MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA HỒ CHỨA TỚI DÒNG CHẢY VÀ CHẾ ĐỘ ĐO ĐẠC TẠI CÁC TRẠM HẠ LƢU LƢU VỰC SÔNG MÃ - CHU KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Luan van 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU LUẬN VĂN 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGOÀI VÀ TRONG NƢỚC 1. Các nghiên cứu ngoài nƣớc Do nhu cầu khai thác nguồn nƣớc phục vụ phát triển kinh tế xã hội, việc xây dựng các hồ chứa, đập dâng là một trong những biện pháp công trình đƣợc thực hiện rộng rãi trên hầu hết các nƣớc trên thế giới. Khi đƣa hệ thống hồ vào hoạt động đã làm thay đổi một cách sâu sắc chế độ thủy văn, thủy lực ở phần hạ lƣu hồ.
Diễn biến tài nguyên nƣớc ở hạ du cũng bị thay đổi một cách cơ bản. Vấn đề đƣợc đặt ra sau khi có hệ thống hồ chứa là: 1) Dòng chảy trong quá trình sử dụng phải đƣợc phân bổ, chia sẻ một cách hợp lý giữa các khu vực thƣợng lƣu và hạ lƣu, giữa các nhu cầu sử dụng khác nhau; 2) Tác động hoạt động của hồ chứa tới đặc điểm dòng chảy và xói lở hạ du; 3) Trong trƣờng hợp có nhiều hồ chứa trên cùng một lƣu vực sông cần xác định thứ tự ƣu tiên, thời gian tích nƣớc, phân phối lƣợng dòng chảy cho từng hồ hợp lý nhằm mục đích sử dụng nguồn nƣớc hợp lý nhất nhằm đồng thời thỏa mãn nhiệm vụ của m i hồ chứa và cấp nƣớc duy trì dòng chảy tối thiểu cho hạ du. Đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến tác động của các hồ chứa đến chế độ thủy văn - thủy lực hạ lƣu của lƣu vực sông, một số công trình nghiên cứu tiêu biểu có thể tóm tắt nhƣ sau: Ở Mỹ, đập Glen Canyon trên sông Colorado, có sự biến đổi lƣu lƣợng khá lớn khi hồ chứa đi vào hoạt động, lƣu lƣợng trung bình tháng IX trong sông giảm từ 2. Sự thay đổi chế độ dòng chảy ở hạ lƣu các sông về lƣu lƣợng, mực nƣớc, bùn cát và nhiệt độ nƣớc đã tác động mạnh mẽ đến các vấn đề nhƣ yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu và duy trì sinh thái vùng hạ lƣu….
Ở Úc, một nghiên cứu điển hình về tác động của các công trình đến chế độ thủy văn lƣu vực sông Murray Darling. Việc xây dựng các công trình trên Luan van 6 dòng chính đã làm cho lƣu vực gần nhƣ cạn kiệt. Để duy trì sự tồn tại của con sông, ban quản lý lƣu vực sông đã đề xuất các sáng kiến và đƣợc sự đồng thuận của các tiểu bang trong lƣu vực gồm các điểm: Chuẩn bị một chiến lƣợc tổng thể về sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm một cách bền vững; đề xuất tiêu chuẩn về chất lƣợng nƣớc; quy hoạch sử dụng nƣớc và định mức sử dụng nƣớc cho các tiểu bang; Phân bổ sử dụng nƣớc theo mùa và các nguyên tắc về kinh doanh và chế độ sử phạt trong việc sử dụng nƣớc. Để đạt đƣợc mục tiêu về sử dụng nguồn nƣớc trên lƣu vực sông bền vững các hành động cụ thể đƣợc thực hiện đó là: Dừng việc xây dựng thêm các công trình khai thác nƣớc; xác định hạn ngạch đƣợc khai thác cho từng khu vực trên lƣu vực; đăng ký khai thác nƣớc; thiết lập cơ chế quản lý môi trƣờng độc lập; sử dụng nƣớc cần mang lại hiệu quả kinh tế; tích hợp quản lý đất và nƣớc.
Batalla và nnk (2000) đã nghiên cứu sự thay đổi chế độ dòng chảy do ảnh hƣởng của các công trình hồ chứa nƣớc trên lƣu vực sông Ebro ở vùng đông bắc Tây Ban Nha chịu sự điều tiết của trên 187 đập nƣớc, với tổng dung tích xấp xỉ 57% tổng lƣợng dòng chảy trung bình năm. Nghiên cứu đã phân tích số liệu của 38 trạm thủy văn trên 22 nhánh sông để đánh giá sự thay đổi thủy văn do các hồ chứa trên lƣu vực gây ra. Kết quả cho thấy dòng chảy lũ với tần suất 2 năm xảy ra lần và 10 năm xảy ra 1 lần trung bình giảm trên 30%, còn với dòng chảy năm không có xu thế rõ rệt. Magilligan và Keith H.
Nislow (2003) đã nghiên cứu các ảnh hƣởng của các đập hồ chứa đến chế độ dòng chảy hạ lƣu các con sông ở Hoa Kỳ bằng việc sử dụng Chỉ số Biến đổi Thủy văn (the Indicators of Hydrologic Alteration) để định lƣợng những thay đổi chế độ dòng chảy tại 21 các trạm thủy văn từ các số liệu đo đạc trƣớc và sau khi vận hành công trình. Trong nghiên cứu này: tác giả phân thành những nhóm đặc trƣng của dòng chảy tại các trạm tiến hành phân tích sự thay đổi trƣớc và sau khi có hoạt động của hồ chứa. Tuy nhiên, công cụ này tập trung phân tích số liệu ngày và phân tích dòng chảy môi trƣờng hạ lƣu. Luan van 7 William L.
Graf (2005) đã nghiên cứu 137 hồ chứa rất lớn (dung tích hồ hơn 1,2 km3) và khảo sát, phân tích dữ liệu của 72 con sông trên khắp lãnh thổ Hoa Kỳ, kết quả nghiên cứu cho thấy: trung bình các hồ chứa nƣớc đã làm giảm nhỏ đỉnh lũ đến 67% (nhiều nhất đến 90%), giảm lƣu lƣợng trung bình lớn nhất hàng năm 60%, và trung bình ngày lớn nhất 64%. So với những con sông không bị điều tiết (không có hồ chứa) thì những con sông bị điều tiết bị thay đổi mạnh mẽ về kích thƣớc lòng dẫn: mặt cắt thủy lực dòng chảy kiệt tăng lên 32%, mặt cắt thủy lực dòng chảy lũ giảm đi 50%; khả năng hoạt động của các vùng đồng bằng lũ ven sông giảm 79%, và vùng đồng bằng lũ không còn chức năng hoạt động tăng 3,6 lần. Có thể nói nghiên cứu tác động của các hồ chứa thƣợng lƣu đến chế độ dòng chảy đã đạt đƣợc nhiều kết quả. Hầu hết các nghiên cứu trong thời gian gần đây đã sử dụng công cụ mô hình toán thủy văn, thủy lực để đánh giá sự thay đổi chế độ dòng chảy dƣới tác động vận hành của các công trình.
Cách tiếp cận phân tích xu thế biến đổi các đặc trƣng dòng chảy thời kỳ trƣớc và sau khi có công trình hoạt động phù hợp. Mặt khác, kết hợp sử dụng mô hình toán để nghiên cứu sự thay đổi các yếu tố thủy văn - thủy lực hạ lƣu do tác động của các công trình thủy lợi, thủy điện đã và đang là hƣớng phù hợp và hiệu quả. Các nghiên cứu trong nƣớc Ở nƣớc ta, đã có khá nhiều công trình nghiên cứu đánh giá tác động của hồ chứa tới chế độ thủy văn, thủy lực khu vực hạ lƣu: Ngô Đình Tuấn và nnk (1999) nghiên cứu dự báo tác động của hồ Pa Vinh (hồ Sơn La) và các hồ khác có thể đƣợc xây dựng đối với chế độ thủy văn hệ thống sông Hồng. Các kết quả đã xác định phân bố dung tích phòng lũ cho các hồ trên hệ thống và đánh giá những thay đổi dòng chảy mùa lũ đối với hạ lƣu, một phần xem xét về bồi lắng bùn cát trong các hồ chứa.
Lê Kim Truyền, Hà Văn Khối và nnk (2007) nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn điều hành cấp nƣớc mùa cạn cho đồng bằng sông Hồng. Thông qua việc phân tích hiện trạng chế độ dòng chảy vùng hạ lƣu sông Hồng do Luan van 8 ảnh hƣởng của hồ chứa Hòa Bình và Thác Bà, tính toán nhu cầu dùng nƣớc vùng đồng bằng sông Hồng, điều tiết hệ thống hồ chứa, ứng dụng mô hình MIKE 11 đánh giá hiện trạng diễn biến mực nƣớc và xâm nhập mặn vùng hạ lƣu sông Hồng, đề tài đã đánh giá khả năng gia tăng cấp nƣớc của các hồ chứa thƣợng nguồn khi gặp những năm hạn kiệt, đề xuất chế độ vận hành các hồ chứa phục vụ phát điện và cấp nƣớc trong thời kỳ mùa kiệt trên hệ thống sông Hồng, không đi sâu đánh giá toàn diện tác động của các hồ chứa đến chế độ thủy văn – thủy lực hạ lƣu sông Hồng. Đề tài [12] “Nghiên cứu đánh giá tác động của các công trình trên dòng chính và giải pháp quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nƣớc mặt lƣu vực sông Hƣơng”, cấp Nhà nƣớc KC08.25/06-10 do Nguyễn Quang Trung chủ nhiệm, đã nghiên cứu tác động của công trình đến diến biến dòng chảy lũ, kiệt và xâm nhập mặn trên sông Hƣơng. Từ đó đề xuất các giải pháp sử dụng tài nguyên nƣớc một cách có hiệu quả phục vụ các ngành kinh tế.
Đề tài [3]: “Đánh giá tác động của hệ thống hồ chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy mùa cạn hạ lƣu sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo an ninh nguồn nƣớc cho hạ du” Chủ nhiệm TS. Nguyễn Lan Châu, năm 2009. Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn đề xuất quy trình điều hành liên hồ chứa trên sông Vu Gia – Thu Bồn đảm bảo ngăn lũ, chậm lũ và an toàn vận hành hồ chứa, do Viện Quy hoạch thủy lợi thực hiện từ 2010- 2011 với mục tiêu đề xuất quy trình vận hành hồ chứa/ liên hồ chứa trên lƣu vực Vu Gia – Thu Bồn đảm bảo việc ngăn lũ, chậm lũ, an toàn hồ chứa và sử dụng tổng hợp nguồn nƣớc trong mùa lũ. Nguyễn Lập Dân và nnk (2013) nghiên cứu đánh giá tác động của phát triển thủy điện đến tài nguyên nƣớc khu vực Tây Nguyên, cho thấy việc phát triển thủy điện mang lại các tác động tích cực nhƣ phát điện, bổ sung nguồn nƣớc ngầm, chuyển nƣớc cho các vùng khô hạn, song có nhiều tác động tiêu cực nhƣ làm thay đổi chế độ thủy văn, làm tăng tổn thất nƣớc, tạo ra các khúc sông chết ở hạ lƣu đập.
Tuy nhiên, nghiên cứu chƣa đánh giá định lƣợng tác động của các hồ chứa thủy điện đến chế độ thủy động lực hạ lƣu. Luan van 9 Trên lƣu vực sông Mã – Chu đã có một số nghiên cứu nhƣ: - Đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của dòng chảy kiệt đến tình hình hạn hán và xâm nhập mặn vùng hạ du sông Mã, Cả”, 2011-2014 do PGS. Nguyễn Quang Trung làm chủ nhiệm. Đề tài đã nghiên cứu một số tác động dòng chảy kiệt đến vấn đề hạn hán và xâm nhập mặn khu vực hạ du sông Mã, sông Chu.
Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ảnh hƣởng của dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã. - Dự án [6] “Xây dựng mô hình xâm nhập mặn vùng hạ lƣu sông Mã, sông Hoạt, sông Yên, tỉnh Thanh Hóa” do PGS. Lã Thanh Hà chủ nhiệm.