ĐẶT VẤN ĐỀ Thủy điện Việt Nam đã bắt đầu phát triển từ những năm 1960, một số nhà máy thủy điện điển hình nhƣ Đa Nhim (160 MW), Thác Bà (108 MW). Trong vài thập kỷ trở lại đây, cả thủy điện lớn, vừa và nhỏ đang có những bƣớc phát triển mạnh mẽ hơn. Những nhà máy thủy điện lớn tập trung ở Tây Bắc, dọc Trƣờng Sơn, Tây Nguyên… Thủy điện đã đóng góp đặc biệt quan trọng vào sự phát triển của đất nƣớc, góp phần củng cố an ninh lƣợng quốc gia, điều tiết thủy lợi cho canh tác nông nghiệp hạ du. Các công trình thủy điện lớn điển hình nhƣ: thủy điện Hòa Bình (1.920 MW), Trị An (400 MW), Yaly (720 MW).
đã góp phần giữ vững an ninh năng lƣợng, giúp chúng ta vƣợt qua giai đoạn đặc biệt khó khăn về kinh tế trong các thập niên 80 - 90 của thế kỷ trƣớc. Và mới đây là Thủy điện Sơn La (2.400 MW), Thủy điện Lai Châu (1.200 MW) đã và đang góp phần không nhỏ vào sự phát triển chung của đất nƣớc [11]. Công trình thuỷ điện Suối Sập I có quy mô 19,5 MW, đi vào hoạt động từ tháng 12/2011, xây dựng trên dòng Suối Sập là phụ lƣu cấp I sông Đà và là phụ lƣu cấp II của hệ thống sông Hồng, có cửa lấy nƣớc: Nằm giữa ranh giới xã Tà Xùa - Huyện Bắc Yên và xã Suối Tọ - Huyện Phù Yên, tỉnh Sơn La đã góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội mạnh của các vùng sâu vùng xa thuộc huyện Bắc Yên và Phù Yên tỉnh Sơn La [5]. Nhƣng đi kèm với những lợi ích về kinh tế xã hội thì việc xây dựng công trình thuỷ điện sẽ thay đổi căn bản chế độ dòng chảy và sử dụng nƣớc ở vùng hạ lƣu.
Những ảnh hƣởng này sẽ đƣợc nghiên cứu một cách chi tiết nhằm tìm ra các giải pháp tối ƣu để giảm thiểu những ảnh hƣởng tiêu cực, tạo nên sự cân bằng bền vững giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trƣờng. Do vậy, việc chọn luận văn nghiên cứu "Ảnh hưởng của công trình thuỷ điện Suối Sập I đến chế độ dòng chảy và sử dụng nước ở vùng hạ lưu" là rất cần thiết. 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái niệm liên quan đến lƣu vực Nƣớc trên bề mặt đất theo quy luật chung đều chảy từ nơi cao xuống nơi thấp, lâu ngày các đƣờng chảy tạo thành sông suối.
Mỗi một dòng sông đều có phần diện tích hứng và tập trung nƣớc gọi là lƣu vực sông. - Một lƣu vực sông là vùng địa lý đƣợc giới hạn bởi đƣờng chia nƣớc (hay còn gọi là đƣờng phân thủy) trên mặt và dƣới đất. - Đƣờng chia nƣớc trên mặt (hay còn gọi là đƣờng phân nƣớc mặt) là đƣờng nối các đỉnh cao của địa hình. Nƣớc từ đỉnh cao chuyển động theo hƣớng dốc của địa hình để xuống chân dốc là các suối nhỏ rồi tập trung đến các nhánh sông lớn hơn chảy về biển.
Cứ thế chúng tạo thành mạng lƣới sông. Trên lƣu vực sông, ngoài các diện tích đất trên cạn còn có các phần chứa nƣớc trong lòng sông, hồ và các vùng đất ngập nƣớc theo từng thời kỳ. Tất cả phần bề mặt lƣu vực cả trên cạn và dƣới nƣớc là môi trƣờng cho các loài sinh sống. - Đƣờng chia nƣớc dƣới đất (hay còn gọi đƣờng phân nƣớc ngầm) là đƣờng giới hạn trong lòng đất mà theo đó nƣớc ngầm chảy về hai phía đối lập nhau.
Đƣờng phân nƣớc mặt và đƣờng phân nƣớc ngầm nhìn chung là không trùng nhau, do đó sẽ có hiện tƣợng nƣớc từ lƣu vực này chuyển sang lƣu vực khác. Sự khác nhau là do cấu tạo và phân bố địa chất khác nhau. Đặc biệt, với các lƣu vực sông nằm trên vùng đá vôi thƣờng xuất hiện hiện tƣợng kaster, tức dòng chảy ngầm từ lƣu vực này chuyển sang lƣu vực khác, thậm chí dòng chảy mặt trên sông tự nhiên biến mất và lộ ra ở hạ lƣu hay chuyển sang một dòng sông của lƣu vực khác. Về mặt hình thái, một con sông có thể chia thành các vùng thƣợng lƣu, trung lƣu và hạ lƣu.
3 - Vùng thƣợng lƣu của sông thƣờng là các vùng cao với địa hình dốc, chia cắt phức tạp. Đây là nơi khởi nguồn của các dòng sông và bề mặt thƣờng bao phủ bằng những cánh rừng đƣợc ví nhƣ những “kho nƣớc xanh” có vai trò điều hòa dòng chảy, làm giảm dòng chảy đỉnh lũ và tăng lƣợng dòng chảy mùa cạn cho khu vực hạ lƣu. - Vùng trung lƣu các con sông thƣờng là vùng đồi núi hoặc cao nguyên có địa hình thấp và thoải hơn, là vùng trung gian chuyển nƣớc xuống vùng hạ lƣu. Tại vùng trung lƣu, các con sông thƣờng có độ dốc nhỏ hơn, lòng sông bắt đầu mở rộng ra và bắt đầu có bãi, đáy sông có nhiều cát mịn.
Các bãi ven sông thƣờng có nguy cơ bị ngập nƣớc tạo thành các bãi chứa lũ tạm thời. - Hạ lƣu sông là vùng thấp nhất của lƣu vực sông, phần lớn là đất bồi tụ lâu năm có thể tạo nên các vùng đồng bằng rộng. Nhìn chung các sông khi chảy đến hạ lƣu thì mặt cắt sông mở rộng, sông thƣờng phân thành nhiều nhánh đổ ra biển. Sông ở hạ lƣu thƣờng có độ dốc nhỏ, dòng bùn cát chủ yếu ở đáy sông là cát mịn và bùn.
Do mặt cắt sông mở rộng nên tốc độ nƣớc giảm nhỏ khiến cho quá trình bồi lắng là chủ yếu, còn xói lở chỉ xảy ra trong mùa lũ tại một số điểm nhất định. Tại hạ lƣu gần biển các sông thƣờng dễ bị phân nhánh, lòng sông biến dạng uốn khúc theo hình sin và thƣờng có sự biến đổi về hình thái dƣới tác động của quá trình bồi xói liên tục. Ngoài ra còn có một số khái niệm về lƣu vực sông mang tính tham khảo nhƣ sau: - Phần diện tích mặt đất giới hạn bởi đƣờng phân thủy, trên đó nƣớc chảy vào một con sông hay một hệ thống sông nào đó gọi là lƣu vực. Phần diện tích từ đó nƣớc mặt và nƣớc ngầm tập trung vào một hệ thống đƣợc gọi là diện tích tập trung nƣớc của hệ thống sông; - Lƣu vực sông là là vùng đất mà trong phạm vi đó nƣớc mặt, nƣớc dƣới đất chảy tự nhiên vào sông hoặc thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển.
Lƣu vực sông gồm có lƣu vực sông liên tỉnh và lƣu vực sông nội tỉnh (Luật Tài nguyên nƣớc năm 2012); 4 - Phần mặt đất bao gồm tất cả những vật tự nhiên và nhân tạo có trên đó và cung cấp nguồn nƣớc nuôi dƣỡng cho hệ thống sông hay một con sông riêng biệt gọi là lƣu vực của hệ thống sông hoặc là lƣu vực sông. Lƣu vực của mỗi con sông bao gồm phần thu nƣớc bề mặt và phần thu nƣớc ngầm. Phần thu nƣớc mặt là phần diện tích bề mặt trái đất mà từ đó tất cả lƣợng nƣớc sinh ra gia nhập vào hệ thống sông hoặc một con sông riêng biệt. Phần thu nƣớc ngầm đƣợc tạo nên bởi tầng đất đá mà từ đó nƣớc ngầm chảy vào lƣới sông; - Một lƣu vực sông là diện tích đất đƣợc giới hạn bởi đƣờng phân thủy mà trên đó tất cả nƣớc sẽ tập trung chảy ra một cửa duy nhất.
Lƣu vực sông cũng đƣợc gọi là diện tích lƣu vực. Các cạnh của một lƣu vực sông đƣợc gọi là đầu nguồn, ở phía bên kia đƣờng phân thủy, sẽ có một lƣu vực sông khác [17]. Các đặc trƣng hình học của lƣu vực - Diện tích lưu vực F (km2): Là diện tích hứng nƣớc mƣa tính đến một vị trí nào đó của sông. Diện tích lƣu vực đƣợc giới hạn bởi đƣờng phân nƣớc càng lớn thì nguồn cung cấp nƣớc cho sông càng lớn.
- Chiều dài lưu vực L (km): Là khoảng cách theo đƣờng gấp khúc qua các điểm giữa của đoạn thẳng cắt ngang qua lƣu vực và vuông góc với hƣớng dòng chảy đi từ nguồn nƣớc. Trong thực tế lấy chiều dài sông chính là chiều dài lƣu vực. - Chiều rộng lưu vực B (km): Đƣợc xác định theo công thức: B = F/L. Chiều rộng lƣu vực sông không cố định mà thay đổi theo chiều dài sông.
Sự thay đổi của nó ảnh hƣởng đến sự tập trung nƣớc trong sông. - Độ cao bình quân lưu vực Hbq(m): Ảnh hƣởng đến điều kiện thủy văn khí hậu. Độ cao bình quân của lƣu vực có ảnh hƣởng rất lớn tới các nhân tố khí hậu, đặc biệt là đối với các lƣu vực rộng lớn. 5 Trong đó: hi - Là cao trình bình quân giữa hai đƣờng đồng mức; fi - Là diện tích giữa hai đƣờng đồng mức; n - Là số mảnh diện tích.
Độ dốc trung bình lưu vực (Jtb): Ảnh hƣởng rất quan trọng tới quá trình tập trung dòng chảy, sự tạo thành lũ và tính chất lũ trong lƣu vực. Lƣu vực càng dốc thì dòng chảy tập trung càng nhanh và lũ lên càng nhanh. Trong đó: l - Là khoảng cách bình quân giữa hai đƣờng đồng mức bằng nhau; Δh - Là Chênh lệch cao độ giữa hai đƣờng đồng mức (trên bản đồ địa hình thƣờng có giá trị nhƣ nhau đối với mọi đƣờng đồng mức). - Mật độ lưới sông D(km/km2): Mật độ lƣới sông bằng tổng chiều dài của tất cả các sông suối trên lƣu vực chia cho diện tích của nó, đƣợc tính nhƣ sau: Sông suối càng dày mật độ lƣới sông càng lớn.
Những vùng có nguồn nƣớc phong phú thì D thƣờng có giá trị lớn. Một số phân cấp mật độ lƣới sông: - Cấp 1: D = 1,5 - 2,0 Mật độ sông, suối rất dày; - Cấp 2: D = 1,0 - 1,5 Mật độ sông, suối dày; 6 - Cấp 3: D = 0,5 - 1,0 Mật độ sông, suối tƣơng đối dày; - Cấp 4: D < 0,5 Mật độ sông, suối thƣa [17]. Các nghiên cứu liên quan đến lƣu vực nghiên cứu Hiện trên lƣu vực Suối Sập I mới có một công trình nghiên cứu liên quan đến khai thác và sử dụng nƣớc mặt. Đó là dự án Đề án khai thác nước Suối Sập do Trung tâm Công nghệ tài nguyên nƣớc thực hiện năm 2015.
Trong công trình nghiên cứu đã đề cập đến một số vấn đề về khai thác nƣớc mặt tại Suối Sập I.
