Giáo trình tài nguyên nước Nguyễn Thị Phương Loan

NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2005, 111 Tr.

Từ khoá: tài nguyên nước, nguồn nước tự nhiên, khái niệm tài nguyên nước, nguồn

gốc nước tự nhiên, tính chất, ý nghĩa của nước, cân bằng nước, tuần hoàn nước, phân

bố của nước, sông ngòi, tài nguyên nước sông, nghiên cứu về sông ngòi, tài nguyên

nước hồ, hồ chưa, nghiên cứu về hồ, tài nguyên nước việt nam, hồ đầm việt nam, hồ

đầm.

Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục

đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục

vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả.

Mục lục

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC ................................ 7 1.1 Thế nào là tài nguyên nước? ................................................................................... 7 1.2 Nguồn gốc nước tự nhiên ...................................................................................... 10 1.3 Thể tồn tại của nước, tính chất và ý nghĩa ............................................................ 10 1.4 Tuần hoàn nước tự nhiên....................................................................................... 11 1.5 Cân bằng nước....................................................................................................... 12 1.6 Quy luật phân bố nước theo không gian ............................................................... 14 1.7 Quy luật biến động nước theo thời gian................................................................ 17

1.7.1 Tính chu kỳ........................................................................................................ 17 1.7.2 Tính ngẫu nhiên................................................................................................. 17

1.8 Khả năng tự tái tạo của tài nguyên nước............................................................... 19 1.8.1 Khả năng tái tạo lượng và năng lượng nước ..................................................... 19 1.8.2 Khả năng tự tái tạo chất nước............................................................................ 19

1.9 Tính địa đới của tài nguyên nước.......................................................................... 21 1.10 Tính lưu vực của tài nguyên nước......................................................................... 21

1.11 Các yếu tố tự nhiên hình thành tài nguyên nước................................................... 22 1.11.1 Khí hậu .......................................................................................................... 22 1.11.2 Địa hình, địa chất, thổ nhưỡng ...................................................................... 24 1.11.3 Lớp phủ thực vật ........................................................................................... 26

1.12 Ảnh hưởng của biến động khí hậu tới tài nguyên nước ........................................ 27 1.13 Tác động nhân sinh tới tài nguyên nước ............................................................... 29

1.13.1 Tác động trực tiếp ......................................................................................... 29 1.13.2 Tác động gián tiếp ......................................................................................... 30

1.14 Tai biến môi trường liên quan tới tài nguyên nước............................................... 30 1.14.1 Tổng quan...................................................................................................... 30 1.14.2 Lũ lụt ............................................................................................................. 31 1.14.3 Lũ quét........................................................................................................... 33 1.14.4 Lũ bùn đá....................................................................................................... 33 1.14.5 Hạn hán ......................................................................................................... 34 1.14.6 Các dạng tai biến, rủi ro môi trường khác liên quan tới nước....................... 35

CHƯƠNG 2 SÔNG NGÒI VÀ TÀI NGUYÊN NƯỚC SÔNG................................. 39 2.1 Tổng quan.............................................................................................................. 39 2.2 Chế độ nước sông.................................................................................................. 42 2.3 Năng lượng dòng nước.......................................................................................... 44 2.4 Quy luật chuyển động của nước............................................................................ 45

2.4.1 Quá trình sinh dòng chảy từ mưa trên lưu vực.................................................. 45 2.4.2 Quy luật chảy tập trung trên lưu vực................................................................. 46 2.4.3 Quy luật chuyển động của nước trong sông...................................................... 48

2.5 Hình dạng lòng sông và tương tác dòng nước lòng sông...................................... 50 2.5.1 Hình dạng lòng sông trên mặt bằng .................................................................. 50 2.5.2 Hình dạng đáy sông........................................................................................... 51 2.5.3 Chỉ tiêu ổn định lòng sông ................................................................................ 52 2.5.4 Dòng chảy phù sa .............................................................................................. 52

CHƯƠNG 3 TÀI NGUYÊN NƯỚC HỒ VÀ HỒ CHỨA.......................................... 54 3.1 Tài nguyên nước hồ............................................................................................... 54 3.2 Tài nguyên nước hồ chứa ...................................................................................... 57

3.2.1 Tổng quan.......................................................................................................... 57 3.2.2 Các đặc trưng hình thái kho nước dạng đập...................................................... 58 3.2.3 Những vấn đề đặc biệt của kho nước nhân tạo ................................................. 59

CHƯƠNG 4 TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT....................................................... 65 4.1 Khái niệm .............................................................................................................. 65

4.1.1 Khái niệm chung về nước dưới đất ................................................................... 65 4.1.2 Trữ lượng nước dưới đất ................................................................................... 65 4.1.3 Quan hệ giữa nước mặt và nước dưới đất ......................................................... 66

4.2 Phân bố nước dưới đất theo thế nằm..................................................................... 66 4.2.1 Nước trong đới thông khí .................................................................................. 66 4.2.2 Nước trong đới bão hoà..................................................................................... 67

4.3 Chế độ nước dưới đất ............................................................................................ 68

CHƯƠNG 5 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG .............................................................................. 69 5.1 Nhu cầu, phương thức khai thác nước và hệ quả .................................................. 69

5.1.1 Tiêu thụ nước trong nông nghiệp ...................................................................... 69 5.1.2 Tiêu thụ nước trong công nghiệp ...................................................................... 71 5.1.3 Tiêu thụ nước trong sinh hoạt ........................................................................... 72 5.1.4 Dùng nước trong thuỷ điện ............................................................................... 73 5.1.5 Dùng nước trong giao thông thuỷ ..................................................................... 74 5.1.6 Dùng nước trong thuỷ sản ................................................................................. 74 5.1.7 Ứng xử tai biến liên quan tới nước.................................................................... 75

5.2 Quản lý tổng hợp nguồn nước............................................................................... 76 5.2.1 Lịch sử vấn đề ................................................................................................... 76 5.2.2 Quản lý tổng hợp nguồn nước........................................................................... 77 5.2.3 Quản lý tài nguyên nước theo lưu vực .............................................................. 79 5.2.4 Giám sát lượng nước ......................................................................................... 80 5.2.5 Giám sát chất lượng nước ................................................................................. 82 5.2.6 Công cụ kinh tế trong quản lý nguồn nước ....................................................... 82

CHƯƠNG 6 TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM....................................................... 86 6.1 Tổng quan chung................................................................................................... 86

6.1.1 Đặc điểm chung tài nguyên nước Việt Nam ..................................................... 86 6.1.2 Đặc điểm tài nguyên nước sông Việt Nam ....................................................... 87 6.1.3 Đặc điểm tài nguyên nước dưới đất Việt Nam.................................................. 90 6.1.4 Hồ đầm Việt Nam ............................................................................................. 91 6.1.5 Tai biến rủi ro liên quan đến nước ở Việt Nam................................................. 93 6.1.6 Nhu cầu về nước................................................................................................ 97 6.1.7 Quản lý tài nguyên nước ở Việt Nam ............................................................... 99

6.2 Các lưu vực sông lớn ở Việt Nam....................................................................... 101 6.2.1 Lưu vực sông Hồng - Thái Bình ..................................................................... 101 6.2.2 Lưu vực sông Kỳ Cùng - Bằng Giang............................................................. 103 6.2.3 Lưu vực sông Mã ............................................................................................ 104 6.2.4 Lưu vực sông Cả ............................................................................................. 105 6.2.5 Lưu vực sông Thu Bồn.................................................................................... 106 6.2.6 Lưu vực sông Ba ............................................................................................. 106 6.2.7 Lưu vực sông Đồng Nai .................................................................................. 107 6.2.8 Sông Mê Công................................................................................................. 109

6

Lời nói đầu

Nước có vai trò không thể thay thế trong toàn bộ sự sống và các quá trình xảy ra trên Trái Đất. Nước gúp phần thành tạo bề mặt đất, hình thành đất thổ nhưỡng, thảm thùc vật, tạo thêi tiết, điều hoà khớ hậu, gây hiệu ứng nhà kính, phân phối lại nhiệt ẩm... Nước là môi trường cho các phản ứng hóa sinh tạo chất mới, giúp chuyển dịch nhiều loại vật chất. Môi trường nước là cái nôi phát sinh và phát triển các cá thể sống đầu tiên. Nước là môi trường bảo đảm dẫn chất, trao đổi chất, thải chất và giúp điều hoà thân nhiệt cho nhiều loại sinh vật. Nước có vai trò quyết định trong các hoạt động kinh tế và đêi sống văn hóa tinh thần của loài người. Trong lịch sử, các thuỷ vực lớn thưêng là những cái nôi của nhiều nền văn minh vĩ đại, đồng thêi sự suy thóai vực nước cũng là nguyên nhân chính dẫn đến suy tàn một số trung tâm chính trị, kinh tế và văn hóa lớn.

Thuỷ quyển là thành tố hài hoà của Trái Đất mang tính nhất thể và thống nhất, gúp phần tạo ra giá trị thẩm mĩ, văn hóa và tính đặc thù riêng cho mỗi địa phương. Thuỷ quyển đồng thêi là một môi trường tự nhiên có những quy luật sinh thành biến động riêng. Từ lâu nước đó là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học khác nhau. Hóa học nghiên cứu nước như một hợp chất (cấu tạo, tính chất hóa học...). Thuỷ văn học, hải văn học và địa chất thuỷ văn nghiên cứu thuỷ quyển như một thành tố tự nhiên của Trái Đất. Thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông, thuỷ sản, cấp nước... nghiên cứu nước để phục vô việc khai thác một giá trị sử dụng nào đó, như cấp nước, năng lượng, môi trường, tuyến giao thông... hoặc nhằm khắc phục những tác động bất lợi của nước trong quá trình thùc thi các dự án liên quan đến nó. Khi con người tác động một cách riêng rẽ, khai thác thuỷ quyển theo từng tính năng và giá trị sử dụng của nó, cố gắng tiến tới đạt được hiệu suất khai thác đơn cao nhất, họ đó vô tình gây ra những tác động bất lợi, trước tiên là cho chính họ và sau đó là cho môi trường sống của mình.

Giáo trình "Tài nguyên nước" được biên soạn phục vụ chương trình đào tạo cử nhân khoa học môi trường của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Giáo trình trình bày những vấn đề cơ bản về nước trong các thuỷ vực lục địa như một loại hình tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, trong mối quan hệ giữa nó với các yếu tố tự nhiên và nhân sinh khác nhau, nhằm hướng tới sự sử dụng nước hợp lý và tối ưu cho cả con người và tự nhiên. Trong lần biên soạn và in ấn đầu tiên này, tác giả chân thành cảm ơn những đóng gúp xây dựng từ TS. Vũ Văn Tuấn, PGS.TS. Hoàng Xuân Cơ, ThS. Nguyễn Thanh Sơn. Đồng thêi tác giả rất mong nhận được sự trao đổi chân thành của các quý vị quan tâm để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn.

Tác giả

7

Chương 1

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC

1.1 Thế nào là tài nguyên nước?

Tài nguyên thiên nhiên là các dạng vật chất, năng lượng, thông tin có giá trị tự thân, thể hiện qua các đặc tính cơ, lý, hoá, sinh... của chúng mà con người đã biết hoặc chưa biết, tồn tại khách quan và tuân theo những quy luật tự nhiên nhất định, mà con người có thể sử dụng được trong hiện tại hoặc tương lai.

Theo “Thuật ngữ thuỷ văn và môi trường nước”, tài nguyên nước là lượng nước trên một vùng đã cho hoặc lưu vực, biểu diễn ở dạng nước có thể khai thác (nước mặt và nước dưới đất). Điều 2 Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998) quy định "Tài nguyên nước (của Việt Nam) bao gồm các nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới đất, nước biển thuộc lãnh thổ Việt Nam". Rõ ràng, tài nguyên nước của một lãnh thổ là toàn bộ lượng nước có trong đó mà con người có thể khai thác sử dụng được, xét cả về mặt lượng và chất, cho sinh hoạt, sản xuất, trong hiện tại và tương lai.

Nước là dạng tài nguyên đặc biệt. Nó vừa là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường, quyết định sự tồn tại, phát triển của xã hội, vừa có thể mang tai họa đến cho con người. Nước có khả năng tự tái tạo về lượng, về chất và về năng lượng.

J.A.Jonnes chia tài nguyên nước thành ba loại:

Tài nguyên tiềm năng tương lai, là toàn bộ lượng nước có trên Trái Đất mà trong điều kiện hiện nay loài người hầu như chưa có khả năng khai thác, như nước ngầm nằm rất sâu, nước trong băng tuyết hai cực, nước biển và đại dương…

Tài nguyên tiềm năng thực tại, là lượng nước có trong lãnh thổ, nhưng ở trạng thái tự nhiên con người khó khai thác và có nguy cơ bị nó gây hại, hoặc xảy ra rủi ro, ví dụ như nước lũ, nước ngầm nằm sâu…

Tài nguyên hiện thực của một vùng, là khái niệm trùng với quan điểm truyền thống hiện nay, chỉ toàn bộ lượng nước có trong các thuỷ vực mặt và ngầm mà con người dễ dàng khai thác sử dụng.

Giáo trình này giới hạn nội dung trình bày vào những vấn đề liên quan đến loại thứ hai và thứ ba tức tài nguyên nước lục địa. Từ đây về sau, các loại nước này sẽ được gọi theo quy ước là tài nguyên nước.

Hộp 1.1. Một số đại lượng biểu thị tài nguyên nước 1. Mực nước H (cm): Là độ cao mặt nước so với một mặt chuẩn quy ước bất kỳ (tương đối), hoặc mặt biển trung bình (tuyệt đối). H cho biết vị trí mặt nước, cung cấp thông tin về lượng nước, dòng chảy, khả năng khai thác, cấp nước và rủi ro. H tương đối dùng để nghiên cứu các vấn đề về nước tại điểm đo. H tuyệt đối cho phép đánh giá các vấn đề về nước tại nơi đo đạc và so sánh, lập tương quan giữa các số liệu đo đạc ở những điểm khác nhau. 2. Độ sâu h (m): Là khoảng cách từ mặt nước tới đáy theo phương thẳng đứng. h cho biết thông tin liên quan tới lượng nước, đặc tính thuỷ lực, khả

8

năng tự làm sạch, chế độ nhiệt của dòng chảy... Độ sâu được đo bằng thước, dây tại từng điểm, hoặc bằng máy đo liên tục theo tuyến. 3. Vận tốc V (m/s): V biểu thị mức độ chảy, động năng của dòng nước, mức độ cực đoan của chế độ dòng chảy. Với cùng một lưu lượng, V tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt hoạt động và để điều chỉnh V có thể thay đổi diện tích mặt cắt hoạt động bằng các giải pháp khác nhau. 4. Lưu lượng nước Q (m3/s, l/s): Là lượng nước chuyển qua mặt cắt ngang của dòng chảy trong thời gian một giây. Q nước biểu thị lượng và động năng của dòng chảy trong sông. 5. Tổng lượng nước W = Q. ΔT (m3, km3), là lượng nước chảy qua mặt cắt ngang dòng chảy trong thời đoạn nghiên cứu. W đặc trưng tốt nhất cho lượng nước có trong lưu vực. Trong cùng điều kiện hình thành dòng chảy, diện tích lưu vực (F) càng lớn, W sinh ra trên đó và chảy trong sông càng lớn. W được dùng để tính toán cân bằng, điều tiết, phân phối sử dụng nước. 6. Mô đun dòng chảy M = Q/F (l/s.km2) biểu thị trung bình lượng nước hình thành trên một đơn vị diện tích lưu vực (km2), trong một đơn vị thời gian (s), chảy về và đo được tại điểm nghiên cứu. M đặc trưng cho khả năng sinh thuỷ của lưu vực, dùng để so sánh khả năng sinh thuỷ của các lưu vực khác nhau, xây dựng bản đồ tài nguyên nước. 7. Lớp dòng chảy, tức độ sâu dòng chảy Y = W/F (mm) đặc trưng cho khả năng sinh thuỷ của lưu vực, giúp so sánh khả năng sinh thuỷ của các lưu vực, xây dựng bản đồ tài nguyên nước và tính cân bằng nước. 8. Mức đảm bảo về nước nhạt (m3/người/năm): Là lượng dòng chảy bình quân đầu người năm, có giá trị phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thuỷ văn tự nhiên và giảm theo sự tăng dân số.

Nước có vai trò to lớn trong các quá trình trên Trái Đất:

Tham gia thành tạo bề mặt Trái Đất.

Tham gia vào quá trình hình thành thời tiết, phân phối nhiệt ẩm theo không gian, thời gian, điều hoà khí hậu.

Hấp thụ một lượng đáng kể CO2, tạo điều kiện ổn định CO2 khí quyển.

Tham gia hình thành thổ nhưỡng và thảm thực vật.

Là môi trường cho các phản ứng hoá sinh tạo chất mới, chuyển dịch vật chất, tạo mỏ khoáng.

Là nơi khởi nguồn sự sống và môi trường sống của thuỷ sinh vật.

Thuỷ vực nước có những chức năng, giá trị đa dạng sau:

Trực tiếp duy trì sự sống của con người và sinh vật.

Là nguồn cung cấp loại vật chất cần thiết chưa thể thay thế trong nhiều quá trình sản xuất, kinh tế, xã hội.

Là nơi nhận, chứa, xử lý chất thải làm sạch môi trường.

Là đường giao thông và nguồn cung cấp năng lượng.

Là một thành tố tự nhiên không thể thiếu của cảnh quan, tạo nên tính hệ thống, hoàn chỉnh, nhất thể của nó và các quá trình diễn ra trong nó, từ đó tạo ra các giá trị khoa học, văn hoá, thẩm mỹ, phong thuỷ…

Các giá trị sử dụng trên của nước không hoàn toàn song hành, mà có thể có những đối nghịch, triệt tiêu nhau và việc khai thác một chức năng nào đó có thể dẫn đến làm giảm hoặc mất hẳn những chức năng còn lại. Do vậy giá trị tổng hợp của tài nguyên không phải là phép cộng số học các giá trị trên và việc sử dụng hợp lý, hiệu quả tài nguyên nước là một bài toán vô cùng phức tạp. Nhiều cộng đồng đã và đang có xu thế khai thác quá mức một vài chức

9

năng nào đó của tài nguyên nước địa phương, gây tổn thương toàn hệ thống, suy giảm, thậm chí triệt tiêu các chức năng còn lại của nó. Nhiều hoạt động nhân tạo đang làm tổn thương điều kiện hình thành thời tiết, khí hậu, thuỷ văn tự nhiên ở tầm vĩ mô và toàn cầu, làm thay đổi các quy luật hình thành, biến đổi tài nguyên nước vốn tương đối ổn định, gây bất lợi cho các đối tượng sử dụng. −

Thực tiễn dùng nước của một địa phương phụ thuộc:

1- Đặc điểm, tính chất của tài nguyên (như số lượng, chất lượng, phân bố theo thời gian và không gian, khả năng tự phục hồi…).

2- Đặc điểm của đối tượng dùng nước (nhu cầu, thói quen, nhận thức, năng lực, khả năng tài chính, công nghệ…). Việc người dân dùng loại nước nào, dùng như thế nào phụ thuộc trước tiên vào khả năng của họ có thể đầu tư ban đầu và chi trả thường kì ở mức nào. Ngoài ra, nó cũng phụ thuộc đáng kể vào thói quen cộng đồng và văn hoá truyền thống. Có những nhóm cư dân chỉ chấp nhận sử dụng một số loại nước nào đó cho sinh hoạt theo thói quen, ví dụ như pha chè bằng nước giếng làng, ăn bằng nước mưa, uống bằng nước mưa không đun sôi… Có lẽ câu ca dao “Toét mắt là tại hướng đình” cũng nên được hiểu đúng hơn là “...tại dùng nước giếng đình đã ô nhiễm để rửa mặt”

Nước càng khan hiếm, giá nước càng cao và mặt bằng kinh tế càng phát triển thì giá thành nước cao sẽ càng dễ được chấp nhận. Sự phát triển nhanh của khoa học công nghệ sẽ giúp tìm ra những cách rẻ tiền hơn để khai thác nước từ các nguồn khác nhau, dẫn tới những loại nước kém phù hợp, hoặc khó khai thác, sẽ được đưa vào sử dụng nhiều hơn.

Bảng 1.2. Khai thác sử dụng tài nguyên nước tiềm năng Nước lũ khi được giữ lại trong các kho nước để phát điện, phục vụ tưới, giao thông… sẽ trở thành tài nguyên. Điều tiết dòng chảy bằng kho nước đòi hỏi phải có kỹ thuật công nghệ và nguồn lực tài chính ban đầu lớn nên không dễ được lựa chọn và không phải cộng đồng nào cũng thực hiện được. Nước mặn có thể được ngọt hoá, trở thành nguồn cấp quan trọng, nhiều khi là duy nhất cho một số vùng khan hiếm nước. Trên thế giới hiện có trên 1.800 điểm ngọt hoá nước với quy mô và công nghệ khác nhau. Có một công nghệ ngọt hoá nước đơn giản được dân gian áp dụng từ lâu, như xây bể chứa nước mặn có mái bằng kính, nước bốc hơi lên gặp kính sẽ ngưng tụ, chảy theo độ dốc về máng hứng. Sa mạc khô hạn nhất thế giới Atacama - Chi Lê có một loại sương mù từ Thái Bình Dương mang theo nhiều hơi nước. Dân làng Cgungundo đã khai thác được mỗi ngày 11.000 lít nước ngọt bằng cách căng 75 chiếc màn polypropylene, mỗi cái dài 12 mét, rộng 4 mét, cách mặt đất 2 mét để đón gió ẩm và tạo ra nước ngưng tụ. Một số dân tộc và quốc gia, như Ixraen, Liên Xô, Mỹ, Ấn Độ... đã sử dụng thành công nước có độ khoáng hoá cao để tưới liên tục trong thời gian dài, mà không gây thoái hoá đất. Nguyên tắc chung khi dùng nước mặn để tưới là phải thu hết nước thừa, không cho chúng bốc hơi làm mặn đất, không cho chúng ngấm xuống sâu làm dâng mực nước ngầm tới mức tầng mao dẫn có thể lên sát mặt đất, làm nước ngầm bay hơi gây mặn đất. Nước mặn cũng đang được nghiên cứu sử dụng trực tiếp cho sản xuất trong một số công nghệ đặc biệt, như làm nguội máy... Bảng 1.3. Một số phương pháp phân loại nước 1. Phân loại theo độ khoáng hoá (ĐKH): Phân loại chung: Nhạt - ĐKH <1g/l ; Lợ - ĐKH 1 - 25g/l ; Mặn - ĐKH >25g/l. Phân loại nước nhạt: ĐKH thấp <200mg/l; ĐKH trung bình 200 - 500mg/l; ĐKH cao 500 - 1.000mg/l và ĐKH rất cao >1.000mg/l. 2. Phân loại theo độ cứng: Thang độ cứng thông thường H(me/l) có năm loại: Rất mềm, H < 1,5 ; mềm, H = 1,5 - 3,0; hơi cứng, H = 3,0 - 6,0; cứng, H = 6,0 - 9,0; rất cứng, H > 9,0. Thang độ cứng Đức (1o = 10mg muối Ca + Mg quy về Oxit canxi /l) có năm loại: rất mềm < 4o; mềm 4 - 8o; TB 8 - 18o; cứng 18 - 30o , rất cứng > 30o. 3. Phân loại của Aliokin theo thành phần hoá học: Phân lớp theo 3 anion chính: Lớp bicacbonat + cacbonat ( , ĐKH nhỏ; Lớp sunphat ( S); Lớp clorua (Cl

3HCO CO− + 3−−

4SO−−

−), có ĐKH lớn. Phân lớp thành 3 nhóm theo cation chính: Nhóm canxi (Ca++); Nhóm magiê (Mg++); Nhóm kali + natri (Na+ +

10

K+). Phân nhóm thành 4 kiểu theo tương quan giữa các ion: Kiểu I: >Ca3HCO− ++ + Mg++, ĐKH nhỏ, thường thuộc về thuỷ vực lưu thông ít, phong hoá macma, trao đổi Ca++ và Mg++ thành Na+

Kiểu II: < Ca3HCO− ++ + Mg++< + 3HCO−4SO−− -, ĐKH trung bình, thường liên quan với đá trầm tích, macma, nước

sông, hồ, ngầm. Kiểu III: + 3HCO−

4SO−− < Ca++ + Mg++ hoặc > NaCl− +, ĐKH thường cao, gặp trong các liman, hồ, nước ngầm. Kiểu IV: = 0, nước axit, thường gặp ở đầm lầy, hầm mỏ... 3HCO−

1.2 Nguồn gốc nước tự nhiên

Có rất nhiều các giả thuyết đã được đưa ra để giải thích sự phát sinh và tồn tại của nước trong tự nhiên. Mỗi giả thuyết phù hợp với đặc điểm về mặt lượng và chất của một loại nước nào đó. Do chưa có giả thuyết nào phù hợp nhất với mọi loại nước, nên hiện nay nhiều giả thuyết vẫn song song tồn tại. Dưới đây là một số giả thuyết đáng chú ý nhất.

Nguồn gốc nguyên sinh của nước là giả thuyết được nhiều người công nhận nhất, theo đó khi Trái Đất được hình thành từ khối khí bụi vũ trụ nóng bỏng co lại, nguội đi, thì phản ứng giữa hyđro và ôxy đã sinh ra hơi nước, tạo thành một đám mây dày đặc bao phủ Trái Đất. Khi nhiệt độ hạ thấp, các đám mây biến thành nước, gây ra một trận mưa như trút trong suốt 60.000 năm, làm đầy các vùng trũng bề mặt đất và nguội lạnh đất. Ngày nay quá trình phun trào và nguội đi của macma từ lòng đất vẫn tiếp tục sinh ra loại nước này nhưng không đáng kể và cân bằng với lượng nước mất đi trong các quá trình phong hoá vật chất và bị giữ lại trong trầm tích. Do đó mức nước biển và lượng nước trên Trái Đất gần như không thay đổi.

Thuyết ngưng tụ cho rằng hơi nước dịch chuyển theo các dòng khí giữa các lỗ hổng trong đất, gặp điều kiện thuận lợi sẽ ngưng tụ. Trong điều kiện khí hậu khô hạn, dòng chuyển dịch hơi nước từ khí quyển vào tầng đất thoáng khí là nguồn cấp ẩm quan trọng cho hệ sinh thái địa phương.

Thuyết chôn vùi lí giải việc một số mỏ nước dưới đất có thành phần hoá học rất gần với nước biển, có nguồn gốc biển cổ, bị chôn vùi trong quá trình kiến tạo địa chất.

Thuyết trầm tích cho rằng một số loại nước có độ khoáng hoá cao trong các thuỷ vực mặt và ngầm, có thể có nguồn gốc khoáng chất từ sự hoà tan trong quá trình chảy tràn trên đất, thấm qua đất và chứa trong đất, hoặc do tích luỹ muối khoáng từ quá trình bốc hơi liên tục trong điều kiện khí hậu khô hạn.

1.3 Thể tồn tại của nước, tính chất và ý nghĩa

Trong biên nhiệt độ Trái Đất, nước tồn tại được ở cả ba thể rắn, lỏng, hơi và dễ dàng chuyển hoá được từ thể này sang thể khác. Đây là một dị thường tính chất lý học quý báu khiến nước trở thành hợp chất hoá học có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực tự nhiên, xã hội và khép kín tuần hoàn nước. Khi áp suất tăng, nước có điểm đóng băng giảm, điểm sôi tăng. Ở độ sâu 4.000m trong thuỷ vực, khi nhiệt độ nước <-3oC nước vẫn chưa đóng băng. Đây cũng là nguyên nhân góp phần làm thuỷ vực không băng cứng hoàn toàn trong các vùng nước sâu.

Hơi nước trong khí quyển là yếu tố khép kín tuần hoàn nước và phân phối ẩm theo không gian, hấp thụ bức xạ sóng dài, góp phần tạo ra hiệu ứng nhà kính, cung cấp 1/3 năng lượng cho sự hình thành tuần hoàn khí quyển, tạo biên nhiệt lý tưởng cho sự sống và các quá trình tự

11

nhiên khác; Hơi nước trong khí quyển tạo ra hiệu ứng nhà kính lớn gấp gần hai lần hiệu ứng gây nên bởi các khí nhà kính còn lại; Không có hơi nước, nhiệt độ trung bình Trái Đất sẽ thấp hơn hiện nay 16oC. Trong vùng khô hạn hơi nước là nguồn ẩm quan trọng, góp phần hình thành nước ngưng tụ duy trì sự sống.

Nước đóng băng thì nở ra, tăng 11% thể tích, giảm tỷ trọng, nên luôn nổi trên mặt nước. Khi nước trong các lỗ hổng đóng băng, sự trương nở làm lỗ hổng vỡ rộng hơn, tác động tích cực vào quá trình phong hoá vật lý và hỗ trợ cho các quá trình phong hoá hoá học, xói mòn. Nếu nước đóng băng trong không gian kín, sẽ xuất hiện áp lực dư cực lớn, có khả năng phá vỡ mọi kết cấu bao bọc, làm nứt vỡ các tầng nham thạch chứa nước, các vỏ bì… gây chết thực vật và làm tăng phong hoá vật lý đất đá tạo lỗ hổng, khe nứt, hoặc vật chất bở rời.

Nước lỏng tồn tại ở nhiều dạng, nhưng chỉ có nước màng, mao dẫn, trọng lực là có khả năng dịch chuyển tốt và hệ sống tiêu thụ được, nên thực sự có ý nghĩa là tài nguyên. Nước màng tồn tại quanh các hạt đất nhờ tác động của lực liên kết vật lý (hấp phụ), nước mao dẫn hình thành và được duy trì trong các mao mạch, lỗ hổng nhỏ, nhờ tác động của lực mao dẫn. Chúng đều có vai trò tạo độ ẩm cho tầng đất thoáng khí, cấp nước cho bốc hơi và thực vật.

Nước có nhiệt dung riêng cao, hệ quả là:

1- Trong cùng một điều kiện tự nhiên biên độ nhiệt của khối nước nhỏ hơn nhiều so với biên độ nhiệt của không khí và đất đá, tạo điều kiện thuận lợi cho sự sống của thuỷ sinh và vi khí hậu.

2- Khi bị đốt nóng khối nước tích nhiệt, còn khi nguội đi sẽ toả nhiệt, giúp điều hoà nhiệt năng theo thời gian, tạo vi khí hậu; Khi chuyển dịch theo phương kinh độ, dòng nước sẽ tạo ra sự phân phối lại nhiệt năng theo phương chuyển dịch và góp phần hình thành các đặc điểm khí hậu địa phương. Xích đới, miền bị Mặt Trời đốt nóng mạnh nhất, lại không phải là miền khô nóng nhất, bởi vùng này hầu hết là đại dương, nhiệt năng bị hấp thụ làm nước bốc hơi hoặc đốt nóng khối nước và theo dòng nước nóng đi khỏi khu vực. Các dòng biển lạnh gây khô hạn ở bờ Tây, dòng nóng gây ẩm ướt ở bờ Đông các lục địa. Chỉ riêng dòng Gơnxtrim cung cấp cho mỗi cm2 bờ biển châu Âu 4 tỷ Kcal/năm, tương đương lượng nhiệt toả ra khi đốt 0,5 triệu tấn than.

Mật độ nước đạt cực đại tại 4oC và giảm khi nhiệt độ giảm từ 4oC xuống 0oC. Nước truyền nhiệt phân tử kém và nở ra khi đóng băng, do đó tại các tầng nước sâu nhiệt độ nước không xuống dưới 4oC và băng luôn nổi trên mặt nước. Hệ quả là tạo đường giao thông trên băng, lưu thông nước dưới băng, nguồn cấp nước liên tục và môi trường sống liên tục cho các loài thuỷ sinh xứ lạnh trong mùa đông.

Dị thường biến đổi mật độ theo nhiệt độ đã tạo ra hai kiểu đối lưu nhiệt khác nhau trong khối nước: Trên 4oC, đối lưu nhiệt xảy ra khi mất nhiệt và lạnh đi từ trên mặt hoặc nóng lên và được cấp nhiệt từ đáy (trường hợp rất ít gặp). Dưới 4oC, đối lưu nhiệt xảy ra khi được cấp nhiệt và nóng lên từ trên mặt. Mọi quá trình đối lưu đều có vai trò đồng nhất hoá các đặc trưng lý, hoá, sinh khác nhau của khối nước, tạo thuận lợi cho nhiều quá trình tự nhiên, đặc biệt là sự sống.

Nước có khả năng hoà tan các chất cao, tạo thuận lợi cho các phản ứng hoá học và chuyển dịch vật chất trong môi trường.

1.4 Tuần hoàn nước tự nhiên

Tuần hoàn nước là quá trình nước tự vận động khép kín, từ bốc hơi do bị đốt nóng bởi bức xạ Mặt Trời, chuyển dịch theo dòng khí do chênh lệch áp suất, mật độ, đến ngưng tụ sinh

12

mưa rơi xuống mặt đất, tạo dòng chảy trên mặt hoặc trong đất, đổ vào lưới sông và chảy đến các thuỷ vực nơi nó đã bốc hơi dưới tác động của trọng lực. Tuần hoàn nước diễn ra liên tục trên quy mô toàn cầu, nhưng phân hoá về quy mô theo vùng địa lý. Lượng mưa hàng năm ở lục địa là 111.000km3. Nó có nguồn gốc từ bốc hơi trực tiếp là 70.000km3, hơi nước đến từ đại dương là 41.000km3 và tạo ra khoảng 41.000km3 dòng chảy hoàn trả cho đại dương. Lượng dòng chảy này chính là khả năng tái tạo về lượng của tài nguyên nước.

Hệ thống thuỷ văn toàn cầu gồm 4 kiểu kho chứa tự nhiên là: đại dương, thuỷ vực lục địa, băng, khí quyển và dòng trao đổi giữa chúng (ở cả ba thể rắn, lỏng, hơi). Dòng giữa các thủy vực mặt và ngầm, giữa các thủy vực ngầm với nhau thường rất phức tạp và có thể có hướng dòng thay đổi theo mùa hoặc pha khác nhau của chu kỳ nước. Khi hai thủy vực thông nhau, những thủy vực có nguồn nuôi dồi dào, có mực nước hoặc mức áp lực thủy tĩnh cao hơn sẽ tạo ra dòng chảy đến thủy vực còn lại.

Tuần hoàn nước có vai trò to lớn trong việc phân phối và tái tạo tài nguyên nước, điều tiết nhiệt năng theo thời gian và không gian, tạo khí hậu thời tiết và làm sạch môi trường. Tuần hoàn nước là một chu trình nhạy cảm với biến động, chỉ cần lượng bốc hơi đại dương tăng 2% có thể khiến lượng mưa lục địa tăng 10%. Các hiện tượng khí hậu thời tiết bị chi phối bởi hoàn lưu khí quyển rất nhạy cảm với những biến động thành phần và tính chất của môi trường không khí.

1.5 Cân bằng nước

Phương trình cân bằng nước, của một khu vực trong một thời đoạn nhất định, là biểu thức toán học biểu diễn tương quan giữa các phần nước đi vào, đi ra và sự biến đổi lượng nước có sẵn trong khu vực trong khoảng thời gian đó, được cân bằng trên cơ sở định luật bảo toàn vật chất. Biểu thức tổng quát của phương trình như sau:

P + N + Mv + Đv – E – Mr – Đr + Vm1 + Vn1 – Vm2 – Vn2 = 0 (1.1)

(phần đến) ( phần đi) ( phần thay đổi )

Hay: P = ( E –N ) + ( Mv + Đv ) – ( Mr + Dr ) ± ΔVm ± ΔVn (1.1’)

trong đó: P- lượng mưa; E- lượng bốc hơi; N- lượng ngưng tụ; M- dòng chảy mặt; Đ- dòng dưới mặt; V- lượng trữ trong khu vực; ΔV- biến động lượng trữ trong thời đoạn tính; 1- đầu thời đoạn; 2- cuối thời đoạn; m- mặt; n- ngầm; v- vào; r- ra.

Khi lượng ngưng tụ không lớn và trong lưu vực có các công trình nhân tạo quy mô lớn chuyển nước vào (Cv ) ra (Cr ) khỏi khu vực, phương trình cân bằng nước (1.1) được biến đổi như sau:

P = E +(Mv + Dv + Cv) – (Mr + Dr + Cr) ± ΔVm ± ΔVn (1.2)

Độ lớn của dòng nhân tạo so với các thành phần còn lại trong cán cân nước khu vực, tuỳ thuộc trữ lượng nước tự nhiên, nhu cầu và khả năng của con người. Từ góc độ môi trường, đây là thành phần cần quan tâm, vì nó liên quan trực tiếp với các hoạt động nhân sinh, tiềm ẩn nhiều yếu tố gây ô nhiễm môi trường và nó là yếu tố ngoại lai của hệ tự nhiên, nên tiềm ẩn những nguy cơ gây biến đổi bất thường trong hệ.

Phương trình cân bằng nước năm, trung bình nhiều năm, của một lưu vực sông kín, có dạng tổng quát như sau:

P = E + Y (1.3)

13

trong đó Y là dòng chảy đo đạc tại cửa sông

Phân tích phương trình (1.3) cho thấy độ lớn của bốc hơi và dòng chảy bị giới hạn bởi lượng mưa. Khi lượng mưa rất lớn thì độ lớn của bốc hơi không phụ thuộc vào trường ẩm, mà bị giới hạn bởi trường nhiệt. Tại mỗi vùng địa lý đều xác định được bức xạ đến trung bình, từ đó tính được lượng bốc hơi lớn nhất có thể (bốc hơi khả năng). Phần lượng mưa vượt khả năng bốc hơi sẽ sinh dòng chảy, nên mưa càng lớn, dòng chảy càng lớn. Khi lượng mưa nhỏ, độ lớn của bốc hơi phụ thuộc vào mưa, còn độ lớn của dòng chảy phụ thuộc vào mưa và nhiệt. Trong vùng ít mưa, hầu hết lượng mưa tổn thất vào bốc hơi, nên dòng chảy thường hạn chế, thậm chí không có. Vùng có tâm dòng chảy lớn luôn trùng với vùng có tâm mưa lớn và ngược lại.

Bốc hơi thực tế từ bề mặt lưu vực phụ thuộc:

Khả năng cấp nhiệt cho quá trình bốc hơi, độ ẩm không khí, nghĩa là phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm của dòng bức xạ, gió, nhiệt độ, độ ẩm không khí.

Khả năng hấp thụ nhiệt bức xạ Mặt Trời, độ ẩm và khả năng nhả nước của bề mặt bốc hơi.

Trong vùng khô hạn, nếu lượng nhiệt cung cấp cho quá trình bốc hơi luôn sẵn, thì việc cấp thêm nước làm tăng độ ẩm đất, tăng diện tích mặt nước sẽ làm tăng bốc hơi thực tế, giảm hiệu suất sử dụng nước, dẫn đến tăng giá thành cấp nước.

Bảng 1.1. Cân bằng nước lục địa (mm/năm) Stt Châu lục Bốc hơi Mưa Dòng chảy Hệ số dòng chảy

1 2 3 4 5 6

Châu Âu Châu Á Châu Phi Bắc Mỹ Nam Mỹ Châu Úc

390 310 430 320 700 420

640 600 690 660 1.630 470

250 290 260 340 930 50

0,39 0,48 0,38 0,52 0,57 0,11

Lvovich diễn toán dòng chảy sông ngòi Y thành hai phần, có nguyên nhân hình thành, đặc tính và khả năng sử dụng khác nhau, là dòng lũ (dòng mặt S) và dòng ngầm (U). Dòng lũ thuộc loại không ổn định, sinh ra khi có mưa lớn, tạo thành lớp nước trên mặt, chảy tràn theo sườn dốc, tập trung rất nhanh về lưới sông trong thời đoạn ngắn, làm nước sông dâng cao, vận tốc, lưu lượng dòng chảy lớn, tiềm ẩn nhiều yếu tố tai biến rủi ro, khó khai thác sử dụng. Dòng ngầm thuộc loại ổn định, mức nước tương đối thấp nhưng đều đều quanh năm, cả khi không có mưa. Nó được gọi là dòng ngầm do nguồn gốc phát sinh, bởi trên các con sông lớn, từ trong đất đá luôn có dòng chảy từ nước dưới đất ra nuôi sông. Trung bình toàn lục địa dòng chảy ngầm chiếm 31% tổng lượng dòng chảy, theo châu lục dòng chảy ngầm chiếm 22 - 36% tổng lượng dòng chảy (bảng 1.3). Dòng chảy ổn định có thể được xem là tài nguyên nước sông thực tại, là phần mà con người dễ dàng khai thác sử dụng được. Từ đây phương trình (1.3) được viết lại như sau:

P – S = U + E = W. (1.4)

Lvovich gọi W là lượng ẩm toàn phần lưu vực. Lượng ẩm toàn phần lưu vực là phần lượng mưa cung cấp cho đất, được đất tiêu hao vào hai quá trình là cấp nước nuôi dòng chảy sông ổn định và bốc hơi. Đây là thành phần cán cân nước có vai trò quan trọng nhất trong các hệ sinh thái tự nhiên.

Phương trình cân bằng nước có ý nghĩa to lớn trong nghiên cứu tài nguyên nước, đó là:

Đánh giá vai trò, ý nghĩa của từng thành phần trong cán cân nước.

14

Tính một thành phần khi biết các thành phần còn lại trong cân bằng.

Kiểm tra độ chính xác của thiết bị và phương pháp đo đạc các yếu tố trong cán cân nước, đặc biệt là khi nghiên cứu một thiết bị đo hay một phương pháp mới.

Tính toán cán cân nước để giải bài toán quy hoạch phát triển, phân phối và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước

Phân tích cân bằng nước khu vực cho biết đặc điểm về điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, cây trồng, địa hình, địa chất… những thuận lợi và khó khăn trong việc khai thác sử dụng tài nguyên nước. So sánh cân bằng nước trong những giai đoạn khác nhau cho phép phát hiện những dấu hiệu biến động, từ đó định hướng nghiên cứu nguồn gốc biến động tài nguyên nước. Trên cơ sở kết quả tính toán cân bằng nước, có thể xác định chính xác lượng nước cần bổ sung để đảm bảo cán cân nước thuận lợi nhất cho các mục tiêu sử dụng. Tuy nhiên, cần lưu ý đến mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần cân bằng nước trong một khu vực. Khi làm thay đổi một trong các thành phần của cân bằng thì các thành phần khác có thể biến đổi tương ứng. Ví dụ như khi tăng dòng nhân tạo vào khu vực khô hạn sẽ có khả năng làm tăng bốc hơi. Từ đó phải nghiên cứu, tìm ra phương thức tác động tới hệ tự nhiên sao cho đạt hiệu quả kinh tế tối ưu.

1.6 Quy luật phân bố nước theo không gian

Nước phân bố không đồng đều theo không gian (hình 1.1). Việc tính chính xác tỷ phần nước trong các thuỷ vực khác nhau còn gặp một số khó khăn. Theo J.A. Jonnes, 97,41% thể tích nước Trái Đất nằm trong biển và đại dương, 1,98% trong băng tuyết hai cực, núi cao, còn lại 0,61% nằm rải rác trong không khí và các thuỷ vực mặt, ngầm ở lục địa (bảng 1.2).

Bảng 1. 2. Phân bố nước theo thuỷ vực và chu kỳ đổi mới của nó

Thuỷ vực Dung tích 103 Km3

% tổng dung tích

% tổng lượng nước ngọt

Chu kì đổi mới

Đại dương Băng tuyết Lục địa Dưới đất Hồ Ẩm đất Khí quyển Sông Sinh quyển Kho nước Đất tưới Nước ngọt

1.350.000 27.500 8.477,8 8.200 100 70 13 1,7 1,1 5 2 32,014

97,41 1,98 0,61 0,59 0,007 0,005 0,001 0,0001 0,0001 0,0004 0,0002 2,31

0 85,9 13,5 0,313 0,219 0,04 0,005 0,003 0,016 0,006

3.000 năm 8000-15000năm <330->5000 năm 10 năm 2 tuần - 1 năm 2 tuần

Các thuỷ vực lớn chứa nước rắn, nước tĩnh, hoặc cách trở với nguồn ẩm chính, có chu kỳ đổi mới rất lớn, không thuận lợi cho tái tạo về lượng và chất, khó đáp ứng các nhu cầu khai thác sử dụng quy mô lớn. Chậm đổi mới nhất là nước trong băng tuyết hai cực, có thể cần tới 15.000 năm, đổi mới nhanh nhất là nước sông ngòi, chỉ một hai tuần là nước từ đầu nguồn đã hoàn thành hành trình ra đến cửa sông (bảng 1.2).

15

HÌNH 1.1 : SƠ Đồ PHÂN VÙNG TÀI NGUYÊN NƯớC THế GIớI

Rất nhiều người nhầm tưởng những loại nước không nằm trong biển và đại dương đương nhiên là nước ngọt. Thực tế không phải như vậy. Một phần nước ngầm và nước hồ có độ khoáng hoá khá cao. Trên thế giới nước tự nhiên có độ mặn cao nhất không nằm trong biển và đại dương, mà ở hồ Chết, nơi người và động vật không thể chìm hoàn toàn trong nước được. Chỉ có 2,31% tổng thể tích nước Trái Đất là nước ngọt, trong đó 85,9% nằm trong băng tuyết hai cực và núi cao, 13,5% nằm trong nước ngầm. Sông ngòi chứa được 1.700km3 nước, chiếm 0,0001% tổng lượng và 0,005% lượng nước ngọt của Trái Đất (bảng 1.2, 1.3).

Bảng 1.3. Tài nguyên nước sông ngòi các châu lục

W tự nhiên (km3/năm)

Ổn định Lục địa

Tổng Tổng %

W điều tiết

(km3/năm)

W ổn định và điều tiết

(m3/người/năm)

Châu Âu Châu Á Châu Phi Bắc Mỹ Nam Mỹ Châu Úc

3.100 13.190 4.225 5.950 10.380 1.965

1.125 3.440 1.500 1.900 3.740 465

36 26 36 32 36 24

312 1.198 564 1.115 4.135 273

2.009 1.481 3.193 7.236 27.154 27.895

Tổng 38.830 12.170 31 7.597 7.597

Ngoài ra, phần lớn lượng nước ngọt của Trái Đất phân bố ở những nơi không thuận lợi cho khai thác, như trong băng tuyết vĩnh cửu ở hai cực, trên đỉnh núi cao hoặc nằm rất sâu dưới lòng đất. Theo thông tin từ vệ tinh, dưới đáy hoang mạc Sahara có dấu tích lòng sông rõ rệt, chứng tỏ vùng này từng một thời rất ẩm ướt và hiện vẫn còn một bể nước ngầm khổng lồ, trữ lượng khoảng 600.000km3 mà con người chưa khai thác được.

Trong cân bằng nước các châu lục (bảng 1.1), xét theo lớp dòng chảy, Nam Mỹ có tài nguyên nước dồi dào nhất, gấp 3 lần trung bình thế giới, còn châu Úc có tài nguyên nước hết

16

sức hạn chế, chỉ bằng khoảng 1/6 trung bình thế giới. Do đó, châu Úc chắc chắn sẽ có những phần hệ sinh thái khô hạn, còn Nam Mỹ sẽ có nhiều hệ sinh thái ẩm. Tuy nhiên, tiềm năng cấp nước thực tế được đánh giá căn cứ theo bình quân theo đầu người hoặc diện tích. Khi đó, bình quân nước sông theo đầu người của châu Úc lại là lớn nhất, gấp 7 lần trung bình thế giới (do dân cư thưa thớt), châu Á có bình quân nước sông theo đầu người thấp nhất, bằng khoảng 0,4 lần trung bình thế giới. Việt Nam có bình quân nước theo diện tích gấp >3 lần thế giới, nhưng bình quân theo đầu người chỉ bằng 2/3 thế giới (bảng 1.4). Bảng 1.4. Tài nguyên nước một số quốc gia trên thế giới

Quốc gia Tổng lượng km3

Tỷ lệ so với toàn cầu

Bình quân diện tích 103 m3/km2

Bình quân đầu người 103 m3/người

Brazin CHLBNga TrungQuốc Canađa Mỹ Ấn Độ Nauy Pháp Việt Nam

9.230 4.003 2.550 2.472 1.938 1.680

405 183 88

22,29,66,15,94,74,1

0,980,40,7

1.084234268248207514

1.248332917

135 23,5 2,6 102 9,1 2,4 102 3,7 5,6

Toàn cầu 41.500 100 279 9,0

17

1.7 Quy luật biến động nước theo thời gian

1.7.1 Tính chu kỳ

Theo thời gian tài nguyên nước phân phối không đồng đều. Hai chu kỳ biến động rõ nét nhất của tài nguyên nước theo thời gian là chu kỳ mùa và chu kỳ nhiều năm.

Chu kỳ mùa: Chế độ nước trong các thuỷ vực tăng cao trong một số tháng liên tục (mùa lũ) và hạ thấp trong một số tháng liên tục còn lại (mùa kiệt) một cách có quy luật rõ ràng. Cách phân mùa dòng chảy sông ngòi đơn giản nhất là theo chỉ tiêu vượt trung bình: Mùa lũ là thời kỳ không dưới hai tháng liên tiếp có lưu lượng trung bình tháng bằng hoặc vượt lưu lượng trung bình năm, với xác suất vượt trung bình không dưới 50%. Theo chỉ tiêu này có thể xác định được mùa lũ và kiệt cho bất kỳ năm nào, không quan tâm tới mức độ ác liệt của dòng chảy các mùa. Chu kỳ mùa của dòng chảy sông dao động tương đối đồng pha với chu kỳ mưa. Chu kỳ mùa của nước dưới đất giảm dần về phương diện phân hoá và chậm dần về thời gian bắt đầu, kết thúc tuỳ theo sự tăng độ sâu phân bố và mức độ được cấp do ngấm từ mưa.

Chu kỳ nhiều năm: Là sự dao động chế độ dòng chảy theo chu kỳ dài, mỗi chu kỳ có một số năm ít nước liên tiếp (pha ít nước) và một số năm nhiều nước liên tiếp (pha nhiều nước), giữa chúng có thể có một số năm chuyển tiếp với những giá trị nước trung bình. Nghiên cứu chế độ dòng chảy sông ngòi thế giới đã phát hiện thấy chu kỳ nhiều năm dòng chảy thường có giá trị gần với 11 hoặc bội của 11 năm. Ví dụ: Trên sông Hồng, tại Hà Nội, đã quan sát được ba năm nước đặc biệt lớn là 1945, 1971, 1996, là mốc giới rõ rệt giữa các chu kỳ nước 25 - 26 năm. Do có chu kỳ nhiều năm, nên trung bình nhiều năm biến động lượng nước khu vực (cả nước mặt và nước ngầm) đều bằng không.

Tính chu kỳ của tài nguyên nước là hệ quả của việc một số yếu tố hình thành chúng biến động có tính chu kỳ. Chu kỳ mùa có nguyên nhân từ những quá trình của tự thân Trái Đất, còn chu kỳ nhiều năm hiện được coi như có nguyên nhân từ các quá trình diễn ra trong vũ trụ, trong đó người ta đặc biệt nhấn mạnh tới chu kỳ 11 năm hoạt động của Mặt Trời.

Tính chu kỳ nhiều năm của tài nguyên nước chưa được các đối tượng sử dụng nước hiểu biết đầy đủ như tính chu kỳ năm, nhất là trong giai đoạn hiện nay. Đôi khi những biểu hiện cực biên của chế độ khí hậu, thuỷ văn mang tính chu kỳ cũng gây nên những hiện tượng, thời tiết, thuỷ văn cực đoan, nhưng chúng đều có thể dự báo và ứng phó được. Sẽ là sai lầm nghiêm trọng nếu chúng ta đánh đồng các hiện tượng này với những biến đổi khí hậu toàn cầu, là hiện tượng có liên quan với các tác động tới môi trường không khí ở tầm vĩ mô.

Tính chu kỳ của tài nguyên nước là cơ sở cho việc lập bài toán quy hoạch, ra quyết định phát triển, cũng như thiết kế, vận hành các công trình điều tiết dòng chảy. Để thích ứng được với nhịp điệu thời gian của chế độ dòng chảy, con người sẽ phải hoặc là điều tiết nhịp điệu sản xuất và dùng nước, hoặc là xây dựng hồ chứa để điều tiết dòng chảy. Những cố gắng mở rộng sản xuất không tính tới tính chu kỳ của tài nguyên nước có thể sẽ làm nảy sinh mâu thuẫn giữa nhu cầu dùng nước, với khả năng cấp hạn chế trong các mùa và pha nước ít, gây khủng hoảng tài nguyên, sinh thái, môi trường và phát triển. Tính biến động có chu kỳ của tài nguyên nước là cơ sở cho việc hình thành những tập quán truyền thống trong khai thác nước nói riêng và phát triển sản xuất, kinh tế, xã hội nói chung trong những vùng địa lý khác nhau.

1.7.2 Tính ngẫu nhiên

18

Dòng chảy là sản phẩm tác động của nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Khi các yếu tố ngẫu nhiên đều có tác động đáng kể tới dòng chảy thì nó sẽ mang tính ngẫu nhiên rõ rệt. Những hiện tượng thuỷ văn, như lũ lụt, hạn hán, xảy ra theo chu kỳ, nhưng các đặc trưng định lượng của chúng, như độ lớn, thời điểm xuất hiện..., lại có tính ngẫu nhiên và tuân theo một số quy luật ngẫu nhiên nhất định. Phân phối dòng chảy sông thiên nhiên trung bình năm và cực đại rất gần với phân phối loga chuẩn, Kriski - Men Ken, Pirson III. Các tham số ngẫu nhiên được dùng nhiều nhất là mô men bậc I, II, III, chúng cho biết giá trị trung bình, mức biến đổi và đối xứng của chuỗi. Đó là cơ sở cho phép ứng dụng các lí thuyết xác suất thống kê vào nghiên cứu dòng chảy, xác định xác suất xuất hiện một giá trị nào đó trong khoảng biến động có thể của chuỗi, cho dù hiện tượng đã từng xảy ra hay chưa, hoặc tính được gần đúng giá trị của đại lượng cần nghiên cứu ứng với xác suất định trước, bao gồm cả các giá trị có xác suất hiện nhỏ và rất nhỏ.

Các công trình xây dựng bền vững trên, trong, hoặc liền kề các dòng sông đều phải thiết kế ứng với một tần xuất dòng chảy rất hiếm nào đó, ví dụ 1%, 0,1%..., để đảm bảo độ bền vững và an toàn. Các công trình khai thác nước, phục vụ giao thông thuỷ thường phải thiết kế ứng với những tần suất thường gặp nào đó, ví dụ 75%, 90%, 99%... Tuy nhiên giữa tần suất xuất hiện và chu kỳ lặp của hiện tượng không đồng pha nhau, một giá trị ứng với tần suất 1% không có nghĩa là phải sau đúng 100 năm mới xảy ra, nhất là khi hiện tượng thuỷ văn còn có tính chu kỳ. Hơn nữa, tính toán thống kê không trả lời được câu hỏi khi nào thì hiện tượng đó xuất hiện, đồng thời chuỗi số liệu càng ngắn thì sai số tính toán càng cao. Vì thế việc sử dụng lí thuyết xác suất thống kê để tính toán dòng chảy chỉ có thể được sử dụng trong những điều kiện nhất định.

Bảng 1.4. Điều kiện áp dụng lí thuyết xác suất thống kê tính tài nguyên nước Lý thuyết xác suất thống kê được dùng nghiên cứu chuỗi dòng chảy ngẫu nhiên độc lập nhau về giá trị, tương đối đồng nhất về nguyên nhân hình thành, như dòng chảy trung bình năm, mùa, cực trị... Tính đại biểu của chuỗi thuỷ văn chỉ thể hiện khi nó có độ dài lớn >50 ÷100 giá trị và tạm được chấp nhận khi chuỗi có >10 ÷ 30 giá trị của những chu kì nước tương đối trọn vẹn. Tính ngẫu nhiên của hiện tượng thuỷ văn chỉ có tính trội trong những điều kiện nhất định, do vậy lý thuyết xác suất thống kê chỉ được phép sử dụng khi đã có những kết luận rõ ràng về tính ngẫu nhiên, đại biểu của mẫu và tính phù hợp của luật phân phối lí thuyết với phân phối thực của mẫu trong thời kì tính toán. Chỉ tiêu kiểm định thường dùng là: 1- Chỉ tiêu dấu, Uyn-Cốc-Sơn, Vanđơ-Varđơ, Stu-đen kiểm định tính đồng nhất của trị trung bình; 2- Chỉ tiêu Fi-sơ, Cốc-ren, χ2 kiểm định tính đồng nhất của phương sai; 3- Chỉ tiêu hiệu liên tiếp, độ dài bộ và số bộ kiểm định tính ngẫu nhiên của chuỗi; 4-Chỉ tiêu χ2, Côn-ma-gô-rốp kiểm định mức độ phù hợp của hai phân phối. Việc kiểm định là bắt buộc khi: 1- Chuỗi số liệu bị nghi là không đồng nhất về điều kiện hình thành; 2- Nghiên cứu các đặc trưng không truyền thống, chưa được kiểm nghiệm, xác nhận là có tính ngẫu nhiên; 3- Sử dụng phân phối lý thuyết mới. Ngoài việc sử dụng các quy luật ngẫu nhiên lý thuyết, khi số liệu nghiên cứu đủ tin cậy, có thể sử dụng chính các giá trị của chuỗi để xây dựng đường phân phối thực nghiệm, từ đó xác định các tham số ngẫu nhiên và các giá trị dòng chảy ứng với mọi tần suất.

19

1.8 Khả năng tự tái tạo của tài nguyên nước

Nước có thể tự tái tạo về lượng, chất và năng lượng. Khả năng tái tạo của nước phụ thuộc vào các yếu tố chính sau:

Chất và lượng nguồn cấp nước.

Khả năng tự làm sạch của thuỷ vực, phụ thuộc đặc điểm hình thái lòng chứa, các quá trình động lực và lý hoá sinh học diễn ra trong thuỷ vực.

Đặc điểm quá trình tiêu hao lượng và chất nước.

Khả năng tự tái tạo của nước hạn chế và cần những điều kiện nhất định. Một thuỷ vực khi đã bị khai thác quá khả năng tự phục hồi sẽ suy thoái, cạn kiệt, không còn khả năng cho khai thác.

1.8.1 Khả năng tái tạo lượng và năng lượng nước

Khả năng tự tái tạo về lượng và năng lượng của nước là khả năng tự bảo toàn giá trị và phục hồi phần bị tiêu hao, được thực hiện nhờ tuần hoàn nước. Miền cấp nước càng rộng và quá trình cấp nước càng mạnh mẽ, khả năng tái tạo này càng lớn. Nước sông có khả năng tự phục hồi về lượng và năng lượng cao nhất; Nước ngầm nằm sâu, nước trong các vùng khí hậu khô hạn nặng có khả năng tái tạo về lượng kém nhất.

1.8.2 Khả năng tự tái tạo chất nước

Khả năng tự tái tạo về chất của nước là khả năng tự làm sạch thông qua các quá trình cơ lý, hoá, sinh khác nhau sau:

1.8.2.1 Chuyển dịch Nước chảy xuôi dòng, mang vật chất ô nhiễm đi xa khỏi vùng tiếp nhận, hoặc ra khỏi

thuỷ vực nhận chất ô nhiễm, đến những môi trường mới. Chuyển dịch xuôi dòng giúp làm sạch nước tại điểm đi, nhưng là nguyên nhân cho những quá trình khó đoán trước tại nơi đến theo hai xu thế sau:

Gây ô nhiễm tại nơi đến nếu môi trường nhận không có điều kiện thuận lợi cho làm sạch.

Phân huỷ, loại trừ hoàn toàn chất gây ô nhiễm, nếu môi trường nhận có điều kiện thuận lợi.

1.8.2.2 Pha loãng Được thực hiện khi nồng độ chất ô nhiễm của nước trong thuỷ vực thấp hơn nhiều so với

nguồn ô nhiễm, hoặc khi thuỷ vực ô nhiễm nhận được lượng nước mới chất lượng sạch hơn. Tỷ lệ giữa tổng lượng chất ô nhiễm với lượng nước sạch dùng để pha loãng càng nhỏ, khả năng pha loãng càng cao. Xáo trộn càng mạnh, pha loãng càng dễ thực hiện và xảy ra trên diện rộng. Pha loãng không trực tiếp làm giảm lượng chất ô nhiễm có trong khối nước, nhưng nó làm giảm nồng độ chất ô nhiễm, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tự làm sạch khác, đồng thời tạo cảm quan môi trường tốt hơn, cải thiện các đặc trưng lý học của nước.

1.8.2.3 Lắng đọng

20

Là quá trình vật chất không tan chuyển trạng thái từ lơ lửng trong khối nước sang tích luỹ trong vùng đáy, góp phần loại vật chất ra khỏi khối nước, làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình hóa sinh tự làm sạch nước. Tuy nhiên nó không loại được chất ô nhiễm ra khỏi thuỷ vực, mà lại đưa chúng vào một môi trường mới ít ôxy, kém thuận lợi hơn cho phân huỷ hoá sinh tự làm sạch, tạo ra tích luỹ ô nhiễm trong trầm tích đáy, sinh ra trầm tích bùn đen, có mùi thối và chứa rất nhiều chất độc hại. Đây cũng là môi trường sinh sống của hệ sinh vật đáy, nên nguy cơ tích luỹ chất ô nhiễm theo dây chuyền sinh học sẽ rất cao. Ngoài ra, trạng thái lắng đọng của một loại vật chất nào đó chỉ là tương đối, khi điều kiện thuỷ lực trong khối nước thay đổi, nó lại có thể bị cuốn trở lại trạng thái lơ lửng. Trong tự nhiên, quá trình pha loãng, chuyển dịch diễn ra thuận lợi nhất trong sông chảy xiết, còn lắng đọng diễn ra thuận lợi hơn trong các hồ.

1.8.2.4 Khả năng tự làm sạch hoá học của nước

Làm sạch hoá học được thực hiện nhờ phản ứng hoá học biến đổi một số chất thành những chất mới ít gây hại hơn, như ít độc hơn, có thể kết tủa, bay hơi... Tốc độ phản ứng phụ thuộc phức tạp vào điều kiện môi trường, nồng độ chất tham gia phản ứng, sự có mặt của các chất khác có chức năng xúc tác... mà trong nhiều trường hợp chúng ta không biết rõ ràng.

1.8.2.5 Khả năng tự làm sạch hoá sinh của nước Làm sạch hoá sinh được thực hiện nhờ các phản ứng phân huỷ chất hữu cơ bằng vi sinh

vật hiếu khí. Quá trình diễn ra thuận lợi khi: Điều kiện sống của vi sinh vật phân huỷ hiếu khí được đảm bảo, không có chất độc hại; Nồng độ chất ô nhiễm không quá cao; Ôxy hoà tan được cung cấp liên tục, đầy đủ.

Nguồn cấp ôxy chủ yếu cho nước là từ khí quyển qua mặt nước và quang hợp của thuỷ thực vật trong tầng nước mặt vào ban ngày. Ôxy hoà tan chỉ xuống sâu được nếu khối nước xáo trộn tốt. Trong nước chảy mạnh, ôxy từ khí quyển được bổ sung nhanh vào nước và xáo trộn đồng đều hơn trong toàn khối. Tuy nhiên nước chảy mạnh không thuận lợi cho duy trì các tập đoàn thực vật quang hợp cũng như vi sinh vật làm sạch nước, nên quá trình tự làm sạch ở đây chủ yếu là bằng pha loãng, chuyển dịch và phân huỷ hoá học. Thuỷ vực nước tĩnh tự làm sạch chủ yếu bằng phân huỷ hoá sinh ở tầng trên và lắng đọng.

1.8.2.6 Lọc sinh học: thực hiện được theo các cơ chế sau: Lọc trực tiếp bởi động vật thân mềm: Mytilus cỡ 5 - 6 cm lọc được 3,5l/ngày, trai dài 5 -

6 cm lọc 12l/ngày, ấu trùng Chironomus Plumosus với mật độ 90.000 con/m2 sử dụng 250g chất hữu cơ ngày, trong đó đồng hoá 100g, còn lại bị vô cơ hoá.

Tích tụ chất bẩn và chất độc (Coban, Cadimi…). bằng cách hấp thụ và tích luỹ chúng trong sinh khối động thực vật.

Phá huỷ hoặc vô hiệu hoá chất độc. Trong một số trường hợp chất độc trở thành thức ăn, nguồn cấp O2 cho một số loài… Người ta đã tìm ra hàng trăm loài vi khuẩn, nấm có khả năng phân huỷ dầu mỏ, giúp loại trừ 10 - 90% tổng lượng dầu và các sản phẩm của dầu có trong nước. Thực tế tại nhiều vùng nước biển bị ô nhiễm dầu không được xử lý bằng các phương pháp hoá học, hệ sinh thái đã tự làm sạch khá tốt nhờ cơ chế này.

Lọc sinh học là một quá trình làm sạch tự nhiên có vai trò to lớn. Tuy nhiên, sinh khối của các “vật liệu lọc” này chứa độc chất, nên cần phải được kiểm soát đặc biệt, như thu gom chuyển ra khỏi lưu vực hoặc xử lý làm sạch..., đồng thời nghiêm cấm đưa vào dây chuyền thức ăn dưới mọi hình thức.

21

1.9 Tính địa đới của tài nguyên nước

Tính địa đới của tài nguyên nước có nguồn gốc từ tính địa đới của các yếu tố hình thành. Dưới tác động của các tác nhân vũ trụ và Trái Đất, hình thành sự phân hoá các điều kiện khí hậu, cảnh quan như chế độ bức xạ, mưa, nhiệt, bốc hơi, thảm thực vật theo vĩ độ. Diện tích lưu vực càng lớn, tính bình quân càng cao, ảnh hưởng của các yếu tố vi mô (phi địa đới) bị lu mờ, thì các yếu tố địa đới càng thể hiện tác động trội, dẫn tới tính địa đới của các hiện tượng thuỷ văn càng rõ nét.

Dòng chảy có tính tương tự địa lý. Hai lưu vực có kích thước gần như nhau, phân bố trong cùng một vùng khí hậu, có đặc điểm bề mặt lưu vực tương tự nhau, tức có cùng điều kiện hình thành dòng chảy, gọi là lưu vực tương tự, thì sẽ có dòng chảy sông ngòi gần như nhau. Điều này đặc biệt quan trọng đối với nghiên cứu và khai thác tài nguyên nước, vì:

1- Đây là cơ sở cho việc phân vùng, lập bản đồ tài nguyên nước theo các đặc trưng thuỷ văn hoặc theo điều kiện hình thành dòng chảy.

2- Hệ thống thuỷ văn phân bố ở khắp nơi, nhiều vùng sâu, vùng xa, vùng khó khăn chưa phát triển sẽ không có hệ thống trạm quan trắc, do đó không có thông tin hệ thống phục vụ cho quy hoạch phát triển. Phương pháp lưu vực tương tự cho phép bổ sung thông tin thiếu một cách nhanh chóng và hợp lý.

Bản đồ tài nguyên nước gồm các loại:

1- Bản đồ phân vùng, thể hiện các thông số không liên tục theo cách thức phân chia lãnh địa ra thành những vùng mà thông số đó có cùng giá trị, ví dụ như bản đồ chỉ số bảo đảm nước ngọt, bản đồ chế độ mưa, dòng chảy...

2- Bản đồ đường đồng mức (hay đường đẳng trị), thể hiện các thông số biến đổi liên tục theo không gian, trong đó các điểm có cùng giá trị của thông số được nối liền với nhau thành đường đồng mức đẳng trị, ví dụ như bản đồ lượng mưa, bốc hơi, lớp dòng chảy, mô đun dòng chảy…

Bản đồ đẳng trị lượng dòng chảy chỉ xây dựng được khi có số liệu đo đạc đủ dài, đồng bộ theo thời gian, đủ dày và phủ kín theo không gian, điều kiện hình thành dòng chảy trên từng lưu vực không thay đổi. Tỷ lệ bản đồ phụ thuộc mức đáp ứng số liệu theo không gian. Bản đồ được xây dựng bằng cách đặt các giá trị dòng chảy trung bình lưu vực lên điểm trọng tâm của lưu vực, sau đó vẽ đường đồng mức dòng chảy căn cứ vào sự biến đổi của trường số liệu, có tính đến dạng đường đồng mức độ cao và lượng mưa. Trên bản đồ, lượng dòng chảy trung bình lưu vực được xác định bằng giá trị đường đẳng trị đi qua trọng tâm lưu vực, hoặc ngoại suy theo giá trị của hai đường gần nhất, hoặc tính theo phương pháp trung bình có trọng số các giá trị dòng chảy của các mảnh diện tích thành phần nằm giữa các đường đồng mức kế tiếp nhau cắt qua lưu vực.

1.10 Tính lưu vực của tài nguyên nước

Một số yếu tố khí hậu có tính phân hoá theo lưu vực (ví dụ như mưa...); Kết hợp với các yếu tố bề mặt lưu vực, chúng tạo ra tác động tổng hợp làm cho lượng và phân phối dòng chảy mang tính đặc thù của lưu vực rõ nét và có tính quy luật. Hàm quan hệ tổng quát giữa tài nguyên nước với các yếu tố hình thành dòng chảy trên lưu vực của nó khá chặt chẽ và có dạng:

Dòng chảy = f ( khí hậu, bề mặt lưu vực, nhân tạo). (1.5)

22

Chất lượng nước trong thuỷ vực phụ thuộc vào nguồn cấp nước, bề mặt lưu vực sinh thuỷ, đặc điểm bồn chứa và các quá trình diễn ra trong khối nước, cũng như tương tác dòng nước - bờ đáy. Từ đây có thể thấy bất kì sự biến đổi nào trên một phần nào đó của lưu vực cũng có thể tác động tới dòng chảy trong sông ở hạ lưu cả về lượng và chất.

Trong những thời kỳ địa chất ổn định, khi các nhân tố địa hình, địa mạo, thực vật và nhân sinh tương đối ổn định, thì tác động tổng hợp của chúng tới dòng chảy có thể được đặc trưng bằng một hằng số không đổi, do đó hàm quan hệ trên có dạng như sau (gọi là quan hệ mưa - dòng chảy):

Y = f (mưa, chỉ số tổn thất tổng hợp của lưu vực). (1.6)

Hàm tương quan trên có tính nhân quả rõ nét, với hệ số tương quan cao đến mức được cho phép dùng làm công cụ tính toán, dự báo dòng chảy khi biết lượng mưa và thông tin về điều kiện hình thành dòng chảy trên lưu vực.

Tính lưu vực của hiện tượng thuỷ văn là một quy luật tự nhiên quan trọng có ảnh hướng đến các hoạt động quản lý và phát triển. Bất kỳ một tác động nhân tạo nào làm biến đổi đáng kể điều kiện hình thành dòng chảy trên lưu vực, sẽ gây ra những hệ quả tổng hợp cho dòng chảy. Tính nghiêm trọng của vấn đề là ở chỗ nó gây nên những hiện tượng thuỷ văn bất thường khó dự đoán, hoặc có thể dự đoán được nhưng khó ứng phó, xử lý. Đồng thời nó làm tăng sai số của việc tính toán nước theo các quy luật cũ. Để tìm ra được quy luật mới cần phải có thời gian nghiên cứu và kiểm chứng, trong khi nhu cầu đời sống không cho phép.

Tính lưu vực của các hiện tượng và quá trình thuỷ văn làm cho nó có tính đa quốc gia, phi biên giới hành chính. Không một quyền lực nhân tạo nào có thể đóng cửa biên giới để ngăn cản những hệ quả xấu do các quốc gia, dân tộc khác gây ra ở thượng lưu đi sang địa giới hành chính của mình. Do đó quản lý phát triển theo lưu vực đang trở thành một hướng đi cần thiết và đúng đắn để khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước và phát triển bền vững toàn khu vực, toàn cầu.

1.11 Các yếu tố tự nhiên hình thành tài nguyên nước

Tự nhiên là một hệ thống mà mỗi thành tố của nó là một bộ phận không thể thiếu của toàn thể, có những mối quan hệ phức tạp với phần còn lại của hệ thống, tương tác đa chiều với chúng. Mỗi thành tố có thể vừa là tác nhân, vừa là hệ quả tác động của của một hoặc một số yếu tố khác trong hệ thống. Việc tách ra các mối quan hệ đơn nhất, một chiều để xem xét là rất khó khăn và việc nghiên cứu các mối quan hệ đơn nhất thường chỉ có tính lý thuyết. Tuy nhiên nó cho phép đánh giá được về mặt lý thuyết vị trí của mỗi yếu tố trong hệ thống và cung cấp cơ sở cho một số nghiên cứu giản lược nào đó. Dưới đây chỉ trình bày tác động đơn của từng yếu tố hình thành dòng chảy.

1.11.1 Khí hậu

Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu. Yếu tố khí hậu có ảnh hưởng quyết định tới tài nguyên nước là bức xạ Mặt Trời, nhiệt độ, mưa và gió. Các yếu tố này một mặt trực tiếp tham gia vào quá trình hình thành cán cân nước khu vực, mặt khác tác động gián tiếp tới lượng và chất nước thông qua các quá trình phong hoá, thành tạo địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng, phát triển thảm thực vật, hệ sinh thái...

Bức xạ Mặt Trời là yếu tố cấp năng lượng chính cho quá trình hình thành chế độ nhiệt và điều kiện tự nhiên thích hợp đối với sự sống trên Trái Đất. Venus gần Mặt Trời hơn, lại có

23

bầu khí quyển nhiều CO2, có hiệu ứng nhà kính lớn hơn, nên rất khô nóng, nhiệt độ 475oC; Sao Hoả, xa Mặt Trời hơn Trái Đất 78triệu km, hoàn toàn lạnh giá, nước hầu như đóng băng.

Bức xạ Mặt Trời thực tế đến Trái Đất phụ thuộc vào độ cao Mặt Trời, cực đại tại vùng xích đạo, cực tiểu tại hai cực, trung bình là 250kcal/cm2/năm, trong đó tiêu hao vào bốc hơi 46kcal/cm2/năm. Bức xạ đến của Mặt Trời giới hạn khả năng cấp nhiệt cho đa phần các quá trình diễn ra trên Trái Đất, là một trong những yếu tố giới hạn mức độ bốc hơi. Lượng bốc hơi thực tế từ mặt đất phụ thuộc đặc điểm bề mặt bốc hơi và khả năng cấp nhiệt, cấp ẩm cho quá trình bốc hơi.

Khả năng hấp thụ nhiệt bức xạ của mặt đất phụ thuộc màu sắc và đặc điểm của nó: băng phản xạ 80 - 90% bức xạ Mặt Trời, trong khi đó nước chỉ phản xạ 10%. Hệ quả là quá trình đốt nóng mặt đất, khí quyển không đồng nhất theo thời gian và không gian, gây biến động nhiệt độ, mật độ không khí, áp suất khí quyển, tạo ra các dòng khí chuyển dịch ngang hoặc thẳng đứng, mang theo hơi nước và nhiệt ẩn hoá hơi, tạo ra các hiện tượng thời tiết, phân phối lại năng lượng. Càng lên cao không khí càng loãng, nhiệt độ càng giảm. Dòng khí nóng ẩm gặp địa hình nâng sẽ bốc lên cao, giảm nhiệt độ trung bình 0,5 - 0,6oC/100m, khi đạt tới nhiệt độ lạnh tương ứng điểm bão hoà hơi nước thì sẽ ngưng tụ tạo mưa.

Cường độ xâm nhập ánh sáng vào nước giảm nhanh theo độ sâu, thể hiện trong công thức sau:

Iz = Ioe-ηZ (1.7)

trong đó: I - cường độ ánh sáng, Iz - cường độ ánh sáng tại độ sâu z, Io - cường độ ánh sáng tại z = 0 Z- độ sâu, η- hệ số suy giảm cường độ ánh sáng.

Giới hạn dưới mà phytoplanton có thể sinh trưởng được bằng 1% cường độ chiếu sáng bề mặt đầy đủ, tức 8jun/cm2/ngày. Giá trị này có thể đạt được trong nước sạch của các biển phía nam tại độ sâu <100m, hoặc ở các ao thải tại độ sâu 0,1m. Trong các hồ tự nhiên và hồ chứa có độ trong 1 – 2m, tại độ sâu 1m có 5 – 10% năng lượng tổng bức xạ chiếu xuống xâm nhập vào, ở độ sâu >3m chỉ còn vài phần nghìn.

Nhiệt độ và chế độ nhiệt của nước trong các thuỷ vực có ảnh hưởng tới sự sống của hệ động thực vật và các quá trình lý hoá, ảnh hưởng đến chất lượng nước và khả năng tự làm sạch của thuỷ vực. Chế độ nhiệt ẩm có ảnh hưởng mạnh tới phong hoá (cung cấp sản phẩm bở rời cho quá trình rửa trôi, xói mòn) và tác động tới phát triển thảm thực vật (là yếu tố bảo vệ bề mặt khỏi tác động trực tiếp của mưa nắng, chống xói mòn, tạo chất đất), do đó có ảnh hưởng đáng kể tới chất lượng nước trong các thuỷ vực. Cường độ phong hóa vật lý tăng theo sự tăng biên độ nhiệt và mức độ đột ngột của sự biến động nhiệt. Trong vùng nền nhiệt lớn, tổn thất do bốc hơi mạnh có thể dẫn tới mặn hoá các thuỷ vực lưu thông nước kém.

Lượng mưa là yếu tố quyết định khả năng cấp nước cho khu vực. Hàng năm lục địa nhận được khoảng 111.000km3 nước mưa, trong đó gần 2/3 bốc hơi, còn khoảng 41.000km3 hình thành dòng chảy đổ ra biển và đại dương.

Mưa phân bố theo quy luật sau:

Giảm dần từ xích đạo đến cực (đỉnh mưa lớn nhất nằm tại vùng hội tụ xích đạo, đỉnh mưa nhỏ hơn nằm trong vùng hội tụ vĩ độ 60o).

Giảm dần theo sự tăng tính lục địa.

Tăng theo độ cao ở phía sườn đón gió ẩm.

24

Phân hoá theo mùa và chu kỳ nhiều năm.

Gia tăng lượng mưa theo độ cao chỉ thể hiện đến độ cao 2.000 - 3.000m bên sườn đón gió ẩm, còn sườn khuất gió đối diện sẽ thiếu ẩm, mưa ít, khô nóng mạnh do hiệu ứng phơn. Phân bố mưa hai bên sườn dãy Trường Sơn và hiện tượng gió Lào là sản phẩm của quy luật này. Các hình thế thời tiết gây mưa lớn trên diện rộng là bão, xoáy thuận, áp thấp nhiệt đới, hội tụ nhiệt đới, frôn lạnh... Hệ quả là hình thành những tâm mưa lớn nhỏ phân bố phức tạp theo không gian, bị chi phối bởi một hoặc một số quy luật chủ đạo. Nhìn chung, tâm mưa lớn thường trùng với tâm dòng chảy lớn và ngược lại. Các nhiễu động thời tiết, đặc biệt là các nhiễu động động lực có vai trò đặc biệt trong hình thành lũ lớn gây hệ quả nghiêm trọng tới môi trường và dân sinh.

Phân bố mưa theo thời gian và không gian quyết định phân bố của lượng nước khu vực theo thời gian và không gian. Dạng phân phối mưa quyết định dạng phân phối của dòng chảy. Cường độ và diễn biến mưa có ảnh hưởng tới lượng thấm thực tế, từ đó quyết định độ lớn của dòng chảy mặt, đặc điểm và quy mô các trận lũ. Theo một số tác giả, mức biến động gradien lượng mưa theo độ cao 20 - 300mm/100 m gây ra biến động gradien dòng chảy ở mức 5 - 40mm/100m theo độ cao. Trong các vùng giáng thuỷ lỏng, mùa lũ trên sông thường bắt đầu chậm hơn bắt đầu mùa mưa 1 - 2 tháng.

Mưa là yếu tố ảnh hưởng lớn tới chất lượng nước các thuỷ vực. Mưa rửa sạch bầu khí quyển, hoà tan nhiều khí làm độ pH của nước giảm, thành phần và tính chất của nước phân hoá. Hạt mưa có động năng nên trực tiếp công phá bề mặt đất. Mưa sinh dòng mặt hoà tan, xói mòn mặt đất và chuyển tải sản phẩm phong hoá, xói mòn đi xa. Mưa càng lớn, nguy cơ hình thành dòng chảy sườn dốc càng lớn, động năng càng cao, xói mòn càng mạnh. Trong thực tế, xói mòn chỉ xuất hiện khi mưa vượt quá ngưỡng xói mòn theo cường độ (25 mm/giờ). Việt Nam có khoảng 40% lượng mưa rơi với cường độ trên ngưỡng xói mòn.

Quan hệ giữa tổng mưa và lượng đất bị xói có thể tính theo công thức:

R = 0,082P - 21

trong đó; R- chỉ số xói mòn do mưa, P- mưa trung bình năm.

Tuy nhiên quan hệ giữa mưa và xói mòn không hoàn toàn tuyến tính và bản đồ xói mòn đất không hoàn toàn trùng khớp với bản đồ mưa thế giới. Vùng mưa nhiều có điều kiện tốt cho thảm thực vật phát triển, thường có khả năng bền vững hơn trước tác động xói mòn của mưa và dòng chảy. Ngược lại, những vùng mưa ít, khô hạn kéo dài thường không thuận lợi cho sự phát triển của thực vật, đất đá bị phong hóa mạnh và không được bảo vệ, rất dễ bị xói mòn mạnh.

Gió có ảnh hưởng lớn tới thành tạo địa hình (thổi mòn, mài mòn) trên toàn bộ bề mặt sườn, kể cả sườn lõm và chuyển vận vật chất bở rời đi xa, do đó nó có tác động gián tiếp tới quá trình hình thành dòng chảy trên lưu vực và chất lượng nước thuỷ vực.

1.11.2 Địa hình, địa chất, thổ nhưỡng

Yếu tố địa hình ảnh hưởng đáng kể tới tài nguyên nước là độ cao, hình dạng, mức độ cắt xẻ bề mặt, độ dốc và độ dài sườn dốc. Địa hình làm cho các yếu tố khí hậu phân hóa mạnh theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. Theo chiều ngang, các dãy núi tạo ra những đường phân chia khí hậu và đường chia nước. Theo chiều thẳng đứng, càng lên cao nhiệt độ và bốc hơi giảm, còn mưa tăng bên phía sườn đón gió ẩm. Điều này có thể dẫn đến hình thành những khác biệt sâu sắc trong địa hình, cảnh quan, thảm thực vật và tài nguyên nước giữa hai

25

phía sườn núi. Tại Việt Nam, khi mưa tăng 20 - 300mm trên 100m tăng cao thì dòng chảy tăng 5 - 40mm; Tính trung bình lượng dòng chảy tăng 16% trên 100m tăng cao.

Địa hình bằng phẳng hạn chế tiêu thoát nước, thuận lợi cho việc kéo dài thời gian duy trì lớp nước trên mặt, tăng thấm. Địa hình âm thuận lợi cho tích luỹ trầm tích và chứa nước, tạo cơ chế điều tiết tự nhiên dòng chảy lũ. Địa hình cắt xẻ mạnh thuận lợi cho tiêu thoát nước và tăng mật độ lưới sông.

Địa hình dương, độ dốc, độ dài sườn dốc lớn thuận lợi cho tiêu thoát nước và xói mòn bề mặt, dẫn đến gia tăng cực đoan dòng chảy lỏng và rắn. Độ dốc sườn 3o - 6ođã gây xói mòn sườn dốc, độ dốc 8o - 10o đất bị xói mòn mạnh, là giới hạn cuối cùng có thể trồng cây nông nghiệp. Đất dốc 10o - 25o chỉ có thể dành cho chăn nuôi và cây lâm nghiệp, không đươc cày xới. Theo Vi Văn Vị, độ dốc 25o gây xói mòn mạnh gấp 10 lần độ dốc 10o, độ dốc 15o - gây xói mòn mạnh gấp 2,5 lần độ dốc 10o. Độ dốc càng lớn, khả năng phát triển của thực vật càng hạn chế, gây nguy cơ gia tăng tập trung nước, tăng xói mòn và tiềm ẩn nguy cơ tai biến môi trường khi thảm thực vật tự nhiên bị huỷ diệt. Đất dốc >35o phải bảo vệ và không khai thác rừng.

Cường độ mất đất trên sườn dốc tăng nhanh theo sự tăng của độ dốc. Chỉ số xói mòn chiều dài sườn L và chỉ số xói mòn độ dốc S được tính theo các tác giả khác nhau như sau:

Sing L = d0,8 S = a1,49

Wisschmeier L = (d/22,5)b S = 0,0028a2 + 0,106a - 0,27

trong đó: d- độ dài sườn dốc; a - độ dốc (%); b = 0,3 - 0,6 (tuỳ a)

Ngoài quá trình xói mòn các phần tử bở rời, tác động của nước trên sườn dốc trong những điều kiện nhất định về độ dốc và trạng thái kết cấu của khối vật chất, còn gây ra những hiện tượng đặc biệt như sụt lở, trượt đất, đất chảy... làm thay đổi địa hình và tăng cường nguồn cấp phù sa cho sông.

Địa chất thổ nhưỡng có ảnh hưởng tới nước mặt, nước dưới đất cả về chế độ, lượng và chất do nó quyết định:

Mức độ bền vững của bề mặt chống xói mòn, hoà tan.

Đặc điểm vật chất cuốn theo.

Khả năng thấm, chứa, giữ và cấp nước của đất đá.

Thế nằm và độ sâu của các tầng chứa nước dưới đất, từ đó quyết định đặc điểm quan hệ thuỷ lực giữa các thuỷ vực mặt với ngầm và ngầm với nhau.

Đặc điểm lòng sông trên mặt bằng

Tính chất của nham thạch có quan hệ mật thiết với quá trình phong hóa tạo vật chất bở rời. Đất đá cấu tạo không đồng nhất, màu sắc phân hóa, độ dẫn nhiệt nhỏ, nhiệt dung riêng nhỏ sẽ giãn nở vì nhiệt mạnh và không đồng đều, nên dễ bị vỡ vụn. Đất đá có nhiều khe nứt, khi bị nước lấp đầy các khe nứt và đóng băng sẽ bị phá mạnh hơn.

Độ xói mòn của đất phụ thuộc tính chất vật lý của nó như tỷ lệ cát, bùn, sét, hàm lượng mùn, chất hữu cơ, cấu tượng, độ ẩm trước khi mưa, kết cấu đất... Các hạt mịn thường bị rửa trôi trước nhất và chuyển dịch xa nhất. Theo Bouyoucos, 1935, xói mòn đất tỷ lệ với đại lượng (%cát + %bùn)/%sét. Wischmeier và Smith (1978), đưa ra công thức tính chỉ số xói mòn đất K sau:

26

K = 2,1 M1,14 (12 - a)10-4 + 3,25 (b - 2) + 2,1 (c - 3)

trong đó: M = %(bột + cát mịn)/(100 - %sét), a- hàm lượng chất hữu cơ (%), b- cấp cấu trúc của đất, c- cấp độ thấm của đất

Đất tơi xốp, có cấu tượng, giàu mùn có khả năng thấm nước tốt, giữ ẩm tốt. Đá sỏi, dăm, cát có độ thấm, chứa và nhả nước tốt. Đất sét cho nước thấm qua và cấp nước kém vì các lỗ rỗng chủ yếu có kích thước mao mạch và hạt sét gặp nước trương nở.

Đất đá thấm, chứa, cấp nước tốt là điều kiện hạn chế hình thành mật độ sông suối lớn, hạn chế hình thành cực đoan dòng chảy mặt, tăng điều tiết mùa bằng dòng ngầm và ngược lại. Tại vùng đá vôi Trà Lĩnh (Cao Bằng), Kẻ Bàng (Quảng Bình), khi tỷ lệ đá vôi trong lưu vực tăng 10% dòng chảy mặt giảm 8%. Ở vùng đá vôi và bazan Việt Nam, tỷ lệ dòng ngầm chiếm tới 30 - 40% tổng lượng năm, mùa lũ bắt đầu chậm hơn mùa mưa 2 tháng.

Không chỉ có đặc điểm địa chất, mà toàn bộ các hoạt động địa chất kiến tạo có thể để lại những dấu ấn sâu sắc lên đặc điểm hình thành và phát triển của mạng lưới sông, hình dạng lòng sông và thung lũng sông...

Theo Lê Bá Thảo [6], sông suối Việt Nam chảy qua cao nguyên đá vôi hoặc là cắt thành những hẻm vực vừa hẹp vừa dài, như đoạn sông Chảy cắt qua Bắc Hà (Lào Cai) dài 60km, hoặc là chơi trò ú tim kỳ lạ: biến mất trước một hố sâu thăm thẳm, rồi xuất hiện ở một nơi nào đó dưới chân cao nguyên hay một thung lũng kín (cửa hiện), như suối Nậm Tôn ở phía dưới Mộc Hạ.

Dãy Hoàng Liên Sơn được cấu tạo từ đá macma, phun trào, đá phiến, đá vôi và các loại khác, luôn bị phong hoá mạnh trong điều kiện khí hậu Việt Nam, nhưng toàn bộ vật liệu bở rời nhanh chóng bị cuốn trôi, nên đỉnh núi luôn nhọn hoắt như răng cưa, còn ở chân núi lại hình thành những nón phóng vật khổng lồ. Từ đầu Đại Tân sinh, toàn vùng chịu hoạt động nâng gần như đều khắp, làm tăng cường các hoạt động xâm thực của nước. Dựa vào những đường nứt nẻ lớn có sẵn trong đá mac ma, các sông suối, như những lưỡi dao sắc ngọt xén sâu xuống, tạo thành những thung lũng thăm thẳm giữa hai sườn dốc đứng. Cánh phía Đông Bắc chịu ảnh hưởng sụt lún của đứt gãy sông Hồng, đổ dần thành những bậc thang đồi thấp xuống thung lũng, nên sông suối có điều kiện chảy vòng vèo, kéo dài đường đi. Cánh Tây Nam được nâng lên mạnh, nghiêng xuống thung lũng các phụ lưu sông Đà, làm cho chúng trở nên ngắn và hung dữ.

1.11.3 Lớp phủ thực vật

Vai trò của lớp phủ thực vật trong quá trình hình thành tài nguyên nước thể hiện ở chỗ:

Che phủ, ngăn không cho mặt đất chịu tác động trực tiếp của mưa, bức xạ gây phong hoá bở rời, bảo vệ đất chống xói mòn và giảm dòng rắn từ lưu vực vào sông.

Làm cho đất tơi xốp, có cấu tượng, bền vững trước các tác động xói mòn, giữ ẩm đất và tăng thấm tạo ra tăng điều tiết dòng chảy theo mùa.

Điều hoà vi khí hậu, duy trì độ ẩm hợp lý trong đất và không khí

Khả năng bảo vệ đất của lớp phủ thực vật phụ thuộc vào loại cây, tuổi cây, mật độ cây, đặc điểm quá trình khai thác sử dụng... và tăng theo sự tăng độ dày tán lá, thời gian che phủ, độ phì của đất. Bộ rễ bảo vệ đất chống xói mòn do nó tạo khe nứt cho nước thấm qua và tạo bề mặt ghồ ghề, cản trở không cho dòng mặt sinh nhiều, chảy nhanh, chảy thẳng theo hướng sườn dốc và xói mạnh.

27

Theo Khanbecôp, trong vùng thừa ẩm, độ che phủ thực vật thích hợp nhất là 60%, vùng khô - 25%. Theo FAO, lưu vực có độ che phủ <20% bị xem là nghèo kiệt, <30% là dưới ngưỡng an toàn sinh thái. Theo Nguyễn Quang Mỹ, ở Việt Nam, đất rừng tự nhiên độ dốc 15 - 2o, độ che phủ >80%, bị xói mòn 4 tấn/ha/năm, vùng cây bụi, cây ăn quả, độ che phủ 40 - 60%, bị xói mòn 64tấn/ha/năm, đất lúa và hoa màu có độ dốc 3 - 8o, độ che phủ <10% trên đất bị xói mòn 107tấn/ha/năm.

Biểu thức tính xói mòn tổng hợp do Wischmeier và Smith (1978) đưa ra có dạng:

A = R. K. L. S. C. P

trong đó: A- lượng đất bị xói mòn (tấn/ha/năm), R- chỉ số xói mòn do mưa, L- chỉ số xói mòn do chiều dài sườn dốc, S- chỉ số xói mòn do độ dốc, C- chỉ số xói mòn do lớp phủ thực vật ,K- chỉ số xói mòn của đất, P- chỉ số xói mòn do biện pháp canh tác

1.12 Ảnh hưởng của biến động khí hậu tới tài nguyên nước

Khí hậu Trái Đất thường xuyên thay đổi, với những kỳ băng hà, dài khoảng 100.000 năm, xen kẽ kỳ nóng lên, dài khoảng 10.000 - 20.000 năm, ảnh hưởng to lớn tới toàn bộ hoặc một bộ phận hệ sinh thái tự nhiên và xã hội loài người. Trong kỳ nóng lên hay lạnh đi của Trái Đất cũng có những giai đoạn ngắn Trái Đất lạnh đi hoặc nóng lên. Hiện chúng ta đang sống trong kỳ nóng lên của Trái Đất, bắt đầu cách đây khoảng 11.000 năm.

Biến động khí hậu toàn cầu diễn ra theo hai xu thế:

Có tính quy luật, liên quan với biến động của các nhân tố có quy luật trên Trái Đất hoặc ngoài vũ trụ.

Bất thường, liên quan với hoạt động bất thường của Trái Đất và tác động nhân sinh.

Nguyên nhân gây biến động khí hậu toàn cầu có tính quy luật rất đa dạng, trong đó đáng chú ý là do thay đổi dòng năng lượng bức xạ Mặt Trời đến mặt đất, phụ thuộc ba nguyên nhân:

Thay đổi vị trí Trái Đất so với Mặt Trời.

Biến động cường độ hoạt động của Mặt Trời.

Vật cản dòng bức xạ Mặt Trời có trong khí quyển.

Khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời luôn thay đổi vì quỹ đạo quanh Mặt Trời của Trái Đất không ổn định. Mỗi chu kỳ thay đổi từ quỹ đạo tròn đến quỹ đạo bầu dục khoảng 100.000 năm và có thể làm thay đổi 7% năng lượng Mặt Trời đến mặt đất. Hiện nay quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời đang là gần tròn.

Trục Trái Đất nghiêng một góc từ 22o đến 25o trong chu kỳ chao đảo 25.600 năm (8’/năm), làm tăng hoặc giảm khoảng 20% năng lượng Mặt Trời đến Trái Đất. Khi trục tăng độ nghiêng, băng ở cực gần Mặt Trời sẽ tan nhiều hơn, gây tăng mực nước và mở rộng diện tích đại dương, khí hậu Trái Đất nóng lên. Khi độ nghiêng giảm, băng ở cực phát triển, tràn về vùng ôn đới, băng hà núi cao cũng phát triển, khí hậu Trái Đất lạnh đi. Hiện góc nghiêng đang là 23o 37’ , làm cho Trái Đất gần Mặt Trời hơn vào tháng giêng, mùa đông ở Bắc Bán Cầu ấm hơn ở Nam Bán Cầu.

Nhiệt độ bề mặt Mặt Trời khoảng 6.000oC. Trung bình 11 năm một lần, bề mặt Mặt Trời xuất hiện nhiều vết đen có nhiệt độ >4.000oC, kèm với các tai lửa nhiệt độ 7.000o C - 10.000oC. Đó là năm Mặt Trời hoạt động mạnh nhất, phát ra những luồng bức xạ rất mạnh làm gia tăng năng

28

lượng Mặt Trời đến Trái Đất, gây ra nhiều hiện tượng như biến đổi từ trường Trái Đất, cực quang. Những năm vết đen ít, năng lượng Mặt Trời đến Trái Đất giảm.

Tro, bụi núi lửa hoặc từ những đám cháy lớn, những vụ va đập đặc biệt với thiên thạch làm tăng hấp thụ, phản xạ và giảm xuyên qua của bức xạ Mặt Trời, giảm chiếu sáng, thay đổi nhiệt độ Trái Đất. Lịch sử đã có nhiều bằng chứng chứng tỏ từng xảy ra những vụ va chạm với các thiên thạch đường kính >5 km (xác suất 10 đến 30 triệu năm), tung vào khí quyển lượng bụi lớn, che phủ bầu trời trong thời gian dài. Một trong những vụ như thế có thể đã xảy ra cách đây 60 triệu năm, gây diệt vong khủng long, cùng khoảng 60 - 75% loài khác. Núi lửa Pinatubô (Philipin) từng tung 18 triệu tấn tro bụi lên cao 31.000m, làm nhiệt độ trung bình Trái Đất năm đó giảm 0,2oC.

Trong lịch sử châu Âu và Trung Đông, biến động khí hậu đã gây nên sự thay đổi chế độ nhiệt ẩm, điều kiện khí hậu nông nghiệp, gây tổn thất năng suất, sản lượng nông nghiệp và biến động hệ xã hội. Sự gia tăng nhiệt độ không khí giai đoạn 14.000 TCN - 1200 SCN đã có những tác động tích cực hình thành hệ xã hội và nền nông nghiệp khu vực, loại trừ một số bất lợi ở vùng Sahara, Israen… (Bảng 1.5)

Từ 1860 - 1990 nhiệt độ trung bình Trái Đất tăng 0,5 oC, diễn biến theo 4 thời kỳ: 1860 - 1900 và 1940 - 1970 nhiệt độ ổn định, 1900 - 1940 và 1970 - 1990 nóng dần lên. Sự nóng lên của Trái Đất diễn ra không đồng đều. Nguyên nhân của sự nóng lên có thể do: gia tăng hiệu ứng nhà kính, biến động tuần hoàn đại dương, nhiễu loạn hoạt động Mặt Trời, núi lửa phun dữ dội...

Tác động của biến động khí hậu toàn cầu tới các vùng địa lí không giống nhau. Nóng lên làm mở rộng diện tích sa mạc nhiệt đới, tan băng, ngập các vùng đất thấp ven biển, khí hậu nước Anh, Bắc Âu, Bắc Á, Bắc Mỹ ấm lên, làm tăng sản lượng lúa mì, những vùng núi cao băng tuyết vĩnh cửu có thể bị tan hết băng tuyết và sẽ có thực vật phát triển. Lạnh đi có thể làm cho băng hà bao phủ trở lại và mọi việc đảo ngược hoàn toàn.

Khi điều kiện khí hậu biến động bất thường và quá khắc nghiệt thì sẽ dẫn đến bùng phát, suy giảm hoặc tuyệt diệt nhiều loài, gây dịch bệnh hoặc mất cân bằng sinh thái. Thế giới đã chứng kiến sự bùng phát bệnh dịch do tác động của khí hậu như dịch hạch, dịch sốt đăng gơ và sốt rét lan tràn, do lụt lội nối tiếp ngay sau nhiều đợt nắng nóng gay gắt. Dịch sốt đăng gơ xảy ra trên quy mô lớn vào các năm 1992, 1993, 1994, 1995 ở Trung Mỹ, dịch sốt vàng da ở châu Phi, tả ở Ấn Độ năm 1993. Năm 1995, tại Veneduêla đã xảy ra dịch viêm não truyền qua muỗi, dịch sốt lây truyền qua các loài gặm nhắm và dịch cá chết do tảo biển nhiễm độc.

Bảng 1.5: Biến động khí hậu châu Âu-Trung Đông và tác động [13]

Năm Khí hậu thuỷ văn Đặc điểm văn hoá xã hội

8000 - 6000 TCN 6000 - 3500 TCN 3500 - 1000 TCN 900 TCN-300 (SCN) 400 – 800 800 -1200

Nóng tăng, băng hà núi cao tan, ẩm ở Trung Đông. Nhiệt độ giảm, mưa lớn ở Sahara, băng chấm dứt ở Scandinavan và Laurentide Dòng chảy sông Nin giảm Sahara và Israen khô hạn. Lũ lụt nghiêm trọng ở Mesopotamia. Phía Bắc mát, ẩm; Mực nước biển tăng; Mưa giảm ở Địa Trung Hải; Hạn ở châu Á; lũ lụt ở biển Bắc Nóng hơn hiện tại 1oC. Khô hạn ở Tây Bắc Âu

Định cư ở chân núi. Hình thành nền nông nghiệp Đô thị hoá ở đồng bằng có nước. Nông nghiệp có tưới ở Trung Đông, Tây - Bắc Châu Âu Chấm dứt triều đại các Hoàng Đế Ai Cập. Nông nghiệp phát triển ở Châu Âu do thời tiết mát Nông nghiệp phát triển ở Địa Trung Hải; Nho và ôliu tiến lên Bắc Âu, đến 5o Bắc Mùa vụ thất thu Sản lượng nông nghiệp vùng nhiệt đới

29

1350 – 1820 1850 - nay

Lạnh hơn hiện nay 1oC. Nóng hơn 0,5oC. Nhiệt độ nước Bắc Atlantic tăng. Mực nước biển tăng. Gió mạnh lên ở phía Tây. Mưa nhiều ở Tây Bắc châu Âu. Nhiệt độ trung bình Trái Đất tăng. Biến động khí hậu toàn cầu gây nên những hiện tượng khí hậu thời tiết cực đoan ở khắp nơi

châu Mỹ tăng do nóng lên toàn cầu, tăng CO2 và phân bón. Thiệt hại lớn do thiên tai ở khắp nơi

Thế kỷ XX, mực nước biển tăng 1 mm/năm, cùng lúc với việc CO2 khí quyển tăng từ 315ppm (1958) lên 360 ppm (1990) và nhiệt độ Trái Đất tăng 0,5oC. Đa phần các nhà khoa học cho rằng nguyên nhân khiến mực nước biển tăng có liên quan với gia tăng hiệu ứng nhà kính làm Trái Đất nóng lên, băng tuyết vĩnh cửu tan nhiều hơn. Và vì thế các giải pháp cho vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu tập trung vào giảm xả thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính.

Đến 2030 - 2050, ước đoán CO2 sẽ tăng gấp đôi so với trước cách mạng công nghiệp, làm nhiệt độ không khí tăng trung bình 2oC, vùng cực tăng 7oC, còn vùng xích đạo giảm 1oC. Gia tăng hiệu ứng nhà kính có thể làm tăng cường độ mưa, tăng 10% lượng mưa. Nhiệt độ trung bình Trái Đất tăng 1oC, 2oC, 3oC và mực nước biển sẽ tăng tương ứng 15cm, 50cm, 95cm.

Bảng 1.5. EnNino – LaNina Bình thường nhiệt độ mặt biển Tây TBD 28 - 29oC, châu Úc và Đông Nam Á mưa nhiều. Bờ Đông TBD đặc biệt khô hạn, nhiệt độ thấp hơn 21 - 26oC, là nơi có nước trồi sinh nguồn cá trỗng khổng lồ, đánh bắt 7 triệu tấn/năm, kèm theo là 26 triệu con chim biển. EnNino là hiện tượng bất thường về thời tiết và nguồn cá biển bờ Đông TBD, xảy ra 3 - 4 năm/lần, bắt đầu từ lễ Giáng Sinh. Khởi đầu, mặt nước bờ Đông nóng thêm 4 - 5oC trong 3 mùa, gây mưa lớn, bão nhiệt đới rất mạnh, lũ quét, trượt đất, lũ bùn đá dữ dội. Nước trồi biến mất, sản lượng cá trỗng giảm, còn 2 triệu tấn/năm, chim biển còn 6 triệu con. Trong khi đó vùng nhiệt đới Tây TBD lạnh đi, dòng khí giáng biến mất, khô hạn kéo dài. Kế tiếp EnNino thường xảy ra La Nina, mặt nước biển Đông TBD lạnh đi dị thường, gây khô hạn nghiêm trọng những vùng vốn khan hiếm nước trong khu vực. Từ 1950 - 2000 đã quan sát được 14 lần EnNino và 10 lần LaNina. EnNino xuất hiện vào năm 1925, 1930, 1941 - 1942, 1972 - 1973, 1976 - 1977, 1982 - 1983, 1997 - 1998. Trước đây, EnNino chỉ kéo dài vài tháng, gây biến động thời tiết ven bờ TBD. Hai kỳ EnNino cuối kéo dài hơn, gây ra những biến động rộng hơn. EnNino gây giảm dông bão, mưa ở Nam Mỹ, Đông Nam Á, Bắc Australia, mưa nhiều ở vùng nhiệt đới Tây Nam Mỹ, Đông Châu Phi, cận nhiệt đới Bắc Mỹ, Nam Mỹ. Bão nhiệt đới rất mạnh đổ bộ vào Bắc Mỹ; Vùng biển Tây Mêhicô và Mỹ nóng lên, xuất hiện mưa lũ vào lúc đáng lẽ là mùa đông tuyết phủ. Khô hạn hơn bình thường ở Đông Nam châu Phi và Đông Bắc Nam Mỹ, Bắc Australia, Inđônêxia, Philippin, gây ra hoặc làm tăng cường nạn cháy rừng, kéo theo hàng loạt các sự cố môi trường khác. Xen kẽ giữa những đợt khô hạn là những trận mưa dữ dội hiếm thấy, gây thảm hoạ lũ lụt, lũ quét bất thường ở nhiều nơi... EnNino với những bất thường thời tiết gây nên nhiều hệ quả tai hại cho thiên nhiên môi trường và kinh tế xã hội toàn cầu. Người ta cho rằng sự gia tăng quy mô EnNino là một bộ phận của biến đổi khí hậu toàn cầu, rằng EnNino và LaNina có mối liên hệ với nhiễu loạn dao động Nam Bán cầu (SO) trong trường khí áp mặt biển, giữa Bắc Australia và trung tâm TBD, gây biến động thời tiết, khí hậu các nước trong và ven biển TBD và gọi chúng bằng tên kết hợp là ENSO.

Dự báo biến động mưa do gia tăng hiệu ứng nhà kính không thống nhất như nghiên cứu về nhiệt độ và có tính địa phương rõ nét. Tổ chức khí tượng thế giới cho rằng mưa và bốc hơi toàn cầu sẽ tăng khoảng 4 -12% khi CO2 tăng gấp đôi, nhưng sự phân hoá biến động theo địa phương thì chưa được nghiên cứu làm rõ. Các tác giả khác nhau có những kết quả rất khác nhau trong tính toán vùng bị khô hạn mạnh do gia tăng hiệu ứng nhà kính.

1.13 Tác động nhân sinh tới tài nguyên nước

1.13.1 Tác động trực tiếp

Tác động trực tiếp tới tài nguyên nước là các hoạt động thuộc loại sau:

Thay đổi quy luật phân phối tài nguyên nước theo không gian, như đào sông chuyển dòng, tưới tiêu, dẫn chuyển nước từ nơi này đến nơi khác.

30

Thay đổi một số thành phần trong cán cân nước khu vực theo thời đoạn, như điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa nhân tạo, tăng diện tích tưới làm mở rộng diện tích mặt nước làm tăng thấm, tăng bốc hơi...

Thay đổi đặc trưng hình thái và thuỷ lực thuỷ vực, như thu hẹp, mở rộng lòng sông, nắn thẳng hoặc uốn cong khúc sông, dẫn tới thay đổi chế độ dòng chảy, tăng giảm vận tốc và động năng dòng nước, thay đổi tương tác dòng nước lòng sông, thay đổi sức tải cát và hàm lượng phù sa sông...

Xả chất gây ô nhiễm.

Chi tiết về các hiện tượng này sẽ được trình bày trong các phần sau của giáo trình.

1.13.2 Tác động gián tiếp

Những hoạt động của con người gián tiếp dẫn tới thay đổi điều kiện hình thành dòng chảy là:

Thay đổi khí hậu, thời tiết: Biến động khí hậu toàn cầu làm thay đổi quy luật hình thành mưa, bão, hạn hán... gia tăng rủi ro liên quan tới nước.

Thay đổi đặc điểm bề mặt lưu vực như:

Phá rừng, canh tác nông nghiệp không hợp lý trên đất dốc gây biến động nghiêm trọng chế độ dòng chảy lỏng và rắn, đặc biệt là gia tăng các hiện tượng cực đoan như lũ lụt, hạn hán, tăng dòng chảy phù sa...

Thay đổi đặc điểm địa hình như tăng (giảm) độ dốc, độ cao... dẫn đến làm thay đổi chế độ dòng chảy, tăng (giảm) cực đoan dòng chảy.

Đô thị hoá, bê tông hoá, bỏ đất hoang hoá là những quá trình dẫn đến giảm thấm nghiêm trọng, tạo ra cực đoan trong chế độ dòng chảy như tăng dòng chảy lũ, giảm dòng chảy kiệt...

1.14 Tai biến môi trường liên quan tới tài nguyên nước

1.14.1 Tổng quan

Những cực điểm khí hậu thuỷ văn trên Trái Đất đã ghi nhận được là: Lượng mưa trung bình lớn nhất ở đỉnh Waialeale - Hawai, 11.680mm/năm; Lượng mưa hầu như bằng không tại sa mạc Atacama - Chilê; Thuỷ triều cao nhất ở vịnh Fundy - Nova Scotia: 16m.

Trong số những thảm hoạ tự nhiên nghiêm trọng từ 1963 - 1992, các thảm hoạ liên quan tới khí hậu và thuỷ văn chiếm số lượng lớn (55%), ảnh hưởng tới 65% dân số toàn cầu. Tổn thất về kinh tế và con người do các thảm hoạ này gây ra có xu thế ngày càng tăng do: Mật độ đầu tư kinh tế và dân cư trên các vùng bị ảnh hưởng ngày càng tăng; Khó khăn trong dự báo, phòng tránh thiên tai; Biến động khí hậu toàn cầu gây gia tăng cả về tần suất và mức độ thiên tai. Thiệt hại giai đoạn 1983 - 1987 tăng mạnh liên quan đến hạn hán nghiêm trọng tại châu Phi gây đói nặng nề. Trung bình thời kỳ 1991 - 1995, mỗi năm thế giới thiệt hại gần 440 tỷ đô la Mỹ do thiên tai, trong đó châu Á 238 tỷ, châu Mỹ 107 tỷ, châu Âu 90 tỷ, châu Úc 6 tỷ và châu Phi 0,8 tỷ. Thiệt hại do các loại hình tai biến môi trường liên quan tới tài nguyên nước, như lũ lụt, hạn hán, không thể chỉ tính bằng số người và tài sản trực tiếp bị mất, mà phải tính tới những tổn thất do các thảm hoạ đi kèm, là hệ quả trực tiếp của các tai biến trên, ví dụ như mất mùa, bệnh dịch, đói kém…

31

Thiệt hại do các thiên tai liên quan đến nước cũng có tính phân hoá giàu nghèo rõ nét. Người giàu có cơ hội lựa chọn, phòng tránh, khắc phục thảm hoạ cao hơn, họ thường cư trú trong những vùng an toàn hơn, nhà cửa vững chắc hơn, có điều kiện ứng phó tốt hơn với tai biến, do đó xác suất bị thiệt hại về tính mạng và tài sản nhìn chung là thấp hơn, trừ trường hợp đăc biệt nghiêm trọng. Người nghèo không có cơ hội lựa chọn nên thường phải chấp nhận sống tại những vùng có xác suất thảm hoạ cao hơn; Và do khả năng kinh tế hạn chế, trình độ nhận thức và khả năng tiếp cận với thông tin thấp hơn, người nghèo dễ gặp rủi ro hơn.

1.14.2 Lũ lụt

Lũ là hiện tượng mực nước sông dâng lên trong khoảng thời gian nhất định, do tăng cường cấp nước cho sông ở mức cao và nhanh, tăng lưu lượng, gây nên hiện tượng:

Tăng mạnh vận tốc và động năng của dòng nước, dẫn đến làm cho chúng có khả năng tải cát cao, chuyển vận theo dòng nước một lượng phù sa, đất đá lớn, hoặc có khả năng phá huỷ bờ đáy tự nhiên cũng như các công trình nhân tạo trong vùng nước chảy.

Tăng nhanh mực nước dẫn đến tràn bờ gây lụt.

Nguyên nhân tăng cấp nước sinh lũ lụt có thể là:

Tự nhiên, do mưa lớn tập trung, có tính quy luật.

Nhân tạo, do xả chủ động qua công trình ngăn dòng, hoặc do vỡ đập, không có tính quy luật.

Lũ được phân loại như sau:

Lũ nhỏ - đỉnh lũ thấp hơn đỉnh trung bình nhiều năm.

Lũ vừa: đỉnh lũ đạt mức trung bình nhiều năm.

Lũ lớn: đỉnh lũ cao hơn đỉnh trung bình nhiều năm.

Lũ đặc biệt lớn: có đỉnh cao hiếm thấy trong thời kỳ quan trắc.

Lũ lịch sử là trận lũ có đỉnh cao nhất trong chuỗi số liệu quan trắc hoặc do điều tra khảo sát được bằng các nghiên cứu hồi tưởng, điều tra vết lũ lịch sử…

Trong quá trình hình thành lũ, yếu tố hình dạng lưu vực, lưới sông, đặc điểm sườn dốc, thực vật có ảnh hưởng đáng kể tới mức độ tập trung nước sinh lũ. Người ta đã tìm thấy sự đồng dạng giữa đường cong phân bố diện tích lưu vực theo thời gian chảy truyền với phân bố dòng chảy lũ theo thời gian và điều này có thể giải thích được bằng công thức căn nguyên dòng chảy. Mức độ ác liệt của đỉnh lũ tăng khi đi từ lưới sông hình cành cây sang dạng song song, nan quạt và giảm khi mật độ lưới sông tăng. Độ dốc, độ dài sườn dốc càng lớn nước tập trung càng nhanh, địa hình âm ít và khả năng thấm kém làm tăng lượng dòng mặt, độ che phủ rừng càng nhỏ lũ càng ác liệt.

Mức độ ác liệt của lũ được đánh giá qua các đặc trưng: cường suất lũ lên, cao trình đỉnh lũ, biên độ lũ, thời điểm xuất hiện đỉnh lũ, lưu lượng dòng lũ, thời gian lũ. Biên độ lũ là trị số chênh lệch mực nước giữa đỉnh lũ và mực nước ngay trước lúc lũ lên. Lũ lên càng nhanh thì cơ hội dự báo kịp thời và triển khai các giải pháp ứng phó giảm thiểu thiệt hại càng hạn chế, nguy cơ tổn thất càng cao. Mực nước lên càng cao thì nguy cơ lụt càng lớn và giải pháp công trình ngăn ngừa, nếu có thể, càng tốn kém, khó khăn. Lưu lượng nước càng lớn thì động năng phá hoại của dòng nước càng lớn và mức độ gây ngập khi tràn bờ càng cao. Thời gian duy trì mực nước cao càng lớn thì nguy cơ tổn thất và rủi ro càng cao do khả năng chịu đựng của tự

32

nhiên và khả năng đối phó của con người hạn chế. Thông thường, một số loại cây có thể chịu được mức ngập nhất định trong một thời hạn nào đó, chỉ khi ngập kéo dài chúng mới bị tổn hại. Trong những trận lũ kéo dài mọi dự trữ nhân lực vật lực, lương thực, nước sạch... có nguy cơ không đủ dùng. Hệ thống đê điều ngăn lũ bằng đất không chịu được ngập lâu... Lũ lụt còn gây nên những biến động lòng sông phức tạp như lở bờ, cắt dòng, đổi cửa, gây hệ quả xấu cho kinh tế xã hội khu vực.

Mức độ ác liệt của lũ lụt gia tăng khi:

Thay đổi điều kiện hình thành dòng chảy trên lưu vực theo hướng tăng cường dòng mặt (như tăng tốc độ chảy truyền trên sườn dốc, giảm thấm, thu hẹp dung tích điều tiết tự nhiên của các địa hình trũng) và tăng cường dòng vật chất cuốn theo.

Xuất hiện các công trình thu hẹp mặt cắt hoạt động của dòng nước, giảm chiều rộng và tăng độ sâu dòng nước.

Xây dựng công trình làm giảm mật độ lưới sông, tăng độ dốc mặt nước (như nắn thẳng dòng, cắt dòng ...).

Dâng nước hạ lưu cản trở quá trình chảy xuôi dòng, như nước vật, triều cường, bão...

HÌNH 1.2. QUAN Hệ GIữA CÁC ĐặC TRƯNG LƯU VựC VÀ HÌNH DạNG LŨ

1- Quan hệ giữa hình dạng lưu vực và hình dạng lũ. 2- Quan hệ giữa độ dốc lưu vực và hình dạng lũ. 3- Quan hệ giữa hình dạng lưới sông và hình dạng lũ. 4- Quan hệ mật độ lưới sông và hình dạng lũ.

Sự dâng cao mực nước trong hệ thống sông gây cản trở tiêu thoát nước mưa và dòng chảy mặt từ các địa hình trũng đồng bằng, dẫn đến hình thành ngập úng cục bộ, địa phương.

Lũ lụt để lại dấu ấn rất sâu và xấu trong lịch sử nhân loại, bởi những tổn thất trực tiếp về người và của mà nó gây ra là tập trung, to lớn, chiếm vị trí hàng đầu cả về số vụ, số người chết và bị ảnh hưởng. Hậu lũ lụt, với đói kém, bệnh dịch, cũng gieo rắc nhiều nỗi kinh hoàng và gây hậu quả nghiêm trọng. Do vậy lịch sử đã ghi lại khá đầy đủ tổn thất trong các trận lụt lớn trên thế giới. Sông Hoàng Hà trong 3.500 năm gần đây đã gây ra 5.963 lần ngập lụt, 1.593 lần vỡ đê và 26 lần đổi dòng, lũ năm 1887 làm chết 7 triệu người. Năm 1998 lũ lụt tràn ngập

33

gần 1/4 lãnh thổ Trung Quốc làm chết 3.004 người, ảnh hưởng tới 223 triệu người, tổn thất 166,7 tỷ nhân dân tệ.

1.14.3 Lũ quét

Lũ quét là một dạng lũ núi đặc biệt, xảy ra nhanh (bất ngờ), có sức công phá lớn. Theo Nguyễn Đăng Dư, thường lũ quét hình thành khi có lượng mưa lớn trong thời gian ngắn, trên các lưu vực sông nhỏ, độ dốc lớn, địa hình chia cắt mạnh, bắt nguồn từ núi cao, mật độ sông suối dày, hệ số uốn khúc nhỏ, mặt cắt dọc sông có dạng đường cong lõm, khu sinh lũ có độ dốc lớn và rất lớn, còn khu chịu lũ có độ dốc nhỏ, điều kiện thoát lũ hạn chế, đường thoát lũ có thể phát sinh cản trở. Lưu vực loại này còn thuận lợi cho việc tích luỹ nhiều vật chất bở rời và phát sinh trượt lở, xói mòn, tiềm ẩn nguy cơ phát sinh lũ bùn đá.

1.14.4 Lũ bùn đá

Lũ bùn đá là dòng chảy lũ có hàm lượng bùn cát từ 200- 1.200kg/m3, kể cả đá tảng, tạo thành một khối chuyển dịch đặc sệt. Khối bùn cát chuyển theo lũ chiếm khoảng 30 - 50% thể tích chung. Thành phần bùn đá gồm 25 - 60% hạt mịn, cát, còn lại là các hạt lớn và đá tảng.

Dòng bùn đá chuyển động không liên tục mà thành làn sóng hoặc đợt với khoảng thời gian vài phút và biên độ sóng thay đổi 2 - 4m, cao độ sóng có thể đạt tới 7m, tốc độ chuyển dịch từ 2 - 5m/s. Nguyên nhân là do sự ùn tắc gây nên bởi đá tảng hoặc đống đất đá tại những chỗ địa hình kém thuận lợi, và sự phá vỡ ùn tắc khi tích luỹ bùn đá đủ lớn. Mức độ ùn lại và tính chất biến động của chuyển động cùng với độ bão hoà phù sa, đất đá vừa là nét độc đáo nhất của lũ bùn đá, vừa là nguyên nhân chính gây ra sức công phá mạnh của dòng bùn đá.

Diễn biến lòng sông nơi có lũ bùn đá đi qua xảy ra liên tục và phức tạp. Lòng sông sau lũ bùn đá bị biến dạng mạnh, có nơi bùn đá lắng đọng thành bãi cao 2 - 3m, có nơi bị xói thành rãnh sâu 5 - 8m, dài 5 - 6km. Trọng lượng khô của bùn cát đã lắng đọng đạt tới 1,6 - 2tấn/m3. Diện tích bãi bồi hình tam giác châu do bùn cát lắng đọng tại nơi lũ chấm dứt rộng hàng 100km2.

Bảng 1.6. Lũ bùn đá Ngày 13/8/1887 trên suối Phu Sơn (Anpơ), một dòng chảy gồm hỗn hợp nước và đất đá tạo thành bức tường thẳng đứng rộng tới 25m ở mặt chính của lũ, di chuyển từ núi xuống với tốc độ khoảng 1,5 m/s dọc theo suối. Trong phần đầu sóng lũ, các tảng đá nửa nổi, nửa chìm giữa bùn đặc, va chạm vào nhau gây ra chuỗi tiếng động ầm ầm. Đi sau các tảng đá là khối sệt cao khoảng 4m gồm đất mịn và đá hòn. Đuôi sóng lũ là phần tương đối lỏng ở trên và đặc sệt ở dưới. Khi gặp chướng ngại vật trong lòng sông, các tảng đá bị tắc lại, ngập vào khối bùn, kìm hãm sự di chuyển của toàn dòng, nâng trán lũ lên cao 6 - 7m, tới mức áp lực của khối đủ lớn, chúng thắng sức cản, tiếp tục chuyển dịch. Thời gian lũ chỉ xảy ra trong vài giờ. Thành phần cơ giới của bùn cát trong trận lũ năm 1932 trên sông Bêlôcantrai như sau: Hạt mịn 50 - 60%; Cát thô 30 - 35%; Đá sỏi, đá tảng 10 - 15%. Trận lũ bùn đá trên sông Kisơtrai năm 1931 dịch chuyển được cả tảng đá lớn đến 127m3 và lượng bùn đá cuốn theo để lại trên diện tích 25km2 là 120.000m3/km2

Từ 14-18/8/1996 tại Mường Lay, Lai Châu, mưa trên 400mm gây lũ bùn đá, sức tàn phá mạnh hơn cả máy bay B52 rải thảm. Phố xá bị vùi lấp trong bùn và đất đá dày hàng mét, có nơi bùn đá xô thành đống cao làm 63 người chết, 163ha ruộng bị vùi lấp trong biển đá.

Theo đặc điểm dòng lũ, Velicannôp chia chúng thành ba dạng:

1- Lũ là khối dịch thể hỗn hợp đặc sệt của nước, cát, bùn, đất sét, cây đổ do xói lở; Khi ngừng chuyển động khối bùn cát này lắng đọng dần như dung nham; Thường xuất hiện ở những vùng thượng nguồn sông có cấu tạo bằng đất hoàng thổ, cát pha sét dễ xói, hoặc vùng có chất thải do khai thác mỏ.

34

2- Lũ là dịch thể hỗn hợp gồm nước, cát, đất sét, bùn và những hạt thô hơn như cuội, sỏi, đá dăm, đá tảng, trong đó đá tảng chuyển động không liên tục, lúc dừng, lúc di chuyển dưới tác động va đập của sóng lũ. Lũ loại này thường xuất hiện ở các nguồn sông suối có cấu tạo địa chất bằng các lớp đá diệp thạch, sét, sa thạch và đá vôi dễ bị phá hoại.

3- Lũ là khối dịch thể chủ yếu gồm nước và đá, còn sét, cát không nhiều, chảy thành tầng, trên mặt là nước, đáy là sỏi và đá tảng, thường ứ đọng trên lòng sông. Trong quá trình phát triển, lũ bùn đá có thể chuyển từ loại này sang loại kia, ví dụ như từ lũ bùn đá sang lũ đá nước và cuối cùng là lũ bình thường.

Điều kiện thuận lợi phát sinh lũ bùn đá là:

Có khối lượng vật chất bở rời lớn (có thể là sản phẩm của quá trình phong hoá trong thời kỳ không mưa kéo dài, sự cố trượt lở đất, núi lửa, hoặc nhân tạo).

Độ dốc sườn dốc và lòng sông lớn.

Cấp nước sinh dòng chảy lớn (mưa lớn hoặc băng tan mạnh do thời tiết, núi lửa).

Lũ bùn đá thường xuất hiện ở nơi sông suối khô cạn, độ dốc đáy lớn, sườn thung lũng dốc đến 45o và cấu tạo bằng các loại đất đá dễ bị phá hoại, không có lớp phủ thực vật nên hệ quả phong hoá, bào mòn, xâm thực rất lớn. Ngoài ra, trong một số trường hợp đặc biệt, lũ bùn đá có thể được sinh ra do núi lửa hoạt động, vỡ đập, sạt lở núi, tuyết tan, băng hà…

1.14.5 Hạn hán

Hạn hán là hiện tượng thiên tai liên quan tới nước nghiêm trọng không kém gì lũ lụt cả về quy mô tác động và tổn thất. Khái niệm hạn hán của các ngành nghiên cứu và dùng nước khác nhau không giống nhau.

Hạn khí tượng là sự thiếu hụt nước trong cán cân mưa - bốc hơi, xảy ra trong thời kỳ không mưa kéo dài và gia tăng khi nắng nhiều, nhiệt độ cao, gió mạnh, thời tiết khô ráo. Các nhà khí hậu Việt Nam xác định một số chỉ tiêu hạn với các điều kiện mưa cụ thể như sau: Đợt hạn là ít nhất 20 ngày liên tục lượng mưa không quá 10mm, trong đó ngày mưa nhiều nhất không quá 5mm. Tuần hạn khi lượng mưa tuần không quá 5mm. Tháng hạn khi lượng mưa tháng không quá 10mm. Tuy nhiên đây chỉ là một dấu hiệu về sự thiếu khả năng cấp nước trực tiếp cho lưu vực từ mưa, chứ chưa nói lên được mức độ thiếu ẩm thực tế của nó. Chỉ số khô hạn tháng và năm (K) được tính theo công thức sau:

K = Ep.P-1

trong đó: Ep - lượng bốc hơi đo theo ống Piche, P- lượng mưa.

Theo quy ước, mùa khô hạn là những tháng liên tục có K >1

Thuỷ văn học coi hạn là thời kỳ mực nước trong các thuỷ vực mặt và ngầm thấp hơn trung bình nhiều năm rõ rệt, tới mức không đủ để đáp ứng các nhu cầu dùng nước tối thiểu. Hệ số hạn được tính bằng công thức

Kh = (Kk.Kc)1/2

với Kk = 1 - P/Emax,

Kc = (1 - Qi. Qj).Qj.Qo

35

trong đó: Kk là hệ số khô, P là lượng mưa, Emax là bốc hơi khả năng, Kc là hệ số cạn, Qi là lưu lượng thời đoạn i của năm j, Qj là lưu lượng năm j, Qo là lưu lượng trung bình nhiều năm.

Cấp hạn theo Kh quy định như sau: Hạn nhẹ Kh<0,6; Hạn vừa 0,6 ≤ Kh ≤ 1; Hạn nặng Kh >1.

Mực nước sông xuống thấp đồng nghĩa với khả năng cấp nước từ các tầng nước ngầm và điều tiết nhân tạo nước mặt bị hạn chế, tức đất trên lưu vực thiếu hụt ẩm mạnh, kho nước cạn kiệt. Nguyên nhân gây giảm cấp nước cho sông từ nước ngầm là do mưa và điều kiện hình thành dòng thấm trên lưu vực hạn chế. Mưa ít trong mùa lũ, hoặc khả năng tập trung nước trên mặt lớn, thấm kém thì lượng nước bổ sung cho nước ngầm cũng ít. Mưa ít trong mùa kiệt làm giảm bổ sung ẩm cho lưu vực và tăng tiêu thụ nước. Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng tới điều tiết nước mặt trên lưu vực cũng là nguy cơ gây ra khô hạn. Đó là: Giảm dung tích điều tiết, không tích đầy các dung tích điều tiết trong mùa mưa. Tiêu thụ nước không có kế hoạch theo thời gian cũng gây thiếu nước cấp cuối mùa.

Khi độ ẩm đất xuống thấp hơn độ ẩm cây héo, cây sẽ thiếu nước, héo rồi chết, gọi là hạn đồng ruộng. Khi nước có lượng muối khoáng cao thì cây trồng cũng không hấp thụ được, sinh ra hiện tượng hạn sinh lý.

Mức độ tác động của hạn hán vừa phụ thuộc vào cường độ và thời gian tồn tại của nó, vừa tuỳ thuộc vào trình độ phát triển kinh tế xã hội của vùng chịu hạn. Thông thường, hạn hán gây ra các tác động sau:

Giảm diện tích, năng suất, sản lượng cây trồng, đặc biệt là cây lương thực. Giảm quy mô và chất lượng đàn gia súc nuôi. Gây thiếu đói, suy dinh dưỡng.

Tăng chi phí sản xuất, giá thành sản phẩm, đặc biệt là trong nông nghiệp. Gây khủng hoảng kinh tế, nghèo khó.

Suy giảm nguồn nước dẫn đến suy thoái tài nguyên

Thiếu điều kiện cấp nước sạch và đảm bảo vệ sinh, tạo điều kiện cho dịch bệnh phát triển.

Phát sinh tranh chấp về nước.

Nguy cơ phát sinh và khó dập tắt nạn cháy rừng.

Tại các nước nhiệt đới gió mùa châu Á, hạn hán thường do sự xuất hiện chậm của dòng phóng lưu nhiệt đới, làm gió mùa mùa hạ đến chậm. Hiện tượng này thường không kéo dài như ở châu Phi, châu Úc, châu Mỹ, nhưng cũng gây thiệt hại không nhỏ, do nó không mang tính quy luật, khiến cư dân không có thói quen dự trữ nước cuối mùa khô.

Số lượng người chịu tác động của hạn hán trên toàn cầu là lớn nhất so với các thảm hoạ được thống kê khác (33%). Số các vụ hạn hán cũng chiếm tới 22% vụ thảm hoạ được thống kê trên toàn cầu từ 1963 - 1992. Tuy nhiên, do hiện tượng mang tính trường diễn và nhiều thiệt hại do nó gây ra không mang tính tức thời, tuyệt đối, số người chết thì rất nhỏ, chỉ 3% tổng số người thiệt mạng do các loại thảm hoạ khác nhau, nên vấn đề chưa được quan tâm ở đúng tầm cần thiết. Theo thống kê của Liên Hợp Quốc, chỉ riêng châu Phi đã có 219 triệu người bị nạn đói đe doạ do hạn hán gây ra, trong đó có những nước, như Nigiêria, Êtiôpia… số người này chiếm tới 50% dân số.

1.14.6 Các dạng tai biến, rủi ro môi trường khác liên quan tới nước

36

Tai biến địa chất môi trường như trượt lở, sụt lún... có liên quan trực tiếp với hoạt động của nước ngầm tự nhiên, khai thác nước ngầm, thay đổi chế độ dòng chảy, thay đổi điều kiện địa hình, thực vật và các hoạt động nhân sinh khác.

Trượt đất là quá trình di chuyển chậm của những khối đất lớn, mà không làm đảo lộn tính nguyên khối của nó. Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng trượt đất là do nước ngầm gây xói ngầm vùng đáy khối trượt, làm suy yếu lực liên kết giữa khối trượt và thân sườn dốc. Điều kiện cấu trúc thuận lợi sinh trượt đất là: các tầng đá nằm nghiêng theo chiều dốc của sườn, có sự xen kẽ các tầng thấm nước và chắn nước, nhất là khi có nhiều tầng hoặc thấu kính sét xen với các tầng cát kết, bột kết, có lượng nước ngầm tương đối phong phú và có hệ thống khe nứt phát triển trên mặt sườn. Trượt đất tăng cường khi có các công trình nặng, hoặc tưới nước quá mạnh ở mép sườn dốc.

Sụt lún đất có thể xảy ra tại những vùng nước dưới đất bị khai thác vượt quá khả năng tái tạo làm cho các tầng đất chứa nước bị rỗng và giảm khả năng chịu tải. Sụt lún cũng xảy ra tại những vùng caxtơ, vùng dễ bị rửa trôi, hòa tan ngầm tạo ra những vòm hang càng ngày càng mở rộng lên phía mặt đất, tới lúc vòm hang không đủ dày để chống đỡ với sức mạnh của chính nó thì nó có thể sẽ sụt xuống, hình thành các hồ tiềm thực.

Suy thoái tài nguyên đất trong một số trường hợp có liên quan trực tiếp với nước, như chua hoá, mặn hoá thứ sinh đất, sa mạc hoá...

Nước còn là nguyên nhân gián tiếp gây nên một số bệnh như:

Bệnh do vi khuẩn:

Bệnh tả, thương hàn, phó thương hàn, lỵ thường liên quan với nước bị nhiễm phân người bệnh. Vi khuẩn thương hàn có thể sống trong giếng 4 tuần, trong nước hồ và sông 25 ngày; Vi khuẩn lỵ sống được 6 - 7 ngày trong nước.

Bệnh do brucella gây sốt làn sóng, thường gặp ở vùng nuôi dê, cừu.

Bệnh do siêu vi khuẩn (vi rut):

Viêm gan siêu vi có thể truyền qua sò hến sống trong vùng nhận nước thải sinh hoạt bởi loại vi rut thuộc nhóm salmonella. Siêu vi khuẩn viêm gan sống được trong nước giếng 6 tuần.

Bệnh do adenovirut: nhiễm từ nguồn phân và nước thải sinh hoạt, gây nhiễm khuẩn cấp diễn. Một số loại gây viêm kết mạc thường gặp khi tắm ở các ao hồ, hồ chứa bị nhiễm adenovirut.

Bệnh do vật chủ trung gian truyền bệnh sống trong môi trường ẩm ướt như:

Sán lá phổi: vật chủ trung gian truyền bệnh là cua suối. Việt Nam đã từng phát hiện được ổ bệnh ở vùng Sìn Hồ (Lai Châu), liên quan trực tiếp với thói quen ăn cua nướng chưa chín của cư dân địa phương. Bệnh có biểu hiện giống như lao phổi, gây suy giảm sức khoẻ và tử vong.

Bệnh sán máng (chân voi): vật chủ trung gian là ốc sên thuỷ sinh hay lưỡng cư, phát triển tốt trong nước có nhiều cỏ và chất hữu cơ, đặc biệt dễ sống trong các hệ thống thuỷ lợi. Trên thế giới, bệnh này xảy ra ở 76 nước, với khoảng 200 triệu dân nhiễm kí sinh trùng. Bệnh làm cho chân phình to, sức khoẻ và sức lao động suy giảm.

Sốt do muỗi, đáng chú ý là sốt rét, sốt xuất huyết, sốt đăng gơ, sốt rét đe doạ khoảng 2 tỷ người trên Trái Đất, trong đó có khoảng 240 triệu người lúc nào cũng có ký sinh trùng sốt rét và hàng năm có khoảng 100 triệu người phải điều trị chứng bệnh này. Vec tơ truyền bệnh là

37

muỗi Anôphen, có ấu trùng đa phần phát triển trong nước ngọt sạch, giàu ôxy và một số ít ưa sống trong vùng nước giàu hữu cơ hoặc hơi mặn. Đặc điểm này dẫn đến nguy cơ bùng nổ dịch sốt rét theo mùa vụ, khi thì do khô hạn làm nồng độ muối cao thuận lợi cho sự phát triển của loài ưa mặn, lúc lại liên quan với sự dồi dào nguồn nước ngọt. Thành phần hoá học của nước còn có ảnh hưởng gián tiếp đến các tập đoàn muỗi thông qua việc tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật là thức ăn của ấu trùng muỗi phát triển, hay bằng cách ảnh hưởng đến các chất diệt muỗi có tính sinh học.

Theo Mather, chất lượng nước có thể trực tiếp tăng cường tác nhân truyền bệnh, hoặc tạo ra những điều kiện thuận lợi cho nó. Tác động của con người đến chất nước gây ảnh hưởng tới kích thước, thành phần tác nhân truyền bệnh và côn trùng có hại theo những cách sau: 1- Mở rộng mặt nước theo không gian và thời gian, làm tăng không gian sống cho sinh vật gây bệnh; 2- Làm biến đổi quần thể động thực vật thuỷ sinh, tạo điều kiện gia tăng đột biến các loài có hại; 3- Tác động trực tiếp đến tác nhân truyền bệnh.

39

Chương 2

SÔNG NGÒI VÀ TÀI NGUYÊN NƯỚC SÔNG

2.1 Tổng quan

Sông ngòi là mạng lưới địa hình trũng chứa nước chảy thường xuyên. Đa phần hệ thống sông có lưu thông với biển. Sườn lục địa đổ vào Thái Bình Dương có các sông lớn như Amua, Dương Tử, Hoàng Hà, Trường Giang, sườn đổ vào Đại Tây Dương và Bắc Băng Dương có các sông lớn như Amazôn, Enhixây, Lêna. Phần đất liền, diện tích 29.000.000km2, không có sông lưu thông với đại dương, bao gồm cả lưu vực Caxpiên, Aran, Baican, sa mạc Sahara, Arabi, trung tâm châu Úc…, chỉ sinh ra lượng dòng chảy <2% tổng lượng dòng chảy lục địa.

Lượng nước sông rất nhỏ so với tổng lượng nước Trái Đất nói chung (0,0001%) và lượng nước ngọt nói riêng (0,005%), chỉ có 1.700km3, chu kì phục hồi ngắn (bảng 1.2). Đây là nguồn tài nguyên nước có giá trị sử dụng cao nhất vì nó phân bố rộng, khả năng tái tạo lớn, thuận lợi cho áp dụng các giải pháp kỹ thuật.

Phần bề mặt hứng nước cấp cho sông gọi là lưu vực hay bồn thu nước, gồm có bồn thu nước mặt và bồn thu nước dưới đất. Đường phân nước của một lưu vực là đường bao quanh và ngăn cách nó với các lưu vực lân cận. Đường phân nước mặt và đường phân nước ngầm trùng nhau sẽ tạo thành một lưu vực kín. Trong vùng núi cao, đường phân nước đi qua các điểm cao nhất theo hướng dốc chung của địa hình. Trong vùng đồng bằng châu thổ, ranh giới giữa hai lưu vực thường là một miền trũng, do quá trình hình thành châu thổ bắt đầu từ bờ sông trong những thời kỳ nước lũ tràn bờ. Phù sa mùa lũ thường có thành phần cơ giới đa dạng, các hạt lớn sẽ lắng ngay khi lũ tràn bờ, tạo thành một gờ cao dọc hai bờ. Các hạt còn lại lắng dần trong quá trình nước lũ đi xa khỏi bờ, nghĩa là càng xa bờ, cơ hội được bồi lắng nâng cao địa hình càng kém đi, vật chất bồi tụ càng mịn hơn.

Đường phân nước lưu vực có thể không trùng với các biên giới hành chính; Có trường hợp, biên giới hành chính lại là một con sông. Trên thế giới hiện có trên 200 sông đa quốc gia. Bình thường những con sông này là sợi dây thắt chặt tình hữu nghị giữa các dân tộc, nhưng đôi khi nó trở thành nguyên nhân của các xung đột lợi ích, hay công cụ trong những cuộc chiến.

Nơi bắt đầu của một con sông gọi là nguồn sông. Nó có thể là mạch nước ngầm, nhánh sông cấp 1, hồ, hoặc nơi giao nhau của những dòng sông khác.

Sông ngòi phát triển thành mạng lưới, bắt đầu từ những rãnh nông, rãnh sâu, khe cạn trong vùng gần đường phân nước, có thể có hoặc không có dòng chảy quanh năm (sông nhánh cấp 1). Các nhánh sông cùng cấp gặp nhau tạo thành nhánh cấp cao hơn, có lưu lượng và độ ổn định chế độ dòng chảy tăng dần.

Thường xuôi theo dòng chảy, lượng nước và kích thước dòng sông tăng lên, lòng sông mở rộng, tốc độ trung bình và độ dốc giảm đi. Theo thời gian, các con sông dần san bằng chướng ngại trên đường chảy, xói mòn địa hình cao và bồi lấp địa hình trũng, xâm thực giật lùi về phía đầu nguồn và san phẳng dần hạ nguồn, làm cho sông dài hơn và trắc diện dọc trơn tru hơn. Vì thế người ta gọi những dòng sông khúc khuỷu là sông trẻ, sông phẳng lặng là sông

40

già. Cách phân loại này chỉ có tính tương đối, vì có những dòng sông có thượng lưu rất trẻ và hạ lưu già. Như sông Hồng, do vùng thượng du liên tục được nâng lên qua các kỳ tạo sơn và cấu trúc địa chất khu vực thuộc loại khó xói.

Mạng lưới sông thể hiện khá rõ nét những đặc điểm cấu tạo địa chất, điều kiện khí hậu và tác động ngoại lực. Mạng lưới sông thường phát triển thành các dạng điển hình như dạng lông chim, song song, nan quạt, cành cây, hình lưới... Mạng sông hình cành cây thường có rất nhiều nhánh và sắp xếp thành dạng cành cây nhưng không thể hiện hướng thống trị nào. Trong cách sắp xếp này, yếu tố ngoại lực có ý nghĩa quyết định. Tuy nhiên vẫn có thể thấy mối liên hệ giữa kiểu mạng lưới này với những khu vực phát triển đá trầm tích có cấu trúc nằm ngang, hoặc có độ nghiêng tương đối thoải và khả năng chống bào mòn tương đối đồng đều (ví dụ như vùng đá kết tinh cổ). Mạng lưới sông dạng song song phát triển ở những khu vực có nếp uốn hoặc đứt gãy kiến tạo nằm song song với nhau, trên các đồng bằng biển có độ nghiêng chung, tại các khu vực có những loại đất đá cứng mềm khác nhau hoặc có thế nằm rất dốc hay đảo ngược. Mạng sông hình lưới điển hình cho các đồng bằng châu thổ và những bãi thủy triều. Mạng sông dạng tỏa tia hoặc hướng tâm thường chỉ gặp ở những khu vực có cấu tạo địa chất kiểu khối nâng dạng vòm và chóp núi lửa hoặc mỏ muối.

Những con sông lớn có sự phân hoá rõ nét theo đặc điểm tự nhiên và điều kiện sử dụng thành thượng, trung, hạ lưu và phần lưu vực tương ứng với chúng gọi là thượng, trung, hạ du. Thượng lưu chảy trong vùng núi đá rắn khó xâm thực thường có dạng uốn khúc sơn văn tương đối ổn định, với các khúc uốn nương theo đáy thung lũng núi, sông có độ dốc lớn, lòng sông khúc khuỷu, nước chảy xiết, nhiều thác ghềnh. Trong vùng đất đá dễ xâm thực, mạng lưới và lòng sông là sản phẩm của quá trình tương tác dòng nước lòng sông rõ nét, với những vách thung lũng cắt sâu qua các bề mặt cao, hoặc các khúc uốn thuỷ văn có độ ổn định kém hơn, dễ biến đổi, dịch chuyển ở đồng bằng. Hạ lưu sông chảy êm đềm, lòng sông mở rộng, uốn khúc mạnh trong những đồng bằng bằng phẳng, vốn được bồi tụ, nâng cao nhờ vật chất xâm thực bóc mòn từ vùng cao của địa hình trong suốt lịch sử dòng sông.

Bảng 2.1. Đặc điểm một số sông lớn trên thế giới

Stt Tên sông Chiều dài km

Diện tích lưu vực 103 km2

Tổng dòng chảy năm km3

Lưu lượng trung bình m3/s

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Amazon Côngô Hằng Dương Tử Braxmaputra Enixây Mitsisipi Panama Mê Công Lêna Nin Hoàng Hà

6436 4.373 5.471 5.969 4.183 4.312 6.669 4.827

7.000 3.670 2.000 1.940 936 2.580 3.275 3.000 810 2.490

6.930 1.350 1.200 693 630 624 599 599 551 536

220.000 43.000 38.000 22.000 20.000 19.800 19.000 19.000 17.500 17.000

Bảng 2.1. Một số đặc trưng hệ thống và lưu vực

Chiều dài sông (L) là khoảng cách từ nguồn đến cửa sông theo đường nước chảy. Bán kính thuỷ lực (R) là tỷ số giữa diện tích mặt cắt ngang hoạt động và chu vi ướt của nó, đặc trưng cho sức kháng mà chất lỏng chuyển động phải chịu do ma sát đáy. Độ nhám (n) đặc trưng mức độ cản trở chuyển động, gây nên bởi sự không bằng phẳng của đáy. Độ nhám tuyệt đối là chênh lệch độ gồ ghề so với đường cong đáy nhịp nhàng trung bình. Độ nhám tương đối là tỷ số giữa độ nhám tuyệt đối và độ sâu trung bình.

41

Khi công của dòng nước ảnh hưởng nhiều nhất tới quá trình hình thành lòng sông Glutôkôp V.G. [1924] đề xuất quan hệ hình thái - thuỷ lực dạng đơn giản nhất như sau: α = B1/2H-1

trong đó: B- chiều rộng sông, H- độ sâu. Trung bình α = 2,75; Khi lòng sông dễ xói (cát mịn) α = 5,5. Từ đây có thể thấy chiều rộng sông chảy trong thung lũng đồng bằng thường rất lớn so với độ sâu và tỷ lệ giữa độ rộng, độ sâu là ổn định trong các vùng có điều kiện hình thành tương tác dòng nước lòng sông ổn định. Độ uốn khúc lòng sông là tỷ số khoảng cách giữa nguồn và cửa sông tính theo đường nước chảy và đường thẳng, đặc trưng mức độ phát triển lòng sông trên mặt bằng. Mật độ lưới sông là tỷ số giữa độ dài toàn bộ lưới sông trên diện tích đã cho, đặc trưng cho mức độ phát triển của hệ thống. Nghịch đảo giá trị mật độ lưới sông biểu thị khoảng cách trung bình giữa hai dòng nước. Lượng nước mặt càng dồi dào thì tiềm năng phát triển mạng lưới sông càng lớn, mật độ lưới sông càng lớn, dễ dàng hơn cho đối tượng dùng nước tiếp cận với nguồn cấp. Diện tích lưu vực đặc trưng cho khả năng tiếp nhận nước mưa của sông. Trong cùng một vùng khí hậu địa lý, diện tích lưu vực càng lớn, lưu lượng nước trong sông càng lớn. Các sông lớn có lượng dòng chảy nhiều, động năng lớn, nên có khả năng cắt xẻ sâu vào các tầng nước dưới đất, nhờ đó chế độ dòng chảy ổn định hơn, mùa kiệt nhiều nước hơn. Mặt cắt dọc sông là đường cong thể hiện sự thay đổi độ cao đáy và mặt nước sông từ nguồn đến cửa, đặc trưng cho sự thay đổi độ dốc dọc sông, biểu thị độ sâu dòng nước và gián tiếp biểu thị động năng. Đường cong cao đạc là đồ thị biểu diễn tỷ lệ phần trăm diện tích lưu vực phân bố không thấp hơn một cao độ nhất định. Càng lên cao mưa càng tăng và nhiệt độ càng giảm khả năng sinh dòng chảy càng lớn, đồng thời điều kiện chảy tập trung trên các vùng cao thường thuận lợi, nên phân bố diện tích theo độ cao có ý nghĩa đáng kể trong nghiên cứu sự hình thành và kiểm soát lũ.

Địa hình ven thung lũng sông thường có dạng bậc thềm.. Chúng là dấu tích của các đồng bằng châu thổ cổ ứng với những mốc xâm thực sâu nhất định (cao độ cửa sông). Mỗi lần mốc xâm thực, hoặc cao độ châu thổ thay đổi nâng lên hay hạ xuống, dòng chảy lại tạo cho mình một thềm sông mới. Đồng bằng châu thổ hiện đại gọi là thềm sông bậc 1. Một số thềm sông cổ có thể tồn tại tương đối ổn định, rất dễ nhận thấy, nhưng một số thềm sông khác lại bị xâm thực phá huỷ thành những ngọn đồi riêng lẻ, tạo thành dải đồi chạy song song với thung lũng sông. Sông Hồng nói chung có ít nhất là 3 bậc thềm sông như thế ở các độ cao tương đối 25 - 30m, 60 - 75m và 100 - 125m, là minh chứng rõ rệt cho việc toàn vùng đang được nâng lên và sức công phá mãnh liệt của dòng sông giàu nước này.

Cửa sông là nơi kết thúc một dòng sông. Nó có thể là một con sông, sông ngầm, hồ, biển, đại dương. Sông có thể phân làm nhiều nhánh trước khi ra tới biển, và do đó có nhiều cửa sông. Trong trường hợp đó cửa chính của sông là cửa tiêu thoát lượng nước lớn nhất. Một số sông không có cửa theo đúng nghĩa của nó, ví dụ như dòng sông cụt trong vùng khô hạn, tự kết thúc trên đường chảy, hoặc những con sông có tên dân gian khác nhau, nhưng thực sự chỉ là những phần kế tiếp của một dòng lưu thông chung nào đó. Tại những vùng nền đất kém bền vững, cửa sông có thể không ổn định, mà dịch chuyển trên một vùng rộng lớn tùy thuộc vào đặc điểm lũ của từng năm. Theo quy ước, cao độ mặt nước cửa sông được gọi là mốc xâm thực sâu của sông. Cửa sông đổ ra biển phân hoá thành 3 loại, khác biệt về mặt hình thái, động lực và mức độ tổ hợp các yếu tố tác động như triều, sóng và nước sông.

Cửa sông tam giác châu mở rộng ra biển, có hoạt động của sông chiếm ưu thế do dòng chảy và phù sa dồi dào, có quá trình bồi lắng phức tạp, hình thành nhiều bãi bồi (sông Missisipi, sông Hồng), đặc biệt có sự hình thành các doi tích tụ ở hai bên bờ sông kéo dài về phía biển. Vật liệu cấu tạo các doi tích tụ này thường mang nhiều tính chất của aluvi do chưa bị các quá trình biển tác động. Phù sa sông đưa ra biển bồi lại ở gần cửa, hình thành vùng biển nông trước cửa sông, gọi là gờ biển. Các tam giác châu có thể có tốc độ tiến ra biển rất nhanh, như châu thổ sông Mitsisipi 120m/năm, sông Hồng 100m/năm. Nhưng do đa phần phù sa tham gia vào quá trình lấn biển nên vùng châu thổ phía trong thường thấp hơn vùng rìa, không thuận lợi cho tiêu thoát nước trong mùa mưa lũ.

42

Cửa sông hình phễu là do sông ít phù sa, kết hợp với tác động trội của các quá trình triều và dòng biển, sụt chìm địa động lực hiện đại thiếu đền bù bồi tích hình thành (sông Bạch Đằng, Sài Gòn). Cửa sông loại này thường có các đảo tích tụ kéo dài song song hướng dòng mặt, bãi triều lầy bị chia cắt mạnh bởi hệ thống lạch triều, luồng sâu và bãi nông nằm kéo dài.

Một số tác giả gọi hệ thống liên hoàn cửa sông - đầm phá là cửa sông dạng khuyết áo. Cửa sông loại này có đặc điểm nửa khép kín hẹp, tác nhân hình thành chủ đạo là hoạt động của sóng, phần trong cửa sông mở rộng, có thể có đảo cát hay bãi ngầm, phía ngoài là các cồn cát dạng lưỡi liềm nằm chắn vuông góc dòng chảy, hình thành những đầm phá hẹp, dài. Sườn bên ngoài các cồn cát này tiếp cận ngay với vùng biển khá sâu, tiềm ẩn nguy cơ dễ bị phá vỡ khi chịu tác động mạnh của dòng lũ.

Cửa sông có quá trình triều chiếm ưu thế thuận lợi nhất cho phát triển rừng ngập mặn, do có năng lượng sóng yếu, trầm tích hạt mịn trên bãi triều lầy và nước mặn thường xuyên xâm nhập. Cửa sông có quá trình sông chiếm ưu thế chỉ đáp ứng được hai điều kiện đầu về trầm tích và năng lượng sóng, nên rừng ngập mặn chỉ có rất ít ở các rìa cửa sông giáp biển. Cửa sông có sóng chiếm ưu thế thì tác động của sóng mạnh nên rừng ngập mặn không nhiều, phân bố ở rìa các đầm phá. Trên thế giới, rừng ngập mặn chỉ phát triển ở dải bờ nhiệt đới.

2.2 Chế độ nước sông

Chế độ nước là tập hợp các thông tin có hệ thống về mức độ biến động của các đặc trưng mực nước, lưu lượng, nhiệt độ... theo thời gian. Nghiên cứu chế độ nước cho phép xác định khả năng tiếp cận sử dụng cũng như những bất lợi gây nên bởi các yếu tố hình thành khác nhau.

Mực nước sông biến động thường xuyên theo thời gian dưới tác động của hàng loạt yếu tố sau:

Thay đổi lượng nước sông do mưa, nước ngầm, cấp xả nhân tạo, sự cố công trình....

Thay đổi hình dạng, kích thước mặt cắt hoạt động của sông do nâng hạ đáy sông, xói lở bờ, chướng ngại trong dòng chảy gây nên bởi thực vật, công trình nhân tạo.

Ảnh hưởng của gió, thuỷ triều, biến động chế độ nước sông nhập lưu hoặc phân lưu.

Mỗi yếu tố trên lại là kết quả của tổ hợp hàng loạt các yếu tố tự nhiên và nhân tạo khác nhau, có đặc tính biến động mang tính ngẫu nhiên hoặc chu kì. Sự thay đổi mực nước sông do tuần hoàn tự nhiên mang tính chu kì và ổn định hơn cả. Thuỷ triều gây nên sự biến động mực nước với biên độ tới vài mét, theo chế độ nhật triều hoặc bán nhật triều, nên một mặt nó làm cho nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền, tạo ra một vùng nước lợ cửa sông có đặc tính thuỷ văn và sinh thái hoàn toàn khác biệt với các vùng còn lại, mặt khác nó cản trở sự tiêu thoát nước ngọt của sông ra biển, làm tăng tính tai biến của lũ lụt.

Lưu lượng nước sông có quan hệ gần tuyến tính với mực nước sông trong cùng tuyến, với mức tuyến tính và độ ổn định tuỳ thuộc vào độ ổn định của lòng sông và đặc điểm quá trình lũ trong sông. Đồ thị quan hệ mực nước - lưu lượng tại một tuyến sông có dạng gần tuyến tính (vòng dây hẹp), tương đối ổn định và là một công cụ quan trọng trong việc tính toán lưu lượng nước, dự báo dòng chảy.

Lưu lượng (mực nước) sông tuyến trên có quan hệ tương ứng với lưu lượng (mực nước) sông tuyến dưới. Đồ thị quan hệ này khá ổn định theo thời gian khi các đặc trưng hình thái lưu vực và hệ thống ổn định. Đồ thị được sử dụng rộng rãi trong công tác dự báo thuỷ văn

43

ngắn hạn. Đối với lưu lượng nước cũng xây dựng được các đường quá trình, đường tần suất và đường cong duy trì với ý nghĩa sử dụng tương tự như đối với mực nước.

Đặc điểm và mức độ biến động của tài nguyên nước được biểu diễn bằng những đồ thị sau: 1- Đường quá trình mực nước (lưu lượng), biểu diễn sự biến đổi mực nước (lưu lượng) theo thời gian, với trục tung là mực nước (lưu lượng), trục hoành là ngày trong năm; 2- Đường cong duy trì mực nước (lưu lượng), biểu diễn phần trăm số ngày trong năm duy trì được mực nước (lưu lượng) không thấp hơn mức nước nghiên cứu, với trục tung là khoảng biến động mực nước (lưu lượng) ngày, trục hoành là phần trăm số ngày mực nước (lưu lượng) trong sông không thấp hơn mực nước đang xem xét; 3- Đường tần suất mực nước (lưu lượng), biểu thị xác suất xuất hiện các giá trị mực nước (lưu lượng) trong chuỗi những giá trị dòng chảy ngẫu nhiên như mực nước (lưu lượng) trung bình, cực trị…

Chế độ mực nước, lưu lượng trong sông phân hoá theo mùa rõ nét. Phân phối dòng chảy theo mùa mang tính cực đoan rõ nét: mùa lũ, thường kéo dài 3 - 5 tháng, có lượng dòng chảy chiếm trên dưới 2/3 tổng lượng dòng chảy năm. Phần còn lại đã ít ỏi, lại cũng được phân phối không đều cho các tháng trong mùa kiệt. Chênh lệch mực nước cực trị giữa hai mùa (tính bằng mét) xuất hiện ở mức hai con số, trong khi đó chênh lệch lưu lượng nước cực trị là rất lớn, lưu lượng cực đại gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần lưu lượng cực tiểu. Đây là một bất lợi lớn cho các đối tượng dùng nước.

Mức độ cực đoan trong phân phối nước theo mùa phụ thuộc vào hai loại nhân tố là khí hậu và điều kiện hình thành dòng chảy. Mọi tác động làm tăng tốc độ dòng chảy trên sườn dốc (như tăng độ dốc, độ dài sườn dốc, giảm độ che phủ sườn dốc) và giảm lượng nước thấm trên sườn dốc đều dẫn tới làm tăng dòng chảy trong mùa lũ và tăng mức độ ác liệt của từng trận lũ. Chi tiết hệ quả của các hiện tượng nước cực đoan đã được trình bày trong các phần trước.

Chế độ lưu lượng phù sa và chất hoà tan trong sông có mức độ đồng pha tương đối với lưu lượng nước. Lượng phù sa trong sông phụ thuộc vào hai loại nhân tố cơ bản là:

Khả năng mang của dòng nước trên sườn dốc và trong lưới sông, phụ thuộc vào lưu lượng và tốc độ.

Khả năng cấp phù sa cho sông từ sườn dốc và bờ đáy.

Phần lớn lượng phù sa trong sông tập trung vào thời kỳ nước lũ, khi nguồn nước mặt cung cấp cho sông dồi dào. Thượng lưu thường vừa là vùng sinh thuỷ lớn, vừa có độ dốc lớn, nên quá trình phá huỷ sinh phù sa và chuyển tải đi xa có xu thế trội hơn quá trình lắng đọng, do đó dòng chảy thường có lượng phù sa lớn, với thành phần bao gồm cả các hạt kích thước lớn và nhỏ. Vùng hạ lưu độ dốc nhỏ, nước chảy hiền hoà, quá trình lắng đọng phù sa có xu thế trội hơn, nên lượng phù sa thường ít hơn và thành phần chủ yếu là các hạt kích thước không lớn, dễ lơ lửng.

Phù sa sông là nguồn cấp nguyên liệu cho quá trình lắng đọng thành tạo, nâng cao các vùng đồng bằng, là nguồn dinh dưỡng quý cho cây trồng và có ý nghĩa tích cực đối với sự thành tạo đất thổ nhưỡng. Tuy nhiên phù sa lớn là một bất lợi cho sử dụng trong sinh hoạt, gây bồi lắng hệ thống thuỷ nông, là cơ sở cho sự thành tạo bãi bồi, đảo trong sông, cửa sông tam giác châu và lục địa lấn biển. Nơi sông đổ vào biển hình thành vùng chuyển tiếp với tốc độ dòng giảm và thay đổi mạnh theo mức thuỷ triều, xáo trộn nước sông - biển diễn ra mạnh mẽ, tạo cơ chế thuận lợi cho sự lắng đọng phù sa, hình thành cửa sông mở rộng và có nhiều chi lưu. Sông càng ít phù sa, dạng tam giác châu biểu hiện càng yếu. Triều lên xuống và các dòng biển gây khó khăn cho quá trình này và khi vai trò của các quá trình biển trội hơn sẽ dẫn

44

đến việc sông chỉ đổ ra biển theo một lòng sông rộng, hình thành họng sông hoặc là cửa sông hình phễu.

Các chất hữu cơ tồn tại trong nước dưới dạng tan, keo hoặc lơ lửng. Dưới tác động của các yếu tố vật lý, hoá và sinh học, chúng sẽ chuyển từ dạng nọ sang dạng kia. Trong nước sông tự nhiên, chất hữu cơ thường chiếm 55% tổng chất rắn, 75% tổng chất rắn lơ lửng và 45% tổng chất rắn hoà tan.

Trong nước sông pH dao động từ 6,5 - 8,5.

Hầu hết các chất khí đều có thể hoà tan hoặc phản ứng với nước, trừ mê tan. Nồng độ ôxy hoà tan trung bình không quá 12mg/l và biến động theo nhịp điệu ngày đêm, mùa. CO2 dao động trong khoảng lớn, phụ thuộc vào pH: pH thấp CO2 ở dạng khí, pH từ 8 - 9 CO2 ở dạng HCO3

-, pH>10 CO2 chủ yếu tồn tại ở dạng CO32-

Chế độ nhiệt của nước sông tương đối đồng nhất. Yếu tố chính ảnh hưởng tới chế độ nhiệt của nước sông là: 1- Nguồn cấp nhiệt từ dòng chảy đến và trao đổi nhiệt với khí quyển, đất đá; 2- Mức độ xáo trộn khối nước. Phân bố nhiệt độ theo mặt cắt hoạt động hầu như bị san bằng, với chênh lệch nhiệt độ từ vài phần trăm đến vài độ, thể hiện ở chỗ trong thời gian bị đốt nóng mùa hè nhiệt độ nước mặt hơi cao hơn nhiệt độ nước đáy và nhiệt độ nước ven bờ hơi cao hơn nhiệt độ nước giữa dòng.

Diễn biến nhiệt độ ngày đêm thể hiện rõ trong mùa nóng, với biên độ phụ thuộc ba loại yếu tố sau:

Tỷ lệ nghịch với lượng nước sông.

Tăng khi đi từ cực xuống xích đạo.

Tăng khi trời trong và giảm khi trời âm u.

Diễn biến nhiệt độ năm phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và vĩ độ địa phương. Phân bố nhiệt độ theo chiều dài sông phụ thuộc độ dài sông, hướng chảy, đặc điểm khí hậu khu vực, đặc điểm nguồn cung cấp nước là nước mưa hay nước hồ. Những sông lớn chảy theo hướng kinh tuyến có chế độ nhiệt phân hoá theo chiều dài sông rõ rệt nhất và đi kèm với nó là một số hiện tượng tự nhiên đặc thù có tính tai biến cao.

Hệ sinh thái sông ngòi thuộc hệ nước chảy với đặc trưng quan trọng là sự phát triển đa dạng của động vật bơi và nghèo nàn hệ thực vật cũng như động vật đáy. Các loài sinh vật chủ yếu là vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, rong tảo, động thực vật phù du, lục bình, động vật đa bào, có xương sống và nhuyễn thể. Thành phần và mật độ các loài phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ động lực, thuỷ văn, địa hình, địa mạo và thành phần hoá học của nước. Vùng nước lợ cửa sông là nơi có hệ sinh thái đa dạng và năng suất cao, có giá trị khai thác về mặt kinh tế và đời sống. Một số loài cá có nhu cầu về chế độ động lực khác nhau trong mỗi giai đoạn sinh trưởng có nhu cầu di chuyển xuôi ngược dòng theo thời gian, nên cần sự thông thương dòng chảy trên toàn tuyến sông, mâu thuẫn với nhu cầu của một số ngành dùng nước khác.

2.3 Năng lượng dòng nước

Năng lượng của dòng nước trong các sông đổ ra biển được tính bằng công thức sau:

N = g . H.Q (2.1)

45

trong đó: g - gia tốc trọng trường, Q- lưu lượng; H- cao độ tuyệt đối nguồn sông; h - độ sâu trung bình mặt cắt ngang; B - chiều rộng mặt cắt ngang; i- độ dốc; R- bán kính thuỷ lực; C- hệ số Sêzi

Năng lượng dòng nước của một đoạn sông bất kỳ được tính bằng công thức

N = g . Q . ÄH (2.2)

trong đó: ÄH- chênh lệch cao độ đầu và cuối đoạn sông

Năng lượng dòng nước là sản phẩm của quá trình tuần hoàn nước dưới tác dụng của bức xạ Mặt Trời. Năng lượng dòng nước lớn khi lưu lượng lớn (đặc biệt là khi vận tốc dòng chảy và độ sâu nước chảy lớn), độ dốc dòng chảy lớn, độ cao cột nước dịch chuyển lớn. Năng lượng dòng nước lớn nhất tập trung ở vùng thượng lưu sông, nơi nước chảy xiết, sông nhiều ghềnh thác.

Năng lượng nước tiêu hao vào ba quá trình cơ bản sau:

Thắng sức cản chuyển động do ma sát ngoài và ma sát trong của dòng nước.

Chuyển tải phù sa.

Tương tác bờ đáy gây xói lở.

Độ sâu, độ rộng của mặt cắt ngang và vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo thời gian dưới tác động của nhiều nhân tố, dẫn tới động năng của dòng nước không bất biến mà luôn thay đổi. Dòng nước phải điều chỉnh cân bằng giữa động năng và tiêu hao động năng theo ba phương thức khác nhau: Khi động năng của dòng nước tăng thì tương tác dòng nước lòng sông tăng, trên các sông miền núi khó xói, quá trình này mài mòn vật chất có sẵn trong lòng sông, làm chúng tròn nhẵn hơn, còn trên các sông đồng bằng quá trình này gây xói lở bờ và tạo thêm phù sa. Khi động năng của dòng nước giảm, nếu lượng phù sa trong nước lớn hơn sức tải cát thì sẽ xảy ra quá trình lắng đọng phù sa tới lúc đạt được cân bằng.

2.4 Quy luật chuyển động của nước

2.4.1 Quá trình sinh dòng chảy từ mưa trên lưu vực

Mưa rơi trên lưu vực tổn thất vào ba quá trình cơ bản là thấm, làm ướt thực vật và điền trũng. Các quá trình tổn thất diễn ra không phải là lần lượt có quy luật mà tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể từng lưu vực. Lượng tổn thất trên mỗi lưu vực cũng không phải là đại lượng ổn định mà biến đổi theo thời gian tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể, đặc biệt là quá trình cấp và tiêu ẩm kỳ trước.

Khi cường độ mưa vượt quá cường độ tổn thất thì sẽ sinh lớp nước chảy tràn trên bề mặt sườn dốc, tập trung vào lưới sông rồi theo lòng sông chảy về cửa sông. Thông thường sườn dốc có độ dốc rất lớn nên tốc độ dòng chảy tràn trên sườn dốc khi không có vật cản sẽ rất lớn và tăng theo sự tăng độ sâu dòng chảy, độ dốc, độ dài sườn dốc, tạo ra động năng lớn công phá gây xói mòn và chuyển tải lượng vật chất xói mòn đi xa. Mức độ tập trung nước càng cao nguy cơ sinh lũ ác liệt càng lớn. Do vậy, những vùng có mưa trận lớn, địa hình cắt xẻ mạnh, độ dốc lớn có nguy cơ sinh lũ quét rất cao.

Các địa hình trũng thường chỉ chứa nước tạm thời, chúng bao gồm các vùng địa hình âm, các vùng đất bãi ven thuỷ vực, vùng lầy, đất ngập nước… Lưu vực có dung tích điền trũng càng cao sẽ càng làm giảm nguy cơ sinh lũ ác liệt và phân hoá dòng chảy cực đoan. Đó là do khi mưa lớn, một phần lượng nước có khả năng sinh lũ sẽ bị điền trũng, phần nước này sau đó

46

sẽ cấp từ từ trở lại cho hệ thống sông, hoặc ngấm, bốc hơi… cải thiện điều kiện khí hậu khu vực.

Sơ đồ quá trình hình thành dòng chảy do mưa trên lưu vực như sau:

HÌNH 2.1. SƠ Đồ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH DÒNG CHảY DO MƯA TRÊN LƯU VựC

2.4.2 Quy luật chảy tập trung trên lưu vực

Để tìm hiểu quy luật chảy tập trung trên lưu vực chúng ta sẽ lần lượt xem xét hai phương pháp diễn toán dòng chảy tại tuyến nghiên cứu theo lượng mưa và các đặc trưng hình thái thuỷ lực lưu vực.

Công thức căn nguyên dòng chảy là biểu thức toán học biểu diễn lưu lượng nước tại tuyến cửa ra (cửa sông, mặt cắt ngang nghiên cứu) bằng tổng toàn bộ các lưu lượng bộ phận, hình thành trên những phần khác nhau của lưu vực, trong những thời đoạn tính toán khác nhau, nhưng cùng chảy tập trung về tới cửa ra vào một thời đoạn tính toán.

Khi cường độ mưa vượt quá cường độ tổng tổn thất, tức mưa hiệu quả lớn hơn không, sẽ xuất hiện dòng trên mặt đất chảy tràn theo hướng sườn dốc về lưới sông và cửa sông. Xét theo diện tích lưu vực thì đơn vị nước hình thành trên phần lưu vực nằm càng xa cửa sông sẽ về tới cửa sông càng chậm hơn, còn xét theo thời gian thì đơn vị nước hình thành càng muộn sẽ tập trung về tới cửa sông càng chậm hơn.

Để giản đơn hoá quá trình xây dựng công thức người ta sử dụng 3 giả thiết sau:

Giả thiết rằng các lưu lượng nước thành phần chảy truyền về tới cửa sông với vận tốc ổn định theo thời gian, không phụ thuộc vào độ sâu dòng chảy. Nhờ đó, có thể dùng tài liệu đo đạc trong các quá trình hình thành dòng chảy trước đó để tính được vận tốc và thời gian chảy truyền về tới tuyến khống chế, vẽ được đường chảy đẳng thời, là đường nối các điểm có cùng thời gian chảy truyền về đến tuyến nghiên cứu và coi các đường chảy đẳng thời này là cố định theo thời gian.

47

Giả thiết rằng mưa hiệu quả phân phối đều trên diện tích lưu vực trong thời đoạn tính toán. Giả thiết sẽ gần thực tế hơn khi diện tích lưu vực nhỏ và thời đoạn tính toán ngắn.

Giả thiết rằng các lưu lượng bộ phận, hình thành trên các phần khác nhau của lưu vực, chảy truyền không biến hình về tới tuyến khống chế.

Việc sử dụng các giả thiết trên làm cho quá trình hình thành dòng chảy bị giản hoá đi đáng kể, nghĩa là có sai số nhất định, tuy nhiên nó cũng làm cho việc diễn giải quá trình dòng chảy được đơn giản, dễ hiểu và dễ tính toán hơn.

Công thức căn nguyên dòng chảy tổng quát có dạng:

Qi = ∑ (h=

=

ik

k 1k . fi - k + 1) (2.2)

Tlũ = Tmưa + maxτ - 1

trong đó: f- diện tích lưu vực có cùng thời gian chảy truyền; h - cường độ mưa hiệu quả; t - thời gian mưa; - thời gian chảy truyền cực đại; Tmaxτ lũ - thời gian lũ; Tmưa - thời gian mưa.

Triển khai công thức căn nguyên dòng chảy cho thấy: Khi thời gian mưa nhỏ hơn thời gian chảy truyền cực đại thì phân phối diện tích theo thời gian chảy truyền có vai trò quyết định tới phân phối dòng chảy và hình thành dòng chảy cực đại, còn khi thời gian mưa lớn hơn thời gian chảy truyền cực đại thì phân phối mưa theo thời gian có vai trò quyết định tới phân phối dòng chảy và hình thành dòng chảy cực đại. Nói một cách khác, phần lưu vực có diện tích lớn nhất, hoặc phần thời gian mưa có tổng lượng mưa hiệu quả lớn nhất sẽ có khả năng đóng vai trò quyết định trong sự hình thành dòng chảy cực đại trên sông. Kết hợp với đặc trưng hình thái và khí hậu lưu vực có thể thấy thượng và trung lưu thường có vai trò quan trọng nhất trong sinh thuỷ hình thành đỉnh lũ nói riêng và phân phối lũ nói chung. Do vậy, các giải pháp điều tiết dòng chảy nhằm hạn chế lũ thực hiện ở vùng thượng và trung du sẽ đạt hiệu quả lớn hơn và rộng hơn.

Lũ đơn vị: Là đường quá trình dòng chảy sinh ra bởi lượng mưa một đơn vị, rơi trong một đơn vị thời gian tính toán. Đơn vị lượng mưa thường chọn là 10 hoặc 25mm. Đơn vị thời gian tính toán được chọn tuỳ theo diện tích lưu vực: 12 giờ khi F > 2.500km2, 4 - 6 - 8 - 12 giờ khi F = 250 - 2.500km2, 2- 4 giờ khi F = 50 - 250km2 và 1 - 2 giờ khi F < 50km2 .

Đường lũ đơn vị tính toán là dạng trung bình của các đường quá trình lũ đơn vị thực đo, tách ra được từ số liệu đo đạc thực trong quá khứ. Trong phương pháp tính toán dòng chảy theo đường lũ đơn vị, người ta không quan tâm tới diễn biến của quá trình chảy truyền, xem đó như một quá trình trong hộp đen. Giả định của mô hình là:

Nếu có một trận mưa đơn vị rơi trên lưu vực xem xét, sẽ sinh ra trận lũ hoàn toàn giống như lũ đơn vị;

Nếu trong một đơn vị thời gian tính toán, lượng mưa rơi lớn hơn (hoặc nhỏ hơn) một đơn vị mưa m lần, thì đường quá trình dòng chảy tại tuyến cửa ra sẽ có đáy không đổi (tức thời gian lũ không đổi), còn tung độ thì tăng lên (hoặc giảm đi) m lần tương ứng.

Nếu mưa rơi trong một số đơn vị thời gian liên tiếp nhau, thì mỗi thời đoạn mưa đơn vị sinh ra được tại tuyến khống chế một con lũ đơn độc lập nhau về độ lớn, nhưng có phần trùng nhau về thời gian xuất hiện, do đó tung độ đường quá trình lũ thực tại tuyến khống chế được tính bằng cách cộng dồn tung độ của các đường quá trình do mưa một thời đoạn (có tính tới thời điểm bắt đầu khác nhau của các con lũ đơn đó).

48

Trong thực tế một trận mưa bất kỳ có thể được chia thành một số thời đoạn mưa liên tiếp. Sử dụng 3 giả thiết trên và đường lũ đơn vị có sẵn, chúng ta có thể tính toán được đường quá trình lũ gây nên bởi trận mưa đó.

Đường đơn vị có dạng gần giống đường phân phối diện tích giữa các đường chảy đẳng thời (tức đường quá trình dòng chảy do một đơn vị mưa hiệu quả rơi đều trên lưu vực trong một đơn vị thời gian tính toán, tính được theo công thức căn nguyên dòng chảy), nhưng bản chất chúng khác nhau: do được xây dựng theo lưu lượng thực đo, nên đường đơn vị có tính tới sự biến hình sóng lũ trên đường đi, do vậy nó phản ánh chính xác hơn quá trình chảy tập trung trên lưu vực. Nói một cách khác đường đơn vị là giá trị trung bình của đường quá trình lũ thực đo, còn công thức căn nguyên dòng chảy chỉ cung cấp đường quá trình tính toán, không xét tới biến hình sóng lũ. Tuy nhiên, trên thực tế việc tách được những con lũ do mưa một đơn vị rơi đồng đều trên toàn bộ bề mặt lưu vực gây ra là rất khó khăn và những trận lũ như vậy cũng không hoàn toàn giống nhau, cần đến một số thao tác toán nhất định làm tăng tính đại biểu, nhưng giảm tính ngẫu nhiên của hiện tượng. Mặt khác, đồng nhất quá trình hình thành dòng chảy do mưa đơn vị độc lập với quá trình hình thành dòng chảy do một bộ phận mưa nào đó trong một trận mưa lớn gây ra là không thực tiễn, sẽ dẫn tới sai số nhất định.

2.4.3 Quy luật chuyển động của nước trong sông

Loại dòng chảy

Nhìn chung chuyển động của nước trong sông thiên nhiên thuộc loại chảy rối, với các đặc trưng chuyển động biến đổi theo thời gian và không gian, nhưng giá trị tức thời của chúng vẫn thoả mãn phương trình thuỷ động lực học. Vào mùa kiệt, dòng chảy trong sông rất gần với dạng chuyển động ổn định, với các đặc trưng thuỷ lực của dòng (độ sâu, độ dốc, diện tích mặt cắt ngang, vận tốc) tại mỗi tuyến không thay đổi theo thời gian. Vào mùa lũ chuyển động của nước trong sông mang tính không ổn định, với các đặc trưng thuỷ lực của mỗi tuyến biến đổi theo thời gian. Sóng lũ trong sông thiên nhiên thuộc dạng sóng hoãn biến, chuyển dịch không ổn định, biến đổi từ từ. Trong quá trình di chuyển theo chiều dài sông, do trán lũ có độ dốc lớn, chuyển động với vận tốc lớn hơn, nên chuyển dịch về xuôi nhanh hơn lưng lũ, làm con sóng dài ra, đồng thời do lượng nước chuyển dịch không đổi nên độ cao đỉnh sóng giảm dần, sóng lũ biến hình dài ra và bẹt đi. Điều này được minh hoạ rất rõ khi xem xét hình dạng của sóng xả nhân tạo trên sông.

Trong đoạn sông cong, dòng chảy trên mặt có xu thế tiến thẳng vào vùng bờ lõm dưới tác động của lực li tâm, dòng phản hồi đi xuống vùng đáy và di chuyển về phía bờ lồi, hình thành một dòng chảy vòng khoét sâu, xói mòn bờ lõm và chuyển vận sản phẩm xói mòn sang phía bờ lồi lắng đọng tạo bãi bồi.

Trên đoạn sông thẳng cũng tồn tại các dòng chảy vòng. Một trong những lực tác động có thể sinh dòng chảy vòng trên sông là lực Côriôlit, tác động hướng vào phía phải của chuyển động ở Bắc bán cầu và vào phía trái của chuyển động tại Nam bán cầu.

Theo Lêliapxki, trong đoạn sông thẳng có tồn tại hai loại dòng chảy vòng là dòng chảy phân tán ở đáy và dòng chảy tập trung ở đáy sông. Trong dòng chảy vòng phân tán ở đáy sông, dòng trên mặt hướng về phía đường sâu nhất và dòng đáy từ vùng nước sâu nhất hướng về hai bờ, hình thành hai dòng chảy vòng, kết hợp với dòng chảy thẳng, chúng hình thành những dạng chảy xoáy như cái mở nút chai nhưng theo chiều ngược nhau, tạo ra sự xói sâu phần giữa lòng sông và bồi hai vùng đáy gần bờ. Dòng chảy vòng phân tán ở đáy sông thẳng có thể gặp trong các sông thiên nhiên khi nước lũ lên, với thực tế là các vật nổi cuốn theo

49

dòng lũ thường tập trung vào giữa dòng, hoặc khi triều rút, nước ở giữa sông rút nhanh hơn. Những dòng chảy vòng kiểu này góp phần duy trì hình dạng đáy sông ổn định dạng parabôn, với phần sâu nhất nằm giữa hai vòng xoáy. Trong dòng chảy vòng tập trung ở đáy sông, dòng trên mặt hướng về hai bờ, gây xói vùng bờ, còn dòng đáy tập trung vào giữa sông, tạo bồi lắng. Hiện tượng này gặp trong sông thiên nhiên khi triều dâng, mặt nước giữa sông dâng cao hơn mặt nước hai bên bờ. Dòng chảy vòng tập trung ở đáy là một trong những nguyên nhân gây ra sự hình thành vùng bồi nông ở khoảng giữa dòng, giữa hai vòng xoáy. Ngoài ra, các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm với những thay đổi về độ rộng, độ sâu lòng chảy và tốc độ nước còn tạo ra những dòng chảy có 4 vòng xoáy hoặc nhiều hơn nữa.

Nghiên cứu dòng chảy vòng trong sông thiên nhiên rất phức tạp do việc đo đạc thực địa gặp khó khăn, còn các vấn đề lý thuyết chưa được giải quyết triệt để.

Vận tốc dòng chảy

Vận tốc trung bình của dòng chảy tính bằng công thức Sêzi

V = C.(Ri)1/2 (2.3)

trong đó: i- độ dốc; C - hệ số Sêzi, được xác định gần đúng bằng công thức Manning C = R1/6/n ; R- bán kính thuỷ lực; n- hệ số nhám, phụ thuộc loại lòng sông.

Đường phân bố vận tốc theo chiều rộng sông có dạng tương tự hình dạng mặt cắt ngang lòng sông, với giá trị cực đại đạt được tại vùng nước sâu nhất, bằng không tại mép nước. Trên đoạn sông thẳng, vận tốc lớn nhất thường đạt được ở khoảng giữa dòng, còn trên đoạn sông cong vận tốc lớn nhất gặp ở vùng sát bờ lõm. Trong mỗi mặt cắt ngang ổn định, thường tìm thấy một thuỷ trực mà tại đó vận tốc trung bình thuỷ trực gần bằng vận tốc trung bình toàn mặt cắt (thuỷ trực đại biểu).

Trong mặt cắt ngang lõm đều, khi không có cản trở dòng chảy trên mặt nước, phân bố vận tốc theo độ sâu có dạng hypecbôn với cực đại đạt được trên mặt nước và giá trị trung bình gần bằng vận tốc thực đo tại điểm 0,6 độ sâu. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với việc kiểm soát dòng chảy trong điều kiện cấp bách, khi không có thời gian và nhân lực đo vận tốc theo quy phạm đầy đủ. Vận tốc vùng đáy biến đổi nhanh và kém ổn định do tương tác đáy - nước, hoặc do xuất hiện dòng phân tầng ngược, còn vận tốc vùng mặt có thể không tuân theo quy luật hypecbôn trong những trường hợp phát sinh dòng ngược do gió, nước dâng... do vậy quy phạm đo vận tốc dòng chảy thường bố trí mật độ điểm đo tại các vùng này dày hơn.

Lưu lượng dòng chảy

Lưu lượng dòng chảy là lượng nước chuyển qua mặt cắt ngang hoạt động của dòng nước trong một đơn vị thời gian. Lưu lượng dòng chảy được tính bằng công thức:

Q = Vtb . ω = Vtb . B. htb (2.5)

trong đó: ω - diện tích mặt cắt ngang hoạt động, Vtb- vận tốc trung bình dòng chảy; B- chiều rộng mặt cắt ngang; htb - độ sâu trung bình mặt cắt ngang

Giữa lượng dòng chảy (DC) tuyến trên và tuyến dưới của sông tồn tại quan hệ khá chặt chẽ, gọi là quan hệ tương ứng. Độ chặt chẽ của tương quan giảm theo sự tăng khoảng cách hai tuyến và mức biến hình sóng lũ. Quan hệ có dạng:

DCtuyến dưới = F (DCtuyến trên , đặc trưng đoạn sông)

= F (DCtuyến trên , thời gian chảy truyền). (2.5)

50

Đây là cơ sở cho một trong những phương pháp cổ điển dự báo ngắn hạn dòng chảy trên sông mà ngày nay vẫn được áp dụng rộng rãi với độ chính xác cho phép và giảm theo sự tăng thời gian dự kiến của dự báo.

2.5 Hình dạng lòng sông và tương tác dòng nước lòng sông

2.5.1 Hình dạng lòng sông trên mặt bằng

Trong các thung lũng khó xói, hình dạng lòng sông trên mặt bằng hình thành do sự thích nghi của dòng nước với những chỗ uốn cong của địa hình - gọi là uốn khúc sơn văn, có tính tương đối ổn định, thường gặp ở vùng thượng lưu sông. Trong điều kiện đáy thung lũng dễ bị xâm thực, các khúc uốn hình thành do hệ quả tương tác dòng nước - lòng sông, gọi là uốn khúc thuỷ văn, thường gặp trong vùng đồng bằng.

Nghiên cứu hình dạng lòng sông trong các thung lũng đồng bằng dễ xói cho thấy chính dạng lòng sông uốn khúc mới thuộc loại ổn định và mang tính đặc trưng. Tuy nhiên các khúc uốn cũng biến động tuân theo một số xu thế chính sau: 1- Chuyển dịch tự do xuôi dòng; 2- Chuyển dịch quanh những điểm uốn cố định trên mặt bằng; 3- Cắt dòng.

Sự chuyển dịch tự do của các khúc uốn xuôi dòng chỉ có thể xảy ra trong điều kiện đất đá đồng nhất. Khi đó dòng nước chuyển động xói vào phần dưới của tất cả các đoạn lõm, làm cho các khúc uốn dịch chuyển dần về xuôi. Trong điều kiện đáy thung lũng cấu tạo không đồng nhất, với những vị trí khó xói, thì chuyển dịch các khúc uốn bị cản trở, các khúc uốn sẽ phát triển xoay quanh những điểm khó xói này.

Độ uốn khúc càng lớn, độ dốc và do đó khả năng tiêu thoát nước càng giảm. Sự giảm này có thể đi tới giới hạn mà tại đó dòng nước không có khả năng xói mòn tiếp các bờ, làm cho các khúc uốn không phát triển thêm được, tạo ra những dạng mêanđrơ ổn định.

Hạ lưu các sông có đồng bằng châu thổ lớn và đổ ra vùng biển có biên độ triều lớn cũng thường uốn khúc mạnh

Trong quá trình phát triển tự do, sẽ xuất hiện những đoạn sông cong gấp khúc, bán kính cong rất nhỏ, điểm đầu và điểm cuối đoạn cong rất gần nhau trên mặt bằng. Khi lượng nước mùa lũ lớn, tiêu thoát qua khúc uốn gặp khó khăn, nếu eo đất nhỏ giữa hai đầu khúc uốn dễ xói, dòng nước lũ sẽ cắt qua đó, tạo thành một đường nước chảy mới ngắn hơn và có độ dốc lớn hơn, thoát lũ nhanh hơn. Đồng thời do lưu tốc lớn, sức tải cát của dòng nước trong đoạn sông mới tạo ra sẽ lớn, trong khi đó, cửa vào của đoạn sông mới nằm sát bờ lõm của đoạn cong cũ nên nước vào là nước trên mặt mang ít phù sa, dẫn đến quá trình xói lở trên đoạn sông mới diễn ra rất mạnh, mặt cắt mở rộng nhanh. Ngược lại, trên đoạn cong cũ, vì độ dốc nhỏ, lưu tốc nhỏ, sức tải cát nhỏ, trong khi đó dòng vào mang nhiều bùn cát nên bị bồi mạnh, chỉ sau 3 - 4 năm phần đầu của đoạn sông cong cũ sẽ bị lấp hoàn toàn, phần cuối thường sẽ hình thành hồ.

Sự thay đổi cao độ mốc xâm thực cơ sở (nhân tạo hoặc tự nhiên) cũng là một nguyên nhân quan trọng dẫn tới thay đổi chế độ thuỷ lực trong sông, thay đổi tương tác dòng nước lòng sông, dẫn đến những biến động bất thường hình dạng lòng sông trên mặt bằng, nâng cao hoặc hạ thấp đáy sông, tạo ra các thềm sông mới.

51

HÌNH 2.2. SƠ Đồ CHUYểN DịCH Vị TRÍ LÒNG SÔNG THEO THờI GIAN

2.5.2 Hình dạng đáy sông

Hình dạng đáy sông thường không đều đặn và bằng phẳng mà bao gồm các lạch sâu và bãi cạn xen kẽ nhau kiểu bàn cờ. Trên đoạn sông cong hình đạng này thể hiện rõ nét nhất với một lạch sâu ăn sát vào bờ lõm ở phần đầu của đoạn sông cong và một bãi cạn bên bờ lồi ở phần cuối của đoạn sông cong, ngoài ra trên đoạn sông cong còn hình thành một bãi nông hình yên ngựa vắt ngang sông cắt qua đường sâu nhất.

Định luật Facgơ về mối tương quan giữa độ cong của đoạn sông và hình dạng đáy sông phát biểu như sau:

Đường có độ sâu lớn nhất dọc sông nép sát vào bờ lõm và đối diện với chúng là những bãi bồi nông.

Phần sâu nhất của lạch sâu và phần nông nhất của bãi vắt dịch xuống theo dòng so với những điểm có độ cong lớn nhất và nhỏ nhất gần bằng 1/4 chiều dài của lạch sâu cộng bãi vắt.

Sự thay đổi độ sâu nhịp nhàng hình thành khi độ cong thay đổi nhịp nhàng, mọi sự thay đổi độ cong đột ngột sẽ khiến độ sâu thay đổi đột ngột.

Độ cong càng lớn, độ sâu của lạch càng lớn.

Đối với một độ cong cho sẵn, khi độ dài của đoạn sông tăng, độ sâu lúc đầu tăng rồi sau đó giảm và đối với mỗi đoạn sông tồn tại một giá trị độ dài đường cong trung bình nào đó thích hợp nhất với các độ sâu.

Độ uốn khúc tăng dẫn đến giảm độ dốc, giảm thời gian chảy truyền, giảm mức ác liệt của lũ và ngược lại. Trong điều kiện thung lũng đồng bằng, độ uốn khúc thuỷ văn tự nhiên thể hiện trạng thái cân bằng tương đối ổn định của tương tác dòng nước - lòng sông.

Những cố gắng nhân tạo hướng tới thay đổi độ uốn khúc trên một đoạn sông, thay đổi hình dạng bờ đáy có thể dẫn tới thay đổi tương tác bờ đáy tại chỗ và tạo ra phản ứng dây chuyền tới toàn bộ quá trình trên phần hạ lưu công trình, phá vỡ quy luật tự nhiên toàn tuyến, tạo ra bất thường dòng chảy lũ và biến hình sóng lũ ngoài khả năng dự đoán và phòng tránh, gây hệ quả nghiêm trọng. Đây là cơ sở khoa học cho công tác thiết kế chỉnh trị dòng sông phục vụ giao thông vận tải cũng như chống xói lở bờ.

52

Trên nhiều đoạn sông thẳng và rộng, nếu lòng sông dễ xói hơn bờ thì quá trình xói bồi đáy sông có thể dẫn tới hình thành các bãi bên nằm so le nhau ở hai bên bờ, đối diện mỗi bãi là lạch sâu, giữa hai lạch sâu cũng có một ghềnh cạn, đường chủ lưu là một đường uốn khúc. Về mùa kiệt, các bãi nổi lên, lòng sông trở nên quanh co uốn khúc, chảy quanh các bãi bên. Theo Rôsinski, trong sông thẳng, bãi ở vị trí so le là không thể tránh khỏi; Do tác dụng qua lại giữa dòng nước và lòng sông, khiến cho lòng sông sinh ra biến hình hoặc có những bãi bên so le nhau để thích ứng với kết cấu của dòng nước. Những bãi bên này cũng di chuyển dần về hạ lưu trong khi bảo tồn về hình dạng và cấu trúc so le, gây bất lợi cho các hoạt động kinh tế cần độ sâu ổn định ở vùng bờ.

Đoạn sông thẳng có lòng sông đơn nhất phần nhiều nằm trong thung lũng sông thẳng, hẹp, hoặc trong thung lũng sông rộng nhưng bờ khó xói lở, thổ nhưỡng ven bờ phần lớn là đất thịt pha sét hoặc đất sét chịu được xói.

2.5.3 Chỉ tiêu ổn định lòng sông

Chỉ tiêu ổn định lòng sông theo chiều dọc của Makavêep

ϕh = d/(hI) (2.6)

trong đó: d- đường kính hạt lơ lửng (mm); h- độ sâu (m); I - độ dốc mặt nước (mm/m).

Khi hệ số ổn định lớn, độ ổn định lớn. Khi hệ số ổn định nhỏ (< 0,2), độ ổn định lòng sông sẽ kém.

Hệ số ổn định lòng sông theo chiều rộng của Antunin:

ϕB = B.I1/5. Q-1/2 (2.7)

trong đó: I - độ dốc mặt nước; B - độ rộng sông ứng với lưu lượng tạo lòng (m); Q- lưu lượng tạo lòng (m3/s)

Hệ số ϕB thay đổi trong khoảng từ 0,5 - 1,7. Hệ số càng nhỏ thì độ ổn định của bờ sông càng lớn.

Lưu lượng tạo lòng là lưu lượng có tác dụng rất lớn đến quá trình tạo lòng sông cũng như diễn biến lòng sông. Theo Makavêep, diễn biến lòng sông có quan hệ chặt chẽ với chuyển động của bùn cát. Mức chuyển cát càng lớn thì diễn biến lòng sông càng mạnh. Lưu lượng tương ứng với mức chuyển cát lớn nhất là lưu lượng tạo lòng. Theo Makavêep, lưu lượng ứng với giá trị (Qm.P.I) lớn nhất sẽ là lưu lượng tạo lòng, trong đó: Q - lưu lượng nước, P - tần số xuất hiện của lưu lượng Q trong năm điển hình (năm có lượng ngậm cát bình quân năm bằng trung bình nhiều năm), I - độ dốc mặt nước ứng với mức lưu lượng Q.

Đa số các sông chưa chỉnh trị ở châu Âu có hai trị số cực đại của tích (Qm.P.I): Trị số đầu ứng với mực nước lớn có tần suất 5 – 10% và tạo thành lưu lượng tạo lòng mùa lũ, trị số cực đại thứ 2 tương ứng mực nước có tần suất 25 – 50% tạo thành lưu lượng tạo lòng mùa kiệt. Tính toán thử nghiệm cho sông Hồng, đoạn Sơn Tây - cửa sông Đuống cho thấy Q tạo lòng thứ nhất bằng 11.200m3/s, Q tạo lòng thứ hai bằng 8.000m3/s.

2.5.4 Dòng chảy phù sa

Dòng chảy phù sa là dòng vật chất dạng hạt chuyển động trong sông cùng với dòng nước. Nguồn cung cấp phù sa cho sông là: 1- Xói mòn bề mặt và cuốn theo do dòng nước, gió; 2- Xói mòn bờ đáy.

53

Phù sa trong sông được phân thành hai loại theo đặc điểm chuyển động là phù sa lơ lửng và phù sa đáy (di đẩy). Sự phân loại này chỉ có tính tương đối do trạng thái lơ lửng của hạt vật chất phụ thuộc: 1- Đặc tính bản thân hạt (độ thô thuỷ lực); 2- Đặc điểm thuỷ lực khối nước. Độ thô thuỷ lực của hạt là tốc độ rơi đều của nó trong nước tĩnh, phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng của hạt, mật độ hạt cũng như độ nhớt và mật độ nước. Độ thô thuỷ lực (w) được tính bằng công thức:

w = [d.(ρ - 1). β-1]1/n (2.9)

trong đó: d- đường kính hạt; ρ- mật độ hạt; n,

β - tham số thực nghiệm:

Khi d <0,2 cm n=1,2 β = 0,007

Khi d >0,2 cm n = 2 β = 0,006

Khi thành phần thẳng đứng của vận tốc nước lớn hơn hoặc bằng độ thô thuỷ lực của hạt thì nó sẽ ở trạng thái lơ lửng.

Phù sa lơ lửng lại phân thành hai loại là: 1- Chất tạo lòng, chiếm đa số; 2- Chất không tạo lòng, kích thước nhỏ (<0,005 mm), luôn luôn ở trạng thái lơ lửng mà không phụ thuộc đặc tính thuỷ lực của nước. Theo độ sâu các hạt nhỏ phân bố tương đối đồng đều trong khi phân bố hạt lớn tăng dần khi đi xuống sâu. Vận tốc dòng chảy càng lớn thì phân bố phù sa lơ lửng theo độ sâu càng đều. Xuôi dọc sông lưu lượng phù sa tăng nhưng độ thô thuỷ lực và độ đục giảm do giảm vận tốc và hạt bị mài mòn trong quá trình chuyển động.

Phù sa đáy chuyển dịch theo ba cách trượt, lăn và nhảy cóc tuỳ theo đặc điểm bề mặt đáy, hình dạng, kích thước và trọng lực hạt, tốc độ nước vùng sát đáy, tuân theo quy luật Eri: trọng lượng hạt lăn tỷ lệ với luỹ thừa bậc sáu của tốc độ. Giả sử tỷ lệ tốc độ dòng chảy sông giữa vùng hạ lưu và thượng lưu là 1:4 thì tỷ lệ trọng lượng các hạt chuyển dịch tại hai đoạn sông này là 1: 4096, do đó phù sa sông đồng bằng thường là cát nhỏ, trong khi phù sa sông miền núi có cả cuội, sỏi, đá tảng.

Sức tải cát của dòng là lượng phù sa mà dòng nước có thể mang được ứng với mỗi trạng thái động lực (vận tốc) cụ thể. Vận tốc thay đổi khả năng tải cát của dòng cũng thay đổi. Khi lượng phù sa thực tế lớn hơn sức tải cát thì sẽ xảy ra bồi lắng phần vượt trội. Còn khi sức tải cát lớn hơn lượng phù sa thực tế trong sông thì năng lượng dư sẽ bị hướng vào công phá bờ đáy gây xói mòn và bổ sung phù sa để tạo cân bằng. Có rất nhiều công thức lý thuyết, bán kinh nghiệm và kinh nghiệm để tính sức tải cát của dòng nước. Tuy nhiên các công thức cho những kết quả tính toán không giống nhau và chưa sát với giá trị thực đo.

Chế độ phù sa trong năm phụ thuộc đặc điểm nguồn cung cấp phù sa, chế độ mưa và chế độ nước sông. Mùa kiệt độ đục và lưu lượng bùn cát đều nhỏ và ít biến động. Ở Việt Nam độ đục các sông nhỏ 10 - 50g/m3, sông lớn 50 - 200g/ m3. Đầu mùa lũ độ đục và lưu lượng phù sa đều tăng mạnh, đường quá trình phù sa có dạng răng cưa nhiều đỉnh, phù hợp với đường quá trình nước. Trên các sông nhỏ miền núi, đỉnh đường quá trình phù sa thường xuất hiện cùng hoặc sau đỉnh lũ; Trên các sông lớn đồng bằng - xuất hiện trước.

Phù sa sông ngòi là lượng vật chất có giá trị dinh dưỡng cao và nguồn cung cấp cho các quá trình bồi lắng hình thành một số dạng địa hình. Kích thước phù sa lơ lửng thích hợp nhất ˜ 0,15mm, lớn hơn sẽ gây bồi lắng kênh, nhỏ hơn gây màng bít lỗ rỗng của đất.

54

Chương 3

TÀI NGUYÊN NƯỚC HỒ VÀ HỒ CHỨA

3.1 Tài nguyên nước hồ

Hồ là những phần trũng của địa hình có nước tĩnh thường xuyên. Trên thế giới có khoảng 2,8 triệu hồ tự nhiên, trong đó có 145 hồ có diện tích mặt nước trên 100km2, chứa 95% tổng lượng nước các hồ. Hồ hiện chứa 0,313% thể tích nước ngọt lục địa, gấp khoảng 6 lần lượng nước có trong các hệ thống sông. Riêng Bai Can, hồ sâu nhất thế giới, đã chứa 23.000km3

nước, bằng gần 1/4 tổng lượng nước các hồ và bằng 1/10 lượng nước ngọt toàn cầu. Không phải tất cả các hồ trên thế giới đều chứa nước ngọt. Biển hồ Caxpiên là một hồ nước mặn, hồ Chết là hồ chứa loại nước mặn nhất thế giới.

Đặc trưng hình thái quan trọng nhất của hồ là diện tích mặt nước và dung tích hồ. Chúng biến đổi theo sự thay đổi độ cao mặt nước hồ (hoặc độ sâu). Đối với những hồ có bờ đáy ổn định, quan hệ giữa diện tích mặt nước và dung tích hồ với độ sâu tương đối ổn định và được biểu diễn dưới dạng bảng hoặc đồ thị. Diện tích mặt hồ càng lớn, khả năng trao đổi chất và năng lượng với khí quyển càng lớn, trong đó đáng lưu ý là những quá trình như bốc hơi, xâm nhập ôxy từ khí quyển, đốt nóng, sóng... Chiều dài đà gió càng lớn thì sóng do gió càng cao, tạo ra sự xáo trộn sâu hơn trong tầng mặt và tạo nước dồn sinh dòng chảy do gió. Tỷ lệ dung tích trên độ sâu hồ càng lớn thì chế độ nước trong hồ càng ổn định, đồng thời sự phân bố các đặc trưng thuỷ lý, thuỷ hoá, thuỷ sinh và chế độ động lực càng kém đồng nhất.

Bảng 3.1. Các hồ lớn trên thế giới

Hồ Diện tích (km2)

Độ sâu lớn nhất (m) Hồ Diện tích

(km2) Độ sâu lớn

nhất (m) Caxpiên Thượng Victoria Aran Hurôn

371.795 82.362 69.485 65.527 59.570

995 406 81 68 229

Misigân Tanganyika Gấu lớn Baican Nyatxa

58.016 32.893 31.792 30.510 29.604

282 1.417 413 1.620 678

Mực nước hồ là hàm của các yếu tố sau:

Đặc điểm chu kì nước nhiều năm.

Tương quan giữa lượng nước đến và nước đi.

Đặc điểm mặt nước hồ.

Chế độ động lực trong hồ.

Hoạt động kiến tạo, địa chấn.

Dao động mực nước hồ chia thành ba loại:

Dao động tuyệt đối, có tính quy luật, là dao động có liên quan tới sự thay đổi trữ lượng nước hồ do các tác nhân khí hậu, biên độ dao động lớn.

Dao động thế kỷ, liên quan tới hoạt động nâng lên hạ xuống của bề mặt Trái Đất, diễn ra chậm.

55

Dao động tương đối, bất thường, diễn biến nhanh, như sóng, nước dồn. Loại dao động thứ ba này có đặc điểm quan trọng là có thể mang tính khu vực, làm cho mặt nước hồ không bằng phẳng và không nằm ngang.

Dòng chảy trong hồ có vai trò làm tăng xáo trộn trong khối nước, do đó nó là một nhân tố tích cực cho quá trình tự làm sạch và đồng nhất các đặc trưng thuỷ lý, thuỷ hoá theo không gian. Chế độ dòng chảy thường xuyên trong hồ có nhiều điểm phân biệt với chế độ dòng chảy trong sông như:

Vận tốc không lớn.

Dòng chảy thường khó phân bố trên toàn mặt cắt ngang

Hướng dòng chảy phân tán, phụ thuộc phức tạp vào vị trí điểm nước vào ra hồ, lưu lượng nước, hình dạng hồ, gió, nhiệt độ... Đo đạc đầy đủ trên một số hồ lớn cho thấy hướng dòng chảy trong hồ phân hoá theo diện và độ sâu rất phức tạp.

Điều kiện hình thành dòng phân tầng trong hồ là:

Tỷ trọng của nước gia nhập so với nước hồ khác nhau đáng kể.

Hồ tiếp nhận nước có độ sâu lớn, độ dốc thuận, đáy và chiều rộng không có những thay đổi đột biến.

Khi có các điều kiện trên, dòng nước nhập vào sẽ có khả năng chuyển động thành tầng riêng, không hoà nhập, hoặc hoà nhập từ từ vào khối nước hồ. Các dòng phân tầng trên mặt có khả năng hoà trộn nhanh hơn do xáo trộn. Dòng phân tầng đáy vừa khó hòa nhập do xáo trộn kém, vừa tăng nguy cơ gây ô nhiễm đáy hồ. Dòng chảy không thường xuyên trong hồ bao gồm dòng trôi dạt do gió, dòng do chênh lệch áp suất không khí, dòng đối lưu nhiệt và dòng mật độ.

Đối lưu nhiệt trong miền biến đổi nhiệt độ >4oC chỉ diễn ra trên tầng mặt khi nhiệt độ giảm do mất nhiệt từ trên mặt và trong miền biến đổi nhiệt độ <4oC chỉ xảy ra khi nhiệt độ tăng từ trên mặt do được cấp nhiệt.

Trong các hồ nước sâu, dòng chảy nhỏ, có thể diễn ra hiện tượng phân tầng nhiệt như sau:

Tầng sâu, Hypolimnion, nhiệt độ gần 4oC ổn định theo độ sâu và theo thời gian ngày, mùa do xáo trộn kém.

Tầng mặt, Epilimnion (5 - 20m), nhiệt độ hầu như đồng đều theo độ sâu, do xáo trộn tốt bằng dòng do gió, đối lưu..., biến động nhiệt theo thời gian phụ thuộc vào điều kiện khí hậu.

Tầng giữa, Metalimnion, còn gọi là tầng nêm nhiệt, dày khoảng (2 - 7m), có nhiệt độ trung gian giữa hai tầng trên, do xáo trộn kém, với gradien nhiệt theo độ sâu là lớn nhất trong toàn khối nước.

Khi nhiệt độ nước lớn hơn 4oC, phân tầng được gọi là thuận nhiệt, còn khi nhiệt độ nhỏ hơn 4oC, phân tầng được gọi là nghịch nhiệt. Phân tầng nhiệt là yếu tố cản trở sự phát tán vật chất trong khối nước và đồng nhất hoá các giá trị đặc trưng thuỷ lý, thuỷ hoá, dẫn đến cản trở quá trình tự làm sạch của nước.

Một hệ sinh thái hồ hoàn chỉnh có đủ các thành phần sinh vật tự dưỡng, dị dưỡng và sinh vật phân huỷ thích nghi với trạng thái nước tương đối tĩnh. Vùng bờ thoải là nơi sống lý tưởng của các vành đai thực vật thuỷ sinh thích nghi với các độ sâu khác nhau. Tầng mặt có ánh sáng là nơi sinh sống của nhiều loại thực vật phù du, tạo môi trường thuận lợi cho động vật

56

phát triển. Hệ động vật có mặt các loài ăn thực vật, động vật tầng mặt, tầng đáy, do đó đa dạng sinh học và năng suất sinh học đều cao.

Vùng bờ hồ có thực vật phát triển có xu thế nông dần, bờ tiến vào vùng nước sâu rất nhanh, độ sâu khối nước và dung tích hồ giảm nhanh chóng, thậm chí tới mức biến hồ thành đầm lầy. Trầm tích hồ có thể trở thành nguồn gây ô nhiễm khối nước nếu xuất hiện những cơ chế cho phép cuốn chúng trở lại khối nước, như đối lưu, xáo trộn... Khả năng này tăng theo sự giảm độ sâu hồ.

Cán cân nước hồ có đặc điểm là tỷ trọng dòng đến, dòng đi so với lượng nước trong hồ không lớn. Tiêu hao nước trong các hồ không có dòng chảy đi liên quan chủ yếu với ngấm, bốc hơi và các hoạt động nhân sinh. Khi bốc hơi là nguyên nhân chủ đạo gây tiêu hao nước hồ, thì sẽ xảy ra quá trình tích luỹ muối khoáng gây mặn hoá hồ và suy thoái hệ sinh thái hồ.

Thành phần hoá học nước hồ phụ thuộc vào các yếu tố chính sau:

Đặc điểm dòng đến và đi.

Mức độ xáo trộn nước trong hồ.

Đặc điểm các quá trình cơ lí, hoá sinh trong hồ.

Dòng chất lơ lửng gia nhập vào hồ sẽ dễ dàng lắng đọng tạo trầm tích làm nông đáy hồ, do tốc độ dòng chảy trong hồ nhỏ hơn rất nhiều so với trong sông. Dòng chất tan, nếu có hàm lượng cao hơn trong nước hồ thì sẽ phân tán vào nước hồ, làm tăng độ khoáng hoá nước hồ ngay cả khi dòng chảy ra bằng dòng chảy vào. Bốc hơi không đem theo các chất khoáng, do vậy tương quan giữa lượng bốc hơi và lượng dòng vào càng lớn, độ khoáng hoá của hồ tăng càng nhanh. Chính vì vậy nước các hồ nằm trong vùng khô hạn thường có độ khoáng hoá cao. Mức độ xáo trộn nước hồ càng cao thì khả năng tự làm sạch của nước càng lớn và phân bố vật chất càng đồng đều, còn khi nước hồ càng tĩnh thì quá trình lắng đọng diễn ra càng thuận lợi.

Chế độ nước hồ càng tĩnh, khả năng lắng đọng trầm tích trong hồ càng lớn. Các hồ sâu, bờ đá và nghèo dinh dưỡng, Oligotrophic, sinh vật kém phát triển, trầm tích đáy chủ yếu là chất khoáng (chiếm đến 85 - 95% trọng lượng khô). Trong các hồ nông, bờ đất và giàu dinh dưỡng, sinh vật phát triển tốt, trầm tích đáy có thành phần hữu cơ cao (chiếm đến 50-80% trọng lượng khô). Trong trầm tích một số hồ đặc biệt có thể có tích luỹ những loại chất có giá trị đạt tới mức độ khai thác, trong đó thường gặp nhất là than bùn, sắt, mangan.

Hồ thuộc loại đất ngập nước biệt lập có vai trò tự nhiên và nhân văn hết sức quan trọng. Hồ cung cấp nước trực tiếp cho nhu cầu của người và sinh vật, cung cấp không gian sống cho thuỷ sinh, điều tiết dòng chảy mặt, lưu thông với các thuỷ vực mặt và ngầm, điều hoà khí hậu. Trong những vùng kém ẩm, khả năng sinh thuỷ không đủ hình thành mạng lưới sông ngòi, thì sự tồn tại của các hồ có vai trò quan trọng đối với toàn bộ hệ sinh thái khu vực nói chung và sự sống của con người nói riêng. Chúng tạo ra các ốc đảo nước ngọt có ý nghĩa sống còn đối với động vật hoang dã và hệ thuỷ sinh địa phương, là nơi nghỉ chân của nhiều loài chim di cư, góp phần tạo ra và duy trì đa dạng sinh học.

Các hồ lớn ít lưu thông và có độ sâu lớn thường có hệ sinh thái đặc thù, với nhiều loài đặc hữu có giá trị rất cao cả về kinh tế và đa dạng sinh học. Hồ Bai Can sâu nhất thế giới (1.620m). Hồ nước mặn Caxpiên rộng nhất thế giới, 371.000km2. Biển Chết ở bán đảo A Rập có độ muối 20%, cao gấp 7 lần nước biển thông thường, là sản phẩm của quá trình bốc hơi liên tục, biển hầu như không có sự sống. Hồ Niuoacơ trên đảo Ki Tin, Bắc cực có 5 tầng nước do thành phần nước phân hoá, có nguồn gốc khác nhau, mặt hồ đóng băng gần như quanh năm nên ít xáo trộn. Trên cùng là nước ngọt với hệ sinh thái nước ngọt rất đa dạng; Tầng thứ

57

hai có chứa nhiều muối vi lượng, cư dân chủ yếu có các loài động vật tiết túc, giáp xác như tôm, cua...; Tầng thứ ba nước lợ, có các loài hải quỳ, sao biển, cá biển; Tầng thứ tư màu hồng, có nhiều tảo và vi khuẩn hấp thụ sunfuarơ; Tầng thứ năm ở đáy, có nhiều bùn thối đen và vi khuẩn yếm khí.

Tuy nhiên hồ cũng là một hệ thống tự nhiên nhạy cảm. Những tác động tự nhiên vào cán cân nước hồ như làm tăng giảm thành phần dòng đến hoặc đi của hồ, làm thay đổi cân bằng nước hồ và cân bằng dòng vật chất trong hồ đều có thể gây nên những hệ quả rất xấu, như suy thoái, ô nhiễm hồ, khủng hoảng hệ sinh thái hồ, cạn kiệt và biến mất hồ... Nhiều loài đặc hữu trong các hồ có giá trị rất cao về mặt kinh tế hoặc sinh thái, có vai trò quan trọng tạo ra những giá trị cảnh quan sinh thái và du lịch trong hồ có thể bị tuyẹet diệt do bị khai thác quá mức hoặc do chất lượng nước hồ suy giảm.

Bảng 3.1. Khủng hoảng biển Aran Aran từng là biển hồ lớn thứ 4 trên lục địa, diện tích 66.000km2, chứa 1.064km3 nước, dòng chảy hàng năm từ sông Amuaria và Sư Đaria gia nhập vào hồ là 56 km3, nhưng hồ cũng tiêu hao 60km3/năm vào bốc hơi, do đó cán cân nước hồ tự nhiên đã luôn bị thiếu hụt. Năm 1975, trên lưu vực hai con sông đổ vào hồ, người ta đã mở rộng sản xuất, làm cho diện tích bông cần tưới tăng trên 10 triệu ha, lượng nước tưới được khai thác trực tiếp từ hai sông đổ vào hồ. Hệ quả là lượng nước nhập vào hồ giảm xuống, chỉ còn 7 - 11km3/năm. Do thiếu hụt nghiêm trọng cán cân nước đến so với bốc hơi, hồ Aran thu hẹp dần kích thước. Đến nay diện tích hồ chỉ còn 36 km2, chia thành hai hồ nhỏ, dung tích giảm 69%, độ muối tăng 3 lần, đạt 24%. Phần lòng hồ nông nhiều trầm tích bở rời và muối mặn bị khô cạn, phơi ra trước nắng gió, là nguồn cung cấp từ 40 nghìn đến hàng triệu tấn bụi muối/năm, gây ô nhiễm nặng các vùng xung quanh. Sử dụng hoá chất trong nông nghiệp gây ô nhiễm nước. Hệ quả là đã gây ra bệnh tật cho gia súc, người và động vật hoang dại, năng suất cây trồng giảm tới 40%. Các loài hoang dã giảm từ 178 xuống còn 38, các loài đặc hữu biến mất. Quá trình hoang mạc hoá, mặn hoá, ô nhiễm nước vẫn đang tiếp diễn.

3.2 Tài nguyên nước hồ chứa

3.2.1 Tổng quan

Hồ chứa, còn gọi là kho nước nhân tạo, hồ chứa nhân tạo, là những thuỷ vực chứa nước tương đối lớn, hình thành một cách nhân tạo hoặc bán nhân tạo, có chế độ nước bị điều tiết nhân tạo. Các hồ chứa lớn trên thế giới đều được xây dựng theo phương thức đắp đập ngăn sông. Những con đập đầu tiên đã được xây dựng từ khoảng 5.000 năm trước trên sông Ti-gri và Ơ-phra-tơ ở Me-zo-po-ta-mia, trên sông Nin ở Hi Lạp và trên sông In-du ở Pakistan. Tất cả các đập xa xưa được xây dựng chủ yếu để phục vụ cấp nước tưới cho nông nghiệp và kiểm soát lũ. Mục tiêu xây đập thủy điện được thực hiện từ 1890. Đập lớn được định nghĩa là loại đập có chiều cao >15m hoặc cao từ 5 – 15m nhưng có dung tích >3 tỷ m3. Những năm giữa của thế kỷ 20 có 5.000 đập lớn đã được xây dựng. Tốc độ xây dựng đập tăng nhanh và đến cuối thế kỷ trước đã có 45.000 đập lớn đang hoạt động. Thêm vào đó, toàn thế giới còn có khoảng 800.000 đập khác không thuộc loại lớn. Tổng chi phí của việc xây dựng đập trong thế kỷ 20 ước tính khoảng 2.000 tỷ USD.

Trong gần suốt thế kỷ trước, đập lớn được xem là biểu tượng của khả năng chế ngự tự nhiên và phát triển công nghiệp cũng như quyền lực chính trị, kinh tế xã hội và điện lực. Đối với nhiều chính phủ, việc xây dựng các đập lớn có ý nghĩa thể hiện sức mạnh của đất nước. Kết quả là hơn một nửa các con sông chính trên thế giới đã bị ảnh hưởng của đập và gần 40 triệu người dân đã phải di dời. Trung Quốc là nước có nhiều đập lớn nhất, với khoảng hơn 20.000 đập (trên tổng số >90.000 đập), Mỹ có khoảng 6.400, Ấn Độ 4.000, Nhật và Tây Ban Nha có >1.000 đập. Năm 1992, Trung Quốc đã tiến hành công trình trên sông Dương Tử trị giá 30 tỷ đô la, với đập nước cao 185m, có chức năng cấp nước, điều tiết lũ, cung cấp điện

58

(12% nhu cầu toàn quốc). Công trình làm 1,3 triệu người phải di dời và ngập 41.000ha đất nông nghiệp.

Những hồ chứa có dung tích >1 triệu m3 hoặc dung tích <1 triệu m3 nhưng có vai trò đặc biệt quan trọng trong khu vực, như là nguồn cấp nước cho một đô thị lớn, được gọi là kho nước lớn. Trên thế giới đã xây dựng hơn 10.000 hồ chứa, trong đó >30 hồ dung tích >10km3, 150 hồ dung tích >5km3, chiếm 80% tổng dung tích các hồ chứa. Tổng dung tích hữu ích của hồ chứa nhân tạo ước khoảng 5.000 km3, diện tích mặt nước >600.000 km2. Từ 1960 việc xây dựng kho nước trên thế giới phát triển mạnh. Trong khoảng 30 năm số kho nước tăng gấp đôi và dung tích chứa tăng còn nhiều hơn. Trên 60% dung tích kho nước hiện phân bố tại các nước đang phát triển.

Kho nước được xây dựng phục vụ nhiều mục đích kinh tế xã hội và kỹ thuật như sau:

Sản xuất điện cho tiêu thụ trong nước và xuất khẩu

Trữ và cấp nước tưới cho các vùng đất nông nghiệp để nâng cao năng suất sản lượng cây trồng, đảm bảo an ninh lương thực

Điều tiết chế độ dòng chảy, cắt lũ và tăng dòng chảy kiệt, cải thiện hệ sinh thái.

Ngoài ra việc xây dựng đập và hồ chứa còn tạo thêm những lợi ích xã hội khác như: phát triển điện khí hóa nông thôn, tạo việc làm trong quá trình xây dựng đập nói riêng và tăng cường phát triển nói chung, phát triển ngư nghiệp và du lịch... Các lợi ích trên đã góp phần quan trọng cho sự phát triển con người ở nhiều nước. Nhưng cũng đã có những ví dụ về những đập không đáp ứng được sự mong đợi về mặt tài chính, kỹ thuật và kinh tế như dự kiến, đặc biệt là khi so sánh với các giải pháp thay thế khác có thể thực hiện được. Đồng thời những tác động bất lợi của việc xây dựng đập về mặt môi trường, sinh thái và xã hội vượt xa dự kiến ban đầu, dẫn đến gia tăng mức phản đối của cộng đồng đối với việc xây đập. Do đó xu thế phát triển nhanh các đập và kho nước lớn đã chững lại tại các quốc gia phát triển. Hơn thế nữa một số đập đã xây dựng cũng bị hủy bỏ. Mỹ đã loại bỏ >500 đập nhỏ trong những năm gần đây.

Bảng 3.2. Một số kho nước lớn trên thế giới

Stt Tên hồ/sông (châu lục hoặc quốc gia) Dung tích km3

Diện tích km2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Oden- Fols - Victoria /s. Nin (Phi) Bratxk /s. Angara (CHLB Nga) Cariba/s. Zamberi (Dămbia & Rođedia Nam) Naser /s. Nin (Xuđăng & Ai Cập) Volta /s. Volta (Ga Na) Daniel – Djonson / s. Manikugan (Canađa) En Ninho – Mateco /s.Karoni (Vênêzuêla) Krasnoar /s. Enixây (CHLB Nga) Vadi – Tactar /s. Tigre (Irăc) Xamưnxa /s. Hoàng Hà (Trung Quốc) Quibưsep /s. Vonga (CHLB Nga) O – Mid /s. Kolorađô (Mỹ)

205 169 160 157 148 142 111 73 67 65 58 37

76.000 5.470 4.450 5.120 8.480 1.940

- 2.000 2.000 3.500 6.448

631

3.2.2 Các đặc trưng hình thái kho nước dạng đập

Mực nước chết (mực nước thấp nhất thiết kế): Giới hạn trên của dung tích chết (Phần dung tích để chứa bồi lắng trong suốt tuổi thọ công trình, đảm bảo vệ sinh môi trường và hệ sinh thái vùng thượng lưu và đảm bảo đầu nước tối thiểu cho phát điện hiệu quả).

59

Mực nước dâng bình thường: Mực nước cao nhất mà kho có thể duy trì trong một thời gian lâu dài, ngang với cao trình đỉnh đập tràn tự do; là giới hạn trên của dung tích kho nước và dung tích hiệu dụng (Phần nằm trên dung tích chết, có vai trò đáp ứng các nhiệm vụ thiết kế của công trình).

Mực nước siêu cao: Giới hạn trên của dung tích siêu cao (Phần nằm trên dung tích hiệu dụng, có thể chứa nước trong những thời đoạn ngắn đột xuất, bất thường).

Dung tích phòng lũ: Dung tích nằm giữa mức nước siêu cao và cao trình cửa xả lũ.

3.2.3 Những vấn đề đặc biệt của kho nước nhân tạo

Hơn một nửa số đập thuỷ điện trên toàn thế giới đã được quy hoạch và xây dựng bỏ qua việc đánh giá tác động môi trường một cách đầy đủ. Do đó, nhiều vấn đề môi trường đã xảy ra trong vùng thượng và hạ lưu đập, cả trên lưu vực và trong thuỷ vực, tác động xấu đến hệ sinh thái, điều kiện tự nhiên và con người.

Tương tác nước - bờ vùng trên đập gây xói lở

Do mực nước của các kho nước dâng rất cao so với tự nhiên nên vùng bờ cũ bị chìm sâu dưới nước và vùng đất vốn trước đây nằm rất cao trên mặt nước biến thành vùng bờ. Vùng bờ mới, bao gồm cả phần ngập nước thường xuyên và dải bán ngập, trước đây là sản phẩm của các quá trình tự nhiên trên sườn dốc nên có độ dốc, cấu trúc đặc điểm bề mặt hoàn toàn không phù hợp với một vùng bờ thường xuyên chịu tác động của sóng và dòng chảy. Hệ quả tất yếu là sẽ diễn ra một quá trình tương tác mạnh giữa khối nước với vùng bờ, theo xu thế chính là tăng xói mòn vùng gần mép nước, tăng chuyển tải vật chất vào vùng nước sâu và bồi lắng. Chế độ mực nước bị điều tiết nhân tạo có biên độ mực nước năm rất lớn, tạo ra một dải bờ rộng trên sườn dốc, luân phiên bị ngập hoặc phơi trống trong một khoảng thời gian tuỳ theo chế độ điều tiết hồ. Tương tác nước bờ cũng dịch chuyển liên tục theo sự thay đổi mực nước.

Nhìn chung các quá trình trên diễn ra mạnh mẽ nhất trong những năm đầu hoạt động của kho nước và sẽ ổn định dần vào các năm sau. Tuy nhiên vấn đề có thể còn phụ thuộc vào việc quản lý vùng bán ngập. Trên dải bán ngập hồ Hoà Bình, những cư dân không chấp nhận di dời vẫn tiếp tục canh tác, làm tăng khả năng xói mòn cấp phù sa từ sườn dốc.

Dao động mực nước gây trượt lở

Dao động mực nước trên sông chính làm thay đổi mốc xâm thực của các phụ lưu, dẫn đến biến đổi chế độ thuỷ lực, thúc đẩy các quá trình tạo lòng sông. Vấn đề đặc biệt nghiêm trọng xảy ra khi mực nước hạ lưu đập hạ thấp trong một số thời kỳ đặc biệt nào đó (ví dụ như tích nước…), dẫn tới hạ thấp mực nước, xói lở hạ thấp đáy sông, từ đó gây trượt lở vùng bờ của các nhánh sông đổ vào phần hạ lưu đó.

Dao động đột ngột và liên tục của mực nước vùng sát chân đập trong mùa lũ đe doạ gây sạt lở nghiêm trọng vùng bờ.

Ngoài ra, dòng xả lũ mạnh có thể gây ra xói lở mạnh mẽ vùng sát chân đập, do động năng của nước lớn và dòng nước có rất ít phù sa.

Bồi lắng trong lòng hồ

Dòng chảy khi chuyển qua cửa hồ bị giảm vận tốc nhanh chóng, do mặt cắt ngang dòng chảy mở rộng, làm giảm động năng, giảm khả năng tải phù sa, dẫn đến tăng lắng đọng phù sa kích thước lớn bồi lấp đáy hồ. Vùng cửa hồ không cố định theo sự thay đổi mực nước, mà lùi dần về thượng nguồn khi mực nước lên và ngược lại, do đó vùng bồi lắng cũng trải dài trên

60

suốt vùng cửa hồ này, làm giảm dung tích hữu ích của hồ. Phần phù sa mịn có thể di chuyển về bồi lắng trong vùng dung tích chết. Trung bình mỗi năm các hồ chứa bị bồi mất 0,5% dung tích. Bồi lắng trong hồ làm thay đổi đáng kể sự lưu chuyển và chế độ phù sa sông. Sự tổn thất phù sa này gây thiệt hại cho việc bổ sung dinh dưỡng, tạo môi trường sống cho các loài thủy sinh, cũng như bồi đắp vùng cửa sông ven biển.

Diện tích mặt nước lớn gây sóng lớn, tăng bốc hơi, thay đổi vi khí hậu vùng ven bờ và vấn đề tổn thất do di dời ra khỏi vùng ngập.

Những thay đổi vi khí hậu vùng bờ xảy ra theo xu thế tích cực, biên độ nhiệt độ không khí giảm, độ ẩm tăng, thích hợp cho các hoạt động du lịch, nghỉ dưỡng nói riêng và đời sống nói chung. Sóng do gió trên mặt hồ phụ thuộc chiều dài đà sóng, do vậy khi diện tích hồ càng lớn, khả năng sinh sóng lớn càng cao, tác động bất lợi tới vùng bờ, công trình xây dựng và hoạt động du lịch, khai thác thuỷ sản trong hồ.

Diện tích ngập càng lớn, số dân phải di dời càng lớn. Tuy nhiên, di dân không đơn thuần là sự di chuyển của những con người, mà là sự di dời và làm biến dạng những bản sắc văn hoá địa phương vốn gắn liền với vùng đất sinh thành ra nó, vì diện tích bị ngập thường là đất đai ven sông, nơi có điều kiện hình thành và duy trì các điểm dân cư với các nền văn hoá truyền thống đặc thù. Định cư dân vùng lòng hồ cũng là một vấn đề lớn, đi kèm với nó là việc thiết lập mới toàn bộ hạ tầng cơ sở cho điểm dân cư và tạo điều kiện cho bảo tồn, phát huy các giá trị văn hoá truyền thống.

Trong nhiều trường hợp xây đập, quá trình tái định cư của những người vốn sống trong và trên vùng đất bị ngập thường được xác định bởi chính phủ, không qua quá trình tư vấn và có sự tham gia của người bị thiệt hại. Tầm quan trọng, phạm vi của việc di dời, tác động kinh tế xã hội không được đánh giá thích đáng trước. Quan điểm chi phối là một số người phải hy sinh cho lợi ích của đa số và sự hy sinh ấy sẽ được bù đắp bằng các lợi ích kinh tế và xã hội nào đó, cũng do chính chính phủ và các nhà đầu tư xác định. Hệ quả thường thấy là nảy sinh mâu thuẫn giữa người bị di dời, bị tước đoạt cơ hội định cư tại vùng đất truyền thống, với cư dân gốc vùng tái định cư, những người bị tước đoạt quyền lợi do phải san sẻ với người đến định cư trong các lĩnh vực như: cạnh tranh về đất đai, việc làm, tài nguyên nhiên, bất đồng văn hóa truyền thống....

Đối tượng thứ hai bị tổn hại là những người tuy không phải di dời, nhưng kế sinh nhai bị thay đổi do sự thay đổi của chế độ thủy văn. Ví dụ như việc khai thác cá trong hồ chứa hoàn toàn khác so với khai thác trong sông tự nhiên trước đó. Do vậy những người từ nơi khác đến, có sẵn phương tiện và kinh nghiệm khai thác kinh tế mặt nước hồ sẽ thành đạt, còn cộng đồng ngư dân tại chỗ có thêm sự thiệt hại, có thể trở nên nghèo hơn... Việc tạo thêm chỗ làm mới thông qua một số dự án phát triển cũng không đem lại nhiều cơ hội cho dân địa phương, vì trên thực tế công việc đòi hỏi kỹ năng cao, còn các chủ đầu tư thường đáp ứng nhu cầu bằng những người di cư có sẵn kinh nghiệm. Và thế là người dân tại chỗ bị tước đoạt cơ hội thành đạt do các công việc này mang lại.

Không thể phán xét chính xác sự thành công của công việc tái định cư trong vòng một vài năm. Chỉ khi những đứa trẻ của dân định cư và dân tại chỗ cùng lớn lên có cuộc sống tốt đẹp, hòa nhập và thành đạt, trở thành thành viên của cùng một cộng đồng thống nhất và thịnh vượng, thì tái định cư mới được xem là thành công.

Cột nước lớn gây gia tăng dư chấn địa chất

61

Cột nước lớn tạo ra áp lực rất lớn lên vùng đáy, do vậy trong vùng kho nước lớn, thời kỳ đầu, thường quan sát thấy sự tăng mạnh các trận động đất cấp thấp. Đây là vấn đề cần phải tính tới trong thiết kế để đảm bảo độ an toàn của công trình.

Chế độ động lực thay đổi dẫn đến thay đổi hệ thuỷ sinh, thay đổi chất lượng nước, làm chậm tốc độ đổi mới nước của thuỷ vực

Các hồ chứa đã làm giảm tốc độ đổi mới nước sông toàn cầu 3 - 4 lần. 80% hồ chứa có hiện tượng phì dưỡng trong những năm đầu. Các hồ chứa dạng đập có chế độ thuỷ lực nước chảy chậm, cột nước cao, áp lực nước lớn, vùng đáy có chế độ nhiệt, chế độ thuỷ hoá phân hoá so với vùng mặt, do đó sẽ phát triển một hệ thuỷ sinh mới, không giống hệ thuỷ sinh trong nước sông trước đó, hình thành hệ sinh vật vùng đáy phong phú. Cá trong hồ chứa sẽ khác so với cá trong sông tự nhiên. Những loài còn tồn tại được có thể sẽ bị yếu hơn và số cá thể có thể bị thay đổi. Nói chung, lượng cá lúc đầu tăng rất nhanh, nhưng sau đó lại giảm, do năng suất tổng thể thấp hơn trong tự nhiên. Việc đưa các loài du nhập có thể hủy diệt nốt những gì còn sót lại của các loài nguyên sản. Đập chắn ngang sông ngăn cản sự di cư của thủy sinh. Giải pháp sử dụng các bậc thang cho cá vượt ngàn được sử dụng hiệu quả đối với cá hồi, nhưng không có hiệu quả đối với các loài cá nhiệt đới.

Ngoài ra, những hồ chứa nước không được làm sạch các loài thực vật là nguồn thải khí nhà kính CO2 và CH4 do sự phân hủy yếm khí chất hữu cơ. Vùng nước tĩnh mép hồ cung cấp môi trường sống cho các loài ốc sên, chủ nhân của Schistosomiasis parasite và các loài muỗi gây bệnh sốt rét. Do đó số lượng các loại bệnh lây truyền từ động vật có vòng đời liên quan với môi trường nước có thể tăng mạnh sau khi xây đập.

Tác động gián tiếp của hồ chứa tới môi trường

Kiểm soát lũ, điều tiết dòng chảy, phát điện… tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển, hạn chế tai biến liên quan tới phân hoá chế độ dòng chảy cực đoan, làm tăng tiêu thụ nước và các vấn đề môi trường liên quan.

Do có hồ chứa nước nên hệ sinh thái trên cạn gồm rừng, đầm lầy, các thung lũng và môi trường sống của các loài động vật hang dã thường bị xóa một phần, thậm chí toàn bộ mà không có cách nào để hạn chế.

65

Chương 4

TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT

4.1 Khái niệm

4.1.1 Khái niệm chung về nước dưới đất

Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998, điều 3) định nghĩa: Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới mặt đất. Nước dưới đất chứa trong các lỗ hổng, khe nứt, hang động ngầm kích thước khác nhau, tồn tại ở ba trạng thái rắn, lỏng, khí và có thể chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái kia.

Nước dưới đất là loại tài nguyên ngầm được con người khai thác vào loại sớm nhất và lâu dài nhất. Tuy nhiên nhiều bí ẩn liên quan đến loại tài nguyên này vẫn còn là câu đố đối với nhân loại. Theo A.M. Opsinhicôp, thuỷ quyển ngầm phân bố tới độ sâu 12-16km, là độ sâu phân bố nhiệt độ tới hạn của nước (375 - 450oC), còn theo F.A.Macarenco, V.I.Lianco nó phải đạt tới độ sâu 70 - 100km. Các kết quả đánh giá trữ lượng nước dưới đất, do vậy, rất khác nhau. Tuy nhiên, phần nước ngầm nằm sâu có động thái biến đổi chậm, thành phần hóa học phức tạp, khai thác khó khăn, nên hiện ít có giá trị khai thác.

Nước dưới đất phân bố trên diện rộng và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với hệ thực vật và hệ sinh vật đất, bởi đa phần các cá thể này không thể tự vận động đi tìm nước được như con người và động vật khác. Nước dưới đất là nguồn cung cấp, duy trì sự tồn tại của các thuỷ vực mặt trong thời kỳ không mưa kéo dài. Nhiều nơi, trong quá trình thăm dò tìm kiếm nguồn nước đã phát hiện ra những nguồn khoáng sản quý hiếm khác có vai trò thay đổi nền kinh tế của cả một địa phương, một quốc gia, như sự tìm ra dầu và khí đốt ở Brunây.

4.1.2 Trữ lượng nước dưới đất

Trữ lượng tĩnh (m3): Là lượng nước có mặt thường xuyên trong tầng chứa tại một thời điểm nhất định, tính với mức nước thấp nhất. Trữ lượng tĩnh trọng lực: Là lượng nước lấp đầy độ rỗng động lực của tầng chứa nước trong điều kiện không bị nén, tương đương với trữ lượng của khoáng sản rắn, được tính bằng tích giữa dung tích tầng chứa nước và hệ số nhả nước trọng lực. Trữ lượng tĩnh đàn hồi: Là phần nước chứa thêm được vào tầng chứa nước, ngoài phần tĩnh trọng lực, do khi bị nén bởi áp lực phần tĩnh trọng lực này bị co lại.

Trữ lượng điều tiết (m3): Là lượng nước chứa trong phạm vi giữa mực nước thấp nhất và cao nhất của tầng chứa nước, hay nói cách khác là biến động trữ lượng nước nhiều năm.

Trữ lượng động trong một thời đoạn (m3/s hoặc năm): Là tổng lượng nước lưu thông qua tầng chứa nước trong thời đoạn đó

Trữ lượng cuốn theo (m3/s hoặc năm): Là khả năng bổ sung nước tự nhiên cho tầng chứa khi mực nước trong tầng bị giảm đột ngột do các tác động bất thường, như khi khai thác nhân tạo. Đây là một đại lượng khó xác định cả về mặt giá trị và chất lượng, nên tiềm ẩn những nguy cơ bất thường cần chú ý đối với chế độ nước dưới đất. Cơ chế cuốn lên theo hình nón cũng là một nguy cơ làm giảm chất lượng nước vùng khai thác. Cuốn hình nón xảy ra khi một

66

giếng đào tới gần sát tầng nước mặn nằm dưới tầng nước ngọt, nên khi hút khai thác với lưu lượng đủ lớn thì nước mặn sẽ bị cuốn vào giếng trong một dòng hướng lên có hình nón.

Khả năng tái tạo về mặt lượng của tài nguyên nước dưới đất được tính bằng tổng trữ lượng động và trữ lượng cuốn theo (tính cho phần nước sạch). Khả năng tái tạo về mặt chất có thể được đại diện bằng chu kỳ đổi mới.

Từ góc độ khai thác bền vững tài nguyên, chúng ta chỉ được phép khai thác trong phạm vi khả năng tái tạo này. Kết hợp với yêu cầu chất lượng thì trữ lượng khai thác tự nhiên cho phép có thể sẽ nhỏ hơn vì cần loại trừ phần nước có chất lượng kém của tầng khai thác và nguồn cuốn theo. Trữ lượng khai thác kỹ thuật là một phần trong khả năng tái tạo tự nhiên mà con người có thể khai thác được tuỳ thuộc khả năng kỹ thuật và kinh tế. Ngoài ra bằng các giải pháp nhân tạo, chúng ta cũng có thể tăng được trữ lượng cuốn theo, từ đó tăng khả năng cung cấp nước của nước dưới đất.

Những trường hợp có thể cho phép khai thác vào trữ lượng tĩnh là: 1- Trữ lượng tĩnh rất lớn; 2- Có khả năng bổ sung nhân tạo tương đối thuận lợi; 3- Có khả năng tìm được nguồn nước thay thế khi trữ lượng tĩnh cạn kiệt. Đối với các loại nước dưới đất không áp trong vùng đồng bằng, vùng đá nứt nẻ tuyệt đối không nên khai thác vào trữ lượng tĩnh.

4.1.3 Quan hệ giữa nước mặt và nước dưới đất

Giữa nước mặt và nước dưới đất tồn tại các dạng quan hệ sau:

Nước mặt thường xuyên là nguồn nuôi nước dưới đất: Khi thuỷ vực mặt và nước dưới đất thông nhau và mực nước trong các thuỷ vực mặt cao hơn mực nước (mức áp lực thuỷ tĩnh) của các tầng chứa nước bão hoà.

Nước dưới đất thường xuyên là nguồn nuôi nước mặt: Khi mực nước của các đới chứa nước bão hoà trong đất luôn cao hơn mực nước của thuỷ vực mặt.

Nước dưới đất và nước mặt luân phiên nuôi nhau: Xảy ra khi mực nước của các đới chứa nước bão hoà trong đất cao hơn mực nước của thuỷ vực mặt có lưu thông trực tiếp với nó vào mùa kiệt và thấp hơn vào mùa lũ. Khi nước trong các thuỷ vực mặt dâng cao trong mùa lũ, một phần nước lũ sẽ ngấm qua vùng bờ vào các tầng chứa nước chưa bão hoà, một mặt làm dâng mực nước ngầm, mặt khác làm chậm lại quá trình dâng nước mặt. Khi nước lũ rút, phần nước lũ đã chứa tạm vào vùng bờ sẽ dần dần được rút ra, trả vào thuỷ vực mặt. Đây là cơ chế tạo ra quá trình điều tiết bờ, một trong những quá trình tự nhiên quan trọng góp phần làm giảm cao độ đỉnh lũ, giảm mức độ ác liệt của lũ.

4.2 Phân bố nước dưới đất theo thế nằm

4.2.1 Nước trong đới thông khí

Đới thông khí là tầng đất nằm ngay dưới mặt đất và không bão hoà nước thường xuyên. Trong đới này có thể có hơi nước, nước mao dẫn, nước bão hoà không thường xuyên xuất hiện trong quá trình thấm trọng lực và nước thấu kính. Hơi nước có trong các lỗ rỗng, có thể chuyển dịch theo dòng khí trao đổi với khí quyển, tạo nước hấp phụ và ngưng tụ. Hơi nước trong đất có vai trò quan trọng đối với việc tạo vi khí hậu, cần thiết cho hệ sinh vật đất và thành tạo đất.

67

Nước mao dẫn tồn tại trong các mao mạch, khe đất rất nhỏ, hình thành và di chuyển do tác động của lực mao dẫn gây nên bởi sức căng mặt ngoài của nước. Nước mao dẫn có giá trị rất lớn đối với sống sinh vật. Trong đất tồn tại các dạng nước mao dẫn khác nhau như mao dẫn góc, mao dẫn dâng và mao dẫn treo. Mỗi loại đất đá có khả năng dâng nước mao dẫn khác nhau. Độ cao cột nước dâng mao dẫn cực đại có giá trị tương đối ổn định, phụ thuộc vào loại đất, kích thước lỗ hổng, thành phần, tính chất hoá học của nước dâng và thời gian nước dâng. Trong cát thô, độ cao này đạt tới 35cm sau 3 tháng dâng nước liên tục, trong sét - 500cm sau 1 năm dâng nước liên tục. Công thức Druren tính gần đúng độ cao nước dâng cực đại có dạng sau:

Hmax = 0,15 . r-1 (4.1)

trong đó r - bán kính mao mạch.

Nước thấu kính là loại nước bão hoà, bị giữ lại phía trên các thấu kính không thấm nước nhỏ, phân bố xen kẽ trong đới thông khí. Nước này thường có lượng nhỏ, động thái biến đổi mạnh và chất lượng kém, chỉ có ý nghĩa cấp nước cục bộ quy mô nhỏ cho các đối tượng dùng nước không cần chất lượng cao.

Đới thông khí có khả năng chứa nước tạm thời hoặc cho nước đi qua, do đó nó là nhân tố quyết định đặc điểm quá trình thấm lượng tổn thất nước do thấm trong quá trình hình thành dòng chảy do mưa, do đó nó là một trong những nhân tố điều tiết phân phối lại dòng chảy theo không gian và thời gian. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình thấm là thành phần và tính chất của đất, độ ẩm đất, đặc điểm của quá trình cấp nước cho thấm. Mỗi loại đất đá có một khả năng thấm qua nhất định, đặc trưng bằng cường độ thấm ổn định, còn lượng nước cần thiết để bão hòa các lỗ hổng thì phụ thuộc độ rỗng của đất và độ ẩm đất. Cường độ thấm trong mỗi trận mưa giảm dần theo thời gian, tương ứng với sự tăng dần mức bão hoà nước trong các lỗ rỗng. Công thức Alecxâyep tính cường độ mưa theo thời gian có dạng:

V = K + a. t-1/2 (4.2)

trong đó: K- cường độ thấm ổn định, t- thời gian thấm; Tham số phụ thuộc tính chất thuỷ lý, độ hụt ẩm bão hoà của đất.

Quá trình bão hoà nước tạm thời trong đới thông khí có thể xảy ra khi: 1- Nước ngấm xuống làm tăng dần mực nước ngầm; 2- Trên mặt đất tồn tại lớp nước bão hoà cấp đồng bộ và liên tục cho quá trình thấm, dẫn đến miền bão hoà đi từ trên xuống. Quá trình bão hoà thứ hai này là cơ sở cho hình thành dòng chảy treo, hay còn gọi là dòng dưới mặt, dòng thổ nhưỡng, là loại dòng chảy dưới mặt đất, nhưng lại có điều kiện tập trung khá nhanh về lưới sông, sinh lũ ác liệt và bất ngờ.

4.2.2 Nước trong đới bão hoà

Đới chứa nước bão hoà bao gồm một số tầng chứa nước bão hoà nằm xen kẽ với các đáy cách nước. Tầng chứa nước bão hoà nằm trên đáy cách nước thứ nhất gọi là tầng nước ngầm. Tầng chứa nước trọng lực bão hoà kẹp giữa hai đáy cách nước gọi vỉa nước. Dưới đây là những dạng nước thường gặp nhất:

Nước ngầm lỗ hổng, có trong các nón phóng vật, bồi tích thung lũng sông, trầm tích ven biển. Các nón phóng vật hoặc bình nguyên trước núi thường là lớp trầm tích hạt thô khá dày, phân bố tương đối rộng, thấm và chứa nước tốt, điều kiện cấp nước thuận lợi, nên lượng nước dồi dào, phục hồi nhanh. Bồi tích thung lũng sông thường sắp xếp có quy luật trong mỗi chu kỳ địa chất: phần dưới hạt thô hơn, thường là cuội sỏi, lên trên mịn dần, thường là sét, sét pha,

68

do đó các thung lũng sông có khả năng thấm và chứa nước ngầm tốt theo tầng, điều kiện phục hồi thuận lợi. Chất lượng hai loại nước trên dễ biến động và phụ thuộc nhiều vào các tác động trên mặt liên quan đến thấm. Trầm tích ven biển có khả năng chứa nước tốt, nhưng phần dưới thường là nước mặn. Nước ngọt tầng trên có dạng hình nêm ở ven bờ, hoặc thấu kính ở các đảo. Ranh giới giữa hai phần là một dải chuyển tiếp từ từ, có thể di động tuỳ thuộc tương quan giữa khả năng cấp và mức tiêu thụ nước ngọt. Do vậy tầng nước này rất nhạy cảm với ô nhiễm và nhiễm mặn.

Nước ngầm khe nứt, phân bố trong các khe nứt đủ loại như nguyên sinh, phong hoá, kiến tạo. Trong tầng gần mặt đất có mặt đầy đủ các loại khe nứt, có thể thông nhau tạo thành tầng chứa nước liên tục, hoặc đã bị lấp một phần bởi các sản phẩm phong hoá bở vụn làm giảm khả năng chứa và lưu thông nước. Lưu lượng khai thác loại nước này thường không cao, không quá vài trăm lít/ngày. Trong các tầng đất sâu hơn chủ yếu gặp khe nứt kiến tạo riêng rẽ, cắt qua nhiều loại đất đá có tính chứa nước khác nhau, do đó nước có thể có tính có áp, có nhiệt độ và độ khoáng hoá cao. Trong đá phun trào bazan, hệ thống khe nứt nguyên sinh phát triển khá đều và mở rộng nên khả năng chứa nước tốt, lưu lượng lỗ khoan tới vài trăm lít/ngày. Tuy nhiên tầng trên cùng, do phong hoá triệt để thành lớp đất đỏ phì nhiêu, nên thấm nước rất kém.

Nước ngầm caxtơ phân bố trong các hang động caxtơ thường có kích thước lớn và thông nhau tốt, do đó có trữ lượng lớn và động thái biến đổi mạnh, lan truyền ô nhiễm nhanh.

Nước vỉa là loại nước nằm trong lớp đất đá thấm nước tốt kẹp giữa hai lớp cách nước, thường phân bố sâu, động thái biến đổi chậm, khả năng tiếp xúc với nguồn ô nhiễm cũng như khả năng tự làm sạch hạn chế. Nước có thể thuộc loại có áp hoặc không áp.

4.3 Chế độ nước dưới đất

Mức biến động chế độ nước dưới đất phụ thuộc vào các yếu tố sau: 1- Điều kiện khí hậu miền cấp và miền phân bố; 2- Mức độ và khả năng lưu thông với nước mặt; 3- Khả năng thấm nước, chứa nước, giữ nước, cấp nước, biến đổi chất lượng nước của tầng đất đá.

Yếu tố nguồn cấp bao gồm cường độ cấp nước, thời gian cấp nước và chất lượng nước cấp. Đối với nước cấp là mưa, yếu tố này phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa hình, thảm phủ thực vật, kích thước miền cấp và tác động của con người. Đối với nguồn cấp là nước của thuỷ vực khác, yếu tố nguồn cấp bao gồm đặc điểm chất lượng nước nguồn và mối quan hệ thuỷ lực giữa hai thuỷ vực, kích thước miền quan hệ. Nhìn chung các tầng nước nằm càng sâu càng khó có khả năng trao đổi nước tích cực, nên lượng nước biến đổi chậm và khả năng tái tạo hạn chế. Càng xuống sâu nhiệt độ đất càng cao, do đó nước dưới đất có thể có nhiệt độ cao. Mức nhiệt độ phụ thuộc vào độ sâu, miền chuyển qua và thời gian chuyển dịch.

Những dao động mực nước do mưa, gây biến động trữ lượng, diễn ra rộng khắp và có tính quy luật nhất định, phản ánh tính biến động có chu kì theo mùa và nhiều năm của tài nguyên, nhưng diễn biến chậm, lệch pha về thời gian và nhỏ hơn về biên độ so với chế độ nước mặt.

Những dao động mực nước gắn với biến động cung cầu bất thường thường diễn ra trong phạm vi hẹp hơn và mang tính địa phương. Ví dụ như: Trong vùng nước ngầm bị khai thác nhân tạo bằng giếng, gương nước ngầm có thể bị hạ thấp trên một diện rộng và có dạng hình phễu. Trong các tầng nước ngầm lưu thông trực tiếp với nước sông, khi mực nước sông lên cao hơn mực nước ngầm, sẽ xảy ra quá trình điều tiết bờ, trong đó nước sông xâm nhập mạnh vào tầng ngầm, làm thay đổi độ dốc mặt nước, hướng chảy, làm tăng trữ lượng nước ngầm,

69

đồng thời làm giảm cường suất lũ lên và cao trình đỉnh lũ trong sông. Khi mực nước sông giảm, lượng nước điều tiết được cấp trả lại sông, làm tăng dòng chảy sông. Những vùng bờ đã bị bê tông hoá sẽ mất khả năng điều tiết dòng chảy theo cơ chế này.

Nhiệt độ nước dưới đất chịu tác động của điều kiện khí hậu miền cung cấp và phân bố. Như đã biết, dao động nhiệt độ ngày đêm của đất đá không truyền quá độ sâu 1-2m, theo mùa không truyền quá độ sâu 8 - 10m và theo năm không truyền quá độ sâu 15 - 30m. Dưới đó là đới nhiệt độ tăng dần theo độ sâu. Do đó nước dưới đất có chế độ nhiệt phân hoá rõ nét, có thể được dùng làm cơ sở cho nghiên cứu nguồn gốc của nó. Theo nhiệt độ nước dưới đất được chia thành sáu loại: lạnh < 30oC; ấm 30 – 35oC; nóng 35 – 50oC; rất nóng 50 – 70oC; quá nóng 70 - 100oC; nước sôi > 100oC.

Chế độ khoáng của nước dưới đất biến đổi không có quy luật rõ rệt. Độ khoáng hoá của nước chịu ảnh hưởng trực tiếp của nguồn cấp, môi trường chứa và đặc điểm quá trình tiêu hao. Thông thường nước dưới đất có độ khoáng hoá cao hơn nước mưa và nước mặt. Do vậy vùng mặt đất thuận lợi cho bốc hơi nước dưới đất tự nhiên sẽ có nguy cơ bị mặn hoá cao. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng nước trong các lớp trầm tích mặn dần theo độ sâu, gần tầng mặt nước nhiều sulfat, lớp trung gian nhiều muối bicacbonat, ở lớp sâu nhất nước có nồng độ clo cao hơn.

Theo độ khoáng hóa nước khoáng được chia thành năm loại: rất thấp <1g/l; thấp 1 - 5g/l; trung bình: 5 - 10g/l; cao 10 - 35g/l; rất cao >35g/l.

69

Chương 5

HIỆN TRẠNG KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG

5.1 Nhu cầu, phương thức khai thác nước và hệ quả

Toàn thế giới hiện tiêu thụ 3.500 km3 nước một năm, tăng 35 lần trong 300 năm gần đây. Thế kỷ trước, lượng nước dùng của Mỹ tăng gấp bốn, châu Âu tăng gấp đôi. Lượng nước dùng của các quốc gia đang phát triển trong những năm 50 tăng 4 - 8%/năm, còn trong những năm 80, 90 tăng chậm hơn, chỉ khoảng 2 - 3%/năm.

Nhu cầu nước dùng của nhân loại tăng do:

Gia tăng dân số và đô thị hoá.

Tăng nhu cầu lương thực và hàng hoá công nghiệp.

Ô nhiễm nước.

Tại Mỹ, ước tính trong 30% gia tăng lượng nước dùng những năm 70 thì 19% do tăng dân số trực tiếp, còn 11% do tăng nhu cầu dùng nước của các cư dân cũ.

5.1.1 Tiêu thụ nước trong nông nghiệp

Trước đây, hiện nay và trong tương lai gần, nông nghiệp vẫn là đối tượng tiêu thụ nước lớn nhất.

Tưới tạo ra hàng loạt hiệu quả trực tiếp như:

Cải tạo đất và vi khí hậu (tạo độ ẩm, giữ ấm, rửa trôi muối và các chất có hại…).

Giảm thiệt hại do thiên tai.

Tăng thời vụ và hệ số sử dụng đất.

Thay đổi cơ cấu cây trồng, đa dạng hoá nông sản.

Tăng năng suất, sản lượng, giá trị kinh tế của sản phẩm.

Tạo việc làm, thu nhập, xoá đói giảm nghèo và làm giàu.

Đảm bảo an ninh lương thực

Theo FAO (1988) 17% diện tích đất canh tác đã được thuỷ lợi hoá, cung cấp cho nhân loại 36% sản lượng lương thực có mức đảm bảo ổn định cao. Do đó tưới là giải pháp chính để giải quyết vấn đề lương thực trong điều kiện dân số gia tăng và nguy cơ đất canh tác giảm hiện nay.

Diện tích đất được tưới tăng rất nhanh, năm 1800 là 8 triệu ha, 1900 là 48 triệu ha và 1990 là 220 triệu ha. 3/4 đất được tưới nằm ở các nước đang phát triển, nơi sản xuất ra 60%

70

lượng gạo và 40% lượng lúa mì của các nước này. Nước cấp cho nông nghiệp hiện chiếm >1/2 tổng lượng tiêu thụ, trong đó 30% lấy từ dưới đất.

Nhu cầu lượng nước tưới phụ thuộc vào độ thiếu ẩm thực tế của đất, điều kiện thời tiết, loại cây và giai đoạn sinh trưởng của cây. Lượng cần tưới biến đổi theo thời gian và dao động nhu cầu thường không trùng pha với biến động nước tự nhiên.

Bảng 5.1. Tỷ trọng dùng nước các khu vực trên thế giới

Vùng Công nghiệp % Nông nghiệp % Sinh hoạt % Bắc và Trung Mỹ Nam Mỹ Châu Âu Châu Phi Châu Á Châu Đại dương

42 22 54 5 8 2

49 59 33 88 86 34

9 19 13 7 6

64 Toàn thế giới 23 69 8

Mỗi loại cây có những yêu cầu riêng về nước, thích hợp với một phương pháp tưới nhất định. Nhu cầu nước tưới phụ thuộc loại cây, tuổi cây, điều kiện khí hậu. Ví dụ như: cây ngô thời kỳ nảy mầm và ra lá sử dụng 19%, thời kỳ trổ bông 32%, thời kỳ ra bắp đến khi thu hoạch 49% tổng lượng nước cần. Đối với cây lúa, 3 tuần đầu cần duy trì mức ngập 25mm để chống cỏ dại và giữ đất trong điều kiện khử. Khi ngừng cấp nước vào ruộng thời kỳ ngày thứ 43 - 81, năng suất giảm từ 6,2tấn/ha xuống 4,4 tấn/ha, ngừng cấp nước muộn hơn, từ ngày thứ 63 - 102, năng suất giảm nặng, còn 2,2 tấn/ha. Đáng lưu ý là việc ngừng đưa nước vào ruộng không đồng nghĩa với giảm lượng tưới, vì sau thời kỳ hạn phải tưới một lượng nước lớn hơn để đưa ruộng về trạng thái bình thường và khi có nước, tốc độ thấm rỉ tăng mạnh. Nghiêm trọng hơn nữa là khi ruộng khô, nitơ sẽ bị ôxy hoá và bay đi.

Các phương pháp tưới phổ biến hiện nay là:

Tưới mặt ngập tạo ra lớp nước ngập tĩnh hoặc chuyển động trên mặt ruộng. Đây là phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng làm tăng thấm, tăng bốc hơi lãng phí nước, tạo nguy cơ mặn hoá thứ sinh, rửa trôi màu, giảm tính cấu tượng của đất. Tổn thất hệ thống do ngấm ước tính bằng 40%, bốc hơi 20% lượng nước tưới. Chúng thường được biểu thị bằng hệ số lợi dụng kênh mương, là tỷ số giữa nhu cầu tưới của cây (lượng tưới hữu ích hay tưới tinh) và nhu cầu tưới ở công trình đầu mối (nhu cầu tưới thô), biến đổi trung bình từ 0,5 - 0,9.

Tưới ngầm là tưới bằng hệ thống đường ống đặt ngầm cung cấp nước vào đất theo mao dẫn. Ưu điểm của phương pháp là bảo vệ cấu tượng đất, tiết kiệm nước, phù hợp nhu cầu cây trồng, cho phép kết hợp tưới bón không gây ô nhiễm. Nhược điểm là giá thành đắt, hệ thống dễ bị tắc, lớp đất trên mặt bị khô, bất lợi cho cây thời kỳ mọc mầm và còn non.

Tưới phun được thực hiện bằng giàn phun mưa tạo ra sự phân phối nước đều với mức tưới chủ động, tạo vi khí hậu, rửa sạch không khí, tiết kiệm nước tưới.

Chất lượng nước tưới được đánh giá bằng tổ hợp các chỉ tiêu có tính tới đặc điểm mỗi loại cây, đáng chú ý là các chỉ tiêu sau: 1- Độ khoáng hóa thông thường cho phép ở mức <1g/l (một số cây chịu mặn cao 2 - 3 g/l); 2- Kích thước phù sa lơ lửng: thích hợp nhất ˜ 0,15mm, lớn hơn gây bồi lắng kênh, nhỏ hơn sinh màng bít lỗ rỗng của đất.

Hàm lượng ion natri và pH có ảnh hưởng nhất định tới chất lượng nước tưới: Khi dung dịch đất có tỷ lệ ion natri cao hơn các ion hoá trị hai thì các khoáng sét trong đất có khuynh hướng nở ra và phân tán, đoàn lạp vỡ ra, nhất là khi tổng nồng độ muối thấp và pH cao, dẫn đến khả năng thấm nước của đất giảm, mặt đất trở nên chai cứng và rắn chắc hơn.

71

Để xác định nguy cơ nhiễm natri của đất và nước, người ta thường dùng tỉ số hấp phụ natri của dịch chiết bão hoà SAR, được tính như sau:

SAR = Na+/ [(Ca2+ + Mg2+) / 2]1/2

Giá trị SAR cao hiển thị khả năng Na+ trong nước tưới có thể thay thế Ca2+ và Mg2+ trong đất gây hủy hoại cấu trúc của đất.

Nước tưới thường chứa từ 0,1 - 4 kg muối/m3, nên mỗi ha được tưới có nguy cơ phải nhận từ 1 - 60 tấn muối/năm, gây nên hiện tượng mặn hoá thứ sinh, do muối bị tích luỹ lại trong đất trong quá trình bốc hơi. Tưới có thể dẫn đến làm tăng mực nước ngầm lên, cao tới mức trực tiếp bị bốc hơi do bức xạ, gây nguy cơ mặn hoá, chua hoá đất thứ sinh. Trên thế giới có khoảng 1/4 diện tích đất được tưới đã bị mặn hoá.

Quá trình tưới lãng phí cuốn nước tiêu có nồng độ muối cao xuống sâu, hoà tan các muối có trong đất rồi đổ vào thuỷ vực mặt, đã gây nguy cơ mặn hoá các nguồn nước này. Nước thải từ đất canh tác nông nghiệp thường có chất lượng kém, chứa nhiều chất hữu cơ, phù sa lơ lửng, dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật các loại, là nguồn thải vừa lớn về lượng, vừa mang tính diện rộng nên dễ gây ô nhiễm thuỷ vực và khó kiểm soát.

Ngoài việc trực tiếp tiêu thụ tài nguyên nước, nông nghiệp còn là một ngành tác động rất lớn tới điều kiện hình thành dòng chảy trên lưu vực. Canh tác nông nghiệp làm thay đổi mạnh đặc điểm lớp phủ thực vật, như độ dày tán, thời gian che phủ..., thay đổi đặc điểm sườn dốc, như độ dốc, độ dài sườn dốc, độ thấm, thay đổi cấu tạo đất... dẫn đến làm thay đổi chế độ nước cả về lượng và về chất.

5.1.2 Tiêu thụ nước trong công nghiệp

Trên thế giới, nhu cầu nước cấp cho công nghiệp đứng thứ hai sau nông nghiệp và ước tính bằng >1/4 tổng lượng nước tiêu thụ. Riêng ở châu Âu tỷ lệ này bị đảo ngược, với việc các ngành công nghiệp dùng lượng nước lớn gấp 2 lần nông nghiệp và bằng 1/2 tổng lượng nước tiêu thụ chung.

Nhìn chung nhu cầu nước cho công nghiệp thường rất lớn so với nhu cầu sinh hoạt của dân cư. Ví dụ: một nhà máy sản xuất 1,5 triệu tấn thép/năm cần 1 - 1,2 triệu m3/ngày, trong khi đó một đô thị 1 triệu dân, với tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt 150 - 200l/ngày chỉ cần cấp 0,15 - 0,20 triệu m3/ngày. Nhưng cấp nước phục vụ dân sinh thường xen kẽ với cấp nước công nghiệp, các hệ thống cấp nước qua đường ống thường được thiết kế phục vụ chung cho cả hai đối tượng. Điều đó đồng nghĩa với việc đẩy tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho công nghiệp lên ngang tầm chất lượng nước sinh hoạt, làm tăng giá thành xử lý nước đơn vị, nhưng lại tiết kiệm được kinh phí xây dựng hệ thống phân phối.

Yêu cầu về chất lượng nước cấp cho công nghiệp đa dạng và phân hoá, tăng giảm phức tạp tuỳ thuộc đối tượng và mục đích dùng nước. Tiêu chuẩn nước dùng cho công nghiệp thực phẩm là cao nhất và rất gần với nước sinh hoạt. Nước làm nguội có yêu cầu về chất lượng thuộc loại thấp nhất. Lượng nước cấp trên một đơn vị sản phẩm công nghiệp phụ thuộc vào sơ đồ quy trình công nghệ, loại thiết bị, điều kiện tự nhiên và nhiều yếu tố khác. Do vậy các cơ sở sản xuất cùng một mặt hàng cũng có thể tiêu thụ nước không giống nhau, còn nhu cầu cho các ngành khác nhau là hoàn toàn khác nhau.Chế độ cấp nước công nghiệp biến động theo thời gian giờ, ngày, mùa, liên quan tới thời gian sản xuất và nhu cầu tiêu thụ sản phẩm. Những ngành công nghiệp có nhu cầu tiêu thụ nước lớn hiện nay là luyện kim, hoá chất, giấy và xenluylô, sợi tổng hợp.

72

Tác động của các hoạt động công nghiệp tới tài nguyên nước diễn ra theo hai xu thế:

Tiêu thụ nhiều và tập trung nguồn nước chất lượng cao.

Xả thải nhiều và tập trung chất độc hại cho môi trường.

Nhu cầu tập trung loại nước chất lượng cao là một trong những nguyên nhân dẫn đến tăng khai thác nước ngầm tại chỗ quá mức, gây sụt lún, tai biến địa chất trong vùng các đô thị. Đây cũng là bài toán nan giải về nước cấp cho tương lai, với việc mở rộng và nâng cấp đô thị ngày càng mạnh.

Xả thải tập trung trực tiếp vào môi trường nước ở mức lớn hơn khả năng tự làm sạch của thuỷ vực sẽ làm suy thoái chức năng quý giá này của nó, dẫn đến gây suy thoái và ô nhiễm thuỷ vực. Xả thải chất độc hại vào thuỷ vực sẽ phá huỷ các chức năng duy trì sự sống và làm ô nhiễm nước. Xả thải chất ô nhiễm vào môi trường không khí và đất cùng với các hoạt động công nghiệp gây biến đổi hai thành tố này sẽ là tiền đề cho sự ô nhiễm nguồn nước, vì trong quá trình tuần hoàn, nước chuyển qua và hoà tan rửa trôi, cuốn theo nhiều loại vật chất khác nhau. Có thể lấy hiện tượng mưa axit làm một ví dụ, trong đó nền công nghiệp phát triển cao của các nước Tây Âu đã tạo ra cả một vùng mưa axit tại các nước Bắc Âu, làm axit hoá nước của phần lớn các hồ trong khu vực.

Dùng nước hợp lí trong công nghiệp, do vậy cũng bao gồm các tiếp cận sử dụng khác nhau như: Tiết kiệm nước dùng nhờ thay đổi công nghệ, làm sạch, quay vòng, tái sử dụng (sử dụng nối tiếp); Giảm xả thải chất ô nhiễm vào nước.

5.1.3 Tiêu thụ nước trong sinh hoạt

Về mặt sinh lý, mỗi người chỉ cần 1 - 2 lít nước/ngày. Trung bình nhu cầu nước sinh hoạt của một người trong một ngày là 10 - 15 lít cho vệ sinh cá nhân, 20 - 200 lít cho tắm, 20 - 50 lít cho làm cơm, 40 - 80 lít cho giặt bằng máy…

Trung bình mỗi cư dân nông thôn tiêu thụ 50 l/ngày, vùng nông thôn châu Phi, Á và Mỹ Latinh tiêu thụ khoảng 20 - 30 l/ngày/người. Trong những năm 80 của thế kỷ XX chỉ có 4% dân số toàn cầu tiêu thụ nước ở mức lớn hơn 300 l/người/ngày cho các nhu cầu sinh hoạt và công cộng.

Nhu cầu nước cho sinh hoạt ít về lượng nhưng lại rất cao về chất. Đối tượng dùng nước phân hoá, phân bố rộng khó kiểm soát, yêu cầu về nước và khả năng đáp ứng yêu cầu của ngành nước rất khác nhau. Định mức cấp nước sinh hoạt theo đầu người ở mức thấp là 30 l/ngày, cao là 300 - 400l/ngày, phụ thuộc chủ yếu vào mức sống và khả năng cấp nước của hệ thống. Chế độ cấp nước biến động theo thời gian tuỳ thuộc điều kiện tự nhiên và nhu cầu dùng nước thực tế.

Trong lịch sử, các đô thị cổ từng đã xây dựng được những hệ thống cấp nước hoàn hảo tới khó tưởng tượng nổi. Ví dụ như ở thành Roma vẫn còn dấu tích của một hệ thống ống dẫn nước cổ, dài >80km, được đặt ngầm dưới đất, xuyên qua núi theo một tuyến thẳng, đưa nước về một kênh dẫn lớn trên cao, từ đó phân phối cho toàn thành phố (dân số 1 triệu người) với mức bình quân 1.000m3/người/ngày. Toàn bộ các đài phun nước của thành phố cũng hoạt động nhờ nguồn nước tự chảy này.

Những thành phố lớn trên thế giới tiêu thụ nước tương đương dòng chảy của một con sông. Ví dụ như Luân Đôn, 8 triệu dân dùng nước với mức bình quân 400 l/người/ngày, cần lượng nước cấp là 37 m3/s, tương đương dòng chảy sông Thêm tự nhiên trước đây và 2 lần

73

dòng chảy bị điều tiết hiện nay. Năm 1950 có dưới 30% dân số sống ở đô thị, hiện nay là 46% và tới năm 2025 ước tính sẽ đạt 60%. Nhu cầu ngày càng nhiều về loại nước này sẽ gây quá tải cấp nước chất lượng cao. Mặt khác nước thải từ nguồn này chứa nhiều chất hữu cơ sẽ tăng mạnh, do 70 - 80% lượng nước cấp cho sinh hoạt và công cộng trở thành nước thải.

Tiêu chuẩn nước sinh hoạt được các quốc gia và tổ chức liên quan quy định tuỳ thuộc yêu cầu về vệ sinh dịch tễ, nhu cầu xã hội và khả năng đáp ứng của tài chính, khoa học, công nghệ tại chỗ.

Nước thải sinh hoạt, bao gồm cả nước thải từ khu nhà bếp và nhà vệ sinh, nên chứa rất nhiều chất hữu cơ và sinh vật gây bệnh. Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn có nhiều loại hoá chất khác nhau, đặc biệt là các chất tẩy rửa. Nước thải thường ứ đọng trong các hệ thống cống lâu ngày nên càng độc hại và có mùi hôi thối. Đây là nguồn gây ô nhiễm đáng chú ý đối với các thuỷ vực tiếp nhận. Trong đó nguy hiểm hơn cả là sự ô nhiễm gây ra cho các tầng nước ngầm bởi các dòng thấm không kiểm soát được từ nguồn ô nhiễm hoặc bị nhiễm bẩn do thấm qua tầng đất đá ô nhiễm.

Hộp 5.1. Một vài khả năng giảm tiêu thụ nước lãng phí Tại Anh, 1/3 nước dùng gia đình là để xả hố xí tự hoại. Việc chuyển từ bình xả 13,5 lít sang bình 4,5 lít giúp giảm 2/3 lượng nước xả. Đồng hồ nước giúp giảm 20 - 40% lượng nước tiêu thụ. Ví dụ: việc trang bị đồng hồ nước hết 30 - 40 triệu đô la cho dân vùng Kent Trung đã giúp vùng vượt qua được cơn hạn hán năm 93 - 94 với mức rẻ và hợp lý hơn là đầu tư 70 triệu đô la cho xây dựng kho nước Broad Oak, một công trình phản môi trường. Một phương thức tiết kiệm nữa là gom riêng nước thải để làm nước tưới, như hiện nay một số thành phố ở Trung Quốc đang làm. Quay vòng nước quy mô thành phố hiện mới chỉ được thực hiện ở một số nơi như Namibia, Windhoek. Khó khăn của vấn đề hiện nay chủ yếu liên quan tới kinh tế chứ không phải công nghệ.

5.1.4 Dùng nước trong thuỷ điện

Trong các dạng điện năng, thuỷ điện có giá thành rẻ hơn các loại điện năng khác và được ưu tiên lựa chọn hơn do có lợi thế là: Không gây ô nhiễm khí, nhiệt như trong nhiệt điện, phóng xạ trong điện nguyên tử; Sử dụng năng lượng tự tái tạo, nên tiết kiệm tiêu thụ các tài nguyên không tái tạo khác; Chi phí quản lý vận hành thấp; Có thể kết hợp phòng lũ và cấp nước cho các đối tượng khác. Trong tổng sản lượng điện toàn thế giới năm 1973 là 6.147 tỷ KWh thì thuỷ điện có 1.275 tỷ KWh, còn lại là nhiệt điện và điện nguyên tử.

Thuỷ điện từng được coi là ngành dùng nước sạch vì nó không gây ô nhiễm trực tiếp môi trường. Tuy nhiên, do nhu cầu tiêu thụ điện năng biến động theo các quy luật xã hội, trong khi phân phối nước tự nhiên có chu kỳ mùa và nhiều năm, thường không đồng pha với biến động nhu cầu điện. Nhà máy thuỷ điện luôn song hành với kho chứa nước dung tích lớn, gây ra một loạt các vấn đề môi trường tự nhiên, kinh tế, xã hội phức tạp cho vùng lòng hồ, vùng lân cận và hạ lưu. Ngoài ra, do diện tích mặt nước lớn, ước tính khoảng 0,5% dung tích hữu ích của các kho nước bị tổn thất vào bốc hơi. Tổn thất nước vào thấm cũng không nhỏ và phụ thuộc vào điều kiện địa chất vùng đáy cũng như cao độ cột nước dâng.

Các kho nước lớn đều được thiết kế và điều tiết đa mục đích, ví dụ như phát điện, phòng lũ, giao thông thuỷ, tưới... Chế độ dùng nước của thuỷ điện phụ thuộc vào nhu cầu tiêu thụ điện thực tế nên biến động theo thời gian không trùng pha với nhu cầu của các ngành dùng nước khác, dẫn đến làm phức tạp công tác điều tiết và làm giảm hiệu quả điều tiết đa mục đích. Ví dụ, mục tiêu của thuỷ điện và các ngành tiêu thụ nước khác là có đủ nước dùng, do vậy, để đảm bảo an toàn, họ muốn quá trình tích nước sẽ được thực hiện ngay từ đầu mùa lũ và tích đầy càng sớm càng tốt. Trong khi đó để phục vụ mục tiêu cắt lũ, phòng lũ thì phải để trống dung tích phòng lũ trong suốt mùa lũ, đề phòng khi có lũ lớn về thì có chỗ chứa. Hơn

74

nữa độ bền vững của công trình có thể bị thử thách do phải chịu đựng những áp lực nước lớn lâu dài. Do vậy để điều tiết nước đa mục đích cần tiến hành quá trình tích nước sao cho nó diễn ra càng muộn càng tốt, nhưng vẫn đảm bảo tích đầy vào cuối mùa lũ.

Các kho nước không phải là vĩnh cửu. Tuổi thọ của chúng được thiết kế căn cứ vào kích thước của dung tích chết. Khi dung tích chết bị lấp đầy, kho nước mất đi các chức năng cơ bản của chúng. Người ta không thể xây dựng một kho nước mới ngay trên kho nước đã chết. Còn trên các dòng sông không phải chỗ nào cũng thuận lợi cho việc xây dựng kho nước. Những nơi phù hợp nhất thường dễ bị khai thác sớm nhất.

5.1.5 Dùng nước trong giao thông thuỷ

Giao thông thuỷ là ngành lợi dụng nước. Yêu cầu chính của ngành là đảm bảo độ sâu, chiều rộng, bán kính cong và mức độ ổn định của tuyến đường thuỷ. Chiều sâu đảm bảo được tính từ mực nước sông thấp nhất ứng tần suất tính toán 90 - 99% và được Bộ Giao thông vận tải quy định, tuỳ theo phương tiện và yêu cầu vận tải đối với mỗi tuyến. Khi mực nước thiết kế không đảm bảo yêu cầu khai thác giao thông thuỷ, có thể điều chỉnh bằng các biện pháp công trình như: 1- Điều tiết dòng chảy bằng kho nước hoặc chuyển dòng; 2- Nắn bờ tăng độ cong, nạo vét luồng; 3- Kênh hoá bằng đập dâng và âu tàu.

Độ ổn định của tuyến sông phụ thuộc vào cấu tạo địa chất bờ đáy, chế độ nước sông và đặc điểm tương tác dòng nước - lòng sông. Gia cố bờ cần thiết cho việc bảo vệ các công trình cảng ven bờ, nhưng không phải là bắt buộc đối với việc bảo đảm độ sâu tuyến. Trong các sông chảy trên nền đáy bở rời, quá trình bồi xói diễn ra theo quy luật tự nhiên, mọi giải pháp công trình cản trở quy luật này tại một đoạn sông sẽ có tác dụng dây chuyền lên các đoạn kế tiếp, vừa phá vỡ quy luật tự nhiên, vừa tạo nên rủi ro bất thường mang tính nhân tác, mà một số người vẫn nhầm tưởng là tai biến thiên nhiên. Đây là điều cần phải tính đến trong công cuộc chinh phục các dòng sông vì mục đích sử dụng tổng hợp và hiệu quả tài nguyên.

Ngoài ra, giao thông thuỷ cũng là một ngành thải chất độc hại (dầu mỡ...) và khi có sự cố thì lượng hàng hoá vận chuyển có thể sẽ phát tán toàn bộ vào khối nước, gây nguy cơ ô nhiễm cao hoặc tạo chướng ngại vật cản trở dòng chảy.

5.1.6 Dùng nước trong thuỷ sản

Thuỷ sản là ngành lợi dụng nước, dùng nước làm môi trường sống cho thuỷ sinh vật hữu ích. Nhu cầu nước của ngành thuỷ sản có nhiều điểm khác biệt so với các ngành khác. Đó là: yêu cầu chế độ mực nước, nhiệt độ tương đối ổn định, điều kiện môi trường sống phù hợp, không độc hại cho sinh vật, thức ăn được cung cấp thường xuyên và đầy đủ. Biến động nhiệt độ nước là yếu tố giới hạn đối với ngành thuỷ sản. Theo quy định của Liên Xô (cũ), biên độ dao động nhiệt cho phép không quá 3-5oC và nhiệt độ nước tối đa không quá 30-32oC ở vùng nhiệt đới.

Yêu cầu dùng nước cho thuỷ sản có thể mâu thuẫn với các ngành dùng nước khác. Khai thác thuỷ sản tự nhiên cần sự lưu thông dòng chảy từ thượng tới hạ nguồn, vì một số loài thuỷ sinh có nhu cầu sống ở mỗi thời kỳ sinh trưởng trong một môi trường (đoạn sông) khác nhau, do đó mâu thuẫn với nhu cầu đắp đập ngăn sông. Nuôi thuỷ sản nhân tạo cần hạn chế lưu thông tự nhiên giữa các thuỷ vực để bảo vệ nguồn lợi và hạn chế dao động của chế độ nước, do đó mâu thuẫn với các đối tượng có nhu cầu tiêu thụ nước cao, hoặc nhu cầu tích nước để kiểm soát lũ và cấp nước vào mùa kiệt. Nuôi trồng thuỷ sản có thể sử dụng nước thải đô thị và phân tươi, nên một mặt nó là tác nhân làm sạch môi trường rẻ tiền và hiệu quả, mặt khác nó

75

tạo nguy cơ lan truyền ô nhiễm tới các thuỷ vực cấp nước chất lượng cao, nhất là nước dưới đất và tạo ra sản phẩm sinh học ô nhiễm.

5.1.7 Ứng xử tai biến liên quan tới nước

Ứng xử phòng chống lũ lụt

Lịch sử chống chọi nhiều năm với lũ lụt đã giúp loài người tìm ra nhiều cách ứng xử khác nhau với chúng. Tuỳ thuộc đặc điểm tự nhiên và xã hội địa phương, cộng đồng có thể hình thành những phong cách ứng xử với lũ rất đa dạng, phức tạp và sáng tạo. Mỗi cách ứng xử với lũ lụt đều có những tiện ích và bất lợi nhất định. Ngoài ra, tuy cách tiếp cận ứng xử tai biến lũ lụt rất đa dạng, nhưng chúng đều dựa trên một nền tảng chung là cần các thông tin dự báo và báo bão lũ kịp thời, chính xác. Dưới đây là một số tiếp cận ứng xử phòng chống lũ lụt thường gặp:

Tránh lũ bằng cách cư trú ở nơi cao, thoát lũ thuận lợi, chỉ thích hợp khi đất rộng, người thưa hoặc tiềm năng tài chính dồi dào.

Trốn lũ bằng cách sơ tán đến các vùng an toàn hơn, là giải pháp tình thế vì nó làm gián đoạn mọi hoạt động sản xuất, sinh hoạt, chỉ nên áp dụng trong những trường hợp cấp bách và giải pháp cũng chỉ thực sự có hiệu quả khi dự báo và báo bão lũ được thực hiện một cách chính xác, kịp thời.

Tôn cao vùng cần bảo vệ là giải pháp mang tính địa phương tốn kém, khó khăn và gây nhiều hệ quả xấu cho bên ngoài như tạo thêm những vùng trũng mới, cản trở chuyển động của dòng lũ...

Khống chế lũ bằng các công trình như đê điều, hồ chứa... cần sự đồng lòng của toàn thể cộng đồng và đầu tư khoa học kỹ thuật, công nghệ, tài chính ở mức cao. Đê điều có tác dụng cách ly hoàn toàn các diện tích có giá trị khỏi nguy cơ ngập lụt và sóng lớn, nhưng cũng có hàng loạt nhược điểm là: Ngăn cản quá trình bồi tụ nâng cao đồng bằng và tăng cường bồi tụ nâng cao đáy sông; Cản trở sự phát triển tự nhiên của hệ thống sông trên mặt bằng; Chi phí xây dựng và bảo dưỡng lớn, thường xuyên; Tạo ra nguy cơ gây rủi ro lớn khi vỡ đê.

Chung sống hoà bình với lũ (như sống trên thuyền bè, nhà vượt lũ...) và khai thác các giá trị kinh tế tích cực của lũ để phát triển là một hướng ứng xử với lũ lụt mang tính bền vững.

Ứng xử phòng chống hạn hán

Ứng xử phòng chống hạn hán thường ít được quan tâm hơn so với ứng xử phòng chống lũ lụt. Tuy nhiên, cũng đã có những ví dụ về sự điều chỉnh mùa vụ và cơ cấu cây trồng, sử dụng các giống cây chịu hạn cao để tránh nhu cầu nước tưới cao trong thời kỳ khan hiếm nước, tạo lớp che chắn bề mặt bằng thực vật hoặc vật nhân tạo để hạn chế bốc hơi nước, giữ ẩm cho cây, trồng cây gây rừng và giữ lớp thực vật mặt để tăng cường thấm và giữ nước ngầm. Sử dụng kho nước để tích nước dành cho mùa kiệt là một giải pháp công trình tốn kém và cũng gây nên những hệ quả môi trường nhất định.

Ứng xử phòng chống dịch bệnh liên quan đến nước

Đối với những loại bệnh mà tác nhân truyền bệnh có liên quan với nước, như muỗi, ốc... thì giải pháp phóng tránh hiệu quả nhất là kiểm soát chặt chẽ tại những vùng có độ ẩm cao, hạn chế tối đa những vùng nước mà các sinh vật này có thể sinh trưởng, cách ly hiệu quả với các sinh vật truyền bệnh, diệt trừ sinh vật truyền bệnh.

76

Đối những bệnh truyền nhiễm mà sinh vật gây bệnh có thể sống được trong nước thì giải pháp phòng ngừa hiệu quả là quản lý tốt phân rác thải, sống hợp vệ sinh, ăn chín uống sôi...

5.2 Quản lý tổng hợp nguồn nước

5.2.1 Lịch sử vấn đề

Chất lượng cũng như việc phân bổ các nguồn nước ảnh hưởng tới mô hình tăng trưởng và phát triển kinh tế: Hình thành cơ cấu và phân bố các khu vực kinh tế và tác động tới các mô hình tăng trưởng; Khuyến khích đầu tư, đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng. Chính sách quản lý nguồn nước có thể hỗ trợ hoặc làm phương hại các mục tiêu phát triển kinh tế và tính bền vững của môi trường, nâng cao khả năng phục hồi hay làm tăng thêm tính nhạy cảm của nền kinh tế, ảnh hưởng đến phân bổ phúc lợi và cơ hội phát triển của các bộ phận cộng đồng.

Hiện trên thế giới có hơn 100 quốc gia và khu vực thiếu nước với mức độ khác nhau, trong đó có 43 quốc gia thiếu nước nghiêm trọng. 60% diện tích các châu lục thiếu nước nghiêm trọng và trên một tỷ người không có nước sạch để dùng. Thế giới đang đứng trước nguy cơ thiếu nước trên toàn cầu. Tuy nhiên, các dự báo cụ thể về khủng hoảng nguồn nước chưa đủ độ tin cậy do: 1- Cơ sở dữ liệu không đủ tin cậy, thông tin không chính xác, ước tính trữ lượng nước các quốc gia và khu vực có sai lệch; 2- Tổng lượng nước tiêu thụ hiện tính bằng phép cộng số học, trong khi tiêu thụ nước thường được quay vòng nhiều lần; 3- Chưa tính hết các khả năng giảm dùng nước, ví dụ thông qua định giá nước hợp lý, thay đổi cơ cấu ngành nghề sản xuất và sản phẩm, điều tiết dòng chảy, phân phối, sử dụng nước hiệu quả; 4- Khả năng khai thác các nguồn nước có vấn đề nhờ tiến bộ khoa học, công nghệ ngày càng tăng.

Khi cạnh tranh giữa các người sử dụng nước ngày càng trở nên gay gắt thì các quyết định quản lý nguồn nước sẽ ngày càng bao hàm trong nó những đánh đổi phức tạp và có ý nghĩa lớn đối với nền kinh tế, tăng trưởng và phân bổ lợi ích. Thậm chí có những quốc gia sẽ sẵn sàng sử dụng vũ lực để xâm chiếm và khai thác các nguồn nước hoặc vùng sinh thủy.

Hộp 5.2. Xung đột chính trị và quân sự liên quan tới phân chia quyền kiểm soát và sử dụng nguồn nước ở Trung Đông Irắc, Siri và Thổ Nhĩ Kỳ đều phụ thuộc vào nguồn nước sinh ra tại vùng núi phía tây Thổ Nhĩ Kỳ. Năm 1990, khi Thổ Nhĩ Kỳ xây dựng đập Ataturk cắt nguồn nước của Irắc và Siri, hai nước này lập tức phản ứng bằng một cuộc chiến tranh quân sự, nhưng sau đó họ ngồi lại đàm phán và đạt được thoả thuận trong đó Thổ Nhĩ Kỳ điều tiết dòng chảy qua biên giới ở mức 7.000 m3/s trong mùa lũ từ tháng 3 đến tháng 5 và 100 m3/s trong thời gian còn lại. Từ 1990 lượng nước đến Siri giảm 59% và đến Irắc giảm 80%, đồng thời chất lượng nước giảm mạnh, hàm lượng muối tăng cao do sông phải nhận nước thải nông nghiệp từ những vùng khô hạn. Khả năng thoả thuận một chính sách đa quốc gia về nước trong khu vực bị cản trở do sự hình thành lãnh địa của người Quốc ngay trên vùng đất sinh thuỷ này. Việc chiếm giữ cao nguyên Gôlan của Ixraen, ngoài các mục tiêu quân sự, còn nhằm chiếm giữ đầu nguồn sinh thuỷ của các con sông trong khu vực, chuyển nước ngọt từ đó về Ixraen, đồng thời chuyển hướng nước mặn từ hồ Chết vào các sông của Jorđan. Việc trì hoãn trao trả phần bờ Tây sông Jorđan cũng liên quan tới quyền khai thác và sử dụng 80% nguồn nước ngầm tại đây. Tất cả những chính sách này đã góp phần làm cho lượng nước bình quân đầu người của Ixraen lên tới 300 l/người/ngày, trong khi ở Jorđani chỉ đạt 80 l/người/ngày và nguồn nước các sông của Jorđani đang có nguy cơ bị nhiễm mặn nghiêm trọng.

Theo Hội đồng nước thế giới, cuộc khủng hoảng về nước hiện nay không chỉ do có quá ít nước để đáp ứng các nhu cầu của chúng ta, mà còn có lý do chính là việc quản lý nước quá tồi.

Mục tiêu bảo đảm an ninh về nước trong thế kỷ 21 được thực thi trong một quá trình lớn chưa từng có với sự tham gia và trao đổi của nhiều chuyên gia, các bên có liên quan và các quan chức chính phủ thuộc nhiều khu vực trên thế giới. Quá trình cũng có được những thuận

77

lợi do có những đóng góp quan trọng của Hội đồng nước thế giới, Uỷ ban thế giới về nước thế kỷ 21 và Khuôn khổ hành động của đối tác nước toàn cầu. Hộp 5.3. Tầm nhìn an ninh về nước thế kỷ 21 Thế giới đặt ra 6 chỉ tiêu đến năm 2015 như sau: Thực hiện quản lý tổng hợp tài nguyên nước trên toàn thế giới. Giảm 1/2 số người chưa có phương tiện vệ sinh. Giảm 1/2 số người chưa được cấp nước sạch với giá phải chăng. Tăng 30% khả năng tưới cho lương thực bằng mưa và công trình. Giảm nguy hiểm do lũ lụt cho 50% số người sống trong vùng ngập. Tất cả các quốc gia có tiêu chuẩn về hệ sinh thái nước ngọt (2005) và chương trình cải thiện hệ sinh thái nước ngọt.

Nhu cầu cần có phương thức quản lý nước mới đã được đưa ra xem xét tại hàng loạt các hội nghị quốc tế. Tháng 1/1992, tổ chức Khí tượng thế giới tổ chức Hội nghị nước ngọt quốc tế đầu tiên tại Dublin - Ireland (gọi tắt là hội nghị Dublin), với sự tham gia của đại biểu 114 nước, 35 tổ chức phi chính phủ và 14 tổ chức liên chính phủ. Tiếp theo, vấn đề được đưa vào chương trình nghị sự của nhiều hội nghị quốc tế khác như Rio - 92, Johanesbourg - 2002... Diễn đàn nước thế giới được tổ chức lần 1 tại Marrakeech, lần 2 tại Hague (2001) và lần 3 tại Tokyo (2003), Dublin + 10 tổ chức tại Bonn 2001. Tháng 11/1992, Đại hội đồng Liên Hợp Quốc thống nhất lấy ngày 22 tháng 3 hàng năm làm ngày Thế giới về nước.

5.2.2 Quản lý tổng hợp nguồn nước

Quản lý tổng hợp nguồn nước là giải pháp tích cực do Liên Hợp Quốc đưa ra để quản lý và sử dụng hợp lý, hiệu quả tài nguyên nước. Quản lý tổng hợp nguồn nước được định nghĩa là quá trình đẩy mạnh sự hợp tác phát triển và quản lý nước, đất cùng các nguồn tài nguyên khác có liên quan, nhằm tối đa hoá phúc lợi xã hội - kinh tế một cách công bằng mà không phải hy sinh tính bền vững của các hệ sinh thái. Nó có thể bao gồm cả việc giảm một số lợi ích kinh tế nào đó để bảo vệ tự nhiên cho thế hệ tương lai, hoặc duy trì và phát triển giá trị của nước đối với xã hội. Quản lý tổng hợp nguồn nước dựa trên quan điểm cho rằng nước là một phần nội tại của hệ sinh thái, một nguồn tài nguyên thiên nhiên và một hàng hoá kinh tế xã hội mà số lượng cũng như chất lượng của nó quyết định bản chất của việc sử dụng. Như vậy nguồn nước phải được bảo vệ, có tính đến chức năng của hệ sinh thái nước và mức độ sẵn có của nguồn lực, nhằm thoả mãn những nhu cầu về nước cho các hoạt động của con người.

Nước là một trong những yếu tố sống còn cho sự sống, tăng trưởng và phát triển. Việc quản lý một cách bền vững nguồn lực có hạn này cần phải tính đến một diện rộng các yếu tố xã hội, kinh tế và môi trường sinh thái. Quản lý tổng hợp nguồn nước là một quá trình thông qua đó các yếu tố này được kết hợp lại với nhau, cho phép ra quyết định ở tất cả các cấp trong khuôn khổ của việc lập kế hoạch tổng thể và điều phối chung giữa tất cả các ngành, các lĩnh vực trong xã hội.

Nguyên tắc Dublin - Rio quản lý tổng hợp nguồn nước:

Nguyên tắc sinh thái: Nước sạch là nguồn tài nguyên hữu hạn, dễ bị tổn thương, cần cho sự sống, phát triển và môi trường. Do đó tiếp cận sử dụng tổng hợp phải tính đến các thành phần cán cân nước, hoạt động phát triển và tác động tại mỗi vùng thượng hạ lưu, sử dụng đa mục đích, liên kết đa ngành, gắn kết xã hội loài người và thiên nhiên. Tỷ lệ dòng chảy tự nhiên không bị khai thác phản ánh điều kiện cư trú dưới nước: 10% của dòng chảy trung bình năm sẽ tạo nên điều kiện cư trú kém, 30% là khá và >40% là tốt.

78

Nguyên tắc thể chế: Phát triển và quản lý nguồn nước cần dựa trên tiếp cận có sự tham gia của các bên có liên quan thuộc khu vực công cộng và tư nhân, các cộng đồng và những người sử dụng nước, các nhà lập kế hoạch, hoạch định chính sách ở mọi cấp để đạt tới các thỏa thuận chung có tính lâu dài và cùng chịu trách nhiệm, chia sẻ, chấp nhận hy sinh để nâng cao hiệu quả dùng nước và bảo vệ nước.

Nguyên tắc xã hội: Phụ nữ có vai trò trung tâm trong việc bảo vệ, quản lý và tiết kiệm nước, nên cần phải tính tới họ trong các dự án phát triển, dành cho họ cơ hội có tiếng nói tham gia và được hưởng lợi.

Nguyên tắc kinh tế: Nước có giá trị kinh tế đối với mọi đối tượng sử dụng và cần phải được coi là hàng hoá xã hội và kinh tế, được định giá, phân phối hợp lý.

Quản lý tổng hợp có đặc điểm là:

Cấp đa dạng

Đối tượng đa dạng

Công cụ đa dạng.

Quản lý tổng hợp nguồn nước có thể áp dụng được ở mọi cấp độ ra quyết định: địa phương, lưu vực sông, quốc gia, quốc tế. Tuy nhiên, mức độ phức tạp về chính trị và pháp lý của việc ra quyết định cũng tăng theo sự tăng cấp độ quyết định. Xét cho cùng, các phương án chiến lược phát triển và quyết định có liên quan đến việc sử dụng nguồn nước phải được biến thành chính sách cụ thể về quy hoạch, phân bổ và quản lý nguồn nước. Những chính sách này hướng đến quản lý tổng hợp nguồn nước tại một quốc gia hay lưu vực sông theo một tầm trung và dài hạn, bằng cách: 1- Gắn chính sách nguồn nước với tổng thể phát triển kinh tế xã hội (ví dụ vấn đề đô thị hoá...); 2- Tạo nền tảng cho sự tham gia và hành động của tất cả các bên có liên quan (ví dụ các tổ chức lưu vực, sự tham gia của người sử dụng và mức phí mà họ phải trả, hợp đồng, các biện pháp khuyến khích bảo tồn và sử dụng hiệu quả nguồn nước...).

Quản lý tổng hợp nguồn nước phụ thuộc vào quan hệ hợp tác và đối tác ở tất cả các cấp, từ cá nhân đến các tổ chức xã hội và quốc tế, dựa trên những cam kết cũng như nhận thức rộng rãi hơn của xã hội đối với nhu cầu về an ninh nước và quản lý bền vững nguồn nước. Để đạt được quản lý tổng hợp nguồn nước cần phải có những chính sách nhất quán cấp quốc gia, vùng để vượt qua được tình trạng phân lẻ, manh mún, có được thể chế tổ chức minh bạch, có trách nhiệm cao tại tất cả các cấp.

Phạm vi quản lý tổng hợp nguồn nước và các yếu tố môi trường liên quan đến nước bao gồm:

Quản lý tổng hợp tất cả các nguồn nước.

Quản lý tổng hợp tất cả các ngành dùng nước.

Quản lý cả lượng và chất, kiểm soát và hạn chế ô nhiễm.

Quản lý cả cung và cầu một cách tiết kiệm, hiệu quả.

Quản lý sử dụng nước trong mối liên quan đến sử dụng đất và hệ sinh thái lưu vực.

Quản lý tổng hợp việc khai thác và sử dụng nước ở cả thượng và hạ lưu, hạn chế mâu thuẫn sử dụng nước giữa các vùng này.

Những thành tố cơ bản của quản lý tổng hợp nguồn nước là:

79

Những chính sách tốt về nước (dựa trên các mục tiêu phát triển tổng thể, đóng góp đầu vào của các bên có liên quan và các nhà tài trợ...).

Khuôn khổ pháp lý, thể chế, điều tiết thích hợp.

Sự tham gia của các bên có liên quan, nhất là phụ nữ.

Quan điểm truyền thống về nước (văn hoá, tôn giáo...).

Giá trị của nước (kinh tế, xã hội và môi trường).

Phân bổ công bằng nguồn nước.

Ra quyết định ở cấp thấp nhất có thể.

Phân cấp trách nhiệm quản lý và phân phối nước cũng như các dịch vụ khác về hệ sinh thái.

Phương thức tiếp cận khoa học kỹ thuật công nghệ tốt.

Hệ thống dữ liệu thông tin và cơ sở tri thức.

Công cụ phân tích đánh giá giá trị kinh tế của nước.

Khuôn khổ giám sát và thực thi.

Năng lực của tổ chức và cán bộ.

Quản lý xung đột.

Công cụ quản lý tài nguyên nước bao gồm:

Các văn bản luật pháp quốc tế và quốc gia, quy định quyền hạn và nghĩa vụ của các tổ chức, cá nhân trong việc khai thác, sử dụng, bảo vệ và hưởng lợi từ các nguồn tài nguyên nước khác nhau, kể cả các văn bản pháp luật liên quan đến những thành tố khác của môi trường và tài nguyên, có quan hệ mật thiết với tài nguyên nước.

Hệ thống đo đạc, dữ liệu cơ sở về mạng lưới thuỷ văn, chế độ nước và kết quả nghiên cứu của thuỷ văn học, hồ học, hồ chứa học, khí tượng học, địa chất thuỷ văn...

Thiết chế giám sát và cơ sở dữ liệu về chất lượng nước.

Tiêu chuẩn chất lượng nước và tiêu chuẩn dùng nước.

Công cụ kinh tế quản lý nguồn nước.

Chiến lược và các chương trình kế hoạch phát triển.

5.2.3 Quản lý tài nguyên nước theo lưu vực

Quản lý nguồn nước theo lưu vực là một cấp độ trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước. Quản lý nước theo lưu vực nhấn mạnh khía cạnh sử dụng hợp lý tài nguyên trên cơ sở hiểu biết và tôn trọng các quy luật tự nhiên hình thành tài nguyên nước trong một lưu vực cụ thể.

Trong quản lý tài nguyên nước theo lưu vực, đơn vị địa lý để thực hiện quản lý không phải là địa giới hành chính mà là toàn bộ lưu vực sông. Thông qua hoạt động của bộ máy quản lý lưu vực, tất cả các hoạt động sử dụng và bảo vệ tài nguyên được xem xét một cách thống nhất và hợp lý. Đối với một lưu vực sông gồm nhiều đơn vị hành chính thì việc quản lý thống nhất theo lưu vực sông sẽ tạo cơ sở thuận lợi để giải quyết các mối quan hệ hay những mâu thuẫn nảy sinh trong quá trình sử dụng hay quản lý tài nguyên giữa các vùng khác nhau.

80

Quản lý tổng hợp lưu vực sông không chỉ giới hạn trong phạm vi quản lý tài nguyên nước, mà còn liên quan đến mọi khía cạnh của việc quản lý và sử dụng các tài nguyên liên quan khác trên lưu vực như đất, rừng, hệ sinh thái, hoạt động của con người... Về mặt nguyên tắc, trong quản lý phát triển theo lưu vực cần xây dựng các dự án phát triển khai thác được tối đa tiềm năng thế mạnh và hạn chế tới mức thấp nhất các rủi ro bất lợi có thể có của từng vùng. Thượng du là vùng sinh thuỷ và năng lượng nên mọi chương trình phát triển đều phải tính đến việc hạn chế đến mức thấp nhất nguy cơ gây tổn thương các điều kiện hình thành dòng chảy và phát sinh tai biến trượt lở, lũ lụt... Việc phát triển thuỷ điện ở thượng lưu sẽ cho hiệu quả kinh tế tối ưu nhất so với các khu vực còn lại. Hạ du là vùng nhận và tiêu nước, địa hình bằng phẳng, mật độ dân cư và đầu tư kinh tế cao, thuận lợi cho phát triển nhiều loại hình kinh tế, nhưng cần ưu tiên cho những mục tiêu thoát nước nhanh, hạn chế lũ lụt dài ngày và dùng nước tiết kiệm để hạn chế thiệt hại do thiếu nước dùng.

Nhu cầu cấp nước của toàn lưu vực phải được tính trên cơ sở cân bằng với khả năng tái tạo về lượng và chất của tài nguyên. Nếu giả định việc khai thác tài nguyên không làm hệ sinh thái xấu hơn trạng thái tự nhiên vốn có của nó, thì lượng nước khai thác trong mùa kiệt không được làm mức nước sông hạ xuống thấp hơn ngưỡng bảo đảm an toàn sinh thái cho toàn hệ. Ngoài ra, nếu không tính tới các hệ quả sinh thái bất thường khác, thì toàn bộ lượng nước đưa vào lưu vực bằng con đường nhân tạo và lượng nước lũ mà các hồ chứa điều tiết được, sau khi đã trừ tổn thất, là phần mà loài người có thể độc quyền tiêu thụ, bao gồm cả phần để cải thiện hệ sinh thái tự nhiên theo nhu cầu của con người.

Chức năng và nhiệm vụ về quản lý tổng hợp lưu vực sông được quy định tùy theo hình thức của mỗi kiểu tổ chức lưu vực. Tuy nhiên, có một số nhiệm vụ chung mà trong quản lý lưu vực sông đều phải thực hiện, đó là:

Lập quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ tài nguyên nước lưu vực sông và theo dõi việc thực hiện quy hoạch.

Phối hợp với các cơ quan hữu quan của các bộ, ngành và địa phương trong việc điều tra cơ bản, kiểm kê, đánh giá tài nguyên nước của lưu vực sông.

Phối hợp với các đơn vị hành chính các cấp để giải quyết tranh chấp về tài nguyên nước nảy sinh trên lưu vực. Ngoài ra, tùy theo hình thức, một số tổ chức lưu vực sông có thể tham gia trực tiếp vào chức năng thiết kế, thi công và quản lý các công trình khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực.

Theo UNESCO, việc chi tiết hoá kế hoạch tổng hợp cho những lưu vực rộng đa quốc gia là khó có khả năng. Ví dụ Uỷ ban hạ lưu sông Mê Công mới chỉ hoạt động trong phạm vi liên quan đến thu thập số liệu và lập kế hoạch. Quản lý tổng hợp có cơ hội thành công lớn hơn ở những lưu vực nhỏ hơn.

5.2.4 Giám sát lượng nước

Mục tiêu của giám sát lượng nước là đo đạc lượng nước, nghiên cứu chế độ và biến động tài nguyên nước, nghiên cứu các quy luật chi phối sự hình thành tài nguyên nước. Đây là lĩnh vực thuộc nhiệm vụ và khả năng của thuỷ văn học, hồ học, hồ chứa học, địa chất thuỷ văn và một số ngành dùng nước như thuỷ lợi, năng lượng, giao thông...

Hộp 5. 4. Các công cụ đo nước Đo mực nước thường dùng thước, thuỷ chí, máy tự ghi. Công trình đo mực nước có thể được đặt ở vùng bờ hoặc vùng mặt nước, mực nước có thể được đo ngay trên mặt thuỷ vực, hoặc đo trong các giếng có lưu thông tự

81

do với thuỷ vực nghiên cứu. Đo sâu thường dùng thước, dây có tải trọng, máy hồi âm. Trong đo sâu trên các sông, tọa độ điểm đo trên mặt cắt ngang được xác định theo các phương pháp: căng dây, dùng mia đặt trên thuyền hoặc sào tiêu đặt trên bờ và máy kinh vĩ, dùng máy Xêchtăng đặt trên thuyền để đo góc, dùng tời hoặc hệ thống cọc tiêu trên bờ. Vị trí điểm đo trong đo sâu dọc sông được xác định bằng các điểm khống chế của tuyến dẫn ở trên bờ và phương pháp giao hội, đo góc từ hai điểm xác định trên bờ bằng hai máy kinh vĩ. Trong đo sâu cho hồ, các điểm đo được bố trí theo lưới ô cách nhau 5 - 10 m. Số liệu đo sâu đo đúng quy phạm thuỷ văn có sai số cho phép là: ± 2cm khi độ sâu ≤ 3m; ± 5cm khi độ sâu >3m đến ≤ 5m; ± 10cm khi độ sâu > 5m. Đo vận tốc dòng chảy thường dùng phao và lưu tốc kế. Phao đo vận tốc có hai loại: Phao nổi, đo vận tốc và hướng dòng chảy trên mặt, thường làm từ vật liệu nổi được như tre, nứa, gỗ, chất dẻo, có hình trụ, chữ nhật, chữ X, kích thước càng nhỏ càng tốt, mặt chìm không làm trơn, mặt nổi có cắm cờ hoặc đèn hiệu. Phao chìm được làm bằng các loại vật liệu như sáp, chất dẻo, gỗ..., hình cầu đường kính 2 - 3 cm, treo vào một đầu sợi dây mà đầu kia nối với một phao nổi. Vận tốc dòng chảy tính bằng tốc độ trôi của phao qua hai tuyến đo đã biết trước khoảng cách. Để đo hướng chảy bằng phao, cần xác định vị trí của các phao trên đường trôi. Di chuyển của phao nổi chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố tác động, nên độ chính xác đo đạc vận tốc không cao, tăng so với đo bằng máy. Hệ số kinh nghiệm hiệu chỉnh vận tốc trung bình đo bằng phao nổi là: 0,85 - 0,90 khi không có gió; 0,90 - 0,95 khi gió ngược dòng và 0, 80 - 0, 85 khi gió xuôi dòng. Lưu tốc kế cấu tạo gồm 3 phần: bộ phận cảm ứng làm bằng cánh quạt hoặc cốc, dễ dàng quay quanh trục đặt ngang hoặc đứng dưới tác dụng của dòng chảy, bộ phận thân có các thiết bị đếm và báo số vòng quay của cánh quạt, bộ phận đuôi có chức năng tự động điều chỉnh để thiết bị luôn song song dòng chảy. Mỗi máy có một bảng riêng để tra tốc độ dòng chảy ứng với các tốc độ quay khác nhau của cánh quạt. Máy được đưa tới điểm đo bằng cọc hoặc cá sắt. Tốc độ dòng chảy tại một điểm được xác định bằng tốc độ trung bình trong khoảng không dưới 100 giây. Vận tốc trung bình của một thuỷ trực được tính theo phương pháp phân tích, dùng các công thức gần đúng, tuỳ thuộc số điểm đo trên thuỷ trực, hoặc bằng phương pháp đồ giải, tính bằng tích phân biến đổi vận tốc theo độ sâu, tức thương giữa diện tích đồ thị biến đổi vận tốc theo độ sâu và độ sâu. Vận tốc trung bình trên toàn mặt cắt ngang được tính bằng thương giữa lưu lượng và diện tích mặt cắt ngang. Hải lưu - máy đo hướng chảy: Về mặt nguyên tắc máy có các bộ phận giống như lưu tốc kế, nhưng phần thân có thêm hộp la bàn ghi hướng dòng chảy. Hộp có kim la bàn luôn chỉ hướng bắc - nam, trên kim có rãnh ở nửa chỉ phương bắc để cho bi rơi khi đo đạc. Mặt hộp la bàn được chia thành 36 cung (ô), đánh số không từ ô ở đuôi máy. Do cấu tạo mà cứ khi nào cánh quạt quay được một số vòng nhất định thì một viên bi sẽ rơi ra, lăn vào cung mà kim chỉ phương bắc hướng tới. Góc lệch giữa phương chuyển động của viên bi và thân máy chính là góc lệch của hướng chảy, số bi rơi vào mỗi cung chỉ thị vận tốc dòng chảy ứng với hướng chảy đo được.

Mạng lưới quan trắc được thiết lập một cách hệ thống, bao gồm ba loại lưới điểm sau: Lưới điểm quan trắc cố định, phân bố đều khắp các vùng địa lý, các đới khí hậu thuỷ văn khác nhau, đo liên tục, kéo dài theo quy phạm thống nhất để đảm bảo độ chính xác tối ưu, đồng nhất. Lưới điểm chuyên đề quan trắc theo đơn đặt hàng và lưới điểm khảo sát định kỳ phục vụ quan trắc bổ sung tại những điểm không nằm trong lưới cố định. Số liệu đo đạc thuỷ văn thường niên được lưu trữ tại Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn. Trên cơ sở các dữ liệu sơ cấp, ngành khí tượng thuỷ văn triển khai nghiên cứu, dự báo các hiện tượng và quá trình khí hậu, thời tiết, thuỷ văn, cung ứng cho các đối tượng có nhu cầu. Hộp 5.5. Quy phạm xác định tốc độ dòng chảy Tốc độ dòng chảy được đo tại từng điểm trên từng thuỷ trực của mặt cắt ngang. Số đường thuỷ trực trên mỗi mặt cắt được quy định tuỳ thuộc chiều rộng sông, bố trí thuỷ trực theo chiều rộng và số điểm đo trên mỗi thuỷ trực được chọn tuỳ thuộc độ sâu theo một quy phạm chung. Quy định số đường thuỷ trực đo vận tốc trên mặt cắt ngang Độ rộng sông B(m) < 50 50-100 100-300 300-1.000 >1.000 Số thuỷ trực đầy đủ 6-10 10-15 15-20 20-30 30-40 Công thức tính vận tốc trung bình thuỷ trực:

V(6) = (Vm + 2 V0,2h + 2 V0,4h + 2 V0,6h + 2 V0,8h + Vđ)/10 V(5) = (Vm + 3 V0,2h + 3 V0,6h + 2 V0,8h + Vđ)/10 V(3) = (V0,2h + 3 V0,6h + V0,8h )/5 V(2) = (V0,2h + V0,8h)/2 V(1) = V0,6h trong đó chỉ số 1... trong V(1)... là số điểm đo vận tốc trên thuỷ trực. Công thức tính lưu lượng nước:

82

Q = = ii

Q∑ i ii

(V .f )∑trong đó fi là diện tích bộ phận thứ i của mặt cắt ngang, giới hạn bởi hai thuỷ trực đo vận tốc kề nhau i và (i - 1), Vi là vận tốc trung bình của dòng chảy qua diện tích fi, tính bằng trung bình cộng vận tốc trung bình của hai thuỷ trực giới hạn. Riêng lưu lượng của diện tích đầu và cuối tính bằng công thức sau: Qi = K. Vi. fi trong đó K = 0,8-0,9 khi sông thẳng, mặt cắt ngang hình lòng chảo hoặc chữ nhật, K = 0,9-1,0 khi sông cong, bộ phận gần bờ có lạch sâu; K = 0,6-0,8 nếu vận tốc gần bờ giảm rõ rệt; K = 0,5 nếu bộ phận sát bờ có nước tù.

5.2.5 Giám sát chất lượng nước

Giám sát chất lượng nước là các hoạt động nhằm mục tiêu đánh giá chất lượng nước nền và theo dõi biến động chất lượng nước trong quá trình khai thác sử dụng. Giám sát chất lượng nước được triển khai tuỳ theo mục đích, nhu cầu và khả năng về nhân lực, kỹ thuật, tài chính.

Việc đo đạc các chỉ tiêu chất lượng nước và tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước được quy ước đưa vào nội dung môn học về ô nhiễm môi trường, do đó giáo trình này không đề cập sâu. Tuy nhiên, cần lưu ý là việc nghiên cứu, ghi chép kỹ lưỡng các đặc điểm hình thái, động lực của thuỷ vực, cũng như điều kiện khí hậu, đặc điểm lưu vực, nguồn cấp nước, nguồn thải, vùng và phương thức tiêu nước... giúp chúng ta định ra được số điểm đo ít nhất và lý giải được những bất thường của kết quả phân tích.

5.2.6 Công cụ kinh tế trong quản lý nguồn nước

Nguyên tắc Dublin coi nước có giá trị kinh tế trong tất cả những cách thức sử dụng cạnh tranh nhau, vì thế nó cần phải được phân bổ có tính đến những nguyên tắc kinh tế về tính hiệu quả, công bằng. Các công cụ kinh tế được sử dụng trong quản lý nguồn nước để phân phối công bằng hợp lý nguồn nước, đảm bảo phục vụ phát triển và bảo tồn trữ lượng nước, bảo vệ chất lượng nước, làm giảm thiểu các tác động bất lợi tới nguồn nước.

Các công cụ kinh tế đa mục tiêu theo định hướng thị trường trong quản lý nguồn nước gồm: Cấp giấy phép, thu phí và tiền phạt, định giá nước và thu tiền dùng nước. Cấp giấy phép, là công cụ đơn giản, ít tốn chi phí quản lý, nhưng thường gặp khó khăn trong việc giám sát thực thi, không có tác động hiệu quả đối với việc khuyến khích một hành vi cụ thể và không mang lại nguồn thu. Phí và tiền phạt, là công cụ đơn giản, có thể dễ định hướng để khuyến khích những thay đổi hành vi cụ thể, nhưng tốn nhiều chi phí hơn, khó giám sát thực thi và không mang lại nhiều nguồn thu.

Định giá nước

Định giá nước là một công cụ dễ định hướng để khuyến khích thay đổi hành vi, mang lại nguồn thu lớn, nhưng phức tạp và có thể gây mâu thuẫn xã hội. Trong định giá nước, bên cạnh những chi phí/giá trị xã hội và cá nhân đối với nước và các chi phí tài chính thường tính đối với các cá nhân dùng nước (như đầu tư, vận hành và quản lý...), còn phải tính đến các chi phí trên bình diện rộng lớn hơn đối với nền kinh tế, ví dụ như chi phí cơ hội và ảnh hưởng hướng ngoại. Việc định giá phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản là:

Đảm bảo nguồn thu đủ để vận hành, duy trì và mở rộng hệ thống.

Phân bổ nguồn nước theo những tín hiệu xã hội, đảm bảo các giá trị xã hội nhận được sẽ vượt xa chi phí.

Bảo tồn nguồn nước, khuyến khích sử dụng hiệu quả và bảo tồn

83

Đưa ra mức giá đúng, trong đó công nhận các biện pháp khuyến khích phát sinh từ cơ chế giá và đảm bảo là chúng phù hợp với mục tiêu xã hội.

Giá trị nguồn nước được tính bằng tổng các giá trị đối với người sử dụng, các tác động hướng ngoại ròng và các giá trị bị bỏ qua không sử dụng.

Chi phí nguồn nước được tính bằng tổng chi phí vốn, chi phí O&M, các chi phí cơ hội, ảnh hưởng ngoại sinh, các chi phí cơ hội do không sử dụng và ảnh hưởng ngoại sinh.

Hộp 5.6. Các khía cạnh kinh tế của việc sử dụng nguồn nước. Claudia Sadoff

Nguyên tắc Dublin coi nước là một hàng hoá kinh tế, là nguồn lực khan hiếm và yếu tố sản xuất, vì thế cần được phân bổ có tính đến những nguyên tắc kinh tế về tính hiệu quả và tính công bằng. Những trục trặc của thị trường, sự phân kỳ giữa những vấn đề xã hội và môi trường có thể biện minh cho việc đặt cho nước một mức giá tập trung vào những mối quan tâm về tính bình đẳng (như là một vấn đề chính sách) đối lập với những quan tâm về tính hiệu quả. Trong những trường hợp như vậy, điều quan trọng đối với các nhà hoạch định chính sách là hiểu được các chi phí kinh tế và ý nghĩa của các quyết định mà họ đưa ra.

Chi phí cơ hội là những lợi ích bị hy sinh mà lẽ ra đã có thể được tạo ra nếu như nguồn lực được phân bổ cho mục đích sử dụng tốt nhất. Khi nguồn nước không đủ để đáp ứng tất cả mọi nhu cầu thì việc sử dụng của một người này lại loại trừ sự sử dụng nước của người khác. Nếu nước không được phân bổ cho mục đích sử dụng có giá trị cao nhất, thì chi phí cơ hội có thể sẽ lớn hơn giá trị mà nó tạo ra khi được tiêu thụ, làm cho nền kinh tế bị thiệt hại. Dưới góc độ kinh tế, đây là một cách thức phân bổ nguồn lực không hiệu quả, dù rằng điều đó có thể biện minh bằng những lập luận khác.

Tác động hướng ngoại xảy ra khi hành động của người dùng nước này ảnh hưởng đến người khác. Tác động hướng ngoại có thể tích cực (thí dụ như quản lý đầu nguồn) hoặc tiêu cực (thí dụ ô nhiễm). Tác động hướng ngoại tiêu cực nhất là việc sử dụng ở đầu nguồn làm cạn kiệt nguồn nước cho các mục đích sử dụng nước ở hạ lưu. Nhu cầu dùng nước ở hạ nguồn cũng có thể dẫn đến buộc vùng thượng nguồn giảm tiêu thụ nước.

Sự tách biệt giữa chi phí cơ hội và tác động hướng ngoại là một điều thiết yếu. Cá nhân một người sử dụng nước coi tác động của việc anh ta sử dụng nước đối với hàng xóm của mình là một tác động hướng ngoại. Nhà quản lý lưu vực coi đó là chi phí cơ hội của một phương thức sử dụng nước được lựa chọn tại lưu vực sông. Quản lý tổng hợp nguồn nước một cách hiệu quả sẽ nội hoá tất cả các tác động hướng ngoại trong một khu vực, đòi hỏi người quản lý phải đánh giá được các tác động ở vùng hạ lưu như những chi phí cơ hội. Đây là trung tâm của công tác quản lý lưu vực sông.

Giá trị đối với người sử dụng là giá trị thu được từ việc dùng nước cho một mục đích cụ thể duy nhất. Giá trị hệ thống là tổng giá trị tạo ra được bởi một đơn vị nước khi nó chảy qua hệ thống sông. Giá trị hệ thống là tổng hợp tất cả những giá trị đối với người sử dụng theo một cách thức sử dụng nước cụ thể, cộng chi phí cơ hội và các tác động hướng ngoại. Xem xét những thay đổi giá trị hệ thống trong những phương án quản lý khác nhau có thể giúp cho các nhà quản lý đánh giá tính hiệu quả tương đối của chúng, trong khi đó các giá trị đối với người sử dụng cho chúng ta thông tin về việc phân bổ chi phí và lợi ích nhằm đánh giá mức độ công bằng trong mỗi phương án.

Phân bổ nguồn nước và mô hình tăng trưởng, phát triển:

Việc phân bổ nguồn nước là điều kiện tiên quyết cho tăng trưởng và xoá đói giảm nghèo đã được chấp nhận rộng rãi, nhưng tác động của sự phân bổ nguồn nước giữa các ngành với nhau trong cơ cấu kinh tế, tăng trưởng và mô hình phát triển còn ít được cân nhắc đến. Các lĩnh vực như nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ thường có những nhu cầu dùng nước có tính cạnh tranh. Việc phân bổ nước thế nào cho các lĩnh vực đó sẽ, hoặc là tạo điều kiện thuận lợi, hoặc hạn chế sự tăng trưởng tương đối của chúng, dẫn đến những nền kinh tế rất khác nhau trong tầm trung hạn, với những phúc lợi khác nhau. Cũng tương tự, những khuyến khích cho việc sử dụng nước trong nội ngành ở từng lĩnh vực sẽ có tác động đến phúc lợi, tăng trưởng và bình đẳng. Thí dụ trong nông nghiệp, sự cân bằng giữa một nền nông nghiệp tự cung tự cấp truyền thống (thường nhằm vào những đối tượng rất nghèo và tạo thêm cho họ nhiều cơ hội việc làm) và sản xuất công nghệ cao (tạo ra những giá trị gia tăng lớn cho một nhóm nhỏ hơn) sẽ ảnh hưởng mạnh mẽ đến giá trị của sản xuất nông nghiệp và việc phân bổ những lợi ích đó.

Các mục tiêu phát triển quốc gia có thể được ủng hộ hoặc bị làm thui chột đi bởi việc quản lý nguồn

84

nước. Các biện pháp khuyến khích về pháp lý, thể chế và kinh tế liên quan tới phân bổ nước sẽ tác động sâu sắc đến cơ cấu kinh tế, đặc biệt khi nước khan hiếm. Các chính sách về định giá, cấp phép và cho phép đều có thể được thiết kế nhằm: Khuyến khích hoặc hạn chế việc bảo tồn nguồn nước; Mở rộng hoặc hạn chế việc sử dụng nước cho những mục đích cụ thể; Thúc đẩy hay hạn chế sự chấp thuận việc tiết kiệm nước và/hoặc các phương thức sản xuất công nghệ cao cho những mục đích sử dụng cụ thể hoặc cho nhóm người sử dụng cụ thể. Vì thế, điều quan trọng là các mục tiêu phát triển công tác quản lý nguồn nước phải rõ ràng và việc quản lý nguồn nước phải được thiết kế để đạt được những mục tiêu đó một cách càng hiệu quả và hiệu suất càng cao càng tốt.

86

Chương 6

Tài nguyên nước Việt Nam

6.1 Tổng quan chung

6.1.1 Đặc điểm chung tài nguyên nước Việt Nam

Việt Nam có nguồn nước mưa dồi dào hơn so với các vùng cùng vĩ độ địa lý. Lượng mưa trung bình năm toàn lãnh thổ 1960 mm, gấp 2,6 lần lượng mưa trung bình lục địa, cung cấp 640 tỷ m3/năm, từ đó tạo ra một lượng dòng chảy khoảng 320 tỷ m3, hệ số dòng chảy là 0,5.

Lượng mưa phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian do bị đặc điểm địa lý, địa hình và loại hình thời tiết gây mưa chi phối. Chênh lệch lượng mưa giữa các vùng lên tới 10 lần. Những vùng có lượng mưa lớn đều nằm trên các sườn và đỉnh núi đón gió, địa hình dạng phễu hội tụ như Bắc Quang, Móng Cái - Tiên Yên (>5.000mm), Hoàng Liên Sơn, Pusilung, Ngàn Sâu, đèo Ngang, đèo Hải Vân, bắc đèo Cả, Trà Mi - Ba Tơ, trung lưu s.Đồng Nai, Plâycu (3.000 - 4.000 mm). Tâm mưa nhỏ nằm trong những vùng khuất gió như thung lũng Mường Xén, Phan Rang (500 - 600mm), thung lũng Yên Châu, Lục Bình, sông Ba (<1.200mm). Mưa phân bố không đều theo thời gian, 20 - 30 % tổng mưa rơi trong một tháng cao điểm, 70 - 90 % mưa rơi trong mùa mưa, còn lượng mưa ba tháng nhỏ nhất chỉ chiếm 5 - 8% tổng mưa và lượng mưa tháng ít mưa nhất chỉ có 1- 2%.

Hình 6.1. Sơ đồ cấu trúc cân bằng nước Việt Nam

Lượng bốc hơi lớn, > 900 mm/năm. Bốc hơi nhỏ nhất 400 - 500 mm/năm quan sát thấy ở vùng núi cao Tây Bắc và Đông Bắc Bắc Bộ do bị hạn chế bởi trường nhiệt và ở ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận, do bị hạn chế bởi trường ẩm. Tây Nam Bộ có lượng bốc hơi lớn nhất, > 1.300 mm/năm do cả hai trường nhiệt ẩm đều phong phú. Lãnh thổ Trung Bộ bốc hơi năm trung bình là 900 - 1.200 mm, phần còn lại của lãnh thổ 800 - 1.000 mm.

87

6.1.2 Đặc điểm tài nguyên nước sông Việt Nam

Hệ thống sông suối của Việt Nam khá phát triển, nhưng phân bố không đều. Mật độ trung bình 0,6 km/km2, lớn nhất 2 - 4 km/km2 ở châu thổ sông Hồng - Thái Bình và Cửu Long, do nhu cầu tiêu thoát nước lớn trong khi địa hình bằng phẳng, biên độ triều lớn và khả năng can thiệp của con người cao. Những vùng mưa nhiều, địa hình thuận lợi cho sinh dòng mặt như Móng Cái, Hoàng Liên Sơn, Đèo Ngang, Hải Vân, thượng nguồn Đồng Nai... có mật độ sông suối lớn, 1,5 - 2 km/km2. Vùng mưa vừa, độ cao trung bình như Quảng Ninh, Ngân Sơn (Bắc Cạn), trung lưu Đồng Nai, Thu Bồn, thượng nguồn các sông Tây Nguyên, một số sông ở Đông Trường Sơn mật độ sông suối 1 - 1,5 km/km2. Vùng mưa nhỏ, bốc hơi lớn, thấm tốt, như Trùng Khánh (Cao Bằng), Quản Bạ (Hà Giang), Bắc Sơn (Lạng Sơn), Trà Lĩnh, Mộc Châu (Sơn La), Kẻ Bàng (Quảng Bình), Bắc và trung Tây Nguyên, Ninh Thuận, Bình Thuận có mạng lưới sông suối kém phát triển, chỉ đạt <0,3 - 0,5 km/km2. Đặc biệt vùng sông Phan, sông Dinh mật độ chỉ đạt 0,12 - 0,15 km/km2. Mật độ sông suối lớn tạo ra những thuận lợi cho đối tượng trực tiếp dùng nước, tạo điều kiện phát triển giao thông thủy.

Đa phần sông ngòi thuộc loại vừa và nhỏ, chảy theo hướng chủ đạo Tây Bắc - Đông Nam, đổ ra biển Đông. Trong 2.360 sông dài >10 km thường xuyên có nước chảy có 17 lưu vực độc lập diện tích >1.000 km2, 173 lưu vực 500 - 1.000 km2, 614 lưu vực 100 - 500 km2 và 1.556 lưu vực <100 km2.

Việt Nam có 9 lưu vực sông lớn diện tích >10.000 km2, tổng diện tích 258.800 km2, chiếm 74% diện tích toàn quốc, có số dân là 60 triệu, bằng 85% dân số Việt Nam và tạo ra 91% GDP cả nước, cung cấp 771 tỷ m3, tương ứng 88% tài nguyên nước Việt Nam (bảng 6.1). Rõ ràng rằng mọi tiếp cận bền vững trong khai thác tài nguyên và phát triển trên 9 lưu vực sông chính này có vai trò then chốt trong chiến lược phát triển bền vững cả nước.

Sông ngòi có tính đa quốc gia. 7/9 hệ thống sông chính của Việt Nam chảy qua từ 2 - 5 nước, tỷ lệ diện tích lưu vực thuộc Việt Nam 9 - 87% và tỷ lệ dòng chảy ngoại nhập từ 5 - 90% (không kể Kỳ Cùng Bằng Giang). Chỉ có lưu vực Thu Bồn và sông Ba nằm trọn vẹn ở Việt Nam. Dòng chảy ngoại nhập là yếu tố khó kiểm soát, điều tiết, phân phối cả về mặt lượng và chất, đòi hỏi quản lý sử dụng trên tinh thần hợp tác đa quốc gia.

Bảng 6.1. Lưu vực và dòng chảy của các hệ thống sông lớn ở Việt Nam [11]

Diện tích Dòng chảy Lưu vực sông Toàn bộ 103

km2ở VN 103

km2% ở VN Toàn bộ

tỷ m3% VN đóng góp

Dân số triệu

người

% GDP

Kỳ Cùng - Bằng Giang Hồng - Thái Bình Mã Cả Thu Bồn Ba Đồng Nai Cửu Long

12,88 169 28,49 27,2 10,5 13,9 42,66 795

11,22 86,66 17,81 17,73 10,5 13,9 36,26 72

87 51 63 65 100 100 85 9

8,9 137 20,1 24,2 19,3 10,4 30,6 520,6

81 68 78 80 100 100 95 10

1,1 24,2 2,9 3,1 0,86 0,85 10,2 15

1 26 2 3 1 1 28 27

Tổng cộng 266,8 771 58,2 89 Toàn VN 330 879 40 70 100

Lượng dòng chảy sông ngòi thuộc loại dồi dào, gần 880 tỷ m3, trong đó trên 550 tỷ m3 là nguồn nước ngoại lai; Mô đun dòng chảy 31 l/s.km2, lớp dòng chảy 980 mm/năm, lớn gấp 3 lần trung bình lục địa và 4,6 lần trung bình châu Á. Độ phong phú nước nội địa là 921.000

88

m3/km2.năm và 2,7triệu m3/km2.năm nếu tính cả nguồn ngoại lai. Các tâm dòng chảy lớn (nhỏ) đều trùng với các trung tâm mưa lớn (nhỏ). Nơi có dòng chảy lớn nhất là Bắc Quang, Móng Cái, mô đun dòng chảy >100 l/s.km2, lớp dòng chảy >3.000 mm. Vùng Hoàng Liên Sơn, Ngàn Sâu, đèo Ngang, Hải Vân, Trà Mi - Ba Tơ mô đun dòng chảy khoảng 70 - 100 l/s.km2. Vùng ven biển Bắc và Trung Ninh Thuận, Bình Thuận có mô đun dòng chảy nhỏ nhất, không vượt quá 5 - 10 l/s.km2.

Mặc dù có tài nguyên nước dồi dào nhưng do bị phụ thuộc vào các nước ở vùng thượng lưu và tình trạng phân bố không đồng đều, nên tài nguyên nước Việt Nam vẫn bị xếp vào loại thấp trong khu vực Đông Nam Á. Chỉ số tài nguyên nước tính theo đầu người là 4.170m3, trong khi trung bình khu vực Đông Nam Á là 4.900m3 và trung bình châu Á 3.300m3.

Sông ngòi Việt Nam có tiềm năng thuỷ điện lớn. Tiềm năng thuỷ điện lí thuyết của các sông ngòi Việt Nam là 28,27 triệu kW, tương ứng 248,5 tỷ kWh/năm, tức 94 kWh/ km2, gấp 3,6 lần trung bình thế giới. Trữ năng thuỷ điện kỹ thuật của Việt Nam là 91,4 tỷ kWh, bằng 33,7% tiềm năng lí thuyết; Trữ năng khai thác kinh tế là 55 - 60tỷ kWh, bằng 20 - 22% tiềm năng lí thuyết, tương đương với khoảng 14.000 - 17.000 MW công suất lắp máy (gấp >6 lần công suất nhà máy thuỷ điện Hoà Bình).

Sông Đà có tiềm năng thuỷ điện phong phú nhất, 50 tỷ kWh/năm, chiếm 19% tiềm năng toàn quốc. Sông Đồng Nai xếp thứ hai với 40 tỷ kWh/năm; Các sông Sesan, Krong Pôcô, 26 tỷ kWh/năm, sông Thao - 15,66 tỷ kWh/năm, sông Ea Krông - 14,15 tỷ kWh/năm, Srepôc - 14 tỷ kWh/năm, sông Cả 13,27 tỷ kWh/năm, sông Trà Khúc 12,48 tỷ kWh/năm, sông Lô 10,24 tỷ kWh/năm, sông Mã 9,2 tỷ kWh/năm, sông Ba 8 tỷ kWh/năm.

Bảng 6.2: Trữ năng thuỷ điện sông ngòi Việt Nam [ 8 ]

Trữ năng lý thuyết Trữ năng kỹ thuật Hệ thống sông Công suất

MW Sản lượng tỷ Wh/năm % Công suất

MW Sản lượng

tỷ kWh/năm %

Miền Bắc Hồng Thái Bình Cả Sông khác

19.124 13.915

1.674 1.603 1.982

167,5121,914,6

1417

61,744,95,45,26,2

12.60010.822

850630298

56,45 49,5 2,8

2 2,15

61,854,23,12,22,3

Miền Nam Đồng Nai Sesan Thu Bồn Đakrong Sông khác

11.846 3.122 1.879 1.831 1.387 3.627

103,727,316,516,

12,131,9

38,310,16,15,94,5

11,7

8.1003.7951.1751.670

757703

34,95 16,77

5,6 8,2 3,2 1,1

38,218,36,3

93,51,2

Toàn quốc 30.970 271,3 100 20.700 91,4 100

Hiện chúng ta đã xây dựng trên 500 nhà máy thuỷ điện lớn nhỏ, sản xuất khoảng 3,6 MW và 800MW đang trong quá trình xây dựng. Sản lượng thuỷ điện hiện chiếm 55% tổng công suất phát điện toàn bộ hệ thống điện lưới quốc gia đã xây dựng. Các đập thuỷ điện lớn nhất là Hoà Bình, Thác Bà, Đa Nhim, Trị An, Thác Mơ và Yaly. Theo chiến lược thuỷ điện quốc gia, Việt Nam sẽ xây dựng thêm các hệ thống sản xuất điện tương đương 5.045 MW tại các sông Sê San, Srêpôc, sông Đà, Đồng Nai.

Phân phối dòng chảy theo tháng trong năm phân hoá sâu sắc theo không gian và cực đoan theo thời gian do sự không ổn định của chế độ mưa và sự phân hoá sâu sắc của điều kiện địa hình. Trên đường quá trình nước nhiều sông thấy thể hiện dạng hình răng cưa rất không đồng đều.

89

Chất lượng nước sông Việt Nam tốt, phần lớn thuộc loại Bicacbonat Canxi kiểu I, độ khoáng hoá thấp <1 g/l, độ cứng nhỏ, 3me/l, độ kiềm nhỏ, 4 me/l, pH gần trung tính, khá phù hợp với các mục tiêu dùng nước khác nhau. Nước sông miền Bắc có pH trung bình 7,06. Những đoạn sông có pH lệch khỏi trung tính thường là vùng ô nhiễm do nhận nước thải công nghiệp: Lâm Thao pH 3,8 - 4,1; Việt Trì pH 8,0 - 8,9. Nước sông miền Nam có độ pH trung bình 7,6. Nước sông Mê Công thường hơi kiềm, vùng Đồng Tháp Mười pH =3,0; sông Đồng Nai pH < 6,0.

Chất hữu cơ trong nước sông tự nhiên thường thấp, <3 mg/l, dao động từ 0,4 - 10,9 mg/l ở miền Bắc, 0,85 - 18,32 ở miền Nam. Trung bình ôxy hoà tan trong nước sông miền Bắc 4,4 mg/l, miền Trung 6 - 7 mg/l, miền Nam 6,9 mg/l; Những đoạn sông bị ô nhiễm nặng nồng độ ôxy hoà tan rất thấp. Hàm lượng chất hoà tan trong nước biến động ít theo mùa và thành phần hoá học nước mặt và nước dưới đất khác nhau không nhiều. Ô nhiễm nước do nước thải công nghiệp, đô thị mang tính khu vực, ô nhiễm do nông nghiệp và các nguồn diện khác khó xác định, nhưng đã có những dấu hiệu cần lưu ý.

Nitrat ở một số sông lớn miền Bắc dao động từ vết đến 1,9mg/l; trung bình 0,25 mg/l, cao nhất thường gặp tại những đoạn sông nhận nước thải công nghiệp; Lượng Amôn từ vết đến 12,53 mg/l. Nước sông miền Nam có nitrat từ 0,007 - 1,185 mg/l, trung bình 0,161 mg/l; Amôn từ 0,006 - 0,383 mg/l, trung bình 0,161 mg/l .

Nước sông miền Bắc có hàm lượng sắt tổng từ 0,04 - 1,0 mg/l, trung bình 0,75 mg/l; Những nơi có sắt cao là Lâm Thao 4mg/l, Phả Lại 2,88 mg/l; Những nơi sắt thấp là Việt Trì 0,08 - 0,16 mg/l, Dừa 0,075 mg/l. Nước sông miền Nam có hàm lượng sắt tổng từ 0,317 - 8,656 mg/l, trung bình 2,53 mg/l; Những nơi có sắt cao thường là vùng nhiễm phèn nặng. Khi Fe2+ từ 0 - 2mg/l cá phát triển bình thường, 4 - 5 mg/l cá bị ảnh hưởng, 15 - 100 mg/l cá chết; Tiêu chuẩn nước sinh hoạt quy định Fe2+ <1mg/l

Lượng silic trong nước sông miền Bắc từ 8 - 18,2 mg/l, trung bình 13,7 mg/l; trong đó những nơi có silic cao là Cẩm Thuỷ - sông Mã, Dừa - sông Lam, Nam Định - sông Đào, thấp nhất tại Lạng Sơn - sông Kỳ Cùng. Hàm lượng silic trong nước sông miền Nam từ 0,915 - 17,25 mg/l.

Dòng chảy phù sa lớn, đặc biệt trong mùa lũ. Tổng lượng dòng chảy phù sa năm của các sông trên 300 triệu tấn, trong đó sông Hồng - 120 triệu tấn (năm 1971 đạt 202 triệu tấn ), sông Mê Công 160 triệu tấn. Lượng bùn cát mùa lũ thường chiếm 80 - 90% tổng lượng năm, tháng lớn nhất có thể đến 25 - 30% tổng lượng năm. Xâm thực trên lưu vực đạt 130 - 200 tấn /km2. năm khi lượng mưa 1.000 - 1.500 mm/năm, 200 - 300 tấn /km2. năm khi lượng mưa 1.500 - 2.000 mm/năm, 300 - 400 tấn /km2. năm khi lượng mưa trên 2000 mm/năm.

Xâm nhập triều phụ thuộc vào cường độ dòng triều và lưu lượng nước sông. Chế độ triều dọc bờ biển Việt Nam phân hoá: nhật triều ở Hòn Gai, Hòn Dáu, nhật triều không đều ở Cửa Hội, bán nhật triều không đều ở Quy Nhơn, Sài Gòn, Vũng Tàu. Xâm nhập triều trên sông Hồng và Mê Công thuộc vào loại sâu so với thế giới. Trên sông Hồng biên độ triều 1m vào sâu 70 km và cách cửa sông 180 km vẫn còn quan sát được dấu hiệu của triều, tuy không rõ nét. Trên sông Mê Công xâm nhập triều có thể vào sâu 400 km, đến tận Kông Pông Chàm, còn tại Tân Châu, cách biển 200km, biên độ triều đạt đến 1 m. Đặc biệt là hạ lưu sông Mê Công chịu sự chi phối của hai chế độ triều khác nhau cả về chu kỳ, mực nước triều và biên độ triều là nhật triều ở vịnh Thái Lan và bán nhật triều không đều ở Biển Đông.

Độ mặn theo phương truyền triều xác định theo công thức

Sx = So exp (KX) (6.1)

90

trong đó X - khoảng cách tính từ cửa sông, So- độ mặn tại cửa sông, K- hệ số khuếch tán thực nghiệm của sông

Khi độ mặn > 0,1% thì năng suất lúa bắt đầu giảm, khi độ mặn > 0,4% thì cây lúa không phát triển hoặc chết. Xâm nhập mặn cũng thúc đẩy quá trình bồi lấp luồng lạch, cửa sông.

6.1.3 Đặc điểm tài nguyên nước dưới đất Việt Nam

Lãnh thổ Việt Nam có thể chia thành 26 đơn vị chứa nước dưới đất, có đặc điểm phân bố, chất lượng, số lượng và khả năng khai thác, sử dụng khác nhau, tuỳ thuộc vào sự hiện diện của chúng ở các miền và phụ miền địa chất thuỷ văn khác nhau.

Kết quả tính toán cho thấy tiềm năng nước dưới đất của nước ta rất lớn. Tổng trữ lượng động tự nhiên trên toàn lãnh thổ (chưa kể phần hải đảo) được đánh giá vào khoảng 1828 m3/s, tương ứng với môđun dòng ngầm là 4,5 l/s.km2 và phân bố theo các vùng như trong bảng 6.3. Tuy nhiên, trữ lượng động tự nhiên của nước dưới đất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như điều kiện địa lý tự nhiên và điều kiện địa chất nên các con số trên chưa nói lên mức độ giàu nghèo nước và khả năng khai thác nước dưới đất của các miền địa chất thuỷ văn.

Trữ lượng khai thác của nước dưới đất là lượng nước tính bằng mét khối trong một ngày đêm có thể thu được bằng các công trình lấy nước một cách hợp lý về mặt kinh tế - kỹ thuật với chế độ khai thác nhất định và chất lượng nước đáp ứng yêu cầu sử dụng suốt trong thời gian tính toán sử dụng nước. Trữ lượng có tiềm năng khai thác của Việt Nam khoảng gần 60 tỷ m3/năm. Kết quả nghiên cứu được tiến hành ở 144 vùng với tổng diện tích 35000 km2 xác định được trữ lượng khai thác (cấp A + B) là gần 2.000.000 m3/ngày, thăm dò sơ bộ (cấp C) là 17.500.000 m3/ngày. Phần lớn trữ lượng khai thác cấp A + B nằm trong phức hệ chứa nước trầm tích aluvi (71%), tiếp đến là trong thành hệ cacbonat (11%).

Bảng 6.3. Trữ lượng động tự nhiên của nước dưới đất

Vùng Lưu lượng (m3/s) Mô đun (l/s.km2) Đông Bắc Tây Bắc Đồng bằng Bắc Bộ Bắc Trung Bộ Nam Trung Bộ Tây Nguyên Đồng bằng Nam Bộ Đông Nam Bộ

238,7 214,8 88,9

476,0 318,8 180,5 158,2 163,0

4,5 5,1 3,6 8,0 3,7 3,3 3,4

Chất lượng nước dưới đất được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu: độ khoáng hoá, độ pH, tổng độ cứng, hàm lượng sắt, các hợp chất nitơ, CO2 ăn mòn và vi khuẩn. Theo các chỉ tiêu trên có thể đưa ra một số nhận xét và đánh giá sơ bộ về chất lượng nước dưới đất như sau:

Nước dưới đất ở miền núi và trung du có chất lượng tốt, đáp ứng được yêu cầu sử dụng vào mục đích ăn uống, sinh hoạt. Tuy vậy một số nơi nước còn chứa nhiều sắt, độ cứng cao và tính ăn mòn CO2 lớn, không thuận lợi đối với việc cấp nước cho một số ngành công nghiệp và có tác hại cho các công trình xây dựng, đòi hỏi phải xử lý.

Vùng ven biển, nước dưới đất thường nhiễm mặn, hàm lượng clo lớn, không đáp ứng tiêu chuẩn nước sinh hoạt.

Đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ, chất lượng của nước dưới đất thay đổi rất phức tạp do sự xen kẽ giữa nước nhạt và nước mặn theo diện tích cũng như trên mặt cắt của một số vùng. Các chỉ tiêu khác cũng biến đổi trong giới hạn rất rộng, nhiều khi không rõ quy luật, đặc biệt

91

là hiện tượng nhiễm mặn, nhiễm sắt, nhiễm phèn khá phổ biến trên nhiều vùng. Ở những vùng canh tác có sử dụng phân bón và một số trung tâm dân cư, công nghiệp lớn, nước dưới đất đã có dấu hiệu nhiễm bẩn ở các mức độ khác nhau.

Hàm lượng Cu, Pb, As, Hg đều nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt. Tuy nhiên, ở một số nơi thuộc đồng bằng Bắc Bộ đã có hàm lượng Hg khá cao. Hàm lượng Mn trong nước của các lỗ khoan trong trầm tích Đệ tứ bở rời đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép.

Trên phạm vi toàn quốc những năm trước đây có 22 nhà máy khai thác nước dưới đất tập trung, trong đó 15 nhà máy lấy nước trong các thành tạo bở rời, cát cuội sỏi, ba nhà máy lấy trong thành tạo cacbonat và bốn nhà máy lấy từ đá phun trào bazan. Tính chung cho cả nước thì chỉ có chưa đầy 5% tổng trữ lượng nước được khai thác. Việc khai thác nước dưới đất ở các vùng rất khác nhau. Ví dụ rất khó khai thác nước dưới đất ở vùng Đông Bắc do các tầng chứa nước nằm phân tán và đa dạng. Trong khi đó khai thác nước ngầm ở Tây Nguyên lại dễ dàng, nên đã bị khai thác quá mức để phục vụ tưới cho các loại cây trồng công nghiệp, dẫn đến tình trạng thiếu nước ở một số địa bàn trong vùng. Đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long, các vùng phụ cận Hà Nội và Tp.Hồ Chí Minh đã khai thác nước ngầm quá mức gây sụt lún đất, nhiễm mặn.

Tài nguyên nước khoáng, nước nóng của Việt Nam phong phú, có chất lượng tốt, đa dạng về loại hình, có giá trị sử dụng cao cho nhiều mục đích khác nhau như dùng cho thuỷ lý trị liệu, sản xuất nước khoáng đóng chai, khai thác năng lượng địa nhiệt, CO2... Theo số liệu điều tra, cả nước có khoảng 400 nguồn nước khoáng và nước nóng, trong đó nguồn có nhiệt độ 30 – 70oC và độ khoáng hoá (ĐKH) <1 – 5 g/l chiếm ưu thế (bảng 6.3, 6.4). 287 nguồn đã được khai thác và khảo sát. Đã xác định được trên 100 điểm nước khoáng, nước nóng

Bảng 6. 4. Phân loại nước khoáng Việt Nam theo độ khoáng hoá

Loại nước Độ khoáng hoá g/l

Tỷ lệ số nguồn so với tổng số %

ĐKH rất thấp ĐKH thấp ĐKH trung bình ĐKH cao

<1,0 1,0 – 5,0 5,0 – 10,0 10,0 – 35,0

48,13 37,98 2,32 11,57

Bảng 6.5. Phân loại nước khoáng Việt Nam Loại nước Nhiệt độ nước

(oC) Tỷ lệ số nguồn

so với tổng số, % Lạnh Ấm Nóng Rất nóng Quá nóng Nước sôi

<30 30 – 35 35 – 50 50 – 70 70 – 100 >100

3,55 17,75 45,55 23,07 9,46 0,72

6.1.4 Hồ đầm Việt Nam

Hồ đầm tự nhiên

Việt Nam không có các hồ đầm tự nhiên cỡ lớn vì trong giai đoạn tân kiến tạo vận động nâng là chủ yếu, mạnh mẽ, liên tục, không có những đứt gãy kiến tạo và vùng sụt võng sâu. Mặt khác khả năng bồi tích của sông ngòi rất lớn, nhanh chóng lấp đầy các địa hình trũng.

92

Hồ nguồn gốc từ sông thường gặp rất nhiều trong vùng đồng bằng châu thổ các con sông lớn. Do đó các đô thị đồng bằng, gồm cả Hà Nội có rất nhiều hồ nhỏ tạo nên nhiều giá trị cảnh quan sinh thái và môi trường.

Trong các vùng núi đá vôi có những hồ tiềm thực do hoà tan ngầm và sụt đổ, như Nậm Soi - Sơn La, Ba Bể - Bắc Cạn. Hồ Ba Bể gồm ba bể thông nhau, kích thước 4 ì 1,5 km, 2 ì 2,2 km và 3 ì 1 km, nằm ở độ cao 145m, giữa một vùng diệp thạch kết tinh xen núi đá vôi, diện tích 450 ha, sâu nhất đến 29 m, dung tích 90 triệu mét khối. Sóng do gió trên mặt hồ có thể cao tới 7 - 8 m. Hồ là một cảnh quan đẹp giữa vùng rừng nhiệt đới.

Hồ miệng núi lửa gặp quanh thị xã PlâyCu, điển hình nhất là Biển Hồ, nằm trên độ cao 800m, diện tích mặt nước 600ha, cấp nước tưới, sinh hoạt và cá cho khu vực.

Đầm phá thường gặp dọc bờ biển miền Trung, là sản phẩm của quá trình tương tác biển sông trong đó biển chiếm ưu thế. Hệ sinh thái đầm phá có đa dạng sinh học và năng suất cao, đặc biệt có vai trò quan trọng đối với vùng khơi tương tự vai trò của các hệ sinh thái rừng ngập mặn ở bờ biển miền Bắc và miền Nam. Phá Tam Giang - Cầu Hai lớn và nổi tiếng nhất, với diện tích 7.800ha, dài 20km, rộng 0,5 - 3km, sâu khoảng 1m, nhận nước ngọt từ trên 10 con sông, trong đó có sông Hương và thông với biển qua cửa Thuận An

Ven biển miền Trung có một số hồ nước ngọt trên cát, nơi có nền đá gốc bên dưới không bằng phẳng và ít thấm, có vai trò quan trọng trong cấp nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất.

Hồ chứa

Việt Nam có khoảng 3.600 hồ chứa kích thước khác nhau, trong đó chỉ có chưa đến 15% là các hồ cỡ vừa và lớn, dung tích >1 triệu m3 hoặc có độ cao >10m. Hồ chứa lớn thường được thiết kế và sử dụng đa mục đích, trước tiên là phát điện, điều tiết dòng chảy (cắt lũ và cấp nước mùa kiệt), ngoài ra còn có các mục đích sử dụng khác như phục vụ giao thông, thuỷ lợi, du lịch... Sự tích tụ phù sa đã làm giảm nhiều dung tích các hồ chứa, một số hồ chỉ còn khoảng 30% dung tích ban đầu. Hồ chứa nhỏ chỉ phục vụ tưới tại chỗ và khai thác để nuôi trồng thuỷ sản.

Bảng 6.6. Các hồ chứa lớn ở Việt Nam

Hồ chứa Dung tích 106 m3

Diện tích tưới ha

Thuỷ điện MW

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Hoà Bình Thác Bà Trị An Dầu Tiếng Thác Mơ Yaly Phú Ninh Sông Hinh Kẻ Gỗ

9.450 2.940 2.760 1.580 1.370 1.037

414 357 345

72.000

23.000

17.000

1.920 108 420

150 720

66

Hộp 6.1. Hồ Hoà Bình trên sông Đà [12] Hồ Hoà Bình khởi công ngày 6/11/1979, chặn dòng 12/1/1983. Hồ có các thông số thiết kế sau: Đập: cao 123m, dài 734m, rộng 20m.

Cao trình đáy Cửa Lưu lượng tối đa Xả đáy 56 m 6 × 10m 21.900m3/s Xả mặt 102m 15 × 15m 13.500m3/s

93

Đặc trưng Mực nước (m) Diện tích mặt nước (Km2) Dung tích (Km3)

Tối thiểu 75 107 Chết 80 117 Trước lũ 85 4,5 Dâng bình thường 115 208 (dài 230km) 9,5 Gia cường 120 308 Dung tích hữu ích 5,65 Dung tích phòng lũ 5,6 * Bồi lắng theo thiết kế trong thời gian vận hành là 0,54% dung tích hồ, tương đương 51 tr. m3/năm, trong đó sau 25 năm bồi 60% dung tích chết, sau 50 năm bồi 90% dung tích chết và 3% dung tích hữu ích, sau 60 năm bồi toàn bộ dung tích chết và một phần dung tích hữu ích. * Quản lý mực nước trước lũ: Theo Quy định ngày 30/6/1991 của Ban Phòng chống lụt bão Trung ương (BPCLBTƯ): Kỳ lũ sớm: (15/6 - 15/7) duy trì mực nước 91 ± 1m. Kỳ lũ chính (16/7 - 15/8) duy trì mực nước 89 ± 1m, sau khi đỉnh lũ qua thì nhanh chóng tích nước đến 115 m. Mùa kiệt cấp nước đến mực nước trước lũ, thấp nhất 70,5m Các vấn đề môi trường hồ chứa sau 8 năm hoạt động 1. Bồi lắng: Trung bình 69,4 triệu m3/năm, nhiều hơn thiết kế 5%, làm đáy hồ bị nâng cao trung bình 0,34 m/năm. Những nguyên nhân làm tăng bồi lắng lòng hồ so với thiết kế là do xói lở vùng bờ và dải bán ngập, rửa trôi xói mòn từ vùng rừng đầu nguồn không được bảo vệ và tăng mực nước trước lũ. Lắng ở phần dung tích chết 78%, dung tích hữu ích 20%, nguyên nhân là do vùng cửa hồ nằm trong dung tích hữu ích quá dài. 2. Hoạt động địa chấn tích cực quan sát thấy trong vùng hồ, dọc đứt gãy sâu Chợ Bờ. Động đất kích thích tăng mạnh những năm đầu tích nước, đặc biệt là ở khu vực quanh đập. Tần suất xuất hiện động đất và các dư chấn địa chất tập trung vào 1991 - 1992 sau đó giảm dần. 3. Các hiện tượng thành tạo khe nứt, trượt lở ven hồ, nâng cao mực nước ngầm, thẩm thấu nước, thay đổi cơ chế và mức độ hoạt động caxtơ quan sát thấy ở một số khu vực. 4. Biến động hệ sinh thái thượng du: Ở cạn mất 1.610,8 ha rừng, 10 họ (33%), 92 loài sinh vật (49,7%), số cá thể nhiều loài cũng giảm. Ở nước hệ sinh thái nước hồ chứa thay thế gây biến động mạnh quần xã sinh vật, mất các động vật ăn đáy, động thực vật phù du phát triển, phì dưỡng xuất hiện ở một số vùng cửa sông đổ vào hồ trong những năm đầu. Trước khi có hồ, khu hệ cá sông Đà có 95 loài, đến 1992 mới điều tra được 31 loài. 5. Diễn biến lòng sông hạ du: Xói sâu cục bộ ngay sau chân đập tạo hố tiêu năng và gây bồi tích vùng kế tiếp. Xói ngang vùng thị xã Hoà Bình năm 1989-1990 do xả mạnh sinh dòng quẩn sau đập tràn phía bờ phải, làm xói lở mạnh chân đập, phá huỷ đường vào hầm giao thông qua đập tràn; Sạt trượt vùng bờ do hạ thấp mực nước mạnh sinh dòng thấm đột ngột từ bờ ra phía sông. 6. Ảnh hưởng đến vùng hạ lưu và cửa sông: Giảm lượng phù sa trong sông (trung bình 1986 – 19995 còn 77 triệu tấn/năm) dẫn tới giảm 1/2 tốc độ lấn biển vùng cửa sông (chỉ còn 50m/năm), ảnh hưởng tới chất lượng rừng ngập mặn khiến chim di cư giảm từ 1000 – 2000 con xuống còn 500 – 600 con, mỏ tôm Ba Lạt và bãi cá giảm 50% sản lượng, hàng năm mất 500 triệu con cá bột sông Hồng. 7. Các vấn đề xã hội: Ngập 2.899 ha ruộng, 170 ha rừng trồng, 840 ha cây ăn quả, 107.308 m2 nhà, trường, trạm xá, kho tàng, 406 km đường dân sinh, 42 hồ đập thuỷ lợi, 63 phai đập thuỷ lợi, 37 tuyến mương, 35.352 m2 ao cá, di chuyển 11.763 mồ mả, 53.033 người.

6.1.5 Tai biến rủi ro liên quan đến nước ở Việt Nam

Việt Nam là một trong những quốc gia thường xuyên bị ảnh hưởng nặng nề của bão, áp thấp nhiệt đới, lũ lụt, hạn hán, nước biển dâng, trượt lở đất, xâm nhập mặn…

Các hình thế thời tiết gây mưa lũ ở Việt Nam rất đa dạng và thường cùng đồng thời xuất hiện: Mưa lũ trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình do các hình thế thời tiết cơ bản sau gây nên: xoáy thấp Bắc Bộ, bão, xoáy thấp lạnh, dải áp thấp Nam Trung Quốc, rãnh thấp nóng phía Tây, dải hội tụ nhiệt đới, xoáy thuận kết hợp với không khí lạnh hay các hình thế thời tiết khác. Miền Trung chịu ảnh hưởng của các loại hình thời tiết gây mưa như bão, không khí lạnh, thấp, dải hội tụ nhiệt đới, hoặc các hình thế thời tiết khác kết hợp phức tạp với nhau. Mưa lớn trên lưu vực sông Mê Công có nguyên nhân từ dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với gió mùa tây nam, bão hoặc áp thấp nhiệt đới.

Bão là một loại hình thế thời tiết đặc biệt gây gió từ 120 km/giờ (cấp 1) - 250 km/giờ (cấp 5), sóng lớn tròn đầu cao 10 - 12 m do áp thấp ở tâm bão hút nước lên và mưa lớn. Trận bão năm 1902 ở Việt Nam đã bẻ gẫy cầu Tràng Tiền (Huế). Hàng năm nước ta phải nhận hoặc

94

chịu ảnh hưởng trực tiếp của trung bình 4 - 6 trận bão, nhiều nhất là 11 - 12 trận, tập trung từ tháng 5 - 12. Bão cung cấp 12% lượng mưa ở đồng bằng Bắc Bộ và Đông Trường Sơn, 6 - 12% lượng mưa cho khu Tây Bắc, 5 - 10% lượng mưa cho Tây Nguyên và gần 5% lượng mưa cho Nam Bộ. Trong nhiều năm bão đổ bộ vào Việt Nam tuân theo quy luật chung là chậm dần từ Bắc vào Nam và hầu như hiếm gặp ở cực Nam Việt Nam. Những năm gần đây đã xuất hiện bất thường trong thời gian xuất hiện, đường đi và điểm đổ bộ của bão, gia tăng mạnh mẽ thiệt hại do bão gây ra.

Theo thống kê sơ bộ, trong những thập kỷ cuối cùng của thế kỷ trước, trung bình mỗi năm Việt Nam có trên 800 người chết do các loại thiên tai khác nhau, trong đó tổn thất do lũ lụt đồng bằng sông Cửu Long thường chiếm trên dưới một nửa. Đặc biệt cơn bão số 5 LINDA vào Cà Mau ngày 2/11/1997 đã làm khoảng 3.000 người thiệt mạng, 3008 tàu thuyền bị đắm. Nước dâng do bão gây hư hại nghiêm trọng các tuyến đê biển và tổn thất tài nguyên, tài sản các loại.

Lũ lụt trên các sông Việt Nam

Dòng chảy sông ngòi Việt Nam phân hoá thành hai mùa: mùa lũ và mùa kiệt. Mùa lũ từ 3 - 5 tháng. Từ Bắc vào Nam mùa lũ bắt đầu và kết thúc chậm dần. Mùa lũ ở Bắc Bộ từ tháng 6 đến tháng 9, 10. Nam Thanh Hoá - Nghệ An: tháng 7 - 11, Hà Tĩnh - Bắc đèo Hải Vân: tháng 9 - 12, Nam đèo Hải Vân – Ninh Thuận: tháng 10 - 12, Tây Nguyên: tháng 7, 8 - 11, 12, Nam Bộ: tháng 7 - 11. Phần còn lại trong năm là mùa kiệt. Dòng chảy phân bố cực đoan theo mùa: Mùa lũ chiếm 60 - 90% dòng chảy toàn năm, trong đó tháng lũ lớn nhất có dòng chảy lên tới 20 - 30 % tổng lượng toàn năm; Mùa kiệt chỉ có 10 - 40% tổng lượng dòng chảy. Ngoài lũ chính vụ, sông ngòi các tỉnh ven biển miền Trung còn có mùa lũ tiểu mãn, thường xảy ra vào tháng 4 - 5. Lũ tiểu mãn thường không lớn nhưng có vai trò cấp nước và phù sa đặc biệt cho sản xuất nông nghiệp trong khu vực. Trên các sông có lũ tiểu mãn, tỷ phần dòng chảy do lũ chính vụ cấp trong tổng dòng chảy năm thiên giảm, có thể gây nên những đánh giá sai lầm về mức độ cực đoan của phân phối dòng chảy.

Trung bình hàng năm sông suối có 3 trận lũ, biên độ lũ sông nhỏ 3 - 5 m, sông vừa và lớn từ 5 - 10 m đến 15 - 20 m, cường suất lũ lên nhanh nhất ở các sông miền núi, trung bình từ vài cm đến 1 m/giờ, cực đại 3 m/giờ (Bình Liêu, sông Tiên Yên). Riêng sông Cửu Long cường suất lũ lên không lớn, cao nhất là 20 - 25 cm/ngày. Tốc độ lũ lớn nhất trên 6 - 7 m/s tại các sông miền núi: 7,6 m/s tại Bản Điệp, sông Ngòi Thia, 7,4 m/s tại Tài Chi - sông Hà Cối, 6,42 m/s tại Bản Củng - sông Nậm Mu.

Lũ trên hệ thống sông Hồng và Thái Bình có tác động chi phối nhau do được nối thông với nhau bằng sông Đuống và sông Luộc. Vùng cửa sông chịu ảnh hưởng đáng kể của triều cản trở thoát lũ. Trong gần 600 năm qua, trung bình 5 năm có một trận lũ lớn để lại dấu ấn trong lịch sử. Nếu xét mức báo động cấp 3 tại Hà Nội (11,5m) thì từ năm 1902 đến 1998 đã có 26 trận lũ vượt qua, trung bình mỗi năm là 0,27 trận, tức khoảng 4 năm một lần. Lũ lịch sử trên sông Hồng xảy ra năm 1971 với mức nước đỉnh lũ tại Hà Nội là 14,67 m (mức hoàn nguyên) và lưu lượng tại Sơn Tây đạt 37.800m3/s. Trong thế kỷ XIX đã có 188 trận lụt làm vỡ đê sông Hồng. Ngoài lũ lớn trong sông, mưa lớn gây úng nội đồng cũng là một dạng thiên tai gây thiệt hại đáng kể. Đê là công trình phòng lũ chính trên hệ thống sông Hồng, việc tiêu nước mưa nội đồng chủ yếu dựa vào các trạm bơm tiêu.

Các sông miền Trung ngắn và dốc, đồng bằng thấp, hẹp, cửa tiêu thoát hẹp, mưa tập trung theo từng đợt trên diện rộng, cường độ lớn, sinh lũ lớn tập trung nhanh, cường suất lũ lên rất lớn, nước rút chậm, các tuyến đường sắt bộ chạy dọc đất nước gây ra sự cản trở thoát nước mặt, gây ngập úng sâu vùng đồng bằng hẹp và các khu dân cư. Ví dụ tháng 9/1993,

95

lượng mưa ngày lớn nhất tại Tuy Hoà (Phú Yên) là 600mm, kết hợp với lũ lớn ở thượng nguồn sông Đà Rằng và triều cường ven biển đã làm cho thị xã ngập úng trầm trọng, có nơi sâu 2 m, mọi hoạt động kinh tế và giao thông tê liệt, thiệt ước tính hàng trăm tỷ đồng. Lũ lớn liên tiếp tháng 11 và 12 năm 1999 ở miền Trung làm chết trên 700 người, nhiều người khác bị thương hoặc bệnh, 10.000 người phải sơ tán, nhiều gia đình mất hết nhà cửa, tài sản và kế sinh nhai, thiệt hại ước tính trên 340 triệu USD.

Lũ đồng bằng sông Cửu Long có ba mức: Mức lớn khi mực nước >4,5 m (40,6% số năm); mức vừa khi mực nước 4 - 4,5 m (46,2%); mức nhỏ khi mực nước <4 m (13,2%). Trong 40 năm gần đây có 6 năm lũ lớn, với số ngày duy trì mực nước cao >4,5 m tại Tân Châu là 52 ngày (1961), 40 (1966), 60 (1978), 32 (1984), 22 (1991 và 1996). 86% đỉnh lũ đồng bằng sông Cửu Long xuất hiện vào cuối tháng 9, đầu tháng 10. Đỉnh lũ lớn nhất là 5,28 m, quan sát thấy năm 1961, 5,27 m (1966) và 4,94 m (1978). Các vùng bị ngập chính là: 1- Đồng Tháp Mười, có độ cao từ 0,5 - 2 m, xung quanh bị bao bọc bởi bờ sông Tiền, bờ biển Gò Công và thềm đất cũ Đông Nam Bộ; 2- Tứ Giác Long Xuyên, đất thấp và dốc nghiêng từ bờ sông Hậu sang Vịnh Kiên; 3- Vùng đất thấp chua mặn U Minh - Cà Mau nằm sát biển, không bị ngập bởi nước sông nhưng bị ngập mặn do ảnh hưởng triều.

Ngập úng ở một số đô thị lớn đồng bằng

Hà Nội nằm ở cốt cao độ từ 4 - 11m, thấp hơn mực nước lũ trên sông Hồng. Đường thoát nước chính của Hà Nội theo trục các sông nội đô, qua cống Thanh Liệt vào sông Nhuệ. Khi mực nước Thanh Liệt 5,5m sông Tô Lịch không còn khả năng tự chảy, gây úng ngập diện rộng. Ngoài ra, do địa hình không bằng phẳng, những vùng trũng kín cứ mưa xuống là úng ngập cục bộ do không tiêu thoát được nước tại chỗ và phải nhận thêm nước từ các hố ga đùn lên. Nhu cầu thoát nước Hà Nội cho trận mưa có chu kỳ lặp 10 năm, là 170 m3/s, trong khi đó sông Tô Lịch chỉ có khả năng thoát 30-35 m3/s. Do vậy Hà Nội hàng năm thường xảy ra ngập úng vào mùa mưa, chỉ với lượng mưa 50mm trong 2 - 3 giờ đã có thể làm ngập trên 40 điểm trong nội đô. Ngày 9/11/1984 trận mưa 614mm đã làm 45% diện tích thành phố bị ngập từ 30 - 50 cm, có nơi ngập trên 1m, thời gian ngập nhiều nơi đến 7 - 8 ngày, tác động sâu sắc đến các hoạt động đời sống, sản xuất, cấp điện, giao thông… Khu vực Nam và Đông Nam Tp. Hồ Chí Minh thấp, cao độ 1 - 2m, trong khi cao độ đáy cống thành phố ra sông Sài Gòn là 1 - 1,8 m, úng ngập lớn trên diện rộng trong thời gian dài xảy ra do tổ hợp tác động của mưa, triều và xả nước hai hồ chứa Dầu Tiếng, Trị An

Bảng 6.7. Thiệt hại do lũ lụt ở Việt Nam từ 1971 - 2002

Năm Thiệt hại (USD)

Chết (người) Năm Thiệt hại

(USD) Chết

(người)

1971 1973 1978 1980 1983 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991

78 57 20 10 19 - 110 28 35 74 17 44

62 82 260 255 610 79 107 776 638 545 332

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

62 82 260 255 610 79 107 776 638 545 332

352 387 507 756 3.621 237 245 5.122 4.310 2.481 1.915

Hậu quả do mưa lũ, úng ngập lụt thường rất to lớn. Chúng gây thiệt hại nặng nề về người, phá huỷ cơ sở vật chất, kỹ thuật, tổn thất tài nguyên gây ô nhiễm, tàn phá môi trường, làm

96

gián đoạn các hoạt động kinh tế, dân sinh trực tiếp và lâu dài, gây xáo trộn xã hội, gián đoạn phát triển kinh tế tại chỗ và các vùng liên đới quy mô lớn hơn.

Theo UNDP, thiệt hại do lũ lụt hàng năm ở đồng bằng sông Hồng và ven biển miền Trung lên đến 130 triệu USD.

Hạn chế liên quan đến chất lượng nước

Những vấn đề đáng lưu tâm hơn cả trong chất lượng nước sông ngòi Việt Nam hiện nay là phù sa và nhiễm mặn. Lượng cát bùn trong sông nói chung là lớn và tập trung nhiều vào mùa lũ (hơn 90% tổng lượng cát bùn năm). Tổng lượng phù sa lơ lửng do hệ thống sông tải ra biển tới 300 triệu tấn/năm, trong đó riêng sông Hồng cung cấp khoảng 120 triệu tấn (qua Sơn Tây), Cửu Long gần 100 triệu tấn (qua Phnom Pênh). Hàm lượng phù sa cao tạo ra tính phức tạp của biến hình lòng sông, tăng khả năng hình thành bồi tụ trong đồng bằng châu thổ và cửa sông ven biển, giảm hiệu quả sử dụng hệ thống thuỷ lợi và hồ chứa. Phù sa cung cấp nguồn dinh dưỡng có giá trị cho các hệ sinh thái nông nghiệp vùng được bồi tụ và hệ thuỷ sinh trong các thuỷ vực. Tuy nhiên, phù sa lớn là yếu tố bất lợi cho nhiều đối tượng dùng nước yêu cầu cao, làm tăng giá thành xử lý nước.

Xâm nhập mặn phụ thuộc độ dốc mặt nước sông và tương quan giữa hai khối nước mặn, ngọt. Các sông miền Trung có độ dốc lớn nên có mức độ ảnh hưởng mặn ít hơn cả. Tại đồng bằng sông Cửu Long diện tích vùng bị nhiễm mặn (mức 4 g/l) chiếm tới trên 1 triệu km2, bao trùm toàn bộ bán đảo Cà Mau, vùng Hà Tiên, Cửu Long, Bến Tre, Mỹ Tho. Xâm nhập mặn gây ảnh hưởng nghiêm trọng nhất cho lĩnh vực nông nghiệp, đặc biệt là trong mùa kiệt và là tác nhân đáng lưu ý trong khai thác sử dụng nước ngầm.

Các loại tai biến môi trường khác

Ở Việt Nam đất trượt thường xảy ra ở nhiều miền núi Tây Bắc, Đông Bắc, Nam Trung Bộ và dọc các con sông lớn. Vùng đồi núi, dọc các tuyến giao thông, đất thường sạt lở sau những trận mưa to.

Núi lở thường xảy ra ở sườn dốc có độ dốc từ 30o đến 45o trở lên. Tác nhân gây núi lở là đặc điểm sườn núi (độ dốc, cây cối, tính chất đất đá…) và điều kiện khí hậu. Núi lở cũng thường xảy ra ở các vùng mỏ. Những núi đất đá thải trong quá trình khai thác quặng có thể đổ ụp xuống mỗi khi có mưa to hay động đất. Ngày 4/6/1987 núi Mông Dương lở, lũ bùn cùng nước biển tràn vào làm ngập toàn bộ hầm lò mỏ than Mông Dương, Quảng Ninh ở độ sâu 97m, may không có ai bị tử vong.

Bảng 6.8. Mức độ ác liệt của thiên tai ở Việt Nam [ 9 ]

Vùng Bão Lũ Lũ quét

Hạn hán

Hoang mạc hóa

Nhiễm mặn

Ngập úng

Lở đất

Đ - B +++ +++ +++ - - - ++ T - B +++ ++ +++ +++ - - - ++ ĐB sông Hồng ++++ ++++ - + - + +++ ++ Bắc Tr. Bộ ++++ ++++ +++ +++ ++ ++ ++ ++ Duyên hải NTr. Bộ

++++ ++++ +++ ++++ ++ ++ ++ ++

Tây Nguyên ++ ++ +++ +++ + - - + Đ Nam Bộ +++ +++ +++ ++ ++ ++ ++ ++ ĐB sông Cửu Long ++ ++++ + ++ + +++ +++ ++

Ở Việt Nam xu hướng tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan thể hiện rõ. Đó là tăng các trận mưa có cường độ lớn, tăng số trận bão đổ bộ vào Nam Trung Bộ, tăng các trận mưa do bão kết hợp không khí lạnh gây mưa rất lớn. Bão phát sinh từ Thái Bình Dương và biển Đông

97

có thể tăng 1 - 2 trận/năm, cấp bão tăng 1 - 2 cấp, thời kỳ tái diễn cùng một cấp bão giảm 20 - 50%.

Theo số liệu của Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, ở Việt Nam EnNino gây hệ quả như sau: 1- Tần số bão và áp thấp nhiệt đới giảm, từ 5,9 xuống 5,3 cơn/ năm; 2- Mùa nóng dài hơn, nhiệt độ không khí tăng (rõ rệt nhất là ở phía Nam); 3- Mùa mưa ngắn, bắt đầu chậm, kết thúc sớm, lượng mưa các tháng đa phần giảm, đặc biệt là vào mùa hè ở Bắc Trung Bộ. Hạn nghiêm trọng thường xảy ra trong thời kỳ EnNino, đặc biệt là ở miền Trung và miền Nam, gây hệ quả xấu cho các hệ sinh thái tự nhiên và tổn hại nghiêm trọng cho nền kinh tế. Trong kỳ EnNino 1997 - 1998, hạn hán gây thiệt hại cho nền kinh tế 5.000 tỷ đồng.

LaNina gây hệ quả như sau: 1- Tần số bão và áp thấp nhiệt đới tăng mạnh, từ 5,9 lên 8,3 cơn/năm; 2- Nhiệt độ miền Bắc lạnh hơn, miền Nam nóng hơn ; 3- Mùa nóng ngắn hơn, mùa đông dài hơn 5 - 16 ngày; Lũ lụt thường nghiêm trọng.

Vào năm 2070, ước tính nhiệt độ không khí sẽ tăng 1,5 - 2,5oC, lượng dòng chảy trung bình năm có thể giảm 5%, gây nguy cơ thiếu nước cấp. Trong khi đó, lượng mưa ở tâm bão tăng 20%, lượng mưa ngày lớn nhất có thể tăng 5 - 10% ở Bắc Bộ, 10 - 15% ở Bắc Trung Bộ, 15 - 20% ở Nam Trung Bộ. Do đó khả năng xảy ra lũ lớn và lũ quét cũng tăng.

Ước tính lưu lượng đỉnh lũ ở các lưu vực vừa và nhỏ sẽ tăng như sau: 3 - 7% ở Bắc Bộ, 7 - 12% ở Bắc Trung Bộ, 12 - 15% ở Nam Trung Bộ.

6.1.6 Nhu cầu về nước

Nhu cầu tiêu thụ nước những năm 90 ước tính khoảng 50 tỷ m3/năm, trong đó nông nghiệp sử dụng 92 %, công nghiệp 5% và sinh hoạt 4%. Gần 84% lượng nước khai thác từ nguồn nước dưới đất được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp, tuy nhiên mức khai thác này vẫn đảm bảo dòng chảy môi trường thấp nhất của các sông ngòi (30% dòng chảy năm thấp nhất).

Việt Nam là nước Đông Nam Á chi phí nhiều nhất cho thủy lợi. Cả nước hiện có 75 hệ thống thủy nông, với 659 hồ, đập lớn và vừa, trên 3.500 hồ, đập nhỏ, 1.000 cống tiêu, trên 2.000 trạm bơm lớn nhỏ, trên 10.000 máy bơm các loại, có khả năng cung cấp 60 - 70 tỷ m3/năm. Tuy nhiên, nhiều hệ thống thuỷ nông đã xuống cấp nghiêm trọng, chỉ đáp ứng được 50 - 60% công suất thiết kế.

Từ năm 1998 diện tích được tưới tăng trung bình mỗi năm khoảng 3,4%, nhưng các hệ thống tưới chỉ có thể đáp ứng cho 7,4 triệu ha (bằng khoảng 80% tổng diện tích đất trồng). Năm 2000 nông nghiệp tiêu thụ 76,6, tỷ m3 nước, chiếm 84% tổng nhu cầu.

Bảng 6.9. Nhu cầu sử dụng nước theo vùng ở Việt Nam [ 8 ]

Vùng Tổng trữ lượng W

106m3

Tưới % TNC

Sinh hoạt % TNC

Công nghiệp % TNC

Dịch vụ % TNC

Tổng nhu cầu TNC

106m3

% TNC so vớiW

Đông Bắc 22 88,9 1,1 4,0 3,3 5,06 14Tây Bắc 56 88,7 5,6 1,3 1,4 3,95 9Đồng bằng sông Hồng

141 84,7 2,1 6,2 5,1 17,42 12

Bắc Trung Bộ

46 89,2 2,3 2,6 2,1 10,72 23

Duyên hải Nam Trung Bộ

33 90,5 1,4 4,4 1,6 11,47 35

Tây Nguyên 45,7 85,4 1,7 1,0 0,7 4,81 11

98

Đông Nam Bộ

44,4 37,2 4,4 41,6 14,5 7,42 17

ĐB sông Cửu Long

533 89,4 1,3 2,5 1,9 30,44 6

Dự tính tới năm 2030 dân số cả nước đạt 129 triệu trong đó dân thành phố lên 60 triệu, kinh tế tăng trưởng 10 lần, GDP đầu người tăng 7 lần, diện tích tưới tăng 3,4%/năm, chuẩn cấp nước tăng gấp đôi, 150 lít/ngày/người, 100% dân được cấp nước sạch vào năm 2020. Cơ cấu dùng nước sẽ thay đổi theo xu hướng nông nghiệp 75%, công nghiệp 16%, tiêu dùng 9%. Nhu cầu nước dùng sẽ tăng gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 tổng lượng nước sông ngòi, 1/3 lượng nước nội địa, 1/3 lượng dòng chảy ổn định.

Tăng dân số và đô thị hoá dẫn đến tăng mạnh nhu cầu nước và tăng xả thải ô nhiễm. Tăng trưởng kinh tế và công nghiệp hoá cũng làm tăng nhu cầu nước và tăng xả thải ô nhiễm. Tăng giá trị bất động sản và đất đai, tăng mật độ dân số, tăng dân trong các vùng rủi ro cao làm tăng rủi ro tài chính và kinh tế gắn liền với lũ lụt, tăng nhu cầu đầu tư cho nhóm nghèo nhất.

Việt Nam có tài nguyên nước dồi dào, nên trong tương lai gần nhu cầu lượng nước dùng vẫn nằm trong khả năng cung cấp bền vững. Tuy nhiên, do nước phân phối theo không gian và thời gian không đồng đều, không đồng pha với biến trình nhu cầu, nên đã có những vùng chịu tác động bất lợi của việc thiếu nước sinh hoạt, sản xuất trong mùa kiệt. Tuy hạn hán không kéo dài, nhưng các đợt hạn thường rất nghiêm trọng, gây thiếu nước cho tưới, thuỷ điện và cấp nước. Miền Trung Việt Nam đã có biểu hiện hoang mạc hoá và hạn hán xảy ra thường xuyên trong thập kỷ trước. Duyên hải Nam Trung Bộ là khu vực hay bị hạn hán nhất. Tại Tây Nguyên, từ năm 1980, hạn hán xảy ra thường xuyên với tần suất hạn khốc liệt 5 năm/lần. Năm 2003 lưu lượng nước trong tất cả các sông suối ít hơn 20 - 50 % so với cùng kỳ 2002. Mực nước hồ chứa xuống dưới mực nước chết, gương nước ngầm hạ thấp từ 1,5 - 2m đến 3 - 4m, gây thiếu nước sinh hoạt cho hàng trăm nghìn hộ dân. Năm 2002 hạn nghiêm trọng ở duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Ngoài thiệt hại về mùa màng, hạn còn góp phần gây cháy rừng diện rộng, trong đó có trận cháy 5.000 ha rừng U Minh Thượng và U Minh Hạ.

Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn ở Việt Nam đang là vấn đề nan giải do những khó khăn tự nhiên và kinh tế xã hội của vùng. 76,6% dân số Việt Nam đang sinh sống ở nông thôn, trong những điều kiện rất hạn chế về việc cấp thoát nước. trên 50% hộ dân đang dùng nước giếng khơi, 25% dùng nước sông suối, trên 10% dùng nước mưa. Ước tính, mới có khoảng 30% dân số có nguồn nước tương đối sạch, trong đó chỉ có khoảng 10% đạt tiêu chuẩn quốc gia.

Theo Uỷ ban Quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường, nông thôn Việt nam có thể chia thành 5 vùng cấp thoát nước cơ bản như sau:

Vùng ven biển, chạy dài từ Móng Cái đến Hà Tiên, bao gồm 91 huyện với diện tích tự nhiên 2,4 triệu ha, có trên 14 triệu dân. Nguồn nước ngọt cũng như việc cấp nước ở đây rất khó khăn, nước mặt và nước ngầm sát đất bị nhiễm mặn, đất chủ yếu thuộc loại cát và cát pha, không thể xây dựng hồ chứa.

Vùng nội đồng, nằm giữa ven biển và trung du, bao gồm 126 huyện, đất đai màu mỡ, 26 triệu dân. Dân đông, ở phân tán không theo quy hoạch, khó tổ chức hệ thống cấp nước tập trung. Nguồn nước sinh hoạt ở đây chủ yếu từ nước mưa, nước sông ngòi, hồ ao, giếng khơi lấy nước mạch ngang có chất lượng xấu như nước mặt.

Vùng bán sơn địa, cao 25 - 300m, gồm 70 huyện, diện tích 5 triệu ha, đất khô cằn, trơ trụi, bị rửa trôi, bạc màu, chua và nghèo dinh dưỡng. Dân số 8,5 triệu người, sống tập trung ở

99

các vùng đất bằng, ven các chân đồi nơi mạch nước ngầm nông hoặc lộ ngay trên mặt đất, chất lượng nước tốt.

Vùng núi thấp, cao 300 - 900m ở phía Bắc, 300 - 700m ở phía Nam, gồm 67 huyện, dân số 6,5 triệu người. Diện tích tự nhiên 9,5 triệu ha, chủ yếu trồng cây công nghiệp. Do rừng bị tàn phá nên cân bằng sinh thái bị phá huỷ, nhiều nguồn nước tự nhiên bị cạn kiệt, hồ chứa không có nước, giếng đào nhanh cạn, cung cấp nước gặp nhiều khó khăn. Cần có nhiều hồ chứa điều tiết dòng chảy.

Vùng núi cao, gồm 64 huyện, diện tích tự nhiên 11,4 triệu ha, dân số 3,5 triệu người, đa phần là dân tộc thiểu số. Đây là vùng đất hấp dẫn dân di cư, đến năm 2010 có thể số dân lên tới 10 triệu người, nhưng cũng là vùng có nhiều vấn đề về nước, mùa lũ ác liệt, mùa kiệt thiếu nước nghiêm trọng.

Giao thông thuỷ có lợi thế quan trọng là an toàn cao, giá cước thấp, chỉ bằng 1/3 giá vận tải đường thuỷ và bộ, đồng thời thích hợp cho việc vận tải hàng siêu trường siêu trọng. Trong tổng chiều dài 41.900 km sông tự nhiên, giao thông thuỷ hiện đang khai thác 11.226 km (26%).

Mạng lưới đường sông phía Bắc chủ yếu tập trung ở đồng bằng sông Hồng, luồng có độ sâu tối thiểu 1,5 - 2m, rộng đáy nhỏ nhất 30 - 60m, mức nước chênh lệch giữa hai mùa từ 5 - 7m, mùa kiệt bị hạn chế bởi độ sâu, sau mùa lũ thường tạo nên những bãi cạn biến động hàng năm.

Luồng lạch các sông phía Nam có chiều rộng đáy 30 - 100m, độ sâu tối thiểu 2,5 - 3m, rất thuận lợi cho giao thông thủy, tuy nhiên vận tải thuỷ chịu tác động của tĩnh không thấp, khẩu độ hẹp và nhiều chướng ngại vật dưới sông do lịch sử để lại.

Sông miền Trung mùa lũ nước chảy xiết, mùa cạn thượng nguồn nông, không thuận lợi cho phát triển giao thông thủy.

6.1.7 Quản lý tài nguyên nước ở Việt Nam

Luật tài nguyên nước được Quốc hội thông qua 20/5/1998, có hiệu lực từ tháng 1/1999. Luật được xây dựng làm khung pháp lý linh hoạt và sẽ được bổ sung các nghị định quy định trách nhiệm và nhiệm vụ của các tổ chức, cơ quan thực hiện.

Nội dung cơ bản của Luật bảo vệ tài nguyên nước là:

Xác định quyền và nghĩa vụ của các chủ thể khi tham gia các quan hệ phát sinh từ việc khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước.

Quy định quyền hạn, nghĩa vụ và trách nhiệm của các cơ quan nhà nước trong quản lý và bảo vệ tài nguyên nước.

Quy định các tiêu chuẩn về nước làm cơ sở cho công tác kiểm soát, giám sát và bảo vệ môi trường.

Điểm đặc biệt của Luật tài nguyên nước là cách tiếp cận quản lý mang tính liên ngành và phối hợp. Trên cơ sở đó Việt Nam đã thành lập Hội đồng quốc gia về tài nguyên nước và các ban quản lý, quy hoạch lưu vực ở cấp địa phương (hiện đã thành lập được 3 ban quản lý lưu vực sông Cửu Long, Đồng Nai và sông Hồng - Thái Bình). Đây là các đơn vị trực thuộc Chính phủ, có nhiệm vụ tư vấn giúp Chính phủ điều phối và quy hoạch phát triển và tiêu thụ nước

100

Hộp 6.2. Các văn bản luật pháp chính của Việt Nam liên quan đến quản lý tài nguyên nước [ 9] Luật bảo vệ môi trường 27/12/1993. Nghị định 75/CP ngày 18/10/1994 về hướng dẫn thi hành Luật bảo vệ môi trường. Nghị định 26/CP ngày 26/4/1996 quy định xử phạt vi phạm hành chính về môi trường. Nghị định 67/2003/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải. Quyết định 155/QĐ-TTg 16/7/1999 về ban hành Quy chế quản lý chất thải nguy hại (bao gồm cả nước thải nguy hại) Luật đất đai 14/7/1993 và sửa đổi năm 2001. Quyết định 327-CT của Chủ tịch hội đồng Bộ trưởng 15/9/1992 về một số chủ trương chính sách sử dụng đất trống đồi núi trọc, rừng, bãi bồi ven biển và mặt nước. Luật tài nguyên nước 20/5/1998 và Nghị định 179/1999/NĐ-CP về thi hành Luật tài nguyên nước. Chỉ thị 487/TTg 30/7/1996 về tăng cường quản lý nhà nước đối với tài nguyên nước. Chỉ thị 200/TTg 29/4/1994 về bảo đảm cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn. Quyết định 299/TTg 18/3/1998 về định hướng phát triển cấp và thoát nước đô thị đến 2020. Pháp lệnh về phát triển và bảo vệ nguồn lợi thủy sản 1989. Nghị định 43/NĐ-CP 2/5/2003 quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Thủy sản. Nghị định 70/NĐ-CP 17/6/2003 quy định xử phạt vi phạm hành chính trong ngành thủy sản. Luật tài nguyên thủy sản (dự kiến). Pháp lệnh phòng chống lụt bão 1993, bổ sung và sửa đổi 2000. Quyết định 299/TTg 13/5/1996 hướng dẫn thành lập Ủy ban Phòng chống lụt bão trung ương Quyết định 67/QQĐ-TTg 15/6/2000 thành lập Hội đồng quốc gia về tài nguyên nước. Quyết định 104/QQĐ-TTg 15/6/2000 về quy chế tổ chức và hoạt động của Hội đồng quốc gia về tài nguyên nước. Quyết định 860/TTg 30/12/1995 về chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu của Ủy ban sông Mê Công Việt Nam. Quyết định 37, 38, 39/QĐ-BNN-TCCB của Bộ trưởng BNN&PTNT 9/4/2001 về thành lập Ban quản lý và quy hoạch các lưu vực sông Cửu Long, Đồng Nai, sông Hồng - Thái Bình. Quyết định 357/BNN&PTNT 13/3/1997 ban hành quy chế tạm thời thực hiện chế độ cấp phép thăm dò, khai thác, hành nghề khoan nước ngầm và đăng ký công trình khai thác nước ngầm Quyết định 395/QĐ-BKHCNMT 10/4/1998 ban hành quy chế bảo vệ môi trường trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, phát triển mỏ , khai thác, tàng trữ, vận chuyển chế biến dầu khí và các dịch vụ liên quan.

Trách nhiệm quản lý tài nguyên nước được chia sẻ cho 9 bộ và cơ quan ngang bộ chịu trách nhiệm trong từng nội dung công việc cụ thể (Bảng 6.10). Uỷ ban nhân dân các tỉnh chịu trách nhiệm thực thi các chức năng quản lý ở cấp tỉnh và huyện. Chi phí cho quản lý tài nguyên nước từ ngân sách không được phân bổ thành mục riêng. Ước tính đầu tư của nhà nước cho ngành nước chiếm 33% ngân sách giai đoạn 1996 - 1998 và 21% năm 2001 (8,559 tỷ đồng), bao gồm 64% từ nguồn ODA và 36% từ đầu tư trực tiếp trong nước, chủ yếu tập trung vào thủy lợi và cấp thoát nước.

Bảng 6.10. Chức năng của các cơ quan nhà nước Việt Nam trong quản lý nguồn nước [ 9 ]

Cơ quan Trách nhiệm

Bộ Tài nguyên và Môi trường

Quản lý chung về tài nguyên nước. Cục Quản lý tài nguyên nước quản lý nhà nước, kiểm kê, xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu về tài nguyên nước. Vụ khí tượng thủy văn quản lý nhà nước về xây dựng chính sách tiêu chuẩn, quy trình khảo sát các thông số nền và quản lý dữ liệu. Cục Địa chất khoáng sản quản lý nước khoáng.

Bộ NN và PTNT

Quản lý các hệ thống phòng chống lụt bão, công trình thuỷ lợi, cấp nước sạch, vệ sinh môi trường nông thôn

Bộ Công nghiệp

Xây dựng, vận hành, quản lý các cơ sở thuỷ điện

Bộ Xây dựng

Quy hoạch không gian và xây dựng các công trình cấp thoát nước và vệ sinh

Bộ Giao thông

Quy hoạch, xây dựng và quản lý các hệ thống giao thông thuỷ

Bộ Thuỷ sản

Bảo vệ và khai thác các nguồn lợi thuỷ sản

Bộ Y tế Quản lý chất lượng nước dùng trong ăn uống Bộ KH và Đầu tư

Xây dựng kế hoạch đầu tư cho nguồn nước

Bộ Tài chính

Xây dựng chính sách về thuế và phí tài nguyên nước

101

Hệ thống quan trắc tài nguyên nước

Mạng lưới quan trắc thủy văn hiện có 232 trạm phân bố trên toàn bộ các hệ thống sông, đo đạc các yếu tố thủy văn theo quy phạm thống nhất, liên tục. Trách nhiệm xử lý và phân tích dữ liệu được giao cho 9 trung tâm khí tượng thủy văn cấp vùng.

Mạng quan trắc môi trường năm 2002 có 21 trạm, quan trắc tại 250 điểm thuộc 45 tỉnh thành, bao gồm cả những điểm nóng như khu công nghiệp, thành phố lớn và các vùng sinh thái nhạy cảm. Tần suất quan trắc 6lần/năm. Kết quả quan trắc được giao cho phòng dữ liệu và thông tin cục bảo vệ môi trường.

Mạng quan trắc nước dưới đất có 310 trạm với trên 600 điểm phủ rộng trên toàn quốc, do Cục địa chất khoáng sản quản lý.

Bộ Thủy sản tiến hành quan trắc chất lượng nước ở các khu vực có hoạt động nuôi trồng thủy sản.

Bộ Y tế chịu trách nhiệm giám sát chất lượng nước uống.

6.2 Các lưu vực sông lớn ở Việt Nam

6.2.1 Lưu vực sông Hồng - Thái Bình

Đặc điểm hệ thống sông và tài nguyên nước

Sông Hồng dài 1.126km, bắt nguồn từ núi Ngụy Sơn, Vân Nam Trung Quốc, vào Việt Nam tại Hà Khẩu, chảy theo hướng chính Tây Bắc - Đông Nam, đổ ra biển qua cửa chính Ba Lạt (dài 556km). Mật độ lưới sông 1 km/km2, hệ số uốn khúc 1,5. Lưu vực có độ cao bình quân 647m, độ dốc 29,9%, diện tích 143.700km2, phần thuộc Việt Nam là 61.400 km2. Tổng phụ lưu từ cấp 1 -6 là 614. Phân lưu hữu ngạn có: sông Đáy tách ra ở Hát Môn, sông Phủ Lý tách ra ở Hưng Yên, sông Nam Định, sông Ninh Cơ tách ra từ Xuân Trường. Phân lưu tả ngạn có: sông Trà Lý tách ra từ Thương Hộ, sông Đuống và sông Luộc chia nước sang hệ thống sông Thái Bình.

Dòng chảy sông Hồng rất dồi dào nhưng phân bố không đều. Tổng lượng 126,8km3/năm, trong đó riêng sông Đà đóng góp 57%. Mô đun dòng chảy 25,7 l/s.km2. Phần lưu vực thuộc Trung Quốc chỉ tạo ra 40% lượng dòng chảy toàn hệ thống. Các tâm dòng chảy lớn đều ở Việt Nam và trùng với tâm mưa lớn là Bắc Quang, Hoàng Liên Sơn, Mường Tè, mô đun dòng chảy 70 - 100 l/s.km2. Tâm dòng chảy nhỏ nhất ở Đồng Văn, Sơn La, Mộc Châu, mô đun dòng chảy 15 - 20 l/s.km2. Tại Sơn Tây lưu lượng trung bình là 3.600m3/s, lớn nhất 37.800m3/s (tháng 7/1991), nhỏ nhất 840m3/s, chênh nhau 45 lần.

Biến đổi lượng nước năm không nhiều, chênh lệch giữa năm nhiều nước và năm ít nước khoảng 2 - 3 lần. Phân phối dòng chảy theo mùa cực đoan. Mùa lũ, từ tháng 6 - 10, cung cấp 70 - 78 % tổng lượng dòng chảy năm, tháng 8 thường có lượng dòng chảy lớn nhất, 19 - 23%. Kiệt nhất thường gặp vào tháng 3, dòng chảy chỉ đạt 1,7 - 2,5%. Lũ sông Hồng phức tạp và ác liệt, đặc biệt là ở hạ lưu, do ba sông nhánh hợp lưu cùng một chỗ, bờ sông bị hệ thống đê khống chế, thềm bãi sông bị ngăn chặn. Đường quá trình dòng chảy có dạng răng cưa, lên xuống hàng chục lần trong mùa lũ, biên độ lũ lớn, cường suất lũ lên lớn, 3 - 7 m/ngày, tốc độ dòng chảy lũ lớn, 3 - 5 m/s.

102

Phù sa sông Hồng vào loại lớn, tại Sơn Tây độ đục là 1.310 g/m3, tổng lượng phù sa 120 triệu tấn/năm, trong đó sông Đà cung cấp 53%, sông Thao 35%. Phù sa mùa lũ lớn gấp 5 - 7 lần mùa kiệt, tại Sơn Tây mùa lũ 3.500g/m3, mùa kiệt - 500 g/m3.

Sông Thái Bình bắt nguồn từ núi Va Ôn 1.060m, đổ ra biển qua cửa Thái Bình, Văn Úc, Cấm. Thái Bình do ba phụ lưu lớn là sông Cầu (từ Tam Đảo), sông Thương (từ Lạng Sơn) và sông Lục Nam (từ Đình Lập, là phụ lưu của sông Thương) hợp thành, dài 385km, diện tích lưu vực 12.680km2, độ cao trung bình 190m, độ dốc 16,1%.. Mạng lưới sông xếp theo hình nan quạt, xoè rộng ở Đông Bắc và quy tụ tại Phả Lại, mật độ 2,1 km/km2, hệ số uốn khúc 2,02; Tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 143. Lượng nước sông Thái Bình tại Phả Lại 9,19 km3/năm, trong đó dòng chảy ngầm chiếm 20%. Hàng năm, sông Thái Bình nhận được từ sông Hồng gần 33 tỷ m3 nước và 17 triệu tấn phù sa. Mùa lũ từ tháng 6 - 9,10 với dòng chảy chiếm 75% tổng lượng năm. Lưu vực sông Cầu khá ẩm ướt, mật độ sông suối phát triển 0,95 - 1,2 km/km2, lũ ác liệt, cường suất lũ 1 - 2,5 m/giờ, biên độ mực nước 4 - 10m. Mạng lưới sông Thương kém phát triển, nhất là vùng đá vôi bờ phải thượng và trung du, mật độ 0,5 - 0,7 km/km2. Vùng thượng lưu từ Chi Lăng lên thuộc loại ít nước nhất miền Bắc, 13,3 l/s.km2. Chế độ nước sông Lục Nam cực đoan nhất miền Bắc và dòng chảy ngầm bé nhất miền Bắc (17 - 20% tổng lượng dòng chảy năm).

Đặc điểm dân cư kinh tế xã hội và hiện trạng khai thác tài nguyên nước

Lưu vực sông Hồng - Thái Bình là nơi sinh sống của 1/3 dân số và sản xuất khoảng 1/5 lượng gạo cả nước. Riêng đồng bằng, diện tích 17.000 km2, là nơi cư trú của 17 triệu dân, tạo ra trên 4/5 thu nhập toàn lưu vực và 1/5 GDP. Cơ cấu kinh tế đồng bằng là nông nghiệp 35%, công nghiệp 24% và các dịch vụ 41%.

Hiện tại nhu cầu nước dùng cho nông nghiệp là lớn nhất, chiếm khoảng 90% tổng lượng tiêu thụ. Gần như toàn bộ diện tích trồng lúa trong châu thổ này đều cần các biện pháp thuỷ lợi. Tưới bơm cấp nước cho khoảng 500.000ha, tiêu bằng bơm phục vụ 450.000ha, phần còn lại được tưới tiêu tự chảy. Hệ thống thuỷ lợi thiếu đồng bộ và kém hiệu quả đang gây tổn thất tài nguyên nước và thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp.

Tài nguyên nước lưu vực phong phú, thuận lợi cho khai thác, đáp ứng đủ nhu cầu cấp nước trong tất cả các mùa cho trước mắt và trong tương lai gần. Nước tiêu thụ hiện chiếm 1/4 - 1/2 lượng nước trong sông, tháng 1 cần dưới 700 m3/s trong khi lưu lượng tại Sơn Tây là 1.367 m3/s, tháng 3 cần khoảng 300 m3/s, trong khi lưu lượng tại Sơn Tây là 1.270 m3/s. Một số nơi ở Thái Bình đã xảy ra thiếu nước vào những năm hạn lớn.

Chất lượng nước mặt nhìn chung tốt, đáp ứng các nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên vẫn còn tồn tại ba vấn đề đáng lưu ý: Phù sa lớn không thuận lợi cho phục vụ sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, nhiễm mặn vùng cửa sông ven biển làm giảm khả năng cấp nước và ảnh hưởng tới sản xuất, ô nhiễm nghiêm trọng tại những vùng trực tiếp nhận nước thải của các đô thị và trung tâm công nghiệp.

Trữ lượng các tầng chứa nước đồng bằng khoảng trên 1 tỷ m3/năm. Khai thác nước ngầm chủ yếu phục vụ cho sinh hoạt và một phần rất nhỏ để tưới. Các vấn đề về nước ngầm hiện nay liên quan chủ yếu tới chất lượng. Khoảng 50% số giếng trong lưu vực không đạt ít nhất một tiêu chuẩn cho phép nào đó, trong đó 19% bị nhiễm mặn bởi nước biển, 3% có hàm lượng nitơrat vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Thiên tai rủi ro lớn nhất liên quan tới nước trên lưu vực là lũ lụt. Trung bình cứ 10 năm thì có khoảng 15 trận bão đổ bộ vào bờ biển lưu vực gây gió to, mưa bão lớn trên diện rộng và

103

sóng cao. Tại hạ lưu sông Hồng vấn đề xói lở bờ sông cục bộ vẫn xảy ra liên tục và có xu thế ngày càng tăng.

Điều kiện khí hậu và nhu cầu lương thực khiến hình thành trên đồng bằng châu thổ sông Hồng - Thái Bình truyền thống canh tác lúa nước hai ba vụ với yêu cầu chặt chẽ về thời vụ. Do các vụ đều có nguy cơ chịu rủi ro do lũ lụt, xâm nhập mặn, một tập quán lâu đời chung sống với lũ lụt đã khởi sinh từ đầu Công nguyên và đứng vững tại đây. Hiện lưu vực có khoảng 3.000 km đê sông và 1.500 km đê biển. Trong 80 năm thực dân Pháp đô hộ nước ta đã thống kê được 34 năm có vỡ đê sông Hồng và 18 năm vỡ đê Văn Giang. Mỗi lần vỡ đê là một thảm hoạ, ngoài tổn thất người và của do bị lũ cuốn trực tiếp thì tổn thất sau lũ do nạn đói và dịch bệnh hoành hành cũng rất nghiêm trọng.

Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa đa mục đích đang được áp dụng đạt kết quả tại lưu vực sông Hồng, với hai hồ chứa lớn và rất nhiều hồ chứa nhỏ. Dung tích chứa nước thường xuyên của hồ Hoà Bình là 5,6 tỷ m3, của hồ Thác Bà là 1,2 tỷ m3, tuy nhiên chúng chỉ có khả năng cắt lũ cho Hà Nội ở mức hạn chế. Ngoài nhiệm vụ phòng lũ, các hồ chứa lớn còn có phục vụ phát điện, giao thông, cấp nước, nuôi trồng thuỷ sản, du lịch. Bất lợi của việc điều tiết dòng chảy bằng kho nước trên lưu vực sông Hồng là kéo dài thời gian lũ, tăng nguy cơ đe doạ các đoạn đê xung yếu. Việc xả nước trong mùa kiệt theo kế hoạch phát điện (xả không đều đặn) có thể làm tăng nguy cơ mặn xâm nhập sâu khi mực nước trong sông hạ thấp. Rủi ro vỡ đập có xác suất rất nhỏ nhưng lại có nguy cơ gây tổn thất rất cao.

Tương lai, lưu vực sông Hồng - Thái Bình được qui hoạch phát triển mạnh, cư dân đô thị sẽ tăng đến 80% và sản lượng công nghiệp chiếm khoảng 1/2 tổng sản phẩm lưu vực. Điều này đồng nghĩa với sự tăng mạnh nhu cầu nước dùng chất lượng cao và tăng nguy cơ gây ô nhiễm các nguồn nước do nước thải. Mặt khác nhu cầu nước cho nông nghiệp có khả năng giảm do giảm diện tích đất nông nghiệp và chuyển đổi cơ cấu cây trồng. Hiệu suất sử dụng nước chắc chắn sẽ được nâng cao nhờ hoàn thiện các hệ thống thuỷ nông và quản lý tốt tài nguyên.

6.2.2 Lưu vực sông Kỳ Cùng - Bằng Giang

Hệ thống sông và tài nguyên nước

Kỳ Cùng - Bằng Giang là hệ thống sông gồm hai nhánh lớn là Kỳ Cùng, Bằng Giang, chảy trong lòng máng Cao Lạng và gặp nhau ở Trung Quốc. Lưu vực có lượng mưa 1.422mm/năm, tập trung chủ yếu (85%) vào mùa mưa, từ tháng 4 - 10; Lượng bốc hơi 762 mm/năm. Sông Kỳ Cùng bắt nguồn từ đèo Xeo Bo cao 625m, dài 243 km, chảy theo hướng gần Đông Bắc - Tây Nam, lòng sông uốn khúc mạnh, mật độ sông suối 0,88 km/km2, tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 80, độ cao bình quân lưu vực 386m, độ dốc 18,8%, diện tích lưu vực thuộc Việt Nam 6.532 km2. Mô đun dòng chảy 17 l/s.km2, nhỏ so với các vùng Bắc Bộ. Tổng lượng dòng chảy 3,6 km3/năm, trong đó 70 - 75% là dòng chảy mùa lũ (tháng 6 - 10). Dòng chảy nhỏ nhất thuộc loại bé nhất vùng Đông Bắc, mô đun dòng chảy 30 ngày nhỏ nhất liên tục dưới 3 l/s.km2. Sông Bằng Giang dài 108 km, bắt nguồn từ Na Lượng Nưa cao 600m, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Diện tích lưu vực thuộc Việt Nam 4.000 km2, 40% là núi đá vôi, độ cao bình quân 482m, độ dốc 20,1%. Hệ số uốn khúc lòng sông 1,29; Mật độ lưới sông 0,91 km/km2, tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 26. Cao nguyên Pắc-pó và Bình Lạng có mật độ sông suối rất thấp 0,5 - 0,7 km/km2, vùng núi đất diệp thạch, sa thạch mật độ sông suối lớn hơn 0,9 - 1,24 km/km2. Tổng lượng dòng chảy năm 3,73 km3, trong đó 76% là dòng chảy mùa lũ (tháng 6 - 9).

104

Nhìn chung lượng nước hiện có trong sông ngòi lớn hơn nhu cầu dùng nước thường xuyên, nhưng vẫn tồn tại vấn đề thiếu nước địa phương do địa hình núi cao và dòng chảy phân phối cực đoan. Đặc biệt nghiêm trọng là thiếu nước sản xuất ở lưu vực sông Kỳ Cùng vào mùa khô, khi tổng dòng chảy ba tháng kiệt nhất chỉ bằng 3% dòng chảy năm, trong khi đó các thoả thuận với Trung Quốc đòi hỏi phải duy trì một lượng nước cần thiết trong sông ở biên giới. Trong các vùng núi đá vôi xa xôi, vào thời kỳ mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3, ngay nguồn nước cung cấp cho dân cư sinh hoạt cũng rất khan hiếm. Lũ mang tính chất núi rõ nét. Dòng chảy mùa lũ cao gấp 10 - 15 lần mùa kiệt. Tại lưu vực Kỳ Cùng mưa lũ tháng 7 có thể làm ngập tới 10.000ha đất nông nghiệp.

Đặc điểm dân cư kinh tế xã hội và hiện trạng khai thác tài nguyên nước

Cư dân lưu vực chỉ có 1,02 triệu người, đa phần là dân tộc thiểu số, mật độ dân thấp, 91 người/km2, sống rải rác trong các vùng núi, với 86% dân số nông thôn. Nông nghiệp hiện cung cấp 42% tổng sản phẩm khu vực, trong đó 40% là từ chăn nuôi. Chỉ có 10% diện tích lưu vực (tức 135.000ha) được sử dụng để trồng trọt, trong đó có 28.000 ha được tưới bằng các công trình thuỷ lợi nhỏ bơm và tự chảy. Diện tích lúa trong khu vực liên tục giảm và được thay thế bằng các loại cây trồng trên đất khô như ngô, khoai tây, khoai lang và sắn. Đây là một xu thế chuyển đổi đúng đắn, phù hợp với điều kiện tự nhiên khu vực. Rừng trước đây chiếm 90% diện tích lưu vực, hiện đã bị chặt phá nhiều, nhưng những diện tích này vẫn là đất tiềm năng thích hợp nhất cho trồng lại rừng và cây công nghiệp. Sử dụng đất theo hướng này cũng là một giải pháp tốt cho phát triển kinh tế trong điều kiện tài nguyên nước hạn chế.

6.2.3 Lưu vực sông Mã

Dòng chính sông Mã bắt nguồn từ vùng núi PhoueiLong - Lai Châu, chảy theo hướng tây bắc - đông nam, qua Lào một đoạn, đổ ra biển Đông qua ba cửa Sung, Lạch Trường, Đồng Hới. Diện tích lưu vực 28.400 km2, dài 512 km, trong đó phần ở Việt Nam có diện tích 17.600 km2 (63%), dài 410 km. Độ cao bình quân lưu vực 762m, độ dốc 17,6%. Mật độ lưới sông 0,66km/km2, hệ số uốn khúc 1,79, tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 91. Hai phụ lưu lớn là sông Chu và sông Bưởi đều nhập vào sông Mã tại hạ lưu, cách cửa sông 25 - 48 km, tạo mạng lưới sông hình nan quạt rất nguy hiểm do tăng cường mức ác liệt của lũ. Tổng lượng dòng chảy năm 10,8 km3, dòng chảy phù sa 2,86 triệu tấn/năm. Dòng chảy phân bố không đều. Thượng và trung lưu mưa ít, gió tây khô nóng nên dòng chảy chỉ khoảng 10 - 20 l/s.km2, hạ lưu 25 l/s.km2. Nhiều nước nhất là vùng thượng nguồn các sông Luồng, Lò, Bưởi (25 - 35 l/s.km2). Mùa mưa và mùa lũ ở thượng nguồn bắt đầu sớm hơn hạ nguồn một tháng, khiến mùa lũ hạ nguồn kéo dài 5 tháng, từ tháng 6 - 10, dòng chảy mùa lũ chiếm 70 - 75% tổng lượng năm. Tại Hồi Xuân cường suất lũ lên trên 50 cm/giờ, biên độ mực nước trên 11m. Thời gian lũ lên tương đối ngắn, 2 - 3 ngày. Hạ lưu thường bị ngập úng trong mùa lũ do độ dốc đáy sông nhỏ và ảnh hưởng của triều. Nhật triều không đều, biên độ trung bình 1,3m, lớn nhất 2,5m gây ảnh hưởng vào sâu tới 35-40 km. Sông bị đê khống chế từ Cẩm Thuỷ.

Sông Chu, phụ lưu lớn nhất, bắt nguồn từ Lào, diện tích 7.550 km2, dài 325 km. Phần thuộc Việt Nam có diện tích 2.050 km2, dài 160km, mạng lưới sông suối phát triển, 0,98 km/km2. Dòng chảy hạ lưu bị điều tiết từ đập Bái Thượng. Tổng lượng dòng chảy năm 4,6 km3. Chế độ lũ hai mùa: lũ tiểu mãn đầu hè và lũ chính từ tháng 7 - 11. Lũ ác liệt, cường suất lũ lên 40 - 60 cm/giờ trên sông chính và trên 100 cm/giờ trên sông nhánh. Biên độ lũ xấp xỉ 10m. Kiệt nhất vào tháng 3, dòng chảy chỉ đạt 1 - 3% tổng lượng năm. Mặn vào sâu 12 km trên sông Lèn.

105

Dân số lưu vực 3 triệu người, 93% sống ở nông thôn, mức sống thấp. Kinh tế lưu vực chủ yếu là nông nghiệp, sản xuất lúa gạo chiếm 90%. Công nghiệp tập trung vào chế biến nông sản, sản xuất xi măng và phân bón. Kinh tế và tăng trưởng trong lưu vực bị hạn chế bởi nguồn nước, đất đai kém màu mỡ và điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Diện tích đất nông nghiệp 240.000ha (75% tổng tiềm năng), trong đó 136.000ha được tưới và 27.000ha được tiêu bằng các công trình tự chảy hoặc bơm. Mỗi năm lưu vực chịu tác động của ít nhất một trận bão, kèm theo mưa lớn và lũ lụt. Diện tích bị ngập úng thường xuyên khoảng 44.000ha. Đê biển không đủ cao và vững chắc nên vẫn bị nước mặn tràn, vỡ đê, nhất là khi có bão, sóng lớn. Nguồn nước hiện có trong tháng 3, 4 không đủ đáp ứng cho nhu cầu canh tác vụ xuân ở các vùng sông Chu, Lèn, gây thiếu nước trên 27.000 ha. Ngập úng và hạn hán là những thiên tai gây tổn thất nghiêm trọng cho sản xuất nông nghiệp. Mùa kiệt thiếu nước tưới và xâm nhập mặn sâu gây thiệt hại cho nông nghiệp khoảng 17 triệu đô la/năm, bão và ngập úng mùa mưa gây thiệt hại vài chục tỷ/năm.

Khả năng tăng nhu cầu nước nông nghiệp trong tương lai có thể xảy ra do tăng vụ và tăng diện tích đất nông nghiệp, cũng như đất nông nghiệp được tưới. Nước dùng cho nông nghiệp và sinh hoạt sẽ tăng. Việc cấp nước đô thị, vùng đông dân và vùng cao sẽ có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng trong tương lai. Chiến lược điều tiết dòng chảy hợp lý cho lưu vực là tăng cường xây dựng các hồ chứa đa năng, phục vụ phát điện và tưới.

6.2.4 Lưu vực sông Cả

Sông Cả dài 531 km, bắt nguồn từ bản Khom Han, Lào trên độ cao 1.100m, chảy theo hướng chính là Tây Bắc - Đông Nam, đổ ra biển Đông qua ba cửa Hội, Sát và Lò. Diện tích lưu vực 27.000km2, phần thuộc Việt Nam 17.730 km2(66%) và sông dài 360km. Độ cao bình quân lưu vực 294m, độ dốc 18,3%. Tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 151, hệ số uốn khúc 1,74. Dòng chảy không lớn, 21 km3/năm (ở Lào 4,9 km3/năm). Dòng chảy phù sa 4,4 triệu tấn/năm. Mô đun dòng chảy ở thượng lưu 20 l/s.km2 và ở hạ lưu 30 l/s.km2. Lũ tiểu mãn tháng 5, 7. Mùa lũ chính từ tháng 7, 8 - 11, dòng chảy chiếm 65 - 75% tổng lượng năm. Biên độ mực nước 10 - 15m. Kiệt nhất là tháng 3 hoặc 4, mô đun 30 ngày liên tục nhỏ nhất là 4,8 - 5,5 l/s.km2.

Phụ lưu lớn nhất là sông Hiếu (sông Con), diện tích lưu vực 5.340 km2, dài 228 km. Thượng lưu mưa nhiều, mật độ sông suối rất phát triển, 1 -1,28 km/km2, tổng lượng dòng chảy năm 5 km3. Mô đun dòng chảy trung bình 20 - 30 l/s.km2, mô đun dòng chảy nhỏ nhất 30 ngày liên tục chỉ có 2 - 3 l/s.km2.

Phụ lưu lớn thứ hai là sông Ngàn Sâu, diện tích lưu vực 3.210 km2. Mật độ sông suối phát triển trên1 km/km2, nguồn nước phong phú, 6 km3/năm (40 - 70 l/s.km2). Lũ tiểu mãn tháng 5, 7. Mùa lũ chính ngắn, chậm, từ tháng 9 - 11, chiếm 50 - 60% tổng lượng nước năm. Mô đun dòng chảy liên tục 30 ngày nhỏ nhất 3 - 4 l/s.km2. Hệ thống thuỷ lợi được xây dựng khá tốt, như Nham Hùng Nghi, Diễn Yên Quỳnh, Nghệ An và Linh Cảm, nhưng hiệu quả sử dụng chưa cao, diện tích trồng trọt được tưới ước đạt 85.000 ha.

Dân số lưu vực 3 triệu người, 90% sống ở nông thôn, 15% là dân tộc ít người. 60% GDP của lưu vực là từ nông nghiệp, trong đó sản xuất lúa gạo chiếm 80%. Công nghiệp chỉ giới hạn trong lĩnh vực xây dựng, sửa chữa đầu máy xe lửa, đóng tàu, chế biến chè và hải sản, với tỷ trọng khoảng 14% GDP. Tốc độ tăng trưởng kinh tế thấp, một số người dân sống rất nghèo khổ.

106

Trở ngại lớn đối với sự phát triển là bão, lũ lụt. Lũ ác liệt và ngập lụt thường gây thiệt hại cho sản xuất trên diện tích 30.000 - 60.000 ha/năm, làm mất khoảng 10-20% sản lượng nông nghiệp, tương đương với khoảng 20-40 triệu đô la Mỹ. Nước kiệt tháng 3 gây nhiễm mặn nặng vào sâu tới 20 km. Hạn hán có thể xảy ra vào tháng 5, 6 cũng là những trở ngại đáng kể cho sản xuất nông nghiệp. Giải pháp hạn chế thiên tai hiệu quả nhất là hồ chứa đa mục đích và cải thiện hệ thống kiểm soát lũ.

6.2.5 Lưu vực sông Thu Bồn

Sông Thu Bồn dài 205 km, diện tích lưu vực 10.350 km2, trong đó 80% là cao nguyên với nhiều thung lũng hẹp và đỉnh núi cao, 80% là rừng, độ cao bình quân lưu vực 552m, độ dốc 25,5%. Hệ thống sông phát triển mạnh, hệ số uốn khúc 1,86, tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 81. Thượng nguồn Thu Bồn (sông Tranh) bắt nguồn từ núi Ngọc Lĩnh cao 1.600m, chảy theo hướng bắc - nam, đổ ra biển tại cửa sông Thạnh Châu Đông. Sông Cái bắt nguồn từ núi Ngọc Lĩnh, chảy gần song song sông Tranh, hợp với sông Bung tạo thành sông Vũ Gia. Sông Vũ Gia và Thu Bồn hợp lưu nhau tạo thành sông Hội An. Hạ lưu sông Thu Bồn phát triển chằng chịt, với nhiều phân lưu như sông Ngang, Vĩnh Điện, Tĩnh Yên đổ vào vịnh Đà Nẵng qua sông Hàn, sông Trường đổ vào vịnh An Hoà, đồng thời cũng ăn thông với sông Tam Kỳ qua phá Trường Giang. Hiện tượng xói lở bồi lấp dòng sông vùng hạ lưu diễn biến rất phức tạp.

Dòng chảy phân bố đồng đều trên lưu vực. Tổng lượng dòng chảy năm là 20 km3, trong đó dòng chảy ngầm 6 km3 . Mùa lũ từ tháng 9, 10 - 12, lượng dòng chảy 65% tổng lượng năm. Lũ lụt xảy ra đồng bộ trong cả hệ thống và rất ác liệt. Biên độ mực nước lên tới gần 20m. Cường suất lũ lên tại nhiều nơi khá lớn, tới vài mét/giờ. Lũ quét cũng là mối đe doạ thường xuyên. Dòng chảy mùa cạn khá lớn, 18 - 41 l/s.km2. Dòng chảy tháng nhỏ nhất (4) chỉ chiếm 2% tổng lượng nước năm.

Nông nghiệp là hoạt động kinh tế chính của lưu vực, với các cây trồng chủ yếu là lúa, mía, lạc, thuốc lá và sắn. Sản lượng nông nghiệp chiếm khoảng 60% tổng GDP. Đất nông nghiệp hạn chế, chỉ có 64.000 ha (6% diện tích lưu vực), trong đó trên 2/3 nằm ở vùng đất thấp đã được khai thác, còn khoảng 20.000 ha nằm trên cao nguyên khai thác hạn chế. 70% diện tích đất canh tác đã được tưới tiêu bằng hệ thống các hồ chứa nhỏ và đập dâng nước, trong đó khoảng 30.000 ha trồng lúa. Nước cho nông nghiệp có nguy cơ thiếu hụt do mùa kiệt kéo dài và xâm nhập mặn. Lũ lớn và tình trạng cửa sông không ổn định đe dọa vùng hạ lưu và cửa sông trong đó có thành phố Đà Nẵng. Trong tháng 11 và 12, khoảng 31.000 ha ven biển thường bị ngập lụt ngắn, khoảng 1 - 3 ngày.

Trong tương lai gần, nhu cầu nước lưu vực khó biến động do diện tích canh tác nông nghiệp khó tăng. Tuy nhiên cần tính tới biến động bất thường của tài nguyên nước và nhu cầu nước cho đô thị, khu công nghiệp tăng. Dự kiến để khai thác hợp lý tài nguyên đất và nước trong lưu vực có thể áp dụng các giải pháp kho nước nhỏ ở thượng nguồn, thay đổi cơ cấu cây trồng trong mùa khô, thay lúa bằng cá trong mùa úng ngập, đầu tư xây dựng cống ngăn mặn...

6.2.6 Lưu vực sông Ba

Sông Ba dài 388km, bắt nguồn từ Công Pông, trên cao nguyên miền Trung cao 1.200m, đổ ra biển qua cửa Ngọc Đăng. Lưu vực dài và hẹp, độ cao trung bình 400m, độ dốc 10,9%, diện tích 13.900km2, phân bố ở cả hai sườn dãy Trường Sơn, với 80% là cao nguyên có các thung lũng hẹp và đỉnh núi cao nên thường có mưa lớn, lũ nhanh và tiềm năng thuỷ điện dồi dào. Mật độ sông suối 0,94 km/km2, hệ số uốn khúc 1,98, tổng phụ lưu cấp 1 - 6 là 106. Tổng

107

lượng dòng chảy 10 km3, trong đó nước ngầm chiếm khoảng 15%. Vùng nhiều nước là lưu vực sông Hinh, 50 l/s.km2, và thượng nguồn sông chính, 25 - 35 l/s.km2. Lưu vực sông Ba thường được xem là có lượng nước dồi dào nhưng phân bố bất lợi theo thời gian. Mùa lũ ở thượng và trung lưu từ tháng 8 -11, mức lũ không lớn, ở hạ lưu từ tháng 9 - 12, thường xảy ra lũ lớn và ngắn, đặc biệt là cuối mùa. Dòng chảy mùa lũ chiếm 60 - 73% tổng lượng năm. Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất xuất hiện đồng bộ trên toàn lưu vực vào tháng 9, với lượng dòng chảy chiếm tới 21 - 40% tổng lượng năm, gây nguy cơ rất lớn cho vùng trung hạ lưu. Riêng trận lũ từ ngày 9 - 20 tháng 11 năm 1981 đã có lượng nước là 4 km3 (bằng 40% dòng chảy trung bình năm và lớn hơn dòng chảy năm của sông Kỳ Cùng). Mùa lũ 1996 tỉnh Phú Yên phải huy động hàng vạn người đào cồn cát chắn cửa sông Ba để thoát lũ. Tháng kiệt nhất là tháng 4 ở Đông Trường Sơn và tháng 7 ở Tây Trường Sơn, dòng chảy 0,9 - 1,6% tổng lượng năm. Những năm ít nước các sông suối nhỏ hầu như khô cạn, mặn xâm nhập sâu qua cửa sông 15 - 20 km.

Cư dân lưu vực sông Ba khoảng 1 triệu người, thưa nhất trong cả nước, tỷ lệ dân đô thị khoảng 20%. Kinh tế chỉ đóng góp chưa đầy 1% tổng GDP cả nước. Nông nghiệp hiện đang sử dụng 150.000 ha trong tổng số 268.000 ha có khả năng canh tác. Diện tích được tưới khoảng 21.500 ha, nhu cầu tưới rất lớn, vì tám tháng mùa khô đều có lượng mưa nhỏ hơn bốc hơi, đặc biệt là tháng 2, 3, 3 4 khi lượng mưa xuống dưới 40 mm/tháng. Vùng ven biển đã có các hệ thống thuỷ lợi ổn định, nhưng thường xuyên chịu tác động của bão, lũ. Vùng đất trũng đã xảy ra lụt nghiêm trọng. Hiện trên lưu vực chưa có công trình kiểm soát lũ và úng ngập. Ba công trình dự kiến khả thi nhất là hồ chứa Ya Yun và sông Hinh điều tiết nước phục vụ thuỷ lợi, An Khê phục vụ phát điện và chuyển nước sang sông Con ngoài lưu vực với lưu lượng 14 - 18 m3/s. Mặc dù được dự đoán là hoạt động đồng thời của ba công trình sẽ không gây ảnh hưởng lớn tới dòng chảy mùa kiệt ở hạ lưu, tuy nhiên tình hình sẽ phụ thuộc rất nhiều vào hoạt động thực tế của từng công trình.

6.2.7 Lưu vực sông Đồng Nai

Đặc điểm hệ thống sông và tài nguyên nước

Sông Đồng Nai, bắt nguồn từ Nhơn Giao trên cao nguyên Lâm Viên cao 1.700m, chảy ra biển qua cửa Soi Rạp, Vũng Tàu, là con sông dài nhất nội địa Việt Nam, 635 km. Diện tích lưu vực 44.100km2, ở Việt Nam 37.400 km2, độ cao bình quân lưu vực 470m, độ dốc 4,6%. Mật độ lưới sông 0,64km/km2, hệ số uốn khúc 2,16, tổng phụ lưu từ cấp 1 - 6 là 266. Phụ lưu chính là La Ngà, Sông Bé, Sài Gòn và Vàm Cỏ. Thượng và trung lưu sông chảy qua sơn nguyên Đà Lạt, cao nguyên Di Linh, Mơ Nông, dòng sông nhiều đoạn bằng phẳng xen lẫn thác ghềnh (Pren, Trị An). Hạ lưu sông qua đồng bằng Nam Bộ, lòng sông mở rộng, hội với sông Sài Gòn rồi đổ ra biển bằng nhiều nhánh chằng chịt, trong đó có Lòng Tào và Soài Rạp. Lòng Tào sâu, ít bãi bồi, là đường chính cho tàu bè vào cảng Sài Gòn. Tả ngạn Soài Rạp nhận thêm nước sông Vàm Cỏ ngay trước khi đổ ra biển.

Thượng nguồn sông Đồng Nai có dòng chảy trung bình, 20 - 30 l/s.km2. Lưu vực sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ mưa ít, bốc hơi mạnh nên lượng nước kém, 10 - 20 l/s.km2. Trung lưu sông Đồng Nai, La Ngà và thượng nguồn sông Bé có nguồn nước dồi dào, trên 40 l/s.km2. Tổng lượng dòng chảy sông Đồng Nai là 33 km3/năm, trong đó dòng chính và sông Bé cung cấp 24,2 km3/năm, sông Sài Gòn 4,1 km3, sông Vàm Cỏ 4,5 km3 (3,1 km3/năm của hai sông này là nhận từ nước ngoài). Mùa lũ từ tháng 7 - 11, mức độ tập trung dòng chảy cao nhất nước, 80 - 85% tổng lượng dòng chảy năm, tháng có dòng chảy lớn nhất có thể là 9, 10, cấp 25 - 30% tổng lượng nước năm. Dòng chảy mùa kiệt tương đối lớn, 20 - 30 l/s.km2.

108

Nguồn thuỷ năng của hệ thống sông Đồng Nai rất dồi dào, tính đến Trị An là 31 tỷ kW/h, còn trên sông Bé 9 tỷ kW/h. Lưu vực hiện có ba hồ chứa đa mục tiêu là Trị An, Đa Nhim, Thác Mơ và hồ Dầu Tiếng phục vụ cấp nước sinh hoạt và nông nghiệp. Các công trình trên chứa tổng cộng trên 6 km3 nước, đảm bảo cho trên 700 MW công suất lắp đặt thuỷ điện. Trị An và Dầu Tiếng hiện cấp 225 m3/s nước trong mùa khô, nhưng nước mặn có nồng độ tối đa trung bình 4.000ppm vẫn xâm nhập sâu 7km trên đoạn hợp dòng của sông Đồng Nai và Sài Gòn, gây nguy cơ làm giảm chất lượng nước Tp.Hồ Chí Minh và khu vực xung quanh.

Đặc điểm dân cư kinh tế xã hội và hiện trạng khai thác tài nguyên nước

Châu thổ sông Đồng Nai có vành đai kinh tế Tp. Hồ Chí Minh - Biên Hoà là trung tâm phát triển kinh tế lớn nhất ở Việt Nam. Phần lớn châu thổ, chiếm 10% diện tích cả nước, là nơi sinh sống của trên 10 triệu dân hoạt động trong ba khu vực công nghiệp - dịch vụ, cây công nghiệp - lâm nghiệp và sản xuất nông nghiệp (tập trung trong đồng bằng phù sa Long An). Thu nhập bình quân đầu người cao, gần gấp đôi trung bình cả nước.

Không giống như nhiều vùng khác, châu thổ sông Đồng Nai hầu như không có bão, do vậy lụt không nghiêm trọng, trừ úng ngập xảy ra ở ven biển trong mùa mưa do khả năng tiêu thoát nước kém. Nhiệt độ, độ ẩm, nắng thuận lợi cho nông nghiệp. Diện tích đất có thể trồng trọt khoảng 1,2 triệu ha, chiếm 17% tổng diện tích đất nông nghiệp Việt Nam. Nông nghiệp chỉ tập trung trong các thung lũng hẹp, cung cấp 20% tổng sản lượng vùng, tương đương 2 triệu tấn lương thực năm, hay 200kg/người.năm. Cao nguyên cung cấp 90% sản lượng cao su toàn quốc. 56% diện tích đất tiềm năng nông nghiệp đã được tưới tiêu.

Hạn chế tài nguyên nước là một vấn đề nghiêm trọng. Lượng mưa lớn nhưng phân hoá cực đoan, trên 90% tập trung vào 7 tháng mùa mưa, từ tháng 5 - 11. Trong những tháng mùa khô lượng mưa chỉ khoảng 10 - 50 mm/tháng, dòng chảy nhỏ, xâm nhập mặn nặng nề. Ảnh hưởng phức tạp của chế độ triều cản trở tiêu thoát lũ, cản dòng chảy xuôi dòng chuyển tải chất thải đi khỏi Tp. Hồ Chí Minh và kích thích lan truyền ra diện rộng những nguồn ô nhiễm bất thường vùng cửa sông (Hộp 6.1)

Hộp 6.3 Một số sự cố tràn dầu lớn ở Tp. Hồ Chí Minh

Ngày 8/5/1994 tàu Humanity (Taiwan) và Transco - 01 (Việt Nam) đụng nhau tại Tam thôn Hiệp, huyện Cần Giờ, gây tràn 139 tấn dầu FO, gây ô nhiễm 4 km2, phải bồi thường thiệt hại kinh tế 200.000 USD, 400.000 USD.

Ngày 3/10/1994 tàu Neptune Aries (Singapore) đụng vào cầu cảng A1, cảng Cát Lái, huyện Thủ Đức làm tràn 1680 tấn dầu, gây ô nhiễm 40 km2, phải bồi thường thiệt hại 4.000.000 USD

Ngày 27/1/1996 Tàu Gemini (Singapore) đụng vào cầu cảng A1, cảng Cát Lái, huyện Thủ Đức làm tràn 32 tấn dầu thô nhẹ, gây ô nhiễm 1 km2, phải bồi thường thiệt hại 600.000 USD

Chi tiết về vụ tràn dầu tàu Neptune Aries (Singapore):

Sự cố xảy ra lúc 13 giờ 35 phút, làm sập cầu cảng, thủng thân tàu. Dầu tràn tạo thành lớp dày hàng chục cm, loang nhanh phủ kín cả một khúc sông. Thời điểm sự cố là lúc hai hồ Dầu Tiếng và Trị An đang xả lũ, nên mức nước ngập trong khu vực cao hơn bình thường 15 - 50 cm, dòng chảy mạnh.

Chế độ triều thuộc loại bán nhật triều, biên độ trên 3 m, gây phức tạp thêm quá trình lan truyền và mở rộng diện lan truyền. Vài giờ sau sự cố, biên vết dầu loang đã theo triều lên ngược dòng Đồng Nai 6 km. Chiều cùng ngày, khi triều xuống, vết dầu loang lại bị kéo xuôi về. Trong vòng 24 giờ đã có 4 lần dầu tiến lui, lan truyền ngược dòng khoảng 10 km và xuôi dòng khoảng 40 km cách Cát Lái, theo các sông Đồng Nai, Sài Gòn, Soài Rạp, Ngã Bảy.

Điểm xảy ra sự cố nằm trong khu vực mạng lưới sông rạch chằng chịt, đồng lúa và ao đầm nuôi thuỷ sản được cấp nước từ sông rạch bằng dòng tự chảy nhờ triều, nên ô nhiễm lan trên diện rộng nhanh. Cửa sông là rừng ngập mặn phòng hộ môi trường, diện tích trên 60.000 km2.

Vết ô nhiễm dầu đạt cực đại vào ngày thứ 8, loang trên diện rộng khoảng 65.000 ha, trong đó diện tích bị ô

109

nhiễm nặng là 40.000 ha.

Tổ chức ứng cứu gặp khó khăn do: dòng chảy mạnh làm phao quây bị dồn, xếp, đứt không phát huy tác dụng. VIETSO PETRO phải đi từ Vũng Tàu vào nên 1 giờ sáng hôm sau mới tới, gặp nước cạn không xoay trở được và không đủ đèn mạnh nên không làm việc đêm được. Đến 6 giờ sáng tàu mới làm việc được thì vết dầu đã quá mỏng và thiết bị không thích hợp nên ứng cứu không hiệu quả. Hơn 200 thuyền nhỏ của dân là lực lượng tham gia thu gom có hiệu quả nhất.

Dầu tràn một phần bay hơi (tối đa khoảng 45%), phần còn lại hoà tan trong khối nước, dính bám vào thực vật, đất, lắng đọng trong trầm tích, gây ô nhiễm: Lúa và nhiều loại thực vật thuỷ sinh chết, thực vật ngập mặn có biểu hiện vàng lá, chậm lớn, bần con bị chết, động thực vật phù du giảm khoảng 50%.

Kế hoạch sẽ phát triển thuỷ lợi 81.000 ha đất tiềm năng nông nghiệp còn lại trong thời hạn ngắn và trung bình. Tính toán cân bằng nước cho 30% kế hoạch trên đã cho thấy thiếu nước 10 - 15% mỗi tháng có thể xảy ra từ tháng 2 đến tháng 6, nước ở các vùng thấp sẽ hầu như cạn kiệt trong mùa khô, đe doạ phá vỡ mặt ngăn mặn hiện tại, đẩy xâm nhập mặn sâu hơn, nghĩa là cần thiết phải xây dựng các cửa cống và đê ngăn mặn. Nhu cầu nước cho công nghiệp và dân sinh cao, nước cho nông nghiệp thiếu nghiêm trọng vào mùa khô, xâm nhập mặn nặng nề ở vùng ven biển cộng với địa hình thuận lợi cho khai thác thuỷ điện là cơ sở thúc đẩy xây dựng kho nước, dự kiến gồm hai kho ở Đồng Nai, Đa Mi, Hàm Thuận, Bắc Lạc, Phúc Hoà, Bôn Rôn, sức chứa tổng cộng khoảng 2 tỷ m3 và công suất lắp đặt 1.300 MW. Khai thác nước ngầm vùng thấp và trung du cũng được tính đến trong chiến lược đáp ứng nhu cầu nước tương lai.

6.2.8 Sông Mê Công

Đặc điểm hệ thống sông và tài nguyên nước

Sông Mê Công bắt nguồn từ độ cao 5.500m ở vùng núi tuyết Tangulashan, rìa cao nguyên Tây Tạng, chảy qua 6 nước Trung Quốc, Miến Điện, Lào, Thái Lan, Cam Pu Chia và Việt Nam, đổ ra biển qua 9 cửa. Diện tích lưu vực 795.000 km2 (đứng thứ 12 thế giới), dài 4.183km (đứng thứ 7 thế giới), trong đó phần ở Việt Nam 71.000km2, dài 230km. Độ cao trung bình lưu vực 620m, độ dốc 35%, mật độ lưới sông 1,2km/km2, hệ số uốn khúc 1,7, tổng phụ lưu từ cấp I - VI là 287. Tổng lượng dòng chảy năm khoảng 533 tỷ m3, đứng hàng thứ 9 thế giới, bình quân lượng nước theo diện tích đứng hàng thứ tư trên thế giới. Tại Kratie lưu lượng bình quân năm 14.116 m3/s, mùa lũ 52.000 m3/s, mùa kiệt 1.700 m3/s, nhỏ nhất 1.280 m3/s. 70% tổng lượng nước tại đây là do 48% diện tích lưu vực thuộc vùng núi cao Tây Trường Sơn cung cấp. Tại PhnomPênh độ đục trung bình 232 g/m3, tổng lượng bùn cát 97,5 triệu tấn/năm, tương đương xâm thực bình quân 147 tấn/km2.

Có khoảng 1.300 loài cá được xác định là đang sống trong hệ thống sông Mê Công, trong đó có 50% là các loài đặc chủng của khu vực và 120 loài có giá trị quan trọng tại thị trường địa phương. Tổng sản lượng cá đánh bắt hàng năm khoảng 1 triệu tấn. Chu kỳ sống của nhiều loài cá, đặc biệt là các loài có giá trị kinh tế quan trọng, phụ thuộc vào sự ngập lụt quanh vùng rừng Tông Lê Sap và đường lưu thông ngược sông hàng nghìn km, xuôi dòng 300 km. Khoảng 300 triệu cư dân Đông Nam Á có cuộc sống phụ thuộc vào các sản phẩm của lưu vực.

Phân phối dòng chảy không đồng đều theo thời gian. 70 - 80% lượng nước tập trung trong mùa lũ, từ tháng 7 - 10, lớn nhất vào tháng 9 (19%). Phân phối dòng chảy giữa các tháng mùa lũ không lệch nhau nhiều. Cường suất lũ lên nhỏ, trung bình 6 cm/ngày, lớn nhất không quá 30 cm/ngày, biên độ lũ tại Tân Châu 4,5m. Tổng lượng nước 3 tháng kiệt nhất bằng 5,5% tổng lượng nước năm. Chế độ bán nhật triều Biển Đông và nhật triều Vịnh Thái Lan đồng thời tác động, trong đó ảnh hưởng của bán nhật triều Biển Đông trội hơn. Vào những tháng

110

kiệt nhất, triều có thể truyền sâu trên 400km. Tốc độ truyền triều trong vùng châu thổ ở Việt Nam 30 km/giờ.

Lưu vực hiện chưa có công trình điều tiết dòng chảy nhân tạo lớn nào. Biển hồ Tông Lê Sap, diện tích gần 2.500 km2, sâu 1m vào mùa kiệt, mùa lũ mở rộng tới 16.000 km2, nước dâng cao 10m, dung tích đạt 80 tỷ m3, góp phần điều hoà lũ rất tốt. Sông Mê Công có khả năng rất lớn về điều tiết lũ dọc sông. Số liệu thực đo cho thấy một số đỉnh lũ xuất hiện ở thượng nguồn từ đầu tháng IX nhưng đến cuối tháng IX mới về đến Tân Châu.

Trên dọc sông mới có duy nhất đập Mãn Loan tại khúc sông mang tên Lạn Xạng Giang ở tỉnh Vân Nam. Tương lai, Trung Quốc dự kiến xây dựng 15 đập thuỷ điện với tổng công suất 20.730 MW và triển khai chương trình vĩ đại chuyển nước lên phía Bắc từ thượng nguồn Mê Công. Lào cũng có nhiều dự án thuỷ điện. Rừng trên lưu vực bị tàn phá 500.000 ha/năm. Biển hồ Tông Lê Sáp có nguy cơ bị bồi lấp hoàn toàn trong 100 năm nữa do nạn phá rừng làm tăng xói mòn sườn dốc. Đó là những nguy cơ đe doạ thay đổi chế độ thuỷ văn vùng châu thổ sông Mê Công, đặc biệt là sự thiếu nước vào mùa khô.

Đặc điểm dân cư kinh tế xã hội và hiện trạng khai thác tài nguyên nước

Châu thổ diện tích 39.000km2, chiếm 12% diện tích Việt Nam, hiện có 15 triệu dân cư (chiếm 20% dân số cả nước), mật độ 400 người/km2, cung cấp trên 50% tổng sản lượng lúa, 40% sản lượng nông nghiệp, 60% sản lượng hoa quả, 27% GDP cả nước. Sông Mê Công cung cấp 300.000 tấn thủy sản, trong đó có phần đáng kể giành cho xuất khẩu. Hiện nay khoảng 2,4 triệu ha đang được sử dụng trong nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản. Hầu hết diện tích canh tác hàng năm là trồng lúa. Tiềm năng mở rộng diện tích nông nghiệp hạn chế trong khoảng 0,2 triệu ha. Trong vùng đồng bằng châu thổ, diện tích rừng đã giảm từ 23% năm 1942 xuống còn 9% năm 1991. Tốc độ mất rừng 0,8%/năm.

Úng lụt kéo dài trên 25% diện tích châu thổ từ tháng 7 - 12, phía Bắc bị ngập do nước sông tràn bờ, phía Nam do địa hình trũng và tiêu thoát kém. Diện tích ngập lên đến 30.000km2, mức ngập từ 0,5 - 4 m. Ngập ảnh hưởng trực tiếp tới cây trồng và đời sống, nhưng cũng có vai trò đáng kể trong cấp bồi tích phù sa, rửa chua phèn, nuôi thuỷ sản. Mỗi năm ngập lụt vùng châu thổ làm chết vài ba trăm người. Thiếu nước cục bộ vào đầu và cuối mùa khô, thiếu nghiêm trọng vào giữa mùa khô. Xâm nhập mặn đang gây tác động tới 1,7 triệu ha đất nông nghiệp và dự báo sẽ có thể tăng diện bị tác động lên 2,2 triệu ha.

Chiến lược hạn chế giảm nhẹ rủi ro: 1- Nâng cao hiệu quả kiểm soát nguồn nước nhờ hoàn thiện hệ thống kênh mương các cấp tưới và tiêu nước, đa dạng hoá cây trồng, điều tiết cho mùa kiệt bằng thuỷ điện; 2- Cải thiện hệ thống phòng chống lụt: đắp đê cao ở vùng đất nông nghiệp ngập nông (có thể dẫn tới nguy cơ mức ngập tăng 0,3 m), đắp bờ thấp ở các vùng ngập sâu nhưng ít chua mặn để bảo vệ lúa tránh lũ sớm, không đắp đê tại những vùng nhiễm mặn nghiêm trọng; 3- Hạn chế xâm nhập mặn bằng đê biển và các công trình thuỷ lợi; 4- Phát triển thận trọng trên đất phèn chua.

Sông Srêpôc

Sông Srêpôc là một trong những nhánh chính của sông Mê Công, bắt nguồn từ vùng cao nguyên phía Nam của Việt Nam, nhập vào sông chính tại Cam Pu Chia. Diện tích lưu vực 30.000 km2, trong đó 18.200 km2 nằm ở Việt Nam, dân số trên 1 triệu người, chủ yếu thuộc dân tộc ít người, mật độ dân số thấp nhất Việt Nam. Lượng mưa 1400 - 2200 mm/năm. Dòng chảy 8,1 tỷ m3/năm. Dòng chảy phân hoá theo mùa và nhiều năm: Mùa khô 60 m3/s - tháng 10, lớn nhất, có lưu lượng 552 m3/s, dòng chảy năm lớn nhất lớn gấp 4 lần dòng chảy năm trung bình. Rừng dày, che phủ trên 60% diện tích lưu vực, bảo vệ đất tốt cộng với đất bazan

111

thấm và chứa nước tốt làm bắt đầu mùa lũ chậm hai tháng so với bắt đầu mùa mưa và lượng nước ngầm phong phú. Lượng nước mùa khô dồi dào ở hầu hết các vùng thượng nguồn, trừ Krông Buk, Krông Ana và thung lũng dòng chính của sông Srêpôc. Ngoài ra, theo hiệp định về lưu vực sông Mê Công, giới hạn trần cho việc lấy thêm nước được ràng buộc với yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu trong mùa khô ở mức 63 m3/s vào tháng 3 ở cửa sông. Tiềm năng thuỷ điện của lưu vực không lớn, trên các sông chính có thể cấp 500MW, vùng thượng lưu, 25MW, thích hợp với thuỷ điện nhỏ.

Diện tích đất tiềm năng nông nghiệp 320.000ha, đã khai thác 146.000 ha (45%). Dự kiến sẽ đưa phần còn lại vào khai thác trong chương trình ngắn hạn trong đó có 60.000 ha trồng cà phê. Đất đai màu mỡ thuận lợi cho phát triển cây công nghiệp. Tưới cho cà phê hiện lệ thuộc nhiều vào nguồn nước ngầm (1/2 nhu cầu) và đã có những dấu hiệu khai thác quá mức làm hạ thấp mực nước và giảm lưu lượng cấp, gây cạn kiệt tài nguyên.

Di cư tự do và khai thác rừng bừa bãi đang là những vấn đề nóng bỏng của lưu vực. Tăng dân số cơ học 4% , tự nhiên 3,3%, cô lập về kinh tế do hạ tầng giao thông vận tải kém phát triển và bị gián đoạn trong mùa lũ kéo dài góp phần biến lưu vực này thành vùng kinh tế kém phát triển nhất trong cả nước. Các dự án phát triển và cải thiện điều kiện cấp thoát nước bị hạn chế bởi lý do tài chính.