Xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu theo cách tiếp cận tổng hợp các yếu tố thủy văn, thủy lực và sinh thái
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TỐI THIỂU
THEO CÁC H TI ẾP CẬN TỔNG HỢP CÁC YẾU TỐ THỦY VĂN,
THỦY LỰC VÀ SINH THÁI
Nguyễn Thị Kim Dung
Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường
Tóm tắt: Nước là một tài nguyên quý giá, có ảnh hưởng quan trọng và quyết định đến đời sống
cũng như sự phát triển chung của xã hội. Việc xác định dòng chảy tối thiểu (DCTT) cho vùng hạ
du nhằm đảm bảo cho sự phát triển bền vững Kinh tế - Xã hội – Môi trường là hết sức cấp bách và
cần thiết. Trong bài báo này, tác giả trình bày một cách tiếp cận tổng thể để xây dựng phương
pháp xác định DCTT cho vùng hạ du sông có xét đến ảnh hưởng của việc điều tiết các hồ chứa
thượng nguồn. Trong đó, tập trung đi sâu phân tích ba yếu tố chính là thủy v ăn, thủy lực và sinh
thái. Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định DCTT cho vùng hạ du lưu vực sông (LVS).
Từ khóa: Dòng chảy tối thiểu, Dòng chảy môi trường, Lưu vực sông
Summary: Water is a precious resource that has an important and decisive influence on life as
well as the general development of society. Determining the minimum flow (DCTT) for
downstream areas to ensure the sustainable economic - social - environmental development is
urgent and necessary. In this paper, the author reports a holistic approach to developing a
method of determining the DCTT for downstream areas considering the effects of upstream
reservoir regulation. Of which, three main factors are deeply analyzed: hydrology, flow
dynamics and river ecology. This is a scientific and practical basis for identifying the DCTT for
the lower river basin (LVS).
Key words: Minimum flow, Environmental flow, Water basin
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
tới cuộc sống và khả năng tiếp cận nước sạch
của người dân, ảnh hưởng đến môi trường,
hệ sinh thái. Việt Nam là một trong năm
quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của
BĐKH, nên những vấn đề này càng trở nên
trầm trọng hơn. Các thách thức về nguồn
nước trở nên phức tạp và khó lường, vấn đề
quản lý tài nguyên nước nói chung và quản
lý lưu vực sông đặt ra nhiều thách thức cần
phải được giải quyết.
Nước là nguồn tài nguyên cần thiết cho sự
sống, sức khỏe của con người và là một phần
quan trọng của hệ sinh thái. Nước là nhân tố
không thể thiếu và quan trọng nhất trong sự
phát triển kinh tế - xã hội của bất kỳ quốc gia
nào. Tuy nhiên, đi cùng với sự phát triển, nhu
cầu về sử dụng nước ngày càng tăng cao trong
khi nguồn nước ngày càng suy giảm. Việc phát
triển các hồ, đập phía thượng lưu đã tác động
đến chế độ dòng chảy và trữ lượng nước; mực Một vấn đề rất quan trọng trong quản lý, sử
nước ngầm suy giảm đáng kể; mực nước biển dụng hợp lý tài nguyên nước là việc xác định
có xu hướng tăng cao, triều cường và xâm DCTT cho dòng sông. Dòng chảy để duy trì
nhập mặn gia tăng,... đã ảnh hưởng sâu sắc dòng sông, bảo đảm cho sự phát triển bình
thường của các hệ sinh thái và bảo đảm mức
tối thiểu cho các hoạt động khai thác phục vụ
phát triển các ngành kinh tế.
Ngày nhận bài: 8/6/2017
Ngày thông qua phản biện: 10/7/2017
Ngày duyệt đăng: 26/7/2017
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
1
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Năm 2008 Chính phủ Việt Nam đã ban hành mặn,.v.v.. Đặc biệt, khi tính toán DCTT hầu
Nghị định số 112/2008/NĐ-CP về việc quản hết các nghiên cứu chỉ mới đưa ra một số liệu
lý, bảo vệ, khai thác tổng hợp tài nguyên và DCTT cho cả một thời đoạn dài trong khi đó
môi trường các hồ chứa thủy điện, thủy lợi và thực tế yêu cầu về DCTT lại cần phải biến đổi
Nghị định số 120/2008/NĐ-CP về việc quản lý rất nhiều phụ thuộc vào các yếu tố như thời
lưu vực sông theo đó quy định phải duy trì tiết khí hậu, thời vụ và kế hoạch sản xuất,…
dòng chảy tối thiểu ở hạ du các hồ chứa. Khi Điều này là hết sức quan trọng vì nó liên quan
nghiên cứu, xác định và tính toán về DCTT trực tiếp đến việc quản lý, khai thác và sử
cho một dòng sông có hai khái niệm được đề dụng nguồn nước một cách hợp lý, giúp cho
cập thường xuyên đó là dòng chảy môi trường việc sử dụng tài nguyên nước tiết kiệm, hiệu
và DCTT. Dòng chảy môi trường được nghiên quả hơn. Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng
cứu từ khá lâu trên thế giới nhưng khái niệm phương pháp xác định DCTT theo cách tiếp
về DCTT lại khá mới mẻ. Dòng chảy môi cận tổng hợp các yếu tố thủy văn, thủy lực và
trường được biểu thị bởi một chế độ dòng chảy sinh thái có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
đáp ứng yêu cầu bảo vệ các hệ sinh thái thuỷ
2. CÁCH TIẾP CẬN, CƠ SỞ LÝ LUẬN
sinh khi nguồn nước bị ảnh hưởng bởi các hoạt
XÂYDỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
động khai thác sử dụng nước trên sông [4].
DÒNG CHẢY TỐI THIỂU
Trong khi đó, DCTT lại được biểu thị là dòng
Trong những năm gần đây, vấn đề DCTT ở
chảy ở mức thấp nhất nhằm duy trì các hệ sinh
nước ta đã bắt đầu được quan tâm và ngày
thái thủy sinh và đảm bảo mức tối thiểu cho
càng được đầu tư nghiên cứu nhiều hơn. Tuy
các hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên
nhiên, hiện tại chưa có một cách tiếp cận hay
nước [1]. Như vậy, DCTT và dòng chảy môi
phương pháp xác định DCTT nào được thống
trường có quan hệ mật thiết với nhau. Dòng
nhất áp dụng cũng như được cho là tốt nhất.
chảy môi trường sẽ là DCTT khi nó đáp ứng
được yêu cầu duy trì dòng sông và bảo đảm Mục tiêu của DCTT là cung cấp một dòng
mức tối thiểu cho các hoạt động khai thác chảy đủ để duy trì sông, đảm bảo cho sự phát
nước trên sông.
triển bình thường của các hệ sinh thái thủy
sinh và các hoạt động khai thác sử dụng. Dòng
chảy này có ý nghĩa đặc biệt trong mùa khô
cạn. Mức độ “sức khỏe” của dòng sông sẽ
được duy trì lại tùy thuộc vào sự đánh giá của
xã hội, và sự đánh giá này sẽ khác nhau giữa
các quốc gia và vùng miền. Vì vậy, thế nào là
DCTT thích hợp cho một dòng sông cụ thể sẽ
phụ thuộc vào những giá trị mà việc quản lý hệ
thống sông nhằm đạt được. Những giá trị đó sẽ
là cơ sở để đưa ra các quyết định nhằm hài hòa
các mục tiêu kinh tế, xã hội, môi trường và
việc sử dụng nguồn nước của dòng sông.
Từ đó đến nay đã có một số nghiên cứu về
DCTT, từ nghiên cứu ứng dụng các phương
pháp đánh giá nhanh đến các nghiên cứu có xu
hướng tiếp cận tổng hợp nhiều phương pháp
đánh giá sử dụng các công cụ mô hình toán.
Tuy nhiên, cho đến nay khái niệm và phương
pháp đánh giá DCTT vẫn đang được hiểu rất
khác nhau [3], các nghiên cứu chỉ mới tập
trung vào từng khía cạnh đơn lẻ cấu thành nên
DCTT hoặc có tiếp cận theo hướng tổng hợp
nhưng chưa đề cập một cách sâu sắc, đầy đủ
đến các yếu tố tác động tới sản xuất, đời sống
và môi trường hệ sinh thái. Chẳng hạn, khi Điều này có nghĩa là các kết quả đạt được về
tính toán dòng chảy tối thiểu mới đề cập đến mặt sinh thái không nhất thiết phải là kết quả
lưu lượng mà chưa xét đến yếu tố mực nước; duy nhất hoặc thậm chí không phải là kết quả
khi tính toán khả năng cấp nước và đảm bảo chính của một quá trình xây dựng DCTT. Một
môi trường lại chưa xét đến vấn đề xâm nh ập quá trình như vậy sẽ cần tập trung giải quyết
2
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
sự cân bằng giữa phân bố nước để thỏa mãn
nhu cầu sinh thái với các nhu cầu sử dụng
nước khác như thủy điện, tưới, sinh hoạt hoặc
giải trí. Vì vậy, xác định DCTT có nghĩa là kết
hợp các giá trị cơ bản, trên cơ sở đó sẽ đưa ra
các quyết định, xác định những kết quả cần đạt
tới và những thỏa hiệp cần tiến hành. Khi bắt
đầu công việc về DCTT cần xem xét cân nhắc
nhiều vấn đề. Hay nói cách khác, DCTT cần
được nhìn nhận là một quá trình quản lý tổng
hợp tài nguyên nước lưu vực sông.
Để thiết lập DCTT, cần xác định rõ mục tiêu
của dòng sông và các kịch bản khai thác, sử
dụng nước. Trong một hệ thống sông khi nước
bị phân bổ quá mức cho việc sử dụng nước có
tiêu hao, DCTT có thể chỉ được cung cấp sao
cho các hệ sinh thái hoạt động đủ để đảm bảo
một cơ sở bền vững cho việc sử dụng nước
tiêu hao trong điều kiện hiện tại và tương lai.
Trong trường hợp này, dòng chảy môi trường
và DCTT không có sự khác biệt nhiều.
Hình 1. Dòng chảy tự nhiên và dòng chảy môi trường
Như vậy, điều quan trọng trong việc cung cấp
DCTT sẽ là việc xác định xem những thành
phần nào của chế độ dòng chảy tự nhiên phải
được duy trì để đạt được mục tiêu dòng chảy
đã định.
Đối với những hệ thống sông có giá trị đa
dạng sinh học cao, dòng chảy môi trường có Dòng chảy môi trường thường khác với dòng
thể được yêu cầu để bảo tồn trạng thái tự nhiên chảy tự nhiên và hiếm khi là DCTT hoặc dòng
chảy trung bình.
của hệ thống sông đó. Như vậy, việc sử dụng
nước tiêu hao có thể bị giới hạn ở mức tối
thiểu, nghĩa là có thể lấy nước trong thời gian
có dòng chảy lớn nhưng việc trữ nước trong hồ
chứa là không được phép. Trong trường hợp
này, dòng chảy môi trường và DCTT có sự
khác biệt lớn.
Tùy thuộc vào điều kiện khí tượng, thủy văn
của khu vực hệ thống sông, dòng chảy trung
bình của sông có thể là một trong những thành
phần thứ yếu nhất của dòng chảy tự nhiên. Sự
biến động về lưu lượng, chất lượng, thời điểm
và thời gian duy trì dòng chảy thường mang
tính quyết định đối với việc duy trì các hệ sinh
thái của sông. Dòng chảy lũ cần thiết cho việc
vận chuyển bùn cát, đẩy mặn, duy trì các khu
vực cá đẻ trứng và di cư. Việc phân bổ DCTT
hoặc trung bình trong những trường hợp đó sẽ
không có nhiều tác dụng. Dòng chảy mùa cạn
có vai trò quan trọng trong việc duy trì hệ sinh
thái thủy sinh, đảm bảo cấp nước hạ du. Trong
trường hợp này DCTT đóng vai trò quan trọng.
Đối với những hệ thống sông có các loại hình
sử dụng tài nguyên nước mang tính cạnh tranh
thì việc hài hòa giữa nhu cầu nước của các hệ
sinh thái thủy sinh và nhu cầu sử dụng nước hạ
lưu là cần thiết. Môi trường có thể không nhận
được tất cả các “nhu cầu nước sinh thái” của
mình và các đối tượng sử dụng nước có thể
phải thực hiện những thay đổi đắt giá đối với
thực tiễn hoạt động. Trong trường hợp này,
DCTT đóng vai trò hết sức quan trọng (hình 1).
Xác định và tiến hành các thỏa hiệp là vấn đề
trọng tâm của việc thiết lập và thực hiện
DCTT. Khi dòng chảy điều tiết được điều
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
3
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
chỉnh để cung cấp dòng chảy môi trường, sẽ sinh thái thủy sinh và khai thác sử dụng nước
không tránh khỏi việc các đối tượng hoặc loại cho các đối tượng dùng nước vùng hạ du LVS.
hình sử dụng nước khác phải trả giá. Sẽ xuất
3. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG
hiện lợi ích cạnh tranh giữa các đối tượng sử
PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY
dụng và môi trường, thượng và hạ lưu. Sự
TỐI THIỂU THEO CÁCH TIẾP CẬN
cạnh tranh cũng sẽ phát sinh giữa các thành
TỔNG HỢP
phần khác nhau của môi trường sông với
3.1. Phương pháp chung xác định dòng
những yêu cầu về chế độ dòng chảy tự nhiên
chảy tối thiểu
khác nhau.
Theo quan điểm tiếp cận này thì DCTT bao
gồm ba thành phần chính:
Như vậy, xác định DCTT cần phải xem xét các
lợi ích cạnh tranh, đánh giá sự phù hợp và
cách thức thực hiện và cuối cùng cần phải
được sự chấp thuận của các bên liên quan.
Thành phần (1): Dòng chảy duy trì sông. Kí
hiệu: QDTS, HDTS
Hơn bốn mươi năm qua, hàng loạt các phương
pháp, cách tiếp cận đã được xây dựng nhằm
thiết lập dòng chảy môi trường. Các phương
pháp chủ yếu được dùng cho các đánh giá cụ
thể về nhu cầu sinh thái. Mỗi phương pháp,
cách tiếp cận đều có những ưu và nhược điểm
riêng. Không có một phương pháp nào được
coi là tốt nhất để đánh giá dòng chảy môi
trường/DCTT. Vì vậy, mỗi phương pháp, cách
tiếp cận chỉ thích hợp cho một điều kiện cụ
thể. Các tiêu chí để lựa chọn một phương
pháp, cách tiếp cận cụ thể bao gồm nhóm vấn
đề đang được xem xét (Công trình khai thác
nước, đập,…), trình độ chuyên môn, quỹ thời
gian và kinh phí hiện có cũng như khuôn khổ
pháp lý theo đó các chế độ dòng chảy phải
tuân thủ. Xu hướng ngày càng chuyển sang
hướng tiếp cận tổng hợp và toàn diện, sử dụng
đa nhóm lợi ích và các nhóm chuyên gia đa
ngành để xác định lượng nước cần duy trì
trong sông. Như vậy, cần phải có cách nhìn
toàn diện về DCTT, các yếu tố về thủy văn,
thủy lực, môi trường sinh thái, chất lượng
nước… phải được xem xét cả về không gian,
thời gian dựa trên điều kiện về kinh tế, kỹ
thuật, xã hội và văn hóa.
Thành phần (2): Dòng chảy cần thiết để duy trì
điều kiện môi trường dòng sông hoặc đoạn
sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thường
của hệ sinh thái thủy sinh. Đây là “lượng nước
cần cho sinh thái” bởi vì nước cho duy trì hệ
sinh thái cũng góp phần duy trì điều kiện cảnh
quan và sức khỏe của dòng sông. Kí hiệu:
Q
MT,ST, HMT,ST
Thành phần (3): DCTT cần thiết cho hoạt động
khai thác, sử dụng tài nguyên nước của các đối
tượng sử dụng nước trên dòng sông hoặc đoạn
sông dưới hạ lưu. Kí hiệu: QKTSD, HKTSD
Trong đó, lượng nước cho khai thác, sử dụng
bao gồm toàn bộ nhu cầu nước tiêu hao hoặc
không tiêu hao trên dòng sông hoặc đoạn sông
nghiên cứu như: nước cho tưới nông nghiệp;
nước cho sinh hoạt, công nghiệp dịch vụ; nước
cho chăn nuôi; nước cho thủy sản; nước cho
thủy điện; nước cho giao thông, du lịch, đẩy
mặn,...
DCTT của đoạn sôngthứ i được xác định như sau:
QTT(i) = f(QDTS(i), QMT,ST(i) ,QKTSD(i)) (1)
HTT(i)= f(HDTS(i), HMT,ST(i), HKTSD(i)) (2)
Lưu ý rằng, DCTT sẽ được xây dựng bao gồm
cả lưu lượng, mực nước và thời gian duy trì.
Với quan điểm như phân tích ở trên, tác giả sử
dụng phương pháp tiếp cận tổng thể, theo đó
dòng chảy tối tiểu sẽ phải đảm bảo duy trì
dòng sông, sự phát triển bình thường của hệ
DCTT trên sông phải được xác định tại một
tuyến mặt cắt cụ thể hay nói cách khác DCTT
được quy định tại từng vị trí và được thực hiện
4
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
trên cả dòng sông hay từng đoạn sông. Những thủy văn còn thiếu có thể khắc phục bằng cách
vị trí này gọi chung là điểm kiểm soát DCTT khôi phục, bổ sung bằng các mô hình toán, các
trên sông hay đoạn sông. Điểm kiểm soát số liệu mặt cắt sông, các số liệu về sinh thái
DCTT trên một đoạn sông hoặc dòng sông dòng sông có thể kế thừa từ các đề tài, dự án
phải đại diện về chế độ dòng chảy, môi trường
sống của hệ sinh thái thủy sinh, các hoạt động
khai thác sử dụng nước trên đoạn sông hoặc
dòng sông mà nó kiểm soát [2].
hoặc đo đạc trực tiếp trong quá trình nghiên
cứu. Như vậy, cơ sở lý luận và thực tiễn đảm
bảo để kết quả nghiên cứu có đủ độ tin cậy và
cơ sở khoa học để có thể ứng dụng được vào
thực tế sản xuất.
Xuất phát từ khái niệm về DCTT cho thấy
điểm kiểm soát DCTT trên sông phải đảm bảo
dòng chảy trên sông qua mặt cắt ngang tại vị
trí ĐKS 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 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 nước.
3.2. Nội dung, phương pháp tính toán các
thành phần dòng chảy tối thiểu
3.2.1. Nội dung phương pháp xác định dòng
chảy tối thiểu
Như đã phân tích ở các phần trên, để tính toán
được DCTT duy trì dòng sông, đảm bảo môi
trường cho sự phát triển bình thường của hệ
sinh thái thủy sinh và nhu cầu khai thác sử
dụng nước trên lưu vực. Để DCTT đảm bảo
được các yêu cầu này, chúng ta sẽ phải tiến
hành tính toán các dòng chảy thành phần đã
nêu ở trên. Cụ thể, chúng ta sẽ phải thực hiện
các nội dung chính như sau:
Trên một dòng sông, xác định DCTT không
nhất thiết phải xem xét trên toàn bộ con sông
mà có thể lựa chọn các vị trí then chốt, ở đó là
nơi cung cấp nước chủ yếu cho các nhu cầu
nước về môi trường và các nhu cầu nước của
các ngành kinh tế. Tuy nhiên cũng phải phụ
thuộc vào đặc điểm và tiềm năng dòng chảy,
nếu dòng chảy không thể đáp ứng được một
trong các nhu cầu trên thì phải xem xét, tính
toán lại các nhu cầu của từng thành phần dòng
chảy để phù hợp với thực tế hoặc phải tiến
hành điều chỉnh các như cầu khai thác. Như
vậy, việc chọn ĐKS có ý nghĩa rất quan trọng,
nó là điểm để đánh giá chế độ dòng chảy, đánh
giá các nhu cầu khai thác và đánh giá việc vận
hành các công trình điều tiết phía thượng lưu,
ĐKS cũng phải xem xét tổng hợp từng yêu cầu
và đánh giá rất kỹ lưỡng theo các thành phần
riêng biệt để có thể chọn được vị trí thích hợp
nhất, đảm bảo đáp ứng được mức tối đa các
tiêu chí đặt ra. Với quan điểm như trên, thì
việc xác định ĐKS cần dựa trên những tiêu chí
mang tính khoa học và thực tiễn xã hội.
- Phân tích, đánh giá hiện trạng các công trình
khai thác sử dụng nước trên lưu vực, điều
kiện tự nhiên, hiện trạng và phương hướng
phát triển các ngành dùng nước. Xác định nhu
cầu sử dụng nước trên lưu vực, tính toán cân
bằng nước;
- Phân tích đặc điểm chế độ dòng chảy, hệ sinh
thái thủy sinh và hiện trạng khai thác sử dụng.
Xác định các điểm kiểm soát về DCTT trên
lưu vực;
- Căn cứ vào các nội dung yêu cầu, các tiêu chí
cụ thể để tính toán DCTT, quá trình xác định,
tính toán cho hệ thống sông sẽ được thực hiện
theo sơ đồ khối như sau (hình 2). Trong đó,
trọng tâm là tính toán cho ba đối tượng chính
gồm: dòng chảy duy trì sông, dòng chảy duy
trì hệ sinh thái thủy sinh, dòng chảy đáp ứng
nhu cầu sử dụng nước cho vùng hạ du. Đây là
cơ sở lý thuyết có thể vận dụng vào tính toán
DCTT cho các lưu vực sông khác nhau tùy
Hiện nay, các LVS ở Việt Nam có số liệu thủy
văn không thật dài, nhưng có thể coi là tương
đối đủ cho nghiên cứu DCTT, một số số liệu
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
5
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
thuộc vào bộ cơ sở dữ liệu cụ thể của từng lưu nghiên cứu. Các nội dung chính cần phải được
vực sông cần xác định, tính toán. thu thập, xử lý bao gồm:
Các giá trị thành phần của DCTT sẽ được tính Các điều kiện tự nhiên lưu vực sông (đặc điểm
toán bằng các phương pháp và công cụ khác địa lý, địa hình, thổ nhưỡng, điều kiện khí
nhau (Mô hình mô phỏng thủy văn, thủy lực, hậu); Điều kiện thủy văn và tình hình xâm
xâm nhập mặn, sinh thái (MIKE BASIN, nhập mặn (mạng lưới sông ngòi, mạng lưới
MIKE 11, mô đun sinh thái Ecolab) sau đó
được tích hợp thành giá trị tổng hợp DCTT
cho dòng sông cần tính toán.
trạm quan trắc thủy văn, dòng chảy năm và
phân phối dòng chảy năm, tình hình xâm nhập
mặn); Đặc điểm sinh vật thủy sinh (về thực vật
nổi, về động vật nổi, về động vật đáy, về cá).
Khảo sát, thu thập số liệu, phân tích và tính
toán về hiện trạng và phương hướng phát triển
các ngành dùng nước trên lưu vực sông
(Ngành nông nghiệp, cấp nước phục vụ dân
sinh, công nghiệp, thủy điện, dịch vụ,…).
3.2.2.2. Xác định các ĐKS dòng chảy tối thiểu
trên lưu vực sông
Trước khi tính toán các yếu tố cấu thành nên
DCTT, việc xác định các ĐKS có một tầm
quan trọng đặc biệt. Dòng chảy trên sông qua
mặt cắt ngang tại vị trí ĐKS 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 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 nước. Chính vì vậy, việc
nghiên cứu, phân tích xác định được một
Hình 2. Sơ đồ khối xác định dòng chảy tối thiểu cách hợp lý các ĐKS sẽ giúp cho việc đánh
giá chế độ dòng chảy, đánh giá các nhu cầu
Trong khuôn khổ kết quả nghiên cứu của khai thác và đánh giá việc vận hành các công
mình, tác giả xây dựng các bước tính toán các
giá trị thành phần DCTT như sau:
trình điều tiết phía thượng lưu, một cách sát
thực nhất. Như vậy, việc xác định ĐKS cần
phải được dựa trên những tiêu chí mang tính
khoa học và thực tiễn xã hội. Các t iêu chí lựa
chọn ĐKS bao gồm:
3.2.2. Tính toán các thành phần dòng chảy
tối thiểu
3.2.2.1. Điều tra, khảo sát, thu thập xử lý ngồn
cơ sở dữ liệu
- Đại diện về chế độ dòng chảy;
- Đại diện về môi trường sống của hệ sinh thái
thủ sinh;
Với mỗi lưu vực sông sẽ tương ứng có một bộ
cơ sở dữ liệu cụ thể, căn cứ vào bộ cơ sở dữ
liệu này chúng ta sẽ có thể xác định và tính
toán được DCTT cho lưu vực sông đó. Vì vậy,
trước hết cần phải có bộ cơ sở dữ liệu về LVS
- Điểm khống chế dòng chảy đảm bảo mức tối
thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng tài
nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước.
6
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
3.2.2.3. Tính toán các thành phần dòng chảy Hiện nay chưa có một phương pháp hay quy
tối thiểu
định bắt buộc nào về giá trị của dòng chảy duy
trì sông. Giá trị dòng chảy duy trì sông thường
được phân tích lựa chọn dựa vào liệt số liệu
thủy văn của chính dòng sông đó. Thông
thường, nó được lấy theo lưu lượng dòng chảy
tháng nhỏ nhất về mùa kiệt ứng với các tần
suất khác nhau tùy thuộc vào mức độ phong
phú về nước của dòng sông đó. Với những
dòng sông có lưu lượng dòng chảy nhỏ, đặc
biệt về mùa cạn việc duy trì một lưu lượng cần
thiết phải ở mức có tần suất cao hơn so với
dòng sông có lưu lượng dòng chảy trung bình,
lớn. Kiến nghị mức đảm bảo dòng chảy duy trì
sông như sau:
(i). Các trường hợp tính toán
Trên cơ sở các số liệu điều tra, khảo sát và
đánh giá, trước khi tiến hành các bước tính
toán DCTT cho LVS cần phải được xác định
rõ các trường hợp cần tính toán (mùa và thời
điểm căng thẳng nhất về nguồn nước, thời
điểm yêu cầu nguồn nước gia tăng, thời điểm
cấp nước thông thường,…).
(ii). Đối với dòng chảy duy trì sông:
Đây là giá trị bắt buộc phải được cấp đủ để
dòng sông được duy trì dòng chảy một cách
liên tục thường xuyên.
Bảng 1. Kiến nghị mức đảm bảo dòng chảy duy trì sông
theo mức độ phong phú tài nguyên nước
Mo
(l/s.km2)
<10
Mức độ phong phù vềtài
nguyên nước
Kiến nghị mức đảm bảo dòng chảy
TT
duy trì sông (%)
1
Hiếm nước
Thiếu nước
Trung bình
75
80
2
3
4
5
6
10-20
20-40
40-60
60-80
>80
85
Tương đối giàu
Giàu nước
90
95
Dồi dào nước
>95
(iii). Đối với dòng chảy duy trì hệ sinh thái Q= 1/n ωR2/3S1/2. Trong đó:
+ Q là lưu lượng (m3/s)
thủy sinh:
Lựa chọn phương pháp chu vi ướt kết hợp
đánh giá chất lượng nước đảm bảo yêu cầu bảo
vệ đời sống thủy sinh để xác định dòng chảy
+ n là hệ số nhám
+ ω là diện tích mặt cắt ướt (m2).
duy trì hệ sinh thái thủy sinh. Các bước thực + R là bán kính thủy lực (m).
hiện như sau:
+ S là độ dốc mặt nước.
Bước 1: Đo đạc tài liệu địa hình mặt cắt
ngang dòng sông tại các điểm kiểm soát.
+ Chu vi ướt χ =
(m)
Bước 2: Xây dựng quan hệ χ ~ H, trên cơ sở
phương trình Chezy- Manning:
Bước 3: Xác định các điểm uốn của đường
cong quan hệ χ ~ H.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
7
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
Bước 4: Kết hợp kết quả tính toán mực nước - Đảm bảo sự đồngthuận của các bên tham gia.
MAX, MIN. Lựa chọn điểm uốn tương ứng
các bãi ngập nước mùa cạn.
trên lưu vực sông
(vi). Đánh giá mức độ đảm bảo duy trì DCTT
Bước 5: Xác định dòng chảy sinh thái (H, Q)
tại điểm kiểm soát
Bước cuối cùng trong công tác xác định DCTT
là tiến hành đánh giá mức độ đảm bảo duy trì
Bước 6: Tính toán kiểm tra chất lượng nước DCTT, nhằm kiểm tra giá trị DCTT nghiên
đáp ứng yêu cầu bảo vệ sinh thái thủy sinh cứu đề xuất có phù hợp với điều kiện nguồn
theo QCVN 38:2011/BTNMT.
nước và khả năng điều tiết của các hồ chứa
phía thượng nguồn hay không.
(iv). Đối với dòng chảy đáp ứng nhu cầu sử
dụng nước cho vùng hạ du
4. KẾT LUẬN
Lượng nước cần thiết cho khai thác, sử dụng Trong bối cảnh BĐKH diễn biến bất thường,
bao gồm toàn bộ nhu cầu nước tiêu hao hoặc nhu cầu sử dụng nước ngày càng gia tăng như
không tiêu hao trên dòng sông hoặc đoạn hiện nay, việc duy trì DCTT đối với một dòng
sông nghiên cứu như: nước cho tưới nông sông có một ý nghĩa và tầm quan trọng đặc
nghiệp; nước cho sinh hoạt, công nghiệp dịch biệt. Bài báo đã trình bày kết quả nghiên cứu
vụ; nước cho chăn nuôi; nước cho thủy sản; xây dựng phương pháp xác định DCTT cho
nước cho thủy điện; nước cho giao thông, du lưu vực sông theo quan điểm phân tích, đánh
lịch, đẩy mặn,...
giá tổng hợp kết hợp sử dụng các công cụ tính
toán tiên tiến mà các nghiên cứu trước đây
chưa xem xét, đề cập đầy đủ các yếu tố. Kết
quả nghiên cứu đã nêu rõ các yêu cầu và các
Các nội dung và công việc tính toán bao gồm:
- Tính toán cân bằng nước
- Tính toán dòng chảy đảm bảo yêu cầu về nội dung, các bước thực hiện. Từ yêu cầu đối
mực nước tại các ĐKS
với nguồn cơ sở dữ liệu thu thập được cũng
như một số số liệu khảo sát bổ sung, đến
nghiên cứu đề xuất các điểm kiểm soát DCTT
bao gồm điểm kiểm soát duy trì sông, điểm
kiểm soát duy trì sinh thái, điểm kiểm soát
- Tính toán dòng chảy đảm bảo về độ mặn
phục vụ cấp nước sinh hoạt, nước tưới.
(v). Tổ hợp xác định dòng chảy tối thiểu:
Trên cơ sở các kết quả tính toán DCTT tại các khai thác sử dụng và điểm kiểm soát chung.
điểm kiểm soát, tiến hành tổ hợp xác định Qua đó, giới thiệu các nội dung, trình tự và
DCTT trên sông/đoạn sông. Tổ hợp kết quả công cụ để tính toán được dòng chảy duy trì
tính toán DCTT phải đảm bảo tính bền vững, sông theo phương pháp chuyên gia; tính toán
hiệu quả trong khai thác sử dụng tài nguyên dòng chảy duy trì sinh thái theo phương pháp
nước, cụ thể như sau:
chu vi ướt kết hợp phương pháp kiểm tra chất
lượng nước đáp ứng yêu cầu đời sống thủy
sinh; tính toán dòng chảy đảm bảo nhu cầu sử
dụng nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội
cho vùng hạ du.
- Đảm bảo khả năng đáp ứng nguồn nước.
- Đảm bảo phân bổ, khai thác sử dụng tài
nguyên nước một cách hợp lý giữa các ngành
và các địa phương.
Mặc dù mỗi hệ thống sông sẽ có những đặc
điểm riêng, khác nhau về điều tự nhiên, hệ
sinh thái, nhu cầu sử dụng nguồn nước... Tuy
nhiên, với cách tiếp cận, phương pháp nghiên
cứu và công cụ tính toán mới, có thể vận dụng
các kết quả nghiên cứu để xác định DCTT cho
- Ưu tiên đảm bảo cấp nước cho sinh hoạt, các
đô thị lớn, khu công nghiệp, kinh tế tập trung
và các ngành sản xuất có giá tri kinh tế cao,
đảm bảo tưới hợp lý cho cây trồng.
- Đảm bảo duy trì hệ sinh thái sông.
8
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
các dòng sông khác sau khi cập nhật, hiệu những công cụ quản lý tổng hợp tài nguyên
chỉnh, bổ sung các cơ sở dữ liệu.
nước lưu vực sông. Vì vậy, cần phải được lồng
ghép yêu cầu về DCTT vào quy trình vận hành
các hồ chứa ở thượng nguồn. Việc thực thi
DCTT cần có được sự đồng thuận của các bên
liên quan.
Việc xác định được DCTT cho dòng chảy
sông sẽ góp phần quan trọng trong việc quản
lý, khai thác tổng hợp tài nguyên nước một
cách tiết kiệm, hiệu quả. DCTT là một trong
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nghị định 112/2008/NĐ-CP ngày 20 tháng 10 năm 2008 về quản lý, bảo vệ, khai thác tổng
hợp tài nguyên và môi trường các hồ chứa thủy điện, thủy lợi.
[2] Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Quang Trung, Đề tài cấp nhà nước Nghiên cứu xác định khả
năng chịu tải và dòng chảy tối thiểu của sông Vu Gia – Thu Bồn, Viện Khoa học Thủy lợi
Việt Nam, 2013-2015.
[3] Ngô Đình Tuấn, Đánh giá dòng chảy tối thiểu ở Việt Nam, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy
lợi và môi trường số 48, 2015.
[4] IUCN: The essentials of environmental flows, 2003.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 39 - 2017
9
9 trang
13/01/2024
10400
Free
Bạn đang xem tài liệu "Xây dựng phương pháp xác định dòng chảy tối thiểu theo cách tiếp cận tổng hợp các yếu tố thủy văn, thủy lực và sinh thái", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- xay_dung_phuong_phap_xac_dinh_dong_chay_toi_thieu_theo_cach.pdf
