(Dams on Mekong tributaries as significant contributors of hydrological alterations to the Tonle Sap Floodplain in Cambodia)
M.E. Arias, T. Piman, H. Lauri, T.A. Cochrane, and M. Kummu – Bình Yên Đông lược dịch
Hydrology and Earth System Sciences – 18 December 2014
Đập Yaly trên sông Sesan ở Việt Nam. [Ảnh: yeudulich]
Tóm lược
Các phụ lưu sông đóng một vai trò then chốt trong chức năng sinh vật lý của lưu vực Mekong. Được quan tâm nhiều nhất là các sông Sesan, Srepok và Sekong (3S), đóng góp gần ¼ tổng số lưu lượng của Mekong. 40 đập được đề nghị trong 3S, và khi hoàn tất chúng sẽ vượt quá dung tích hoạt động của chuỗi đập lớn của Trung Hoa trên thượng lưu Mekong. Với sự gần gũi của chúng với các đồng lụt ở hạ lưu Mekong, các đập 3S có thể thay đổi thủy học nhịp lũ thúc đẩy năng suất của các hệ sinh thái ở hạ lưu. Do đó, mục đích chánh của nghiên cứu nầy là định lượng làm thế nào việc phát triển thủy điện trong 3S, cùng với các kế hoạch phát triển hạ tầng cơ sở trên khắp lưu vực trong tương lai chắc chắn (definite future (DF)), sẽ thay đổi thủy học của đồng lụt Tonle Sap, đất ngập nước lớn nhất ở Mekong và nơi cư trú của một trong những nền thủy sản nội địa phong phú nhất trên thế giới. Chúng tôi kết hợp kết quả của 4 mô hình toán đại diện cho thủy học nước mặt của lưu vực, phát triển nguồn nước, và thủy động học của đồng lụt. Qui mô của những thay đổi do thủy điện gây ra trong 3S được so sánh với tình huống DF của lưu vực được thúc đẩy bởi chuỗi đập Mekong ở thượng lưu. Tình huống DF hay phát triển 3S có thể làm tăng một cách độc lập mực nước tối thiểu 30-ngày của Tonle Sap đến 30±5 cm và làm giảm vận tốc hạ thấp của mực nước hàng năm đến 0,30±0,05 cm/ngày. Khi phân tích với nhau (DF+3S), những tình huống nầy hầu như loại trừ tất cả các điều kiện căn bản (1986-2000) của mực nước thấp cực đoan, một thành phần quan trọng đặc biệt của dòng chảy môi trường của Tonle Sap. Với chiều hướng đang diễn ra và những đãi ngộ kinh tế lớn trong doanh nghiệp thủy điện trong khu vực, có khả năng cao là hầu hết tiềm năng thủy diện của 3S sẽ được khai thác và rằng các đập sẽ được xây ở những nơi có rủi ro xáo trộn sinh thái cao. Vì thế, sửa lại các thiết kế và việc điều hành hiện nay để khuyến khích lề lối thủy điện khả chấp để tối ưu hóa nhiều dịch vụ của sông – thay vì chỉ tối đa hóa việc sản xuất thủy điện – có vẻ là một giải pháp thay thế khả thi nhất để giảm nhẹ những xáo trộn liên quan đến thủy điện trong Mekong.
1. Phần giới thiệu
Trên ½ sông lớn nhất trên thế giới đã bị thay đổi bởi đập (Nilsson et al., 2005) và có bằng chứng trên toàn thế giới cho thấy việc phát triển thủy điện gây xáo trộn sinh thái và thủy học đáng kể đối với hệ sinh thái nước ngọt ở hạ lưu (Poff and Zimmerman, 2010). Hiểu được ảnh hưởng cộng dồn của hạ tầng cơ sở nguồn nước rất quan trọng để phát triển khả chấp các lưu vực sông, và mặc dù những thay đổi thủy học của đập có những hệ quả toàn lưu vực, đánh giá ảnh hưởng thường tập trung vào những khúc sông ở ngay trên và dưới các dự án đập riêng biệt (Nilsson and Berggren, 2000). Tuy nhiên, đánh giá ảnh hưởng trở nên thách thức hơn khi các hệ sinh thái quan trọng ở xa về phía hạ lưu dưới ảnh hưởng của nhiều đập cũng như các thành phần hạ tầng cơ sở nước khác (thí dụ, thủy nông, cấp thủy, và ngừa lụt). Tình hình trở nên phức tạp hơn trong các sông lớn nơi quyền lợi của các bên liên hệ ở thượng lưu khác với các bên liên hệ ở hạ lưu. Chằng hạn như trong trường hợp của Mekong, một lưu vực xuyên biên giới với mức kiểm soát thủy học thấp trong lịch sử (thí dụ, tỉ lệ của lưu lượng hàng năm có thể được trữ trong các hồ chứa) so với các lưu vực nhiệt đới lớn khác chẳng hạn như Amazon và Congo (Lehner et al., 2011; Nilsson et al., 2005). Các kế hoạch hăm hở cho nhiều kế hoạch thủy điện lớn trên khắp lưu vực Mekong để phát triển kinh tế được dự trù mang lại những xáo trộn đáng kể cho chế độ thủy học (Lauri et al., 2012; Piman et al., 2013b), gồm có địa mạo học (geomorphology) (Kummu et al., 2010; Walling, 2009), sinh học cá (Ziv et al., 2012), và năng suất của các hệ sinh thái đồng lụt ở hạ lưu (Arias et al., 2014) đã duy trì an ninh lương thực cho hàng triệu người.
Mekong là sông và lưu vực lớn nhất Đông Nam Á, rộng khoảng 795.000 km2 được chia sẻ bởi 6 quốc gia khác nhau: Trung Hoa, Myanmar (Burma), Thái Lan, Lào, Cambodia và Việt Nam (Hình 1). Lưu lượng hàng năm trung bình của Mekong ở Kratie, Cambodia là 475 km3/năm hay 14.500 m3/sec, thay đổi từ trung bình dưới 3.000 m3/sec từ tháng 3-4, đến gần 40.000 m3/sec trong tháng 8-9 (Adamson et al., 2009). Lưu vực 3S rộng khoảng 78.650 km2 được phân phối giữa Cambodia (33%), Lào (29%), và Việt Nam (38%). Vì có lượng mưa tương đối cao (1.100-3.800 mm/năm), 3S đóng góp dòng chảy lớn nhất trong số các phụ lưu Mekong, với một lưu lượng trung bình là 510 m3/sec trong tháng 3-4 và 6.133 m3/sec trong tháng 9. Nói chung, 3S đóng góp 23% lưu lượng hàng năm của Mekong, so với 16% từ thượng lưu Mekong ở Trung Hoa (Adamson et al., 2009).
Hình 1. Bản đồ của lưu vực Mekong nhấn mạnh đến các đồng lụt và đập trong tương lai chắc chắn (điểm đen) và tình huống phát triển 3S (tam giác tím). Tam giác xanh lá cây là trạm thủy học Kampong Luong trên Tonle Sap.
Mekong gặp hệ thống Tonle Sap khoảng 300 km về phía hạ lưu của Stung Treng ở thủ đô Phnom Penh của Cambodia. Từ tháng 10 đến tháng 5, nước chảy từ Tonle Sap vào Mekong với một lưu lượng hàng ngày tối đa là 8.300 m3/sec; khi mưa mùa ẩm ướt đến lưu vực trong tháng 5, sông Mekong dâng lên đến mức cao hơn Tonle Sap, buộc sông nầy đảo ngược dòng chảy vào hồ. Hiện tượng nầy tạo nên một đồng lụt lan rộng trên 15.000 km2 và trữ đến 76,1 km3 của nhịp lũ hàng năm của Mekong (Kummu et al., 2014). Nói chung, 53,5% nước chảy vào hệ thống Tonle Sap đến từ Mekong, 34% từ các phụ lưu, và 12,5% trực tiếp từ mưa (kummu et al., 2014).
Việc phát triển thủy điện trong Mekong đang xảy ra ở 3 khu vực khác nhau. Thứ nhất là chuỗi Lancang Jiang ở thượng lưu Mekong ở Trung Hoa (Hình 1), một loạt 6 đập (5 đã được xây) với những thay đổi thủy học ở hạ lưu được dự đoán xa đến Kratie (Räsänen et al., 2012). Chú trọng thứ hai của việc phát triển là một loạt 11 đập trên dòng chánh ở hạ lưu Mekong, chỉ có 1 đang được xây cất, đập Xayaburi ở Lào. Các đập trên dòng chánh ở hạ lưu Mekong đã gây tranh cãi vì những ảnh hưởng tiềm tàng của chúng đối với thủy sản (Ziv et al., 2012) và vai trò của chúng trong ngoại giao chánh trị giữa các quốc gia trong lưu vực (Grumbine et al., 2012; Grumbine and Xu, 2011; Stone, 2011). Lo ngại lớn hơn về thay đổi thủy học là vùng phát triển thứ ba đang xảy ra trong các phụ lưu Mekong, đặc biệt là 3S, nơi có ít nhất 42 đập đang ở trong những giai đoạn phát triển khác nhau mà không có nhiều phối hợp khu vực hay tham vấn bên liên hệ. Vì sự gần gũi của nó với Tonle Sap và phần còn lại của các đồng lụt ở hạ lưu Mekong, việc kiểm soát dòng chảy trong 3S hầu như sẽ ảnh hưởng tính theo mùa thủy học của đồng lụt. Nếu thủy học của Tonle Sap bị thay đổi, có thể có những hậu quả nghiêm trọng cho năng suất sinh thái được hỗ trợ bởi đồng lụt của nó (Arias et al., 2014).
Cho đến nay, các đập hiện hữu được cho là đã gây ra rất ít thay đổi thủy học ở hạ lưu Mekong (Adamson et al., 2009). Đã có những thay đổi đối với tần suất của các sự kiện cực đoan bắt đầu vào giữa thập niên 1970s, nhưng điều nầy được liên kết với những thay đổi trong El Niño–Southern Oscillation (Delgado et al., 2012; Räsänen and Kummu, 2013). Một vài nỗ lực nghiên cứu và dụng cụ mô phỏng đã được phát triển để lượng định những thay đổi thủy học đang diễn ra và trong tương lai trong Mekong (Johnston and Kummu, 2011). Chú trọng chánh của những nghiên cứu nầy là ảnh hưởng cộng dồn của nhiều kế hoạch phát triển hạ tầng cơ sở nước đối với lưu vực (Lauri et al., 2012; Piman et al., 2013b; WB, 2004). Các nghiên cứu khác cũng xoi mói những thay đổi nhất là trong những khu vực phát triển, chẳng hạn như chuỗi đập trên thượng lưu Mekong (Räsänen et al., 2012) và 3S (Piman et at., 2013a; Ty et al., 2011), nhưng liên kết giữa phát triển trong những khu vực nầy và ảnh hưởng đối với các đồng lụt ở hạ lưu Mekong chưa được đánh giá. Đánh giá ảnh hưởng của những thay đổi toàn lưu vực đối với Tonle Sap, tuy nhiên, được thực hiện và cung cấp một sự hiểu biết tốt của chiều hướng chung của những thay đổi trong tương lai trong đồng lụt. Kummu and Sarkkula (2008) ban đầu lập luận rằng tình huống phát triển ở thượng lưu của phúc trình của Ngân hàng Thế giới (WB, 2004) có thể làm tăng mực nước trong mùa khô của Tonle Sap 15 cm và làm giảm mực nước trong mùa mưa 36 cm, đưa đến một sự sụt giảm lớn diện tích bị ngập theo mùa. Arias et al. (2012,2013,2014) cho thấy rằng những thay đổi liên quan đến thủy điện đối với thủy học của Tonle Sap có thể gây xáo trộn quan trọng đến nơi cư trú dồng lụt hiện hữu và sự đóng góp của chúng đến việc sản xuất chánh ở dưới nước.
Các ảnh hưởng của thay đổi thủy học trong các sông và đồng lụt đã được ghi nhận rõ từ nhiều thập niên (Petts, 1980). Hàng trăm nghiên cứu cung cấp bằng chứng cho rằng những thay đổi thủy học gây xáo trộn sinh thái trong sông và các hệ thống ven sông (Poff and Zimmerman, 2010), nhưng hầu hết nghiên cứu chỉ thực hiện trong những khúc sông ở Bắc Mỹ và Âu Châu, nơi trên ¾ lưu lượng sông được kiểm soát (Dynesius and Nilsson, 1994), và nơi có đủ dữ kiện theo thời gian để thống kê sự can thiệp của những thay đổi trước và sau đập (FitzHugh, 2014; Poff et al., 2007). Những nghiên cứu trong các khu vực nầy đã đánh giá ảnh hưởng của việc phát triển đập dựa trên qui mô của những thay đổi đối với cường độ, tần suất, thời gian, thời điểm, và mức thay đổi của chế độ dòng chảy tự nhiên được đòi hỏi cho tính toàn vẹn của hệ sinh thái sông và đồng lụt (Poff et al., 1997). Dựa trên các đặc tính nầy, một phương pháp đánh giá ảnh hưởng của thay đổi thủy học (impacts of hydrological alterations (IHAs)) đối với dòng chảy môi trường được phát triển (Richter et al., 1996,1997). Phương pháp nầy định nghĩa 32 thông số thủy học và thành phần dòng chảy môi trường (environmental flow components (EFCs)) và đánh giá tầm quan trọng cường độ và thống kê của những thay đổi do việc kiểm soát dòng chảy. Những phát triển gần đây được đề nghị cho phương pháp IHA, gồm có phân tích các thành phần thay đổi giữa các chỉ số thay đổi (Gao et al., 2009) và xếp hạng mức thay đổi cho các EFCs riêng biệt (FitzHugh, 2014).
Hầu hết việc xây cất các dự án thủy điện hiện nay đang xảy ra trong các vùng ở Nam Mỹ, Phi Châu và Á Châu (Kareiva, 2012), nơi việc theo dõi thủy học và sinh thái chưa được thực hiện đúng với độ phân giải và khoảng cách thời gian để dùng phương pháp IHA. (Nó thường đòi hỏi những chuỗi thời gian ít nhất 20 năm đo đạc hàng ngày; The Nature Conservancy, 2009). Những ngoại lệ duy nhất đối với hạn chế khu vực nầy là lưu vực Murray-Darling ở Australia (Kingsford, 2000) và sông Paraná ở Brazil (Agostinho et al., 2009), nơi những thay đổi thủy học và những xáo trộn sinh thái tương ứng đã được ghi nhận đầy đủ. Mặc dù có những giới hạn rõ rệt, việc áp dụng phương pháp IHA cho các sông nhiệt đới đang được phát triển mang lại những thách thức và lợi ích đáng quan tâm. Thứ nhất, IHA có thể được dùng như một dụng cụ đánh giá ảnh hưởng trước tiên được áp dụng để mô phỏng các tình huống phát triển thủy điện để hoạch định tối ưu và khả chấp vị trí đập và cách điều hành. Hơn nữa, dụng cụ có thể được dùng để so sánh mức thay đổi giữa các dự án và/hay chuỗi khác nhau, vì thế giúp ưu tiên hóa nơi thủy diện khả chấp và các chiến lược quản lý lưu vực cần nhất. Hơn nữa, dụng cụ IHA cũng có thể được dùng để lượng định ảnh hưởng cộng dồn của chuỗi đập ở những khúc sông quan trọng ở hạ lưu và các hệ sinh thái có giá trị cao, thay vì chỉ chú trọng đến ảnh hưởng ở ngay hạ lưu đập. Với những áp dụng nầy trong trí, một đánh giá những thay đổi thủy học trong Mekong sẽ là một nghiên cứu trường hợp nâng cao kiến thức không chỉ cho các nhà nghiên cứu và quản đốc trong lưu vực mà còn cho những người quản lý các sông (bán) nhiệt đới đang trải qua phát triển và biến chuyển sinh vật lý tương tự.
Mục đích chánh của nghiên cứu nầy là để định lượng làm thế nào các đập thủy điện được đề nghị trong các phụ lưu ở hạ lưu Mekong, cùng với các kế hoạch tương lai chắc chắn (DF) để phát triển hạ tầng cơ sở trên khắp lưu vực, sẽ thay đổi thủy học của đồng lụt Tonle Sap. Điều nầy được thực hiện trước hết bằng cách kiểm chứng một mô hình thủy động học 2D của các đồng lụt ở hạ lưu Mekong với mực nước lịch sử ở Tonle Sap. Đoạn chúng tôi so sánh những thay đổi thủy học được dự đoán gây ra bởi việc phát triển thủy điện 3S và tình huống hầu như xảy ra (đó là DF) cho phần còn lại của lưu vực Mekong vào năm 2015. Một khi 2 tình huống nầy được phân tích riêng rẽ, ảnh hưởng cộng dồn của chúng đối với các thông số thủy học và dòng chảy môi trường ở đồng lụt Tonle Sap được ước tính. Chúng tôi kết luận với phần thảo luận các hậu quả quan trọng những điều được tìm thấy của chúng tôi cũng như các giải pháp thay thế khả thi để giảm nhẹ sự thay đổi thủy học được dự đoán và những xáo trộn sinh thái kèm theo.
XIN BẤM "READ MORE" ĐỂ ĐỌC TIẾP