Nắn dòng chảy

MỞ ĐẦU Trong quá trình phát triển con người liên tục tác động vào tự nhiên để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau hoặc tác động để phòng chóng thiên tai. Những hoạt động nổi bật của con tác động vào môi trường nước cụ thể như: Nắn dòng sông, đấp hồ đập nhân tạo, đào kênh mương, xây dựng các công trình cải tạo vùng đất ngập nước ven biển. I. Nắn dòng chảy 1. Định nghĩa Nắn dòng sông là hoạt động làm thay đổi hướng và các đặc trưng thủy văn trên dòng chính 2. Mục đích Nắn dòng là kỹ thuật công trình nhằm giải quyết các mục đích + Tháo nước: hạ thấp mực nước làm hạn chế diện tích ngập úng + Kiểm soát lũ: tăng sức chứa hoặc tốc độ dòng chảy của dòng sông + Giao thông: xây dựng các luồng tàu thẳng và sâu, các bến cảng sông + Nông nghiệp: làm tăng diện tích canh tác và làm cho canh tác thuận lợi + Kiểm soát xói mòn: xây dựng các công trình chống xói xâm thực ở lòng sông. + Xây dựng: cầu, đường cao tốc, trạm bơm… 3. Công việc nắn dòng Bao gồm: dẫn dòng chảy sang vị trí khác, hãm dòng chảy bằng đập nhân tạo. Hoạt động nắn dòng khác với việc đào kênh mương ở chổ tác động vào dòng sông chính chứ không phải sông nhánh 4. Ảnh hưởng - Biến đổi mực nước ngầm - Bồi, xói ở hạ lưu - Biến động cảnh quan 5. Liên hệ Tai họa manh nha vào đầu thế kỷ 20, khi giới lãnh đạo Liên Xô muốn xây các đập nước lớn trên hai con sông đóng vai trò nguồn cung cấp nước chính cho biển Aral là Amu Darya và Syr Darya. Kế hoạch này nhằm phục vụ tưới tiêu cho vùng hoang mạc khô cằn xung quanh để trồng lúa, mì và đặc biệt là bông (Kazakhstan và Uzbekistan). Hồi đó, chính quyền Liên Xô coi bông vải là “vàng trắng” và muốn biến mặt hàng này thành ngành xuất khẩu chủ lực Kết quả của chương trình “dẫn thủy nhập điền” này là mỗi năm có từ 20 - 60 km3 nước được dẫn vào đồng, thay vì vào biển Aral. Được khích lệ bởi những cánh đồng bông tươi tốt, giới lãnh đạo lại đẩy mạnh việc xây dựng các công trình thủy lợi mà không hề màng tới số phận của biển Aral. Nếu như trước năm 1960, biển Aral có diện tích khoảng 68.000 km2 với khoảng 1.500 hòn đảo có diện tích mỗi hòn trên 1 héc-ta, thì hiện nó đã bị teo lại, biến thành nhiều hồ nước nhỏ. Diện tích “biển” vào năm 2007 chỉ bằng 10% diện tích ban đầu. Hậu quả nghiêm trọng của nắn dòng song này là làm mực nước hồ Aral cạn dần, môi trường địa chất biến đổi. Do cạn nước làm cho khí hậu khô hạn, gió thổi làm biến đổi địa hình, phá hoại cảnh quan. Mực nước ngầm giảm, tích muối trên bề mặt đất 6. Nguyên nhân + Sự thiếu chuẩn xác trong thiết kế và thi công nắn dòng + Chưa tính đến hết các tham số của điều kiện tự nhiên 6. Biện pháp giảm thiểu Khi thi công mô phỏng tối đa điều kiện tự nhiên II. Đào kênh mương. 1. Định nghĩa Đào kênh mương là hoạt động mà cong người tác động làm thay đổi hướng và đặc trưng dòng chảy trên dòng nhánh 2. Mục đích - Dẫn nước tưới - Giao thông - Tháo khô đàm lầy - Phân lũ - Tiêu thoát nước thải đô thị 3. Ảnh hưởng Hoạt động đào kênh mương, nạo vét luồng lạch làm thay đổi điệu kiện trầm tích và xâm thực của dòng chảy, thau chua rửa mặn cho đất, tháo khô vùng ngập làm ổn định dòng chảy, bảo đảm độ sâu dòng chảy, nhưng lại có thể rửa lũ hay xói mòn ngầm, xâm thực bờ thậm chí làm cho đất bị nhiễm mặn nếu sự nạo vét luồng lạch đào kênh mương khơi thông lên sự xâm nhập mặn hoặc đưa nước vào làm ngập úng ở vùng sâu, gây bồi xói bất thường. Kênh mương nếu không được tính toán cẩn thận, sẽ bị bồi xói bất thường, gây hại cho nghề nuôi thủy sản, làm thay đổ độ muối, nhiệt độ thậm chí làm bẩn các lưu vực nhận nước, gia tăng bùn lắng ở vùng nhận nước, giảm chất dinh dưỡng ở vùng bị tháo khô. III. Đập và hồ nhân tạo 1. Định nghĩa Là hoạt động của con người nhằm ngăn tích nước trên các dòng song 2. Mục đích - Làm thủy lợi - Lưu trữ nước - Kiểm soát lũ - Nuôi cá - Cải tạo khí hậu - Nghỉ nghơi, du lịch 3. Ảnh hưởng - Bồi tích lòng hồ. Nâng cao gốc xâm thực, giảm tốc độ dòng chảy - Xói mòn phía hạ lưu - Thay đổi mực nước ngầm - Thay đổi canh quan sinh thái - Động đất kích thích - Vỡ đập hoặc vô hiệu hóa đập 4. Liên hệ Qua quá trình theo dõi hơn 100 vụ động đất có liên quan đến các đập thủy điện, từ tháng 3-2009 International Rivers đã công bố một báo cáo trình bày nguy cơ tiềm ẩn gây ra động đất kích thích bởi hồ chứa nước của các đập thủy điện (RIS, Reservoir-Induced Seismicity). Nguy cơ này có thể do chính sức nặng của hồ chứa, đập càng cao hồ càng chứa nhiều nước, càng đè lên các vết nứt địa tầng. Hoặc có thể do nước thấm vào các vết nứt làm thay đổi áp lực trong các vết nứt dưới lòng hồ chứa nước và khu vực xung quanh. Trong trường hợp đầu tiên, nguy cơ vỡ đập là gần kề; còn trong trường hợp thứ hai, nhiều năm sau mới vỡ đập. Trung Quốc có ý định phát triển thuỷ điện trên sông Mekong (nước này gọi là sông Lan Thương) với đập Tiểu Loan theo dánh giá sẽ gây nhiều hậu quả Lở đất: Nguy cơ này được công nhận là phổ biến nhất. Đập Tiểu Loan cao 300 mét với hồ chứa dài 169km dự kiến hoàn thành và bắt đầu chứa nước vào năm 2010. Đập Nuozhadu cao 254 mét (hồ chứa nước dài 226km) dự kiến hoàn thành sớm nhất vào năm 2017. Ước tính mỗi hồ tại đập cần ít nhất 10 năm để chứa đủ lượng nước cao 248m và 205m tương ứng. Xói mòn: Chưa kể việc chặt cây, đốt rừng làm nông nghiệp, xây dựng đường sá sẽ làm gia tăng tỉ lệ xói mòn của các hẻm núi dốc đứng mà sông chảy qua phía trên các đập. Động đất thường xuyên và ngày một lớn, lở đất, cùng hàng loạt nguy cơ nghiêm trọng với đập Lan Thương, có lẽ cũng gia tăng. Các vấn đề trầm tích: Nguy cơ nghiêm trọng nhất ảnh hưởng tới sự bền vững của hệ thống nhà máy thuỷ điện Lan Thương xuất phát từ khả năng chứa nước ngày một suy giảm do những dòng chảy trầm tích vào các hồ chứa. Tất cả những dấu hiệu hiện tại cho thấy, xói mòn đất đang diễn ra với tỉ lệ gia tăng và có lẽ, tỉ lệ vận chuyển trầm tích trong sông là kết quả của việc đánh giá không đúng mức khả năng của các hồ chứa trong việc hấp thụ tải trọng trầm tích (của dòng chảy). IV. Các công trình cải tạo vùng đất ngập nước ven biển. 1. Các loại kè đơn song song bờ biển Để chóng xói lở người ta thường xây dựng các kiểu kè biển khác nhau. Kè biển có tác dụng chóng xói lở trực tiếp. - Kè bờ: Là loại được kế chắc chắn, dày, nghiêng dốcvề phía biển hoặc thẳng đứng, thậm chí lõm, thương được xây dựng đá hộc và bê tông. - Kè vách: đây là loại vách dựng đứng làm bàng thép, bê tông, hay gỗ nhằm lưu trữ trầm tích ở bờ hồ. - Lớp phủ bãi: là loại kè mỏng bằng dá hay bê tông phủ bờ nhằm trị tiêu năng lượng sóng, do đó thường được lát nghiêng thoải và xù xì. * Ánh hưởng - Tích cực: Cả ba lạo kè biển trên tuy cản phá được sóng phá hoại bờ - Tiêu cực: Không triệt tiêu được năng lượng sóng. Khi sóng dội trở lại chúng xói mòn ngay dưới bãi biển phí chân kè. Mặt khác những đoạn bờ biển không được kè ở lân cận sẻ bị xói lở nhanh hơn do động lực của sóng dồn về phía đó. 2. Kè kép song bờ biển (kè luồng) - Kè luồng là một đôi kè dạng đập dài, hẹp, song song với nhau, giữa đôi kè này là luồng tàu. Nhiều khi kè luồng là một kè đơn nếu phía đối diện là một bờ đá hay bờ biển đá cứng rắn đóng vai trò như một kè đối diện. Một dầu của kè luồng được gắn vào bờ. Chiều dài và góc cắm vào bờ của kè luồng phụ thuộc vào hướng sóng ưu thế và dòng dọc bờ. Kè luồng được kết cấu bằng thép, gỗ, bê tông hay đá tảng. * Ảnh hưởng - Tích cực: + Chắn bồi tích do dòng dọc bờ mang đến + Thủy triều lên và xuống đều phải qua những kè luồng do luồng chảy hẹp nên tốc độ dòng chảy tăng vọt lên còn bay bồi tích nằm trong luồng làm luồng thông thoáng. Các bồi tích này được cuốn ra khổi những kè luồng va tạo thành delta triều, có delta triều nằm về phía cảng và detl triều nằm xuống phía biển. trong tự nhiên các cửa biển hẹp dạng eo cũng có tác dụng như kè luồng tự nhiên. - Tiêu cực Do bồi tích dọc bờ bị cản lại nên phi đông dòng dọc bờ của kè luồng sẽ bị bòi nông. Phía khuất dòng song sẽ bị xói lỡ. 3. Kè đơn vuông góc với bờ biển (Mỏ hàn) * Định nghĩa: Mỏ hàn là một dạng kè đập đơn chiếc nằm vuông góc với bờ, một đầu gắn với bờ một đầu xa bờ. cũng như kè luồng góc hợp bỏi mỏ hàn và chiều dài của mỏ hàn do dòng dọc bờ và chế độ sóng quyết định. * Ảnh hưởng - Tích cực: Mỏ hàn có tác dụng bảy bồi tích của dòng dọc bờ. Phía đón dòng của mỏ hàn sẽ bồi tụ. phía khuất dòng sẽ bị xói lở. Do hiệu quả này mà mỏ hàn có tác dụng cố định bãi, giảm tốc độ dòng dọc bờ, mở rộng bãi, giảm tổn thất vật liệu bãi. Thường mỏ hàn có chiều dài 0,4m so với khoảng cách từ bờ đến đới sóng vỡ. - Tiêu cực Nếu mỏ hàn quá ngắn bồi tích sẽ đi vòng qua, nếu mỏ hàn quá dài bồi tích sẽ bị lôi cuốn ra, trầm động ở vùng nước sâu làm tài sản bị tổn thất. Chiều cao của mỏ hàn không qua 1m tính từ mức triều cao nhất, ở chổ dòn ven bờ có tốc độ lớn nên không xây mỏ hàn vuông góc với bờ mà tạo một hướng dòng chảy 1 gốc 110- 120o để nâng cao độ an toàn. * Biện pháp giảm thiểu Để giảm hiệu ứng xói lở phần khuất dong và tăng cường khả năng lưu giữ trầm tích người ta thường xây liên tục nhiều mỏ hàn gọi là trường mỏ hàn. 4. Rào cản sóng (RCS) * Định nghĩa: Là những công trình ở ngoài biển song song với bờ và hướng sóng và được xây dựng neo chặt với bờ biển hay đáy biển. * Ảnh hưởng: - Tích cực: Triệt tiêu năng lượng song và giảm độ cao của song - Hạn chế: Một só rào cản sóng làm bằng phao hoặc lốp xe có hiệu quả thấp * Biện pháp: Xây dựng RCS được bằng bê tông hay đá khối, tạo ra một cấy trúc vĩnh cửu 5. Đụn cát nhân tạo - Định nghĩa: Đụn cát nhân tạo là các công trình do con người tác động vào đụn cát tự nhên làm nó được gió vun lên trở thành hàng phòng vệ tiền tiêu bảo vệ ruộng vườn nhà cửa. từ khi được gió vun cao cho đến khi đụn cát được cố định nhờ thực vật là quảng thời gian lâu dài. * Ảnh hưởng - Tích cực: Ở những vùng ven biển những đụn cát đã cố định nhờ thực vật đã trở thành tài nguyên vô giá: ngăn gió bảo, chóng cát bay, chong khỏi biến dạng địa hình do cát vùi. - Tiêu cực: Trong khoảng thời gian đó gió vẫn thổi bay cát và có thể xô đảy đụn cát bò về phía nhà cửa ruộng vườn, khiến cho người ta phải xây dựng các bẫy cát nhân tạo để tạo lập các đụn cát được thực vật che phủ. * Liên hệ: Đã từng có hàng rào dài gần 1000km được xây dựng ở Carolina Bắc thuộc Hoa K, lúc đầu rào được làm thấp dích dắc hình chữ chi. Kho cát tích lại cao dần hàng rào được kéo cao dần lên đồng thời với việc trông cây chắn gió. Hay ở nước ta, dọc bờ biển miền trung thường trồng cây chắn gió nên khi cát bay tạo nên các đụn cát nhân tạo. 6. Nuôi bãi * Định nghĩa: Nuôi bãi biển là biện pháp tốt nhằm cung cấp lượng bồi tích bị thiếu hụt do bị xói lở bãi. * Điều kiện Việc nuôi bãi cần tính đến điều kiện thủy động lực để quyết định chiều cao và chiều rộng của bãi nhân tạo như kích thước và thành phần hạt vụn được cung cấp. trương hợp lý tưởng là trầm tích là trầm tích dùng để nuôi bãi có độ hạt bắng hoặc nhỉnh hơn kích thước hạt trung bình của bãi ban đầu. * Ảnh hưởng - Tích cực: Mặc dù tốn kếm nhưng nuôi bờ bãi đem lại nhiều lợi ích: Chóng xói lở bờ biển ít tốn kém hơn xay kè đập, không gây phản ứng dây chuyền đòi hỏi chi phí quản lý lâu dài tạo cảnh quan thẩm mỹ. - Tiêu cực: Nhiều trường hợp người ta vét trầm tích tại chổ ở vùng nước sâu dưới gốc sông để đổ lên bãi, khiến cho quá trình tái xói mòn bãi hoạt động trên cùng một loại vật liệu. chiều rộng của đỉnh bãi nhân tạo cần phải tính đủ cho hoạt động nghỉ ngơi du lịch cũng như triệt tiêu năng lượng sóng. V. Kết luận Cùng với sự phát triển của con người các hoạt động nhân sinh cũng tăng theo về cường độ và quy mô. Những lợi ích của các hoạt động này là rất lớn nhưng hậu quả đi kèm cũng không kém. Do vậy, điều quan trọng là truocs khi tác động một cách đầy đủ và dự báo trước những hậu quả từ đó đưa ra biện pháp giảm thiểu hiệu quả nhất.