

thuộc 44 chi của 5 ngành tảo: tảo Silic có 19 lồi, tảo Lam 13 loài, tảo mắt 8 loài, tảo
Giáp 4 loài, tảo lục 58 loài [18].
Động vật nổi đã gặp 40 loài, trong đó Rotatoria là 29 lồi, Cladocera 6 lồi,
Copepoda 3 lồi, Chonchotraca 1 loài và 1 loài Oxtracoda.

4


Khu hệ động vật đáy trong hồ đã xác định được 3 loài Oligochaeta, 2 loài
Chironomidae, 3 loài Gastropoda, 1 loài Bivalvia và 2 loài giáp xác sống đáy.
Trong hồ có 33 lồi cá thuộc 13 họ, trong đó Cyprinidae chiếm ưu thế (22 loài).
Trước đây, hồ Tây là nơi kiếm ăn và trú đơng của nhiều lồi chim nước như: cò
trắng, cò bợ, sâm cầm, vịt trời, mòng biển.... Hiện nay, hầu như chúng đã biến mất và
hồ đang được sử dụng để nuôi trồng thủy sản, nghỉ ngơi ngoài trời, du lịch và thể thao
dưới nước.
1.2.2. Hồ Lák
Hồ Lãk nằm ở tỉnh Đăk lăk thuộc trung phần Tây Nguyên trên độ cao 440m. Hồ
có nguồn gốc địa chấn do sự sụt lún của vỏ trái đất ở thung lũng hồ trước đây [6]
Theo kết quả điều tra [9], hồ Lãk có 31 lồi thực vật nổi thuộc 3 ngành tảo với
mật độ dao động trong khoảng 127.103-215.103 cá thể/lít. Trong đó, tảo Silic chiếm ưu
thế về số lượng lồi, sau đó đến tảo lục. Động vật nổi gồm 32 loài với mật độ dao động
từ 30.103 đến 202.103 cá thể/m \ ở đó nhóm chiếm số lượng nhiều nhất là giáp xác râu
ngành.
v é thực vật đáy, hồ Lăk có độ trong khá cao, nền đáy mềm, ổn định tạo điều
kiện thuận lợi cho các loài thực vật đáy phát triển. Đặc biệt ở một số vùng nước ven bờ,

các lồi rong phát triển dày đặc vói sinh khối đạt 2-4 kg/m2 và trải rộng hàng trãm rrr.
Trong khi đó, động vật đáy tập trung với mật độ 56-146 cá thể/m2 thuộc 11 loài khác
nhau và chiếm ưu thế là loài ốc Pila ampullaria.
Khu hệ cá hồ Lăk với gần 50 loài cá thuộc 11 họ [8], kể cả một số lồi mới du
nhập trong đó có nhiều loài cá kinh tế hiện đang được khai thác với sản lượng khá cao.
Họ cá chép phong phú nhất với 28 lồi, các họ cá khác có từ 1 đến 2 loài. Sản lượng cá
ở hồ Lăk khoảng 45 tấn/năm đạt năng suất 69,2 kg/ha, giảm hơn nhiều so với 10-15
năm trước đây.
1.2.3. Biển H ồ
Biển Hồ thuộc tỉnh Gia Lai, ở độ cao 800m so với mặt biển; và là một hồ tự
nhiên ở cao nguyên được tạo thành do 3-4 miệng núi lửa đã tắt ở vùng núi lửa của cao
nguyên.
Thực vật lớn ở đày rất nghèo (chỉ có 2 lồi). Thực vật nổi hiện đã thống kẽ được
122 loài 54 loài động vật nổi, 15 loài động vật đáy và 27 lồi cá, trong đó có 2 loài đặc

5


hữu Osteochilus brachynopteroides và Cyclocheilichthys kontumensis. Với mật độ
trung bình của các nhóm như sau: thực vật nổi là 150.103-226.103 tế bào/lít; động vật
nổi 36-52 (xio3 con/m3); động vật đáy 20-445 con/m2 (l-5g/m 2); và sản lượng cá khai
thác hàng năm là 20 tấn [18].
Nước của hồ được sử dụng cho sinh hoạt của nhân dân địa phương, cung cấp
nước tưới, nuôi trồng thủy sản và cải thiện điều kiện môi trường sống trong vùng.

1.3. Vườn Quốc gia Ba Bể
1.3.1. Vị trí địa lý vồ điều kiện tự nhiên
Vườn Quốc gia Ba Bể có diện tích 7.610 ha nằm trong các xã Nam Mẫu, Khang
Ninh, Cao Thượng, Quảng Khê, Cao Trĩ của huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn; phía Bắc giáp
xã Cao Thượng, phía Đơng giáp xã Khang Ninh, Cao Trĩ; phía Nam giáp xã Quảng

Khê; phía Tây giáp xã Nam Cường, xã Xuân Lạc (huyện Chợ Đồn, Bắc Kạn), xã Đà Vị
huyện Nà Hang, tỉnh Tuyên Quang (hình 1); có toạ độ địa lý (theo UTM 1/50.000) là:
105° 36' 00" E và 22" 33' 00" N. Toàn bộ khu Vườn hầu hết là núi đá vôi hiểm trở, một
phần nhỏ là các thung lũng núi đất xen kẽ và hẹp, có độ cao trung bình so với mặt biển
từ 150-1.098m. Về phía Tây Nam có dãy núi Phija Bjc có đỉnh cao từ 1.502-1.527m
[8] [23].
Trung tâm Vườn là hồ Ba Bể (hình 1, ảnh 1 phụ lục 9), mặt hồ rộng gần 500ha,
chiều dài 8km, chiều rộng trung bình là 500m (nơi hẹp nhất là 200m, nơi rộng nhất là
800m) nằm trên độ cao 150m. Đây là hồ tự nhiên ở nội địa lớn nhất nước ta.
Hồ có cấu tạo khá đặc biệt thắt ở giữa và phình ra ở hai đầu, được chia thành 3
phần nối liền nhau với tên gọi hồ I (Pé Lèng), hồ II (Pé Lù) và hồ III (Pé Lầm); quanh
hồ là những vách đá, có chỗ dựng đứng như một bức tường, có chỗ lại vòng vèo uốn
lượn ăn sâu vào các thung lũng làm cho hình dáng mặt hồ rất độc đáo, hoang sơ....
Sơng Tà Han, sơng Chợ Lèn và suối Pó Lù là nguồn cung cấp nước chính cho hồ
Ba Bể. Hệ thống sơng suối này hợp thành hệ thủy phía Nam của Vườn Quốc gia. Nước
hồ Ba Bể chảy theo hướng Nam-Bắc đổ ra sơng Năng, chảy qua phần phía Bắc của
Vườn Quốc gia, sau đó tiếp tục chảy theo hướng Tây gặp sồng Gâm ở phía Đơng của
tỉnh Tun Quang.
Về mùa lũ, mực nước hồ có thể dao động lên xuống từ 2,5-3,Om so với mức
bình thường. Hồ có độ sâu trung bình từ 20-25m, nơi sâu nhất là 35m, nơi nông nhất
cũng từ 5-10m. Đáy hồ không bằng phảng mà có nhiều núi ngầm, hang động, đó là nơi
trú ngụ lý tưởng của các loài thủy sinh.

6


Theo Lê Bá Thảo (1977), hồ Ba Bể có nguồn gốc kiến tạo nằm trong vùng Caxtơ
Chợ Rã-Ba Bể-Chợ Đồn-Chợ Điền thuộc miền Caxtơ của khối nâng Việt Bắc. v ề mặt
địa hình, Vườn Quốc gia Ba Bể là một vùng núi dốc mạnh và núi đất cao trung bình kết
hợp với sông, suối, hồ. Đất ở vùng này chủ yếu là Feralit đỏ vàng có mùn và Feralit đỏ

sẫm trên đá vơi, ngồi ra cịn có đất phù sa phân bố ở ven sông suối (như sông Năng,
sông Chợ Lèn....) và dọc theo các thung lũng nằm xen kẽ giữa núi đồi [4].
Khí hậu vùng Ba Bể chịu tác động mạnh của gió mùa Đơng Bắc. Tốc độ gió
trung bình năm khoảng 1,3 m/giây, ít chịu ảnh hưởng của gió bão. Nhiệt độ trung bình
năm là

22°c, tháng

nóng nhất lên tới

27,5°c, tháng

lạnh nhất chỉ đạt

14°c. Độ

ẩm

trung bình nãm là 83%, vào mùa đơng giảm xuống cịn 79-81%. Mưa được chia thành
2 mùa rõ rệt nhưng mùa mưa mang tính chất của vùng núi thấp Việt Bắc, ngắn hơn so
với toàn Bắc Bộ. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 9, lượng mưa
chiếm từ 75-78% tổng lượng mưa cả nãm. Mùa khô kéo dài từ tháng 10 năm trước đến
tháng 3 năm sau, vào mùa này lượng bốc hơi nước thường gấp 2 lần lượng mưa trung
bình [4].
Hồ Ba Bể là phần cuối được mở rộng của sông Chợ Lèn trước khi đổ vào sông
Năng. Sông Chợ Lèn có chiều dài 26,5 km, bắt nguồn từ đỉnh Pia Khân ở độ cao 675 m
thuộc dãy Pia Bioc, chảy qua các xã Quảng Khê, Đồng Phúc, Nam Mẫu. Diện tích tồn
lưu vực của sơng tính đến cửa ra của hồ vào khoảng 454 km2, trong đó có 29,8 km2 là
diện tích núi đá quanh hồ. Ngồi ra, hồ còn nhận nước từ 2 suối Tà Han và Pó Lù ở
phía Tây. Nước hồ đổ ra sơng Năng qua kênh Pe Cam. Hồ Ba Bê góp phần quan trọng

trong việc điều tiết lũ cho sông Năng và vùng hạ lưu. Mực nước trong hồ cao nhất vào
tháng 8, thấp nhất vào tháng 3, biên độ mức nước trung bình vào khoảng 2,8m. Chênh
lệch mực nước giữa phần đầu và phần cuối hồ vào mùa khô là 1lcm, nhưng tại đỉnh lũ
giảm xuống chỉ còn 1 cm. Vận tốc dòng chảy mặt vào thời điểm tháng 8/1996 từ
0,084-0,246m/giây [4]. Theo Đặng Ngọc Thanh (1980) nước hồ Ba Bể luôn chảy nhẹ
với vận tốc tại mặt nước là 0,5 m/giây. Vào mùa lũ nước hồ dâng cao và bị ách tắc ở
thác Đầu Đẳng nên gây úng ngập một số diện tích canh tác (khoảng 343ha) của các xã
Thượng Giáo, Cao Trí, Khang Ninh, Nam Mẫu. Cá biệt có những năm lũ lớn có thể gây
úng ngập một phần thị trấn Chợ Rã.
Hàng năm hồ nhận được nhiều chất hữu cơ và xác bã động thực vật từ các suối
đổ vào đó là một nguồn thức ăn tốt cho cá. Với lượng phù sa tích tụ lâu ngày làm cho
đáy hồ có một lớp bùn nhão và một sơ' bãi bằng phảng thuận lợi cho việc dùng lưới vét
đê’ khai thác cá.

7


1.3.2. Điều kiện kinh tế x ã hội
Vườn Quốc gia Ba Bể (kể cả vùng đệm) nằm trong địa phận của 7 xã Nam Mẫu,
^ ao Tri, Khang Ninh, Quảng Khê, Hồng Trĩ và Đồng Phúc. Theo sơ liệu điểu tra
tháng 11/1999 [5], trong vùng có tổng số dân là 18.463 người, mật độ trung bình là 58
người/km2 tương đương với mật độ trung bình của tồn tỉnh. Số hộ gia đình là 3.179
hộ, trong đó bình qn mỗi hộ có 5,8 người.
Tồn vùng có 5 dân tộc anh em chung sống, trong đó dân tộc Tày chiếm một tỷ
lệ khá lớn (57,7%), dân tộc Dao chiếm 21,2%, dân tộc Mông là 12,6%, người Nùng
chiếm 7,1% và người Kinh chỉ chiếm 1,3%. Tuy có nhiều dân tộc khác nhau nhưng
dân cư ở đây có tính cộng đồng cao. Các dân tộc sơng đồn kết song vẫn gìn giữ được
bản sắc riêng của dân tộc mình.
Các thơn bản có đa phần là người Tày thường sinh sống tập trung tại các vùng
thấp, thuận lợi cho việc canh tác nông nghiệp. Một sơ' bản có vị trí thuận lợi, người dân

cịn tham gia vào việc kinh doanh dịch vụ du lịch như đưa đón khách... chính vì vậy
cuộc sống của dân cư trong những thôn bản này tương đối ổn định. Các thôn bản thuần
nhất dân tộc Mông hay Dao thường sinh sống trên các sườn núi cao hay các thung
lũng, gặp khó khăn cho việc canh tác. Nhiều bản làng vẫn giữ thói quen sơng du canh
du cư nên hiện tượng chặt phá rừng làm nương rẫy vẫn xảy ra.
Sống trên địa bàn miền núi, kinh tế của người dân chủ yếu dựa vào nông nghiệp,
đất canh tác lại thiếu do đó tình trạng chung của cư dân ở đây là thu nhập thấp và họ ít
có cơ hội để cải thiện về khả năng kinh tế. Theo tiêu chí phân loại của Chương trình
Quốc gia xóa đói, giảm nghèo đối với vùng rừng núi thì các xã trong vùng đều thuộc
diện xã nghèo, 4 xã (Nam Mẫu, Quảng Khê, Đồng Phúc và Hồng Trĩ) có số hộ nghèo
chiếm tới trên 70% tổng số hộ; và tổng số hộ nghèo của cả 7 xã trong Vườn chiếm tới
69,13% [5].
•

Qua số liệu điều tra cho thấy rằng ở vùng này khơng có nước sạch (nước cấp đã
qua xử lý) để sinh hoạt. Nhân dân chủ yếu sử dụng nước sông, suối, chỉ một số rất ít sử
dụng nước giếng khơi. Việc lấy nước từ sông suối về chủ yếu bằng máng tre hoặc
gánh. Nước được lấy từ nguồn tự nhiên đối với một số hộ gia đình cũng gặp nhiều khó
khăn do phải vận chuyển với một đoạn đường tương đối xa (có hộ phải lấy nước từ
nguồn cách xa đến lkm đường dốc). Phần lớn các hộ gia đình ờ đây khơng có hơ' xí
(59 8%) hoặc chỉ là hố xí tạm (37%); số hộ có hố xí hai ngãn rất ít (3%) và loại hố xí

8


này chỉ có ở hai xã Cao Tíĩ và Khang Ninh. Bên cạnh đó, một số yếu tố cịn gây ảnh
hưởng xấu đến vệ sinh môi trường là chuồng chăn nuôi gia súc gần với nhà ở, việc thu
gom rác thải và hệ thống thoát nước thải tại các gia đình hầu như khơng có,.... nhận
thức của người dân về vệ sinh mơi trường cũng cịn nhiều hạn chế.
Phương tiện giao thông chủ yếu trong khu vực là đi ngựa, đi thuyền và đi bộ.

Mặt bằng dân cư tương đối thấp, đời sống ngưịi dân cịn gặp nhiều khó khăn.

1.4. Mơ hình tốn trong nghiên cứu hệ sinh thái
Theo cấu trúc, tốn sinh thái là một mơn khoa học như khoa học toán lý mà đối
tượng nghiên cứu chủ yếu của nó là các hệ sinh thái và phương pháp nghiên cứu là tốn
học (các mơ hình được biểu diễn bằng ngơn ngữ tốn học).
Ngành tốn sinh thái đã được khẳng định bởi một loạt các cơng trình nghiên cứu
của nhà toán học hiện đại lỗi lạc V. Volterra và các nhà toán học đương thời như A.
Lotka, V. A. Koxtisun đặt nền tảng. “Sự bùng nổ” các cơng trình nghiên cứu mơ hình
tốn trong sinh thái học đó là vào những năm 70 của thế kỷ XX. Từ các mơ hình tốn
học đã giúp cho các nhà sinh thái học thực nghiệm tìm ra những khái niệm, quy luật
mới tồn tại trong các quần xã và xây dựng nên những lý thuyết mới trong sinh thái học.
Nhiều mơ hình toán đã chứng minh cụ thể những đặc trưng cơ bản của quần xã, hệ sinh
thái.
Toán học đã thực sự trở thành phương pháp chặt chẽ nhất trong giải quyết các
vấn đề sinh thái. Đầu tiên là sinh thái học cá thể với mơ hình quan hệ “Thời gian và tốc
độ phát triển cá thể”; tiếp đến là sinh thái học quần thể với hàng loạt các mơ hình như
“Mơ hình cạnh tranh giữa hai quần thể”, “Mơ hình vật ãn thịt và con mồi”, “Mơ hình
vật ký sinh - vật chủ”.... [14].
Mơ hình tốn trong sinh thái học có thể được chia thành hai loại đó là các mơ
hình giải tích và các mơ hình mơ phỏng. Trong mơ hình giải tích, người ta sử dụng
phương pháp hình thức tốn học để mơ tả đối tượng sinh thái và sau đấy sử dụng các
kỹ thuật giải tích tốn học để rút ra kết luận đặc thù tính chất chung của chúng. Đối với
các mơ hình mơ phỏng thì máy tính điện tử là cơng cụ nghiên cứu cơ bản và cần thiết.
Mơ phỏng (simulation) có nghĩa là rập khn trên mơ hình với sự thay đổi các
phần tử và các mối quan hệ của hệ thống mà mơ hình đang diễn tả theo một trật tự nhất
định, từ đó mà được nghiệm gần đúng thay cho nghiệm giải tích của mơ hình này [32].

9

Thực chất phương pháp mô phỏng là tiến hành giải phương trình bằng cách tích phân
số học.
Tuy nhiên, rất khó phân biệt một cách chính xác giữa hai loại mơ hình này vì
trong các mơ hình giải tích người ta cũng thường sử dụng phương pháp thực nghiệm
bằng số, trong khi đó với các mơ hình mơ phỏng lại khơng thể thiếu được các ước
lượng giải tích sơ bộ [20].
Trên thế giới, từ những năm 1925, Streeter và Phelps đã thiết lập mơ hình đánh
giá hàm lượng DO và BOD trong sơng Ohio (Mỹ) và mơ hình QUAL I được phát triển
đối với dịng chảy trong kênh sơng ổn định một chiều. Đến năm 1960, cơng cụ máy
tính ra địi cho phép tính tốn và xử lý các vấn đề mà trước đây không thể giải quyết
được, hàng loạt các mơ hình nền tảng nhằm phát triển mơ hình phi tuyến được ra địi.
Như mơ hình của Thomann và Sobal - 1964, Ravell - 1967... đã tập trung đánh giá
những tác động của nguồn điểm tới chất lượng nước; các mơ hình đã bước đầu đề cập
đến hiệu quả kinh tế trong việc kiểm soát chất lượng nước [22].
Trong giai đoạn 1970-1977, vai trò khả năng tự làm sạch của nguồn nước (khả
năng chuyển hóa chất bẩn của động thực vật) đã được các nhà mơ hình tập trung
nghiên cứu, mở ra một trang mới cho lịch sử phát triển mơ hình sinh thái. Trong đó,
vấn đề phú dưỡng được quan tâm nhiều hơn cả và chiếm vị trí quan trọng trong việc
đánh giá và dự báo chất lượng nước, điển hình là các mơ hình của Chen (1970), Chen
và Orlob (1975), Ditoro (1971), Canale (1976).... Từ năm 1977 trở lại đây, đặc biệt ở
thập niên 80, các nhà mô hình tập trung nghiên cứu các vấn đề chuyển hóa các chất
độc hại trong nước. Các mơ hình này đã bao qt được các q trình sinh, hóa, lý liên
quan đến chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái.
Cho đến nay, có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về mơ hình hệ sinh thái hồ. Đó
là nghiên cứu của Riley; mơ hình thủy động học của Steele; mơ hình các mối quan hệ

0

giữa thực vật thủy sinh, cá, cặn bã, nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD), chất dinh dưỡng và

ơxy của Chen; mơ hình của Williams sử dụng dữ liệu từ những nghiên cứu cổ điển của
Lindeman; mơ hình hệ sinh thái thủy vực của Christine A. Shoemaker [32]; mơ hình
của Sven Erik Jorgensen [27],... và đặc biệt là mơ hình CLEAN [31]. Mơ hình CLEAN
được coi là một mơ hình tổng quát về hệ sinh thái hồ, nó đã đề cập đến tất cả các đối
tượng và các quá trình trọng tâm của hệ sinh thái hồ như: thực vật vĩ mô, thực vật nổi,

10


động vật nổi, động vật đáy, cá, quan hệ dinh dưỡng, q trình phân hủy, mơ hình cân
bằng nước hồ và quá trình chu chuyển vật chất trong hồ.
Chương trình tính tốn các mơ hình này được thiết lập dưới dạng phần mềm như
mơ hình QUAL 2E thiết lập năm 1987 bởi Brown và Bamvvell trong đó các q trình
phú dưỡng của hồ và hồ chứa được chương trình hóa tính tốn trong phần mềm
QUAL2E, hay mơ hình động lực học của sông, suối, hồ và hồ chứa WQRRSQ do
Smith thiết lập nãm 1986... Các phần mềm máy tính sẽ được các nhà mơ hình lựa chọn
tùy theo u cầu của họ. Phần mềm đó có thể là các ngơn ngữ lập trình như ngơn ngữ

c, Basic, Fortran, Pascal... cho phép các nhà mõ hình hồn tồn điểu khiển về cấu trúc
của mơ hình cũng như tồn bộ các chi tiết cụ thể vé nó. Một phần mềm khác cũng
được sử dụng nhiều trong mơ hình hóa đó là các chương trình đồ thị như STELLA,
SimuLink, ModelMaker, mà người sử dụng chỉ việc lựa chọn các biểu tượng có sẵn
trong “menu” để thiết lập mơ hình với các số liệu cụ thể [29].
Ở Việt Nam đã có một sơ' tác giả quan tâm tới việc áp dụng toán học trong
nghiên cứu hệ sinh thái và bước đầu đã đưa ra một số mơ hình trong các cơng trình
nghiên cứu của mình. Như trong nghiên cứu về xói mịn đất, đáng chú ý là cơng trình
của Lê Quang Đáng (1976), Chu Đinh Hoàn (1977), Lê Thạc Cán, Nguyễn Quang Mỹ
(1978), Đỗ Hưng Thành (1981-1982). Phương pháp mơ hình hóa đánh giá tác động
mơi trường như Đào Thế Tuấn với “Mơ hình ruộng lúa có năng suất cao”, Chu Đức với
“Mơ hình dự tính xói mịn”, Mai Đình n với “Mơ hình hệ sinh thái nơng nghiệp”,

Vũ Cơng Hậu với “Mơ hình dự tính nãng suất chè”, Trần Vãn Cơn với “Mơ hình sinh
trưởng gỗ"... [15].
Bên cạnh đó, các mơ hình đánh giá chất lượng nước đã bắt đầu được quan tâm
vào những năm cuối của thập niên 90 trong thế kỷ trước. Trong đó phải kể đên, Phạm
Tồn Thắng (1990) đã ứng dụng mơ hình BOD-DO (QUAL I) để tính phân bơ BOD,
•

DO trong sơng Tơ Lịch và sơng Cầu; Trần Đức Hạ (1991) đã nghiên cứu mơ hình q
trình tự làm sạch trong các chuỗi hồ đơ thị; Đỗ Hồi Dương trong đề tài nghiên cứu
khoa học thuộc chương trình KT-02 đã có nghiên cứu bước đầu về mơ hình BOD và
DO trong sông. Năm 1999, TS Nguyễn Hữu Nhân và GS. TS Nguyễn Tất Đắc đã hiệu
chỉnh và ứng dụng các mơ hình WATER QUALITY và HYDROGIS đê tính tốn dự
báo ơ nhiễm nước sơng Thị Vải. Đặng Xn Hiển (2000) đã nghiên cứu phân tích, mơ
phỏng sinh thái-chất lượng nước phục vụ việc sử dụng hợp lý nguồn nước sông [12].

11


Và mói đây, năm 2004 Nguyễn Dương Tùng đã sử dụng mơ hình DELFT 3D để mơ
phỏng chất lượng nước và đánh giá khả năng chịu tải của hồ Tây dưới tác động của quá
trình thủy nhiột động lực và các q trình lý sinh hóa học liên quan đến trao đổi chất và
biến đổi chất lượng nước hồ Tây [21].
Tuy nhiên, các mơ hình về chất lượng nước trong sơng và hồ vẫn cịn đang mới
mẻ đối với nước ta. Hầu hết các mơ hình đều ở dạng đơn giản, chưa bao quát được các
quá trình sinh thái diễn ra trong nguồn nước. Cho đến nay vẫn chưa có chương trình
nào được hồn thiện và phù hợp để tính tốn và dự báo ơ nhiễm trong các sơng hồ.

12

2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu
2.1. Đối tữợng
Vườn Quốc gia Ba Bể trong đó có hồ Ba Bể là một thắng cảnh nổi tiếng của Việt
Nam. Khu vực hồ Ba Bể là một hệ sinh thái đặc biệt, bao gồm sông, suối, hồ, rừng, núi
đá vôi. Xét về góc độ sinh học, sinh thái học, khu vực này là khu vực có độ đa dạng
sinh học cao do vừa có hệ thống thực vật núi đá vơi điển hình ở vùng đơng bắc, vừa có
hệ sinh thái kiểu hồ tự nhiên khá rộng lớn vùng núi. Mặt khác, cũng thấy rằng chính
điểu kiện địa hình chia cắt phức tạp cùng với hệ thống thủy vực phong phú là điều kiện
thuận lợi để hệ sinh vật ở nước và vùng lân cận phát triển phong phú về cả số lượng lẫn
thành phần loài.
Đề tài tiến hành điều tra hiện trạng chất lượng nước hồ Ba Bể, hiện trạng về đa
dạng sinh học của hồ, sau đó chúng tơi sử dụng mơ hình tốn để dự báo sự biến động
của một số nhóm sinh vật trong hồ như: động vật nổi (Zooplankton), thực vật nổi
(Phytoplankton), sinh vật đáy (Benthos), nhóm cá ăn Phytoplankton, nhóm cá ãn
Zooplankton và nhóm cá ăn Benthos. Tuy nhiên, đây là một hệ sinh thái tự nhiên điển
hình nên chúng ta khơng thể bỏ qua mối quan hệ của các nhóm sinh vật sống trong hồ
vói các nhân tố vô sinh (nhiệt độ, ánh sáng, oxy, nitơ, phospho....); chính các mối quan
hệ đó đã tạo nên chu trình vật chất và chuyển hóa năng lượng trong hồ, đảm bảo tính
chất của một hệ sinh thái là hệ động lực hở và tự điều chỉnh.

2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp k ế thừa
Đây là phương pháp thống kê, thu thập các thông tin, sô' liệu từ các tài liệu, bài
báo, báo cáo khoa học có liên quan đến đa dạng sinh học, ứng dụng mõ hình toán trong
nghiên cứu sinh thái học và hệ sinh thái hồ Ba Bể của các nhà khoa học trong và ngồi
nước từ trước tới nay.
2.2.2. Phương pháp thơng kê, phàn tích, tổng hợp và đánh giá
Các thơng tin thu được, chúng tơi tiến hành phân loại, phân tích, tổng hợp và
đánh giá để sắp xếp lại các dữ liệu đó rồi áp dụng vào các phần có liên quan như tổng
quan, lập mơ hình mơ phỏng.

13


2.2.3. Phương pháp phán tích tương quan và hồi quy
Sử dụng chương trình "Tools-Data Analysis-Regression" trong phần mềm Excel
[16] cùng vói các số liệu điều tra thực tế để thấy được xu hướng phát triển của một sỏ
nhóm sinh vật trong những năm gần đây.
2.2.4. Phương pháp mô phỏng
Chúng tôi lập mơ hình mơ phỏng chủ yếu dựa trên mơ hình cho hộ sinh thái của
Voinov (1983) [35]. Các kết quả được xử lý trên máy vi tính bởi phần mềm STELLA
để biểu diễn hiện trạng và dự báo sự biến động của một sơ nhóm sinh vật được nghiên
cứu.
2.2.5. Phần mềm mơ hình hóa
Để mơ phỏng một q trình hay hộ thống bất kỳ, chúng ta cần thiết phải có các
chương trình mơ hình hóa. Các chương trình này thường được xây dựng dưới dạng các
phần mềm.
Có nhiều phần mềm mơ phỏng đã được thiết lập, chỉ tính riêng phần mềm
chuyên dụng cho hệ sinh thái đại dương, sông, hồ cũng có thể kể đến BLTM,
DOTABLES, HSPEXP, SWPROD; DYRESM-WQ (phần mềm về lượng chất dinh
dưỡng xâm nhập vào hồ) [36]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phần mềm
STELLA làm cơng cụ mơ phỏng.
STELLA 3.0 là cơng trình hợp tác của một nhóm 7 nhà khoa học người Hà Lan:
John Gass, Jeffrey Pease, Marcia Newcomb, Karim Chichakly, Chuck Officer, Kathy
Richmond, Barry Richmond. Đây là một phần mềm mô hình hóa được thiết lập với các
đơi tượng và quan hệ được biểu diễn bằng hình ảnh nên rất dễ hiểu. Đồng thời, với
cách thể hiện súc tích STELLA cũng rất dễ sử dụng.
Mặc dù chương trình hiển thị có vẻ khá đơn giản, thực chất STELLA có cấu trúc
khá phức tạp đảm bảo cho phạm vi ứng dụng và thực thi cao. Nó có thê đáp ứng từ
những yêu cầu mơ phỏng đơn giản nhất (một phản ứng hóa học) đến những đòi hỏi

9

khắt khe của một chuyên gia mơ hình hóa. STELLA cũng cho phép mở rộng mơ hình
khi cần thiết, đây là một tính năng rất quan trọng trong việc mơ phịng. Với những ưu
điểm đó, STELLA đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu khoa học.
2.2.6. Mơ hình hệ sinh thái hồ
Mơ hình hệ sinh thái hồ thể hiện cái nhìn khái quát về hệ sinh thái rất đặc trưng
này, qua đó, cho phép đánh giá cũng như dự báo về biên động chất lượng nước và tìm
phương pháp quản lý tối ưu. Đâv cũng là mục đích cơ bản của việc mơ hình hóa.

14


Đê tai sư dụng mơ hìoh hệ sinh thái của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova và
A* A. Voinov [35]. Mơ hình hệ sinh thái đã đề cập đến các thành phần chính như trong
hình 2.

Hình 2. Sơ đồ mơ phỏng chu trình vật chất trong hồ
Mơ hình gồm các biến chủ yếu sau đây: thực vật nổi (F), động vật nổi (Z), sinh
vật đáy (B), nhóm cá ăn sinh vật đáy (C), nhóm cá ăn động vật nổi (MH), nhóm cá ăn
thực vật nổi (S), và các yếu tố như phơtpho vơ cơ hịa tan (P), nitơ hữu cơ hòa tan (N),
oxy hòa tan (O), cỏ (A), mảnh vụn hữu cơ kết hợp với vi khuẩn (D) được giữ ở mức
tương đối ổn định. Ngồi ra mơ hình cịn có hơn 80 thơng số khác (phụ lục 8).
Sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các pha của các biến được mơ tả theo sơ đổ chu
trình vật chất trong hình 2. Nó được thừa nhận như một sơ đồ phản ánh hồn tồn các
q trình biến đổi vật chất trong hồ. Từ đó, oxy hịa tan (DO) có sự điều khiển, điều

0

hịa dựa vào các q trình hóa học và sinh thái học khác nhau, nó được điều chỉnh như
một biến đặc biệt.
Tất cả các biến sô được điều chỉnh bởi nồng độ và đơn vị đo lường là mg/1.
Ngoài các hàm sơ bắt buộc trong mơ hình là các yếu tơ khí hậu - nhiệt độ nước
và tổng sơ bức xạ mặt trời - cịn có các yếu tơ điều khiển, như nguồn dinh dưỡng N, p
và ôxy trong nước (DO).

I

15


3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng chất lượng nước hồ Ba Bể
Nhìn chung, mơi trường nước lưu vực hồ Ba Bể có chất lượng tốt, hầu hết các
chi tiêu chất lượng nước đều đạt tiêu chuẩn giới hạn cho phép đối với nguồn nước mặt
loại A trong tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5942-1995, phụ lục 4) [3].
3.1.1. Nhiệt độ nước
Nhiột độ nước tầng mặt thay đổi không đáng kể. Tuy nhiên, nhiệt độ nước biến
đổi theo độ sâu của hồ là khá lớn, thể hiện tính phân tầng rõ rệt (hình 3). Đặc tính này
một mặt biểu thị chất lượng mơi trường nước, mặt khác có những ảnh hưởng nhất định
đến sự phân bố các nhóm thủy sinh vật.

Đ ộ sâu

Hình 3. Nhiệt độ phân tầng theo chiều thẳng đứng tại hồ Ba Bê’
trong mùa mưa (tháng 08/2000)
(Nguồn: Hồ Tlianh Hái và cs., 2003) [10]

Trong mùa mưa, nhiệt độ nước tầng mặt dao động từ 30,2°c đến 34,4 ’C; nhiệt

độ tầng đáy thấp, khoảng 18-20l’C, không cao hơn nhiều so với nhiệt độ nước tầng đáy
trong mùa khô (17°C). Từ đó cho thấy nhiệt độ nước tầng đáy của hồ Ba Bể là tương
đối ổn định.
3.1.2. Độ trong
Nước hồ Ba Bê rất trong, độ trong trung bình là 109cm. Vào mùa lũ, phù sa của
sông Chợ Lèn ảnh hưởng khá sâu sắc tới độ trong của hồ, bên cạnh đó cịn có sự góp
phần của suối Pó Lù. Do ảnh hưởng này nên độ trong của hồ I thấp hơn so với 2 phần
còn lại của hồ và chỉ đạt khoảng 84cm, độ trong trung bình của hồ I và hồ II là 123 cm.
I

16


3.1.3. Độ pH
Nước hồ có pH trung tính, giá trị trung bình là 7,26. Cũng như độ trong, pH
nươc hơ bị anh hưởng của sơng Chợ Lèn và suối Bó Lù, song khơng sâu sắc. Hai nguồn
nước này có độ pH thấp hơn (pH = 6,2 và 6,8) đã làm pH ở phần đầu của hồ I hơi giảm
đi (pH = 6,9). pH thay đổi không đáng kể theo độ sâu của hồ, chênh lệch giữa tầng mặt
và tầng đáy chỉ là 0,13.
3.1.4. Ơxy hịa tan (DO)
Oxy hịa tan (DO) là chỉ tiêu cơ bản, giữ vai trò quan trọng trong hệ sinh thái
hồ. Nồng độ DO phụ thuộc vào rất nhiều yếu tơ như q trình khuếch tán ơxy qua bề
mặt, q trình hơ hấp, quang hợp của thực vật; quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi
sinh vật.
Hàm lượng ơxy hịa tan tại tầng mặt trong nước hồ Ba Bể tương đối cao. Giá trị
trung bình là 8,6 mg/1 đảm bảo tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng nguồn nước mặt
loại A (TCVN 5942-1995) [3]. Cũng giống như nhiệt độ nước, ơxy hịa tan trong nước
hồ Ba Bể mang tính phân tầng rất rõ rệt, hàm lượng ơxy hịa tan cao ở tầng mạt và thấp
dần ở tầng nước sâu hơn (hình 4)
Trên tầng mặt, lượng ơxy hịa tan trung bình vào mùa khơ là 9,33 mg/1, trung

bình tầng đáy là 2,13 mg/1 và trung bình tầng giữa là 4,76 mg/1. Trong khi đó vào mùa
mưa là 7,41 mg/1 đối với tầng mặt, tầng giữa là 4,34 mg/1 và tầng đáy là 2,62 mg/1.
Chênh lệch ôxy hòa tan trong nước hồ Ba Bể giữa tầng mặt và tầng đáy vào mùa khô là
7,20 mg/1 và mùa mưa là 4,79 mg/1.
12

10

0
0m

5m

20-23 m

15 m

10 m
Đ ộ sâu

Hình 4. Ôxy phân tầng theo chiều thảng đứng tại hồ Ba Bế (tháng 11/1999)
(Nguồn: Hổ Thanh Hải và cs., 2003) [101
OẠI h'OC Q'_"" r 'ỊIA u i ' '
'•'w' i r 'ÃM THC ’. 'IN
' Ễf

17

D' / « , 3

3.1.5. Các chất dinh dưỡng
Trong quá trình sinh dưỡng, các loài thực vật thủy sinh sử dụng các chất dinh
dưỡng có trong nước làm thức ăn, thành phần cần thiết của các chất dinh dưỡng là nitơ
và photpho với tỷ lệ N:P = 15:1 là thích hợp cho sinh vật phát triển. Hàm lượng nitơ và
photpho trong hồ tăng là ngun nhân chính gây hiện tượng phì dưỡng trong hồ vùng
nhiệt đới [17].
Hàm lượng amon (NH4+) trong hồ Ba Bể thấp (trung bình khoảng 0,04 mg/1)
nhưng lượng nitrat (NO? ) lại khá cao (khoảng 1,115 mg/1). Tại tất cả các độ sâu của hồ
đều thấy hàm lượng amon nhỏ hơn nitrit và nhỏ hơn nhiều so với nitrat. Hiện tượng này
chứng tỏ q trình chuyển hóa từ NH4+ thành NO,' chiếm ưu thế và nitrat được đưa vào
hồ khá nhiều từ vùng lưu vực.
Hàm lượng Orthophotphat (P043') trong hồ khá cao, đạt xấp xỉ 1 mg/1. Hàm
lượng này tăng đáng kể ở vùng đáy hồ (1,086 mg/1 ở độ sâu hơn 15m).
3.1.6. M ột sô'yếu tô'khác
Do đá vôi vùng Ba Bê bị biến chất thành đá hoa (là loại đá khó bị hịa tan) nên
hàm lượng canxi và magiê trong nước hồ thấp (Ca2+ = 32,81 mg/1, Mg2+ = 3,32 mg/1).
Nước hồ thuộc loại nước mềm, độ cứng toàn phần xấp xỉ 4,6 độ Đức [4].
Hàm lượng sắt trung bình trong nước hồ đạt 0,31 mg/1. sắt tập trung nhiều nhất
ở vùng đáy sâu thuộc hồ II và III (trung bình là 0,47 mg/1). Hàm lượng ion Fe2+ và Fe3+
là tương đương nhau ở tầng nước mặt, nhưng tại vùng đáy sâu hàm lượng Fe2+ lớn hơn
nhiều Fe3+; hiện tượng này có liên quan tới sự giải phóng sắt từ trầm tích đáy. Nguyễn
Văn Hảo (1975) đã sử dụng hiện tượng này để giải thích sự ơ nhiễm tự nhiên vào mùa
đông ở hồ Ba Bể (khi nước hồ đổi màu từ trong xanh sang đục đỏ, có khi nổi thành lớp
váng trên mặt làm cho cá ngột ngạt và chết).

3.2. Đa dạng sinh học trong vùng hồ Ba Bể
3.2.1. Đa dạng vé thành phần loài
* Khu hê thưc vât
Theo Hill [25] và các tác giả khác, thì con số thống kê có thế lên tới 603 lồi

thực vật bậc cao có mạch thuộc 137 họ. Trong đó có 10 lồi có trong sách đỏ của Việt
Nam [1]. Cho đến nay, theo báo cáo điều tra tại Hội nghị Khoa học tại Vườn Quốc gia

18


Ba Bể tháng 8/2002, đã bước đầu thống kê được 620 loài, thuộc 300 chi và 138 họ
(bang 1). Các lồi chiếm ưu thê ở vùng núi đá vơi chủ yếu là Nghiến Burretiodendron
hsienmu, Mạy Tèo Streblus tonkinensis. Loài cây đặc hữu ở Vườn là Trúc dây
Sinocalamus mucclure hay Ampelocalamus sp., thường mọc trên các sườn đồi dốc
chạy theo bờ hồ.
Bảng 1. Thành phần loài thực vật Vườn quốc gia Ba Bể
Nhóm phàn loại

Họ

Chi

Lồi

1. Ngành Thơng đất

2

2

4

2. Dương xỉ

13

17

27

3. Ngành Hạt trần

3

3

3

4. Ngành Hạt kín

120

278

586

Tổng sỏ'

138

300

620

(Nguồn: Uỷ ban Nhân dân tỉnh Bắc Kạn, 9/2001) 123]

Thảm rừng ở Vườn Quốc gia Ba Bể có thể chia thành hai kiểu chính: kiểu rừng
trên núi đá vôi và rừng thường xanh trên địa hình đất thấp. Rừng trên núi đá vơi phân
bổ ở các sườn núi đá vôi dốc với lớp đất mỏng, độ che phủ chiếm tỷ lệ lớn so với diện
tích Vườn. Rừng thường xanh trên địa hình đất thấp phân bơ trên các sườn đồi thấp và
có lớp đất phủ dày hơn. Sự đa dạng về thành phần loài của khu hệ thực vật gặp trên nền
đất thấp cao hơn nhiều so với rừng trên núi đá vôi [25].
Thảm thực vật rừng của Vườn Quốc gia giữ vai trò phòng hộ đầu nguồn cho hồ
Ba Bể. Mất rừng, hồ sẽ mất khả năng dự trữ nước vào mùa lũ do lịng hồ nơng dần bới
sự lắng đọng và sẽ gây nên nạn lũ lụt hàng năm, gây hậu quả nghiêm trọng đe dọa các
»

cộng đồng dân cư sinh sống ở vùng hạ lưu sông Nãng.
* Khu hê dông vât
Theo các báo cáo tại Hội thảo khoa học tháng 8/2002, tại Vườn quốc gia Ba Bế
đã bước đầu thống kê được từ 4 nhóm động vật (bảng 2) có 412 lồi thuộc 86 họ và 28
bơ; trong đó có 55 lồi được ghi trong Sách đỏ Việt Nam [22], đặc biệt nhóm thú có
đến 22 lồi (chiếm 41,5%)

I

19