Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu dòng chảy môi trường và điều kiện sinh thái hạ lưu sông Trà Khúc trước bối cảnh biến đổi khí hậu

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn là xây dựng, tính toán dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Trà Khúc và bảo vệ nguồn sinh vật thủy sinh phục vụ khai thác hợp lý bền vững TNN góp phần PTBV kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Ngãi. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu dòng chảy môi trường và điều kiện sinh thái hạ lưu sông Trà Khúc trước bối cảnh biến đổi khí hậu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH --------------- HUỲNH TRUNG TÍN NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ ĐIỀU KIỆN SINH THÁI HẠ LƯU SÔNG TRÀ KHÚC TRƯỚC BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên Ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành : 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH --------------- HUỲNH TRUNG TÍN NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ ĐIỀU KIỆN SINH THÁI HẠ LƯU SÔNG TRÀ KHÚC TRƯỚC BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên Ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành : 60520320 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS. HUỲNH PHÚ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2016
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Huỳnh Phú (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh ngày … tháng … năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 2 3 4 5 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Khoa quản lý chuyên ngành sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Huỳnh Trung Tín Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 09/03/1990 Nơi sinh : Bình Định Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường MSHV : 1341810038 I- Tên đề tài : Nghiên cứu dòng chảy môi trường và điều kiện sinh thái hạ lưu sông Trà Khúc trước bối cảnh biến đổi khí hậu II- Nhiệm vụ và nội dung - Ứng dụng tính toán dòng chảy môi trường và ảnh hưởng biến đổi khí hậu vào lưu vực sông Trà Khúc. - Nghiên cứu dòng chảy môi trường đảm bảo sử dụng nguồn nước và hệ sinh thái thủy sinh. - Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường, tài nguyên nước và duy trì dòng chảy môi trường cho hạ lưu sông Trà Khúc.III- Ngày giao nhiệm vụ : IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ : V- Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS. Huỳnh Phú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS. Huỳnh Phú
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu dòng chảy môi trường và điều kiện sinh thái hạ lưu sông Trà Khúc trước bối cảnh biến đổi khí hậu” là công trình nghiên cứu của riêng tác giả với sự hướng dẫn từ PGS.TS. Huỳnh Phú. Các số liệu thực hiện cho việc phân tích, đánh giá, nhận xét, kết luận trong Luận văn này từ quá trình khảo sát, đo đạc và thực nghiệm tại hiện trường do tác giả và nhóm cộng tác thực hiện. Kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Huỳnh Trung Tín
ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn Thạc sĩ, tác giả luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của quý thầy, cô trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. Tác giả chân thành cảm ơn tới: Ban Giám hiệu, Phòng QLKH và ĐTSĐH, Khoa CNSH - TP - MT trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả học tập và hoàn thành luận văn Thạc sĩ. Trân trọng cảm ơn Thầy, Cô giáo đã giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Chân thành cám ơn PGS.TS. Huỳnh Phú, thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn Thạc sĩ. Cám ơn gia đình và bạn bè luôn động viên tôi để hoàn thành luận văn này. Huỳnh Trung Tín
iii TÓM TẮT “Dòng chảy môi trường” là một khái niệm dễ hiểu. Đó là có đủ nước trong các dòng sông của chúng ta và chế độ nước này được quản lý nhằm bảo đảm các lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường. Tuy vậy, những nỗ lực tiên phong trong lĩnh vực này ở Nam Phi, Autralia và Mỹ đã cho thấy rằng quá trình thiết lập dòng chảy môi trường đặt ra những thách thức to lớn, đặc biệt khi quá trình này là một phần của phương pháp tiếp cận quản lý tổng hợp tài nguyên nước. Dòng chảy môi trường đòi hỏi sự kết hợp của nhiều ngành khác nhau bao gồm kỹ thuật, luật, sinh thái, kinh tế, thủy văn, khoa học chính trị và truyền thông. Dòng chảy môi trường cũng cần có sự đàm phán giữa các bên liên quan để kết nối những lợi ích khác nhau về sử dụng nước, đặc biệt ở những lưu vực mà cạnh tranh về sử dụng nước vốn đã rất gay gắt. Lợi ích của việc thiết lập dòng chảy môi trường là cơ chế quản lý được cải thiện, đảm bảo sự tồn tại lâu dài của hệ sinh thái và đạt được sự cân bằng tối ưu giữa các nhu cầu sử dụng nước khác nhau. Trong bối cảnh việc sử dụng tài nguyên nước quá mức trên khắp thế giới cùng sự suy thóai của các hệ sinh thái và các dịch vụ của chúng, dòng chảy môi trường không phải là một sự xa xỉ mà là một phần thiết yếu của mô hình quản lý tài nguyên nước hiện đại. Đó là một hướng tiếp cận xứng đáng được thực hiện rộng rãi.Với vấn đề cấp thiết này trong chương trình nghị sự về tài nguyên nước. Các phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường và thích nghi cơ sở hạ tầng, công cụ kinh tế, chính trị và pháp lý của việc thiết lập dòng chảy môi trường. Trên thực tế việc thực hiện dòng chảy môi trường có thể không dễ dàng. Nhưng đó là một thành phần quan trọng của bất kỳ nỗ lực nào nhằm giải quyết những vấn đề liên quan đến sự suy thóai các dòng sông của chúng ta, làm mất đi tính đa dạng sinh học và các lợi ích xã hội của chúng. Trên Thế giới ngày nay đặt ra yêu cầu về phát triển bền vững tài nguyên nước. Dòng chảy môi trường là một trong những vấn đề bức thiết với cuộc sống của các dòng sông. Ở Việt nam chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể về dòng chảy môi trường để bảo vệ sinh thái của lưu vực sông. Những yêu cầu về duy trì dòng chảy môi trường đã được quy định trong các văn bản pháp luật của Nhà nước. Luận văn khái quát tình hình nghiên cứu về dòng chảy môi trường điều kiện sinh thái hạ lưu sông Trà Khúc trước bối cảnh biến đổi khí hậu. Phương pháp đánh giá dòng chảy
iv môi trường chính đã có và nêu lên những điều kiện cần thiết và khả năng áp dụng vào điều kiện biến đổi khí hậu. Lưu vực sông Trà Khúc có hệ sinh thái đa dạng, với thảm rừng nguyên sinh, rừng ngập mặn, vượt trội về tiềm năng du lịch bởi quần thể liên hoàn giữa biển và cao nguyên nhiệt đới. Hiện nay, lưu vực sông này tài nguyên nước đang bị khai thác với tốc độ nhanh. Hai ngành sử dụng tài nguyên nước nhiều nhất là thủy điện và thủy lợi. Sự khai thác triệt để của hai ngành này đã dẫn đến mất cân bằng bởi việc sử dụng nước cho các lợi ích khác nhau như giao thông thủy, phát triển du lịch, bảo vệ duy trì hệ thủy sinh, phát triển rừng với bảo vệ tài nguyên nước.
v ABSTRACT "Environmental flows" is a concept easily understood. That's enough water in our rivers and water regime are managed to ensure that the benefits of economic, social and environmental. However, these pioneering efforts in this field in South Africa, Australia and the US have shown that the process of establishing environmental flows pose enormous challenges, especially when the process is part of the approach of integrated management of water resources. Environmental flows requires a combination of many different disciplines including engineering, law, ecology, economy, hydrology, political science and communications. Environmental flows also require negotiations between stakeholders to connect the different interests of water use, especially in those basins where competition for water use is already very intense. The benefits of establishing environmental flow management mechanism be improved, ensuring long-term survival of ecosystems and achieve optimum balance between the demand for different countries. In the context of the use of excessive water resources around the world and the degradation of ecosystems and their services, environmental flows is not a luxury but an essential part of the model water resources management modernization. That is a worthy approach is widely practiced. With this urgent issue in agenda on water resources.The method of assessment of environmental flows and adaptive infrastructure, economic instruments, political and legal establishment of environmental flows. In fact the implementation of environmental flows may not be easy. But it is an important component of any effort to solve the problems related to the degradation of our rivers, to the loss of biodiversity and the interests of our society. On the world today imposes requirements on sustainable development of water resources. Environmental flows is one of the pressing issues in the lives of the river. In Vietnam there are no specific studies on environmental flows to protect the ecology of the river basin. The requirement to maintain environmental flows as defined in the laws of the State. Thesis research to outline the situation of environmental flows downstream ecological conditions Tra Khuc River under climate change condition. Methods of evaluation of environmental flows have and
vi raise the necessary conditions and the ability to apply under climate change condition. Trà Khúc basin with primary forest cover, mangroves, superior tourist potential by a continuous population between sea and tropical highlands Currently, watershed resources Water is being exploited at a faster pace. Two branches use of water resources most hydropower and irrigation. The full exploitation of these two sectors has led to imbalances by the use of water for various benefits such as navigation, tourism development, protection of aquatic maintain, develop and protect Water Resources.
vii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii TÓM TẮT ................................................................................................................. iii ABSTRACT ................................................................................................................ v MỤC LỤC .................................................................................................................vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................... x DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. xi DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ xiii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2 3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 2 4. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 3 5. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC VÀ TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO NHU CẦU PHÁT TRIỂN ............................. 8 1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................................ 8 1.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................. 8 1.1.2. Đặc điểm địa hình .................................................................................. 9 1.1.2.1. Vùng núi cao và trung bình ............................................................... 9 1.1.2.2. Vùng Đồng Bằng............................................................................... 9 1.1.2.3. Vùng cát ven biển.............................................................................. 9 1.2. Điều kiện khí tượng thủy văn ............................................................................. 10 1.3. Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội ................................................................. 22 1.3.1. Về Kinh tế ............................................................................................ 22 1.3.2. Về Xã hội ............................................................................................. 24 1.4. Chất lượng nước, hệ sinh thái thủy sinh và yêu cầu quản lý bảo vệ .................. 24 1.4.1. Tình hình khai thác và sử dụng nước ................................................... 24 1.4.2. Điều kiện môi trường sinh thái ............................................................ 43 1.4.3. Yêu cầu quản lý bảo vệ ........................................................................ 47
viii 1.4.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu dòng chảy môi trường trên thế giới và ở Việt Nam. ................................................................... 48 1.4.4.1. Thế giới ........................................................................................... 48 1.4.4.2. Tại Việt Nam ................................................................................... 53 1.4.5. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy môi trường .......................... 55 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG CHO LƯU VỰC SÔNG TRÀ KHÚC ...................................................................... 60 2.1. Khái niệm nhu cầu cho hệ sinh thái, dòng chảy môi trường và vấn đề xác định dòng chảy môi trường trong thực tế .......................................................................... 60 2.1.1. Khái niệm nhu cầu nước cho hệ sinh thái ............................................ 60 2.1.2. Dòng chảy môi trường và vấn đề xác định dòng chảy môi trường trong thực tế ...................................................................................................................... 61 2.2. Các phương pháp tính toán dòng chảy môi trường trên thế giới và Việt Nam .. 61 2.2.1. Trên thế giới ......................................................................................... 62 2.2.2. Trên Việt Nam ..................................................................................... 64 2.3. Tính toán dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Trà Khúc ........................... 64 2.3.1. Tính Q dcmt theo phương pháp Tennant .......................................... 67 2.3.2. Tính Qdcmt theo kinh nghiệm chuyên gia ........................................... 68 2.4. Tính toán dòng chảy môi trường theo phương pháp thủy văn ........................... 70 2.4.1. Các phương pháp chỉ số thủy văn ........................................................ 70 2.4.2. Ứng dụng các phương pháp tính toán cho các tuyến đã chọn ............. 71 2.4.2.1. Đối với các tuyến ở trạm thủy văn .................................................. 71 2.4.2.2. Đối với các tuyến không có trạm thủy văn ..................................... 72 2.5. Tính toán dòng chảy môi trường theo phương pháp thủy lực............................ 72 2.5.1. Phương pháp chu vi ướt ....................................................................... 72 2.5.2. Các bước tính toán ............................................................................... 72 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI DÒNG CHẢY VÀ ĐIỀU KIỆN SINH THÁI HẠ LƯU SÔNG TRÀ KHÚC ........ 74 3.1. Lựa chọn mô hình toán....................................................................................... 74 3.1.1. Mô hình Mike11................................................................................... 74 3.1.1.1 Giới thiệu chung. .............................................................................. 74
ix 3.1.1.2 Cơ sở lý thuyết đặc trưng mô hình . [10]. ........................................ 76 3.1.1.3. Khả năng ứng dụng mô hình Mike 11 ............................................ 81 3.1.1.4. Các input, output mô hình Mike 11 ................................................ 81 3.2. Ứng dụng mô hình Mike11 cho khu vực nghiên cứu ........................................ 82 3.2.1. Dòng chảy thủy lực .............................................................................. 82 3.2.2. Khởi tạo file Simulation ....................................................................... 82 3.2.3. Biên tập file input cho model thủy lực................................................. 83 3.2.4. Chạy mô hình ....................................................................................... 87 3.3. Dòng chảy môi trường sinh thái ........................................................................ 89 3.3.1 Phương pháp chu vi ướt ....................................................................... 89 3.3.2 Các bước tính toán ................................................................................ 90 3.3.3 Tính toán dòng chảy môi trường ........................................................... 90 3.4. Ảnh hưởng của dòng chảy môi trường đến tình hình sử dụng nước ................. 93 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP DUY TRÌ DÒNG CHẢY MÔI TRƯỜNG VÀ HỆ SINH THÁI ................................................................................ 96 4.1. Mối quan hệ giữa các yếu tố thủy văn thủy lực tới vị trí các trạm thủy văn với diện tích ngập và thời gian ngập trên lưu vực sông Trà Khúc .................................. 96 4.2. Đề xuất các giải pháp ......................................................................................... 99 4.3. Giải pháp công trình xây dựng bổ sung, hoàn chỉnh cơ sở hạ tầng các công trình kỹ thuật sử dụng nước trên lưu vực sông đáp ứng yêu cầu duy trì dòng chảy môi trường. ..................................................................................................................... 102 4.3.1. Giải pháp thực hiện phương thức quản lý nhu cầu nước thay cho phương thức quản lý cung cấp nước hiện hành. ..................................................... 104 4.3.2. Giải pháp bảo vệ môi trường nước và hệ sinh thái thủy vực .......... 107 4.3.3. Đề xuất định hướng quản lý tài nguyên nước nhằm duy trì dòng chảy môi trường lưu vực sông Trà khúc .......................................................................... 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 111 1. Kết luận ............................................................................................................ 111 2. Kiến nghị ............................................................................................................. 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 113
x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BVMT : Bảo vệ môi trường TNN : Tài nguyên nước BOD5 : Nhu cầu Oxy sinh hóa 5 ngày PTBV : Phát triển bảo vệ COD : Nhu cầu Oxy hóa học KCN : Khu công nghiệp DCMT : Dòng chảy môi trường HST : Hệ sinh thái LVS : Lưu vực sông ATNĐ : Áp thấp nhiệt đới KKL : Không khí lạnh HTNĐ : Hội tụ nhiệt đới TBNN : Trung bình nhiều năm PCLB : Phòng chống luật bão DCTT : Dòng chảy tối thiểu HTTL : Hệ thống thủy lợi ELOHA : Thay đổi dòng chảy-Phản ứng sinh thái QLTNN : Quản lý tài nguyên nước KTSD : Kỹ thuật sử dụng NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn TNMT : Tài nguyên môi trường PTTNN : Phát triển tài nguyên nước QLLVS : Quản lý lưu vực sông ĐGDCMT : Đánh giá dòng chảy môi trường KTTV : Khí tượng thủy văn
xi DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 Đặc điểm hình thái sông Trà Khúc .......................................................... 12 Bảng 1. 2 Thống kê các trạm đo khí tượng, thủy văn trong vùng ............................ 13 Bảng 1. 3 Giá trị đặc trưng tháng, năm của các yếu tố khí hậu chủ yếu tại trạm Ba Tơ và Thành phố Quảng Ngãi theo số liệu quan trắc đến năm 2013. ....................... 14 Bảng 1. 4 Nhiệt độ bình quân tháng, năm tại các trạm trong vùng nghiên cứu........ 14 Bảng 1. 5 Số liệu các đặc trưng trận lũ ngày 04 - 7/XII/2006 .................................. 18 Bảng 1. 6 Đặc trưng một số trận lũ điển hình .......................................................... 20 Bảng 1. 7 Mức nước cao nhất năm 2008 .................................................................. 21 Bảng 1. 8 Bảng tổng hợp đặc trưng lũ từ ngày 10 - 12/X/2008 ................................ 21 Bảng 1. 9 Đặc trưng lũ từ ngày 28/IX - 30/IX/2009 ................................................. 21 Bảng 1. 10 Diện tích, dân số của các huyện, phần thuộc lưu vực sông Trà Khúc .... 24 Bảng 1.11 Diện tích tưới của HTTL Thạch Nham qua các năm đến nay (ha) ........ 25 Bảng 1.12 Diện tích tưới HTTL Thạch Nham năm 2010 ........................................ 26 Bảng 1.13 Lượng nước lấy vào HTTL Thạch Nham 9 tháng mùa kiệt (Tr. m3) ...... 27 Bảng 1. 14 Thống kê các trạm quan trắc khí tượng thủy văn lưu vực sông Trà Khúc và vùng lân cận.......................................................................................................... 30 Bảng 1. 15 Lượng mưa tháng, năm trung bình nhiều năm các trạm trong lưu vực Trà Khúc và khu vực lân cận của tỉnh Quảng Ngãi (mm) ............................................... 31 Bảng 1. 16 Các vị trí đánh giá CLN trên dòng chính ở hạ lưu sông Trà Khúc ........ 37 Bảng 1.17 Bảng đánh giá CLN dùng chỉ số WQI [4] ............................................... 43 Bảng 1. 18 Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình theo mùa so với thời kỳ 1980 - 1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) tại Quảng Ngãi ........................................... 56 Bảng 1.19 Mức thay đổi (%) lượng mưa theo mùa so với thời kỳ 1980 - 1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) tại Quảng Ngãi ................................................... 57 Bảng 2. 1 Tính toán Qdcmt tại trạm thủy văn Trà Khúc theo phương pháp Tennant68 Bảng 2.2 PPDC năm dạng bình quân tại trạm thủy văn Trà Khúc giai đoạn 1979- 1993 khi chưa có đập Thạch Nham tính theo số liệu khôi phục ............................... 69 Bảng 2.3 Tỷ lệ lượng dòng chảy các tháng trong mùa kiệt chiếm trong tổng số lượng dòng chảy mùa kiệt tại tuyến tính toán (%) .................................................... 70 Bảng 2.4 Q dòng chảy môi trường các tháng mùa kiệt tại tuyến tính toán............... 70
xii Bảng 2. 5 Phần trăm ( % ) của chuẩn dòng chảy năm tính toán DCMT tương ứng với các mục tiêu bảo vệ môi trường sống theo phương pháp Tennant ..................... 71 Bảng 3. 1 Kết quả thống kê dòng chảy môi trường 1999-2012 ................................ 92 Bảng 4. 1 Tổng hợp các giải pháp công trình và phi công trình của giải pháp tổng thể bảo vệ tài nguyên MT nước và hệ sinh thái hạ lưu sông Trà Khúc .................... 99 Bảng 4.2 Lượng nước đến HTTL Thạch Nham trong 9 tháng mùa kiệt khi có các công trình bổ sung nguồn nước ............................................................................... 103
xiii DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1 Bản đồ lưu vực sông Trà Khúc. [1]............................................................. 8 Hình 1. 2 Bản đồ lưu vực sông. [1]. .......................................................................... 10 Hình 1. 3 Bản đồ mạng lưới sông ngòi. [1]............................................................... 11 Hình 1. 4 Biểu đồ phân phối mưa tháng các trạm Sơn Giang và trạm Quảng Ngãi . 32 Hình 1. 5 Bản đồ đẳng trị mưa. [1], [4]..................................................................... 33 Hình 1.6 Diễn biến thông số BOD5 theo không gian và thời gian ........................... 41 Hình 1.7 Diễn biến thông số COD theo không gian và thời gian ............................. 41 Hình 1.8 Diễn biến thông số DO theo không gian và thời gian ................................ 41 Hình 1.9 Diễn biến thông số Coliform theo không gian và thời gian ....................... 42 Hình 1. 10 Cá bống cát (Glossogobius giuris Hamilton)-Cá bống cát bị bắt bằng kích điện và đặt trong lòng thuyền của dân ở chân cầu Trà Khúc. [8]. ................... 45 Hình 1. 11Thu gom dầu loang trên sông Trà Khúc (Ảnh: Baomoi.com21/04/2011 3:44:10 PM môi trường và công luận) ...................................................................... 47 Hình 1.12 Bản đồ nguy cơ ngập tại Quảng Ngãi ứng với kịch bản nước biển dâng 1m .............................................................................................................................. 57 Hình 2. 1 Đường duy trì Q bình quân ngày tại trạm thủy văn Trà Khúc (TP Quảng Ngãi) theo số liệu dòng chảy khôi phục bằng phương pháp thủy văn ...................... 69 Hình 3. 1 Diễn biến mực nước, lưu lượng dọc theo chiều dài sông và theo thời gian77 Hình 3. 2 Sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm trung tâm .......................................................... 78 Hình 3. 3 Sơ đồ sai phân hoá phương trình liên tục................................................. 78 Hình 3. 4 Sơ đồ sai phân hoá phương trình động lượng ........................................... 79 Hình 3. 5 Cửa sổ khởi tạo phục vụ luận văn ............................................................. 82 Hình 3. 6 Model Thủy Lực ....................................................................................... 83 Hình 3. 7 Số hóa mạng thủy lực sông Trà Khúc ....................................................... 84 Hình 3. 8 Cửa sổ tạo file Cross sections và cửa sổ insert branch ............................ 84 Hình 3. 9 Giao diện cửa sổ nhập mặt cắt trong Mike 11 .......................................... 85 Hình 3. 10 Giao diện time series ............................................................................... 85 Hình 3. 11 Cửa sổ Boundary editor .......................................................................... 86 Hình 3. 12 Cửa sổ HD parameters. ........................................................................... 86 Hình 3. 13 Cửa sổ hoạt động của file simulation. ..................................................... 87
xiv Hình 3. 14 Cửa sổ hệ số nhám đã hiệu chỉnh ........................................................... 88 Hình 3. 15 Đường quá trình mực nước ngày thực đo và tính toán trạm Trà Khúc 2006 ........................................................................................................................... 88 Hình 3. 16 Đường quá trình mực nước ngày thực đo và tính toán trạm Trà Khúc 2007 ........................................................................................................................... 89 Hình 3. 17 Mặt cắt Trạm trà khúc năm 2009 ........................................................... 91 Hình 3. 18 Đường quan hệ Q ~ χ trạm Trà Khúc..................................................... 91 Hình 4. 1 Mức độ thủy văn ...................................................................................... 97 Hình 4. 2 Phản ứng thay đổi dòng chảy .................................................................... 99 Hình 4.3 Sơ đồ tính toán cân bằng nước hạ lưu sông Trà Khúc ............................. 106
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trên thế giới ngày nay đặt ra yêu cầu về phát triển bền vững tài nguyên nước (TNN). Dòng chảy môi trường là một trong những vấn đề cấp thiết với cuộc sống của các dòng sông. Ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể về dòng chảy môi trường để bảo vệ sinh thái của lưu vực sông. Những yêu cầu về duy trì dòng chảy môi trường đã được quy định trong các văn bản pháp luật của Nhà nước. Lưu vực sông Trà Khúc có hệ sinh thái đa dạng, với thảm rừng nguyên sinh, rừng ngập mặn, vượt trội về tiềm năng du lịch bởi quần thể liên hoàn giữa biển và cao nguyên nhiệt đới. Hiện nay, lưu vực sông các tài nguyên nước đang bị khai thác với tốc độ nhanh. Hai ngành sử dụng tài nguyên nước nhiều nhất là thủy điện và thủy lợi. Sự khai thác triệt để của hai ngành này đã dẫn đến mất cân bằng bởi việc sử dụng nước cho các lợi ích khác nhau như giao thông thủy, phát triển du lịch, bảo vệ duy trì hệ thủy sinh, phát triển rừng với bảo vệ TNN. Lưu vực sông Trà Khúc có ngành nông nghiệp là ngành sử dụng nước nhiều nhất. Nhưng vẫn sử dụng công nghệ cũ kỹ lạc hậu để tưới. Vận hành thủy điện theo nhu cầu điện năng mà chưa chú ý nhiều đến điều tiết trên toàn lưu vực để hài hòa, hợp lý với các ngành khác. Môi trường nước biến động mạnh vào các giai đoạn cực trị (lũ lụt hay hạn hán). Gần đây, các tranh chấp lợi ích giữa các vùng và ngành về TNN, đặc biệt vào mùa khô đã trở nên gay gắt. Mặt khác việc xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt gần như chưa làm, đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm ngày càng tăng, có nơi đến mức báo động, các hệ sinh thái thủy sinh bị ảnh hưởng đến sự sống và không phát triển được dẫn đến tình trạng khan hiếm nước. [1], [3], [4]. Với mục tiêu tăng trưởng và phát triển đề ra cho tỉnh Quảng Ngãi và lưu vực sông Trà Khúc việc gia tăng các áp lực đối với TNN là tất yếu và đặc biệt đáng ngại hơn trước diễn biến do tác động của biến đổi khí hậu. Vì vậy, xác định dòng chảy môi trường cho sông Trà Khúc là động lực cho phát triển kinh tế xã hội bền vững cho toàn lưu vực. Do đó Luận văn: “Nghiên cứu dòng chảy môi trường và điều kiện sinh thái hạ lưu sông Trà khúc trước bối cảnh biến đổi khí hậu” sẽ góp phần cho việc nghiên cứu dòng chảy môi trường và bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh lưu vực sông Trà Khúc.
2 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu tính toán dòng chảy môi trường tại một số vị trí trên sông Trà Khúc.  Phạm vi nghiên cứu Toàn bộ lưu vực sông Trà Khúc. 3. Ý nghĩa của đề tài  Ý nghĩa về khoa học Xây dựng, tính toán dòng chảy môi trường cho lưu vực sông Trà Khúc và bảo vệ nguồn sinh vật thủy sinh phục vụ khai thác hợp lý bền vững TNN góp phần PTBV kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Ngãi.  Ý nghĩa về kinh tế Việc nghiên cứu dòng chảy môi trường để tính toán các phương án sử dụng nước, vận hành của các hồ chứa với sự trợ giúp của mô hình Mike 11…trong khuôn khổ dự án tăng cường năng lực các Viện ngành nước nhằm đề xuất phương án quy hoạch và quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Trà Khúc một cách hợp lý để có được kết quả tốt. Do nguồn nước phân bố không đều theo không gian và thời gian nên vẫn xảy ra tình trạng ngập úng và hạn hán, vấn đề dùng công trình hồ chứa trên hệ thống để điều tiết cho nhu cầu sử dụng cũng như đảm bảo môi trường sinh thái. Nghiên cứu về khía cạnh dòng chảy môi trường. Để đảm bảo dòng chảy môi trường và đảm bảo nguồn nước cấp cho các khu sử dụng nước lấy nước trên các sông chính cần phải có sự tham gia điều tiết của các hồ chứa lớn trên thượng nguồn, đạt được mục tiêu cũng như cần phải tận dụng lượng dòng chảy mùa lũ để phát điện.  Ý nghĩa về mặt xã hội Giảm thiếu mức độ ô nhiễm nguồn nước. Cải thiện được dòng chảy môi trường có một trữ lượng nước dồi dào để phục vụ cho thủy điện và cho quá trình sản xuất như trồng trọt và nông nghiệp. Tạo nên một con sông có hệ thống dòng chảy môi trường sinh thái và còn là một môi trường để thực hiện trong quá trình nuôi trồng thủy sản tốt như các quy mô nuôi cá bè, cá bống… đem lại năng suất cho người dân trong tương lai gần đem lại lợi ích kinh tế cho tỉnh.