Mở đầu - Chƣơng 1: Tổng quan nghiên cứu về dòng chảy tối thiểu trên thế giới và Việt Nam. - Chƣơng 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học và phƣơng pháp luận xác định dòng chảy tối thiểu trên sông. - Chƣơng 3: Áp dụng thí điểm tính toán xác định dòng chảy tối thiểu cho hạ lƣu dòng chính sông Srêpôk. - Kết luận và kiến nghị.
Luận văn Thạc sỹ - Trang 5 - CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG CHẢY TỐI THIỂU Nƣớc là một thành phần quan trọng của bất kỳ một hệ sinh thái nào xét cả về số lƣợng và chất lƣợng nƣớc, vì thế bất kỳ sự suy giảm nào về số lƣợng nƣớc và suy thoái về chất lƣợng nƣớc đều tác động xấu đến hệ sinh thái nƣớc và sức khoẻ của dòng sông. Yêu cầu nước cho hệ sinh thái là yêu cầu nƣớc cần cho việc duy trì cấu trúc và các chức năng của hệ sinh thái nƣớc trên lƣu vực sông nhằm đảm bảo cho các hệ sinh thái tồn tại và phát triển một cách bền vững. Từ khái niệm về yêu cầu nƣớc cho hệ sinh thái dẫn đến khái niệm về dòng chảy môi trường (environmental flow), một thành phần dòng chảy mà con ngƣời trong quá trình sử dụng nƣớc cần phải duy trì trong sông để nuôi dƣỡng và phát triển các hệ sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học và các chức năng của dòng sông. Dòng chảy môi trƣờng đề cập tới chế độ dòng chảy cần duy trì trong sông, trong các vùng đất ngập nƣớc, vùng cửa sông ven biển để duy trì tính toàn vẹn, năng suất và các điều kiện cần thiết cho các hệ sinh thái phụ thuộc vào nguồn nƣớc ngọt của dòng sông.
Hiện nay, với thực trạng suy thoái và cạn kiệt nguồn nƣớc của một số sông ở Việt Nam đã đặt ra yêu cầu cho các cơ quan quản lý nguồn nƣớc và quản lý lƣu vực sông tìm biện pháp để từng bƣớc tháo gỡ. Một trong những thay đổi quan trọng trong quản lý, đó là việc xem xét đồng thời nhu cầu nƣớc cho hệ sinh thái cùng với nhu cầu dùng nƣớc của các ngành khác vào trong quá trình xây dựng quy hoạch và thiết kế các công trình khai thác sử dụng nguồn nƣớc. Trên quan điểm đó, đã hình thành lên khái niệm về Dòng chảy tối thiểu và đã đƣợc quy định cụ thể trong hệ thống văn bản pháp luật của Việt Nam từ năm 2008 đến nay. Theo Luật tài nguyên nƣớc số 17/2012/QH13 đƣợc Quốc hội nƣớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua tại kỳ họp thứ 3, Quốc hội khóa XIII ngày 21/6/2012, Dòng chảy tối thiểu 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 Luận văn Thạc sỹ - Trang 6 - nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước.
Mặc dù, những quan điểm tiếp cận về Dòng chảy tối thiểu có nhiều nét tƣơng đồng với Dòng chảy môi trƣờng nhƣng thực sự hiện nay có rất ít những nghiên cứu về quan điểm tiếp cận, phƣơng pháp luận xác định dòng chảy tối thiểu mà chủ yếu là các nghiên cứu về phƣơng pháp luận xác định Dòng chảy môi trƣờng.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚÌ Từ năm 1940, một cuộc cách mạng về phƣơng pháp đánh giá dòng chảy môi trƣờng đƣợc tiến hành ở miền tây nƣớc Mỹ với bƣớc nhảy vọt vào những năm 1970. Đây là hệ quả của thể chế về môi trƣờng và tài nguyên nƣớc cũng nhƣ nhu cầu của các cộng đồng trong việc cần các tài liệu về dòng chảy môi trƣờng phục vụ cho việc kế hoạch hoá tài nguyên nƣớc, có liên quan đến việc xây dựng các đập nƣớc. Ngoài Mỹ ra, quá trình thiết lập các phƣơng pháp luận cho việc đánh giá dòng chảy môi trƣờng không đƣợc nhiều. Tại một số nƣớc, cơ sở cho việc đánh giá dòng chảy môi trƣờng thực sự đáng kể đạt đƣợc vào những năm 1980 (ví dụ nhƣ Úc, Anh, New Zealand và Nam Phi) hoặc muộn hơn (ví dụ nhƣ Cộng hoà Czech, Brazil, Nhật và Bồ Đào Nha).
Phần khác của thế giới, bao gồm Đông Âu, Châu Mỹ La tinh, Châu Phi và châu Á, có rất ít những nghiên cứu về lĩnh vực này. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nghiên cứu về dòng chảy môi trƣờng đã bắt đầu đƣợc chú ý đến ở châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng. Một số tổ chức Quốc tế đã đầu tƣ vào việc nâng cao nhận thức và đánh giá dòng chảy môi trƣờng (nhƣ IUCN với các dự án đƣợc tiến hành ở Thụy Điển, SriLanka, Ấn Độ, Việt Nam…). Tóm tắt các kết quả nghiên cứu của một vài nƣớc trên thế giới nhƣ sau: 1.1 Những nghiên cứu ở Mỹ Các nghiên cứu về dòng chảy môi trƣờng đƣợc bắt đầu từ khá sớm ở miền Tây nƣớc Mỹ, bắt đầu từ năm 1940 và phát triển mạnh vào những năm 1970.
Đó là hệ quả của thể chế về môi trƣờng và tài nguyên nƣớc cũng nhƣ nhu cầu của các cộng đồng trong việc cần các tài liệu về dòng chảy môi trƣờng phục vụ cho việc kế hoạch hóa tài nguyên nƣớc, có liên quan đến việc xây dựng các đập nƣớc. Luận văn Thạc sỹ - Trang 7 - Từ những nghiên cứu ở Mỹ cho thấy các phƣơng pháp đánh giá dòng chảy môi trƣờng bao gồm 3 nhóm phƣơng pháp sau: - Nhóm các phƣơng pháp thủy văn, thủy lực; - Nhóm phƣơng pháp mô phỏng môi trƣờng sống; - Nhóm phƣơng pháp tiếp cận tổng thể. Phổ biến và điển hình cho các nhóm phƣơng pháp đó có khoảng 17 phƣơng pháp cụ thể, trong đó có những phƣơng pháp thƣờng hay đƣợc sử dụng nhƣ: phƣơng pháp Tennant, phƣơng pháp tăng dòng chảy trong sông (IFIM – Instream Flow Incremental Methdology), phƣơng pháp 7Q10, phƣơng pháp chuyên gia, phƣơng pháp thủy văn dựa vào chế độ dòng FDCA (Flow Duration Curve Analysis), phƣơng pháp chất lƣợng nƣớc.Trong các phƣơng pháp này, phƣơng pháp Tennal và phƣơng pháp IFIM là đƣợc sử dụng rộng rãi nhất.2 Những nghiên cứu ở Úc Những nghiên cứu về dòng chảy môi trƣờng đƣợc thực hiện khá nhiều ở Úc, tuy nhiên tùy thuộc vào từng bang sẽ có những lựa chọn khác nhau về phƣơng pháp đánh giá dòng chảy môi trƣờng. Một loạt các phƣơng pháp đang đƣợc sử dụng ở đây nhƣ: phƣơng pháp tăng dòng chảy trong sông (IFIM), phƣơng pháp mô phỏng động lực sông và môi trƣờng sống (RHYHABSIM –River Hydraulic and Habitat Simulation Program), phƣơng pháp tiếp cận tổng thể, phƣơng pháp Tennant, phƣơng pháp thủy văn dựa vào chế độ dòng FDCA và một loạt các chỉ số thủy văn khác, phƣơng pháp phân tích môi trƣờng sống và lập kế hoạch quản lý và phân phối nƣớc (WAMP – Water Allocation and Management Planning)… Phƣơng pháp tiếp cận tổng hợp đƣợc xây dựng để đánh giá yêu cầu dòng chảy của toàn bộ hệ sinh thái sông với những khái niệm cơ bản nhƣ của phƣơng pháp BBM, Benchmarking và phƣơng pháp bảo tồn dòng chảy (Flow Restoration methodology).
Các tiếp cận dựa trên khái niệm và lý thuyết về sự xây dựng cơ chế dòng chảy môi trƣờng cho toàn bộ hệ sinh thái ven sông từ đầu nguồn đến đồng bằng, gồm nƣớc ngầm và cửa sông hoặc nƣớc ven biển; mô tả cấu trúc hệ sinh thái của cơ chế dòng chảy bị biến đổi theo từng tháng (hoặc quy mô thời gian ngắn hơn), Luận văn Thạc sỹ - Trang 8 - từng thành phần dòng chảy và dựa vào số liệu khoa học có giá trị nhất để đạt đƣợc những mục tiêu đƣợc định trƣớc cho dòng sông trong tƣơng lai; trình bày chủ yếu khung khái niệm linh hoạt, trong đó các thành phần đƣợc điều chỉnh theo các cách tiếp cận tổng thể khác nhau và cho các nghiên cứu độc lập.3 Những nghiên cứu ở Nam Phi Nam phi là một trong những nƣớc đầu tiên ở Châu Phi thực hiện những nghiên cứu về đánh giá dòng chảy môi trƣờng và giai đoạn phát triển mạnh của các nghiên cứu này vào thập kỷ 90. Trong những năm gần đây, Nam Phi tập trung vào việc nghiên cứu đánh giá dòng chảy môi trƣờng theo các phƣơng pháp phù hợp với điều kiện giới hạn về nguồn số liệu thủy văn, sinh thái và địa mạo của hệ thống sông; nguồn tài chính cũng nhƣ nhân lực hạn chế; áp lực về thời gian do những dự án khai thác tài nguyên nƣớc trong tƣơng lai. Điển hình là sử dụng các phƣơng pháp phân tích chức năng BBM (Building Block Methodology) và phƣơng pháp dánh giá phản ứng của hạ lƣu đối với sự thay đổi dòng chảy bắt buộc DRIFT (Downstream response to imposed flow tranformation) cũng nhƣ các cách tiếp cận phát sinh khác để xác định sự bảo tồn đa dạng sinh học.4 Những nghiên cứu ở Mêxico và Tây Ban Nha Ở Mexico, Cơ quan bảo tồn tự nhiên đã đề xuất việc xây dựng quan hệ sinh thái và sự biến đổi dòng chảy cho 2 lƣu vực sông nghiên cứu, từ đó xây dựng yêu cầu dòng chảy cần duy trì để bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh. Phƣơng pháp này bao gồm các bƣớc sau: - Bƣớc 1: Thành lập một nhóm chuyên gia về tài nguyên nƣớc và sinh thái để xây dựng kế hoạch nghiên cứu cụ thể; - Bƣớc 2: Xây dựng cơ sở dữ liệu về dòng chảy, bao gồm: + Thu thập thông tin về dòng chảy tại các điểm kiểm soát và các vị trí điều tra sinh thái để xây dựng quan hệ lƣu lƣợng và mực nƣớc và từ đó xác định các mực nƣớc để duy trì hoặc đáp ứng cho môi trƣờng sinh thủy sinh + Phân tích thủy văn tại các vị trí có đủ số liệu và xây dựng các điều kiện nền và điều kiện phát triển.
Luận văn Thạc sỹ - Trang 9 - - Bƣớc 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu về sinh thái: thu thập và xây dựng cơ sở dữ liệu về sinh thái tại các đoạn sông để hỗ trợ việc xây dựng quan hệ giữa sự phản ứng của sinh thái với sự biến đổi dòng chảy; - Bƣớc 4: Tính toán sự thay đổi dòng chảy: tính toán và phân tích sự thay đổi dòng chảy tại các điểm kiểm soát theo điều kiện nền và điều kiện phát triển; - Bƣớc 5: Hội thảo để lấy ý kiến về mức dòng chảy duy trì hệ sinh thái thủy sinh. Ở Tây Ban Nha, phƣơng pháp IFIM-PHABSIM đã đƣợc áp dụng ở nhiều con sông để tính toán ra chế độ dòng chảy sinh thái. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới với nhiều loại mô hình hỗ trợ tính toán nhƣ mô hình Rhabsim của Mỹ, Rhyahabsim của New Zealand, River-2D của Canada và CAUDAL- SIMUL.