MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Thủy điện cho đến nay vẫn được xem là nguồn cung cấp năng lượng điện đáng kể tại nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam phát triển thủy điện chủ yếu quy mô vừa và nhỏ. Đối với loại hình thủy điện này phát triển mạnh ở khu vực Tây Nguyên do có lợi thế về độ chênh địa hình và tài nguyên rừng, tài nguyên nước còn khá phong phú.
Tuy nhiên, ngày nay nhiều thủy điện đang đứng trước tình trạng thừa nước vào mùa mưa nhưng mùa khô lại cạn kiệt nước. Trong khi đó nhu cầu dùng điện của con người thì theo tỉ lệ ngược lại. Một phần là do công tác quy hoạch phát triển thủy điện chưa hợp lý, tình trạng phá rừng đầu nguồn làm giảm khả năng điều tiết và giữ nước của lưu vực. Trong những năm qua, phát triển thủy điện ở Lâm Đồng bên cạnh sự đóng góp tích cực cho tăng trưởng kinh tế còn có tác động bất lợi đến tài nguyên và môi trường, thậm chí đe dọa, gây nhiều tác hại, ảnh hưởng đến nguồn nước và phát triển không bền vững trên lưu vực các dòng sông (Đa Nhim, Đa Dâng, Đồng Nai, La Ngà và Krông Nô).
Đến năm 2008 tỉnh Lâm Đồng có tổng cộng 57 dự án thủy điện vừa và nhỏ với tổng công suất lắp máy là 364MW với diện tích ngập 2.609 ha và diện tích chiếm đất để xây dựng đường giao thông, kênh dẫn, lưới truyền tải điện gần 3. Trong đó, những công trình thủy điện có công suất và dung tích hồ chứa lớn đã và đang được xây dựng như Đa Nhim 165 triệu m3 (160MW), Đại Ninh 300 triệu m3, Hàm Thuận 695 triệu m3, Đạ Mí 140,78 triệu m3, Đồng Nai 3 là 1,4 tỷ m3, Đồng Nai 4 là 337 triệu m3, Đồng Nai 2 là 240 triệu m3 (Công trình Thuỷ điện Đồng Nai 2, 3, 4 đang triển khai xây dựng). Hiện tại, ở Lâm Đồng các công trình thủy điện chủ yếu tập trung trên dòng sông Đa Dâng - Đa Nhim - Đồng Nai, với năm (05) thủy điện dạng bậc thang, trong đó hồ thủy điện Đa Nhim là một công trình thủy điện khá lớn nằm về phía thượng nguồn và có vị trí rất quan trọng trong chiến lược bảo tồn và phát triển KT-XH của tỉnh Lâm Đồng. Mặc dù tỷ lệ che phủ rừng Lâm Đồng là 61,5% [Báo cáo hiện trạng môi trường năm 2010] nhưng chất lượng rừng và đa dạng sinh học ngày càng giảm do việc quản lý và 10 khai thác tài nguyên rừng chưa tốt, chưa hợp lý.
Đa phần ở các lưu vực việc sử dụng đất chưa hiệu quả, công tác quản lý bảo vệ rừng và chia sẽ lợi ích về tài nguyên môi trường chưa hợp lý dẫn đến nguy cơ xói mòn mặt đất, mất chất dinh dưỡng, thay đổi lớp phủ, tăng khả năng dòng chảy mặt, giảm khả năng dòng chảy ngầm, mất khả năng giữ nước, tăng lượng bồi lắng lòng hồ, làm giảm dung tích hồ chứa thủy điện, dư thừa nước gây ngập lụt phía hạ lưu vào mùa mưa và thiếu nước vào mùa khô. Vấn đề cấp bách đặt ra là cần có những nghiên cứu với các công cụ hợp lý để đánh giá những diễn biến, từ đó đề xuất giải pháp góp phần phát triển bền vững lưu vực. Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu sử dụng các công cụ để đánh giá những nguy cơ gây ảnh hưởng tới lưu vực như suy thoát xói mòn đất, bồi lắng, thay đổi dòng chảy,. trên các loại hình sử dụng đất của các lưu vực khác nhau, từ đó đề xuất các giải pháp góp phần quản lý, bảo vệ tài nguyên môi trường như: Steven M.
De Jong, 1994 với đề tài “Ứng dụng Viễn thám nghiên cứu suy thoái đất ở vùng Địa Trung Hải; Amarinder Singh, 2009 với nghiên cứu “Mô hình hóa dòng chảy tràn và xói mòn đất ở một lưu vực nhỏ vùng Himalya”; Hyeon Kik Kim, 2006 với đề tài “Sử dụng mô hình RUSLE và GIS đánh giá xói mòn đất ở vùng Imha, Hàn Quốc”; Lee H. MacDonald, 2011 “Đo dòng chảy tràn bề mặt và lượng phù sa từ các lưu vực có hình thức sử dụng đất khác nhau (1- Rừng thường xanh lá rộng, 2- Rừng thông,3- Rừng thông xen lẫn đất nông nghiệp, và 4- Đất nông nghiệp)” phục vụ chi trả dịch vụ môi trường tỉnh Lâm Đồng, Việt Nam; Nguyễn Thị Ngọc Anh, 2009 với đề tài “Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý đánh giá xói mòn đất phục vụ công tác quản lý và bảo vệ môi trường thành phố Đà Lạt”; Lê Hoàng Tú và cộng sự, 2011 với đề tài “Ứng dụng GIS trong đánh giá mức độ xói mòn đất tại lưu vực sông Đa Tam, tỉnh Lâm Đồng”. Chính vị trí, vai trò quan trọng của thủy điện Đa Nhim trong hệ thống các công trình thủy điện dạng bậc thang trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng, với những công cụ trong các nghiên cứu có liên quan, tác giả tiến hành thực hiện Đề tài: “Ứng dụng GIS và Viễn thám trong quản lý lưu vực thượng nguồn thủy điện Đa Nhim” được thực hiện nhằm góp phần phát triển bền vững cho lưu vực. Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), Viễn thám và Mô hình toán trong đánh giá biến động thực phủ, dự báo khả năng xói mòn đất và đánh giá nguy cơ bồi lắng lòng hồ.
Từ đó, đề xuất một số biện pháp góp phần phát triển bền vững cho lưu vực. Nội dung và phạm vi nghiên cứu - Điều tra, thu thập các bản đồ (địa hình, thủy văn, thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất,…) các tài liệu liên quan đến dân cư, xây dựng, quy hoạch, số liệu khí tượng thủy văn, loại đất. - Sử dụng ảnh viễn thám LANDSAT (chụp vào 02 thời đoạn khác nhau, cách nhau 5 ít nhất năm) và bản đồ quy hoạch sử dụng đất qua các năm, ứng dụng phần mềm xử lý ảnh viễn thám ENVI 4.5 và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đánh giá sự biến động về thảm phủ bề mặt của lưu vực. - Ứng dụng GIS (phần mềm ArcGis 9.3) và mô hình toán phương trình mất đất phổ dụng (USLE) xây dựng bản đồ phân cấp mức độ xói mòn của lưu vực.
- Tiếp cận các nghiên cứu có liên quan (ứng dụng mô hình SWAT), đánh giá nguy cơ bồi lắng lòng hồ trong một đơn vị thời gian (tấn/năm). - Khảo sát thực địa, đánh giá và kiểm chứng kết quả đạt được bằng việc lấy mẫu và phân tích hàm lượng phù sa (SS) tại các sông, suối với các loại hình sử dụng đất khác nhau. Đồng thời xem xét tình trạng phá rừng và bồi lắng trên lưu vực. - Đề xuất các giải pháp góp phần phát triển bền vững cho lưu vực.
Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng quan tài liệu: Thông qua việc điều tra, thu thập các tài liệu, các bản đồ liên quan đến dân cư và phân bố dân cư, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đât, 12 quy hoạch, xây dựng, số liệu khí tượng thủy văn, địa hình, thổ nhưỡng, ….trên phạm vi lưu vực và đặc điểm của hồ thủy điện Đa Nhim. - Phương pháp sử dụng viễn thám và GIS: Đánh giá biến động thực phủ bằng việc sử dụng ảnh viễn thám, phần mềm ENVI 4.5, phần mềm ArcGis 9. - Phương pháp chồng lớp bản đồ, phân tích không gian, phân tích thống kê trên GIS và mô hình toán về phương trình mất đất phổ dụng (USLE): Xây dựng bản đồ phân cấp mức độ xói mòn của lưu vực và đánh giá. - Phương pháp kế thừa và so sánh: Tiếp cận các nghiên cứu có liên quan (sử dụng mô hình SWAT), đánh giá nguy cơ bồi lắng lòng hồ trong một đơn vị thời gian (tấn/năm).
- Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu và phân tích: Thực hiện khảo sát thực địa, đánh giá, kiểm chứng kết quả đạt được bằng việc lấy mẫu và phân tích hàm lượng phù sa (SS) tại các sông, suối với các loại hình sử dụng đất khác nhau. Đồng thời xem xét tình trạng phá rừng và bồi lắng trên lưu vực. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn 1. Ý nghĩa khoa học của luận văn - Hệ thống hóa quy trình sử dụng ảnh viễn thám trong đánh giá sự biến động về hiện trạng sử dụng đất của lưu vực và tạo ra giải pháp phân tích nhanh và có độ tin cậy cao dựa trên chỉ số thực vật (NDVI) và hệ số cây trồng (C).
- Đề xuất mô hình xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) GIS cho phép cung cấp các tham số chủ yếu trong tích hợp với mô hình toán để dự báo khả năng xói mòn đất và đánh giá nguy cơ bồi lắng lòng hồ phục vụ cho công tác quản lý một cách thuận lợi và hiệu quả. - Kết quả cho thực nghiệm trong đánh giá khả năng bồi lắng lòng hồ theo hai (02) kịch bản khác nhau đã minh chứng giải pháp đề xuất rất hiệu quả trong việc hỗ trợ các nhà 13 quản lý và những người ra quyết định những thông tin đầy đủ và chính xác góp phần phát triển bền vững lưu vực. Ý nghĩa thực tiễn của luận văn - Kết quả cho thấy Lâm Đồng có diện tích rừng tự nhiên chiếm tỷ lệ lớn trong lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai. Với tỷ lệ che phủ rừng còn khá lớn là 61,5% với 57 dự án thủy điện vừa và nhỏ, nhưng do công tác quản lý bảo vệ rừng và chia sẽ lợi ích về tài nguyên môi trường chưa hợp lý (giữa chủ sở hữu các công trình thủy điện và cộng đồng dân cư trên thượng nguồn) dẫn đến nguy cơ xói mòn mặt đất, tăng lượng bồi lắng lòng hồ, làm giảm dung tích chứa nước, dư thừa nước gây ngập lụt phía hạ lưu vào mùa mưa và thiếu nước trong mùa khô.
- Giải pháp đề xuất đã góp phần hạn chế suy giảm Tài nguyên đất và xói mòn do địa hình đồi núi, làm cho đất canh tác bị bạc màu, mất chất dinh dưỡng. Đồng thời gây tác hại đến các công trình thủy điện thuộc lưu vực. - Lần đầu tiên, Lâm Đồng có được các dữ liệu đầy đủ về xói mòn đất và tiềm năng nguy cơ bồi lắng lòng hồ được lưu trữ và quản lý trong GIS, góp phần tạo ra khả năng cập nhật và sử dụng thông tin rất linh động và tiết kiệm chi phí. - Kết quả đạt được sẽ giúp giảm nhẹ thiệt hại về kinh tế do xói mòn đất gây ra, góp phần thực hiện tốt hơn các giải pháp về chia sẽ lợi ích tài nguyên và môi trường giữa chủ đầu tư các công trình thủy điện và cộng đồng nơi thực hiện nhận khoán quản lý bảo vệ rừng đầu nguồn.
