Bùn cát theo dòng chảy vào hồ sẽ dần lắng xuống khi vận tốc nước giảm. Nếu không được theo dõi, bồi lắng hồ chứa có thể làm giảm dung tích, ảnh hưởng công trình lấy nước và thay đổi khả năng điều tiết nguồn nước theo thời gian.
Bồi lắng hồ chứa hình thành như thế nào?
Bùn cát trong hồ chứa chủ yếu bắt nguồn từ quá trình xói mòn đất trên lưu vực và được dòng chảy vận chuyển về hồ.
Có thể hình dung theo chuỗi:
Xói mòn lưu vực → Bùn cát theo sông suối → Đi vào hồ → Vận tốc dòng chảy giảm → Bùn cát lắng xuống
Khi dòng nước từ sông đi vào vùng hồ rộng hơn, vận tốc thường giảm. Khả năng vận chuyển vật liệu theo dòng chảy cũng giảm theo.
Các hạt lớn như cát và vật liệu thô thường lắng sớm hơn tại khu vực cửa sông vào hồ. Các hạt nhỏ, bùn mịn có thể tiếp tục di chuyển sâu hơn trước khi lắng.
Qua nhiều năm vận hành, lượng vật liệu tích tụ này tạo thành lớp bồi lắng ngày càng lớn trong lòng hồ.
1. Xói mòn trên lưu vực đưa bùn cát vào hồ
Xói mòn lưu vực là một trong những nguồn cung cấp bùn cát chính.
Mức độ xói mòn phụ thuộc vào:
- địa hình lưu vực;
- độ dốc;
- lượng mưa;
- loại đất;
- độ che phủ thực vật;
- hoạt động sản xuất và xây dựng.
Những lưu vực có địa hình dốc, mưa lớn và thảm thực vật suy giảm thường tạo lượng bùn cát lớn hơn.
Bùn cát sau đó được sông, suối vận chuyển về phía hồ chứa.
Nếu tình trạng xói mòn kéo dài, tốc độ bồi lắng lòng hồ cũng có thể tăng theo.
2. Lũ có thể đưa lượng lớn bùn cát vào hồ trong thời gian ngắn
Không phải bồi lắng chỉ diễn ra chậm và đều qua từng năm.
Một số trận mưa lũ lớn có thể đưa lượng bùn, cát, đá nhỏ và vật liệu sạt lở rất lớn vào hồ chỉ trong một khoảng thời gian ngắn.
Sau mỗi đợt lũ cần đặc biệt lưu ý các khu vực:
- cửa sông vào hồ;
- vùng có dòng chảy tập trung;
- khu vực chân taluy;
- các nhánh suối;
- vùng gần công trình lấy nước.
Nếu địa hình đáy thay đổi rõ sau nhiều trận lũ, dung tích thực tế của hồ cũng có thể khác so với số liệu ban đầu.
3. Sạt lở bờ hồ cũng làm tăng lượng vật liệu bồi lắng
Ngoài bùn cát từ thượng lưu, chính bờ hồ cũng có thể trở thành nguồn vật liệu.
Khi mực nước hồ thường xuyên dao động, một số khu vực bờ có thể:
- mất ổn định;
- bị xói;
- sạt lở;
- phát sinh đất đá rơi xuống lòng hồ.
Vật liệu này sau đó tiếp tục được dòng chảy và sóng phân bố lại trong hồ.
Do đó, khi đánh giá bồi lắng không nên chỉ xem xét lượng bùn cát do sông đưa vào mà cần theo dõi cả diễn biến bờ hồ.
4. Hoạt động xây dựng và thay đổi sử dụng đất ở thượng nguồn
Các hoạt động trên lưu vực cũng có thể ảnh hưởng đáng kể tới lượng bùn cát về hồ.
Ví dụ:
- mở đường;
- san gạt mặt bằng;
- khai thác vật liệu;
- giảm diện tích rừng;
- canh tác trên đất dốc;
- xây dựng công trình.
Khi bề mặt đất bị tác động nhưng không có giải pháp kiểm soát xói mòn phù hợp, lượng đất bị cuốn trôi trong mùa mưa có thể tăng.
Đây là lý do việc kiểm soát bồi lắng cần bắt đầu từ cả lưu vực chứ không chỉ xử lý phần bùn đã nằm trong hồ.
5. Hình dạng hồ và chế độ dòng chảy quyết định vị trí bồi lắng
Bùn cát không phân bố đồng đều trên toàn bộ đáy hồ.
Vị trí lắng phụ thuộc vào:
- hình dạng lòng hồ;
- tốc độ dòng chảy;
- kích thước hạt;
- độ sâu;
- chế độ mực nước;
- vị trí dòng nước đi vào;
- chế độ vận hành.
Ở một số hồ, bùn cát tập trung thành vùng bãi bồi lớn tại cửa sông.
Ở hồ khác, trầm tích có thể kéo dài sâu hơn về phía đập hoặc phân bố tương đối đều.
Vì vậy, chỉ đo độ sâu tại một vị trí không thể đại diện cho toàn bộ mức độ bồi lắng của hồ.
Bồi lắng thường tập trung ở đâu?
Một số khu vực cần đặc biệt theo dõi gồm:
Cửa sông vào hồ
Đây thường là nơi vật liệu thô bắt đầu lắng khi vận tốc dòng chảy giảm.
Theo thời gian có thể hình thành vùng bồi nổi hoặc dạng tam giác châu tiến dần vào lòng hồ.
Các nhánh hồ
Những nhánh hẹp nhận trực tiếp nước từ suối cũng có thể tích tụ bùn cát nhanh.
Khu vực nước sâu
Hạt mịn có thể đi xa hơn trước khi lắng xuống tại vùng nước sâu.
Gần công trình lấy nước
Nếu trầm tích tiến tới khu vực cửa lấy nước, ảnh hưởng không còn chỉ là vấn đề dung tích mà có thể tác động trực tiếp tới khai thác công trình.
Bồi lắng hồ chứa ảnh hưởng như thế nào?
Làm giảm dung tích chứa nước
Đây là ảnh hưởng rõ ràng nhất.
Bùn cát tích tụ chiếm dần thể tích vốn dành cho nước.
Khi lượng bồi tăng:
Dung tích thực tế của hồ giảm
→ khả năng tích nước giảm
→ nguồn nước có thể thiếu nhanh hơn trong mùa khô.
Đặc biệt với những hồ vận hành nhiều năm, nếu vẫn sử dụng số liệu dung tích ban đầu mà không cập nhật khảo sát mới thì việc tính toán nguồn nước có thể xuất hiện sai lệch.
Làm giảm dung tích hữu ích
Dung tích hữu ích là phần dung tích có ý nghĩa trực tiếp đối với khai thác nguồn nước.
Nếu bùn cát tiếp tục tích tụ trong vùng này, khả năng điều tiết giữa mùa nhiều nước và mùa ít nước sẽ giảm.
Điều này ảnh hưởng tới:
- cấp nước;
- sản xuất;
- tưới tiêu;
- phát điện;
- điều tiết mùa khô.
Ảnh hưởng công trình lấy nước
Khi bùn tích tụ gần cửa lấy nước có thể xuất hiện các vấn đề như:
- cao trình đáy khu vực lấy nước tăng;
- bùn cát tiến gần cửa vào;
- rác và vật liệu dễ tích tụ hơn;
- điều kiện dòng chảy thay đổi;
- khả năng lấy nước bị ảnh hưởng.
Trường hợp này cần được khảo sát cụ thể trước khi quyết định nạo vét hoặc điều chỉnh phương án vận hành.
Làm thay đổi quan hệ mực nước – dung tích
Trong quá trình vận hành hồ, quan hệ giữa mực nước và dung tích là dữ liệu rất quan trọng.
Nếu đáy hồ đã thay đổi đáng kể do bồi lắng nhưng vẫn sử dụng đường quan hệ cũ, dung tích tính toán có thể lớn hơn dung tích thực tế. Điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến bài toán điều tiết hồ chứa.
Làm sao nhận biết hồ đang bị bồi lắng?
Một số dấu hiệu có thể gợi ý:
- bãi bồi ở cửa hồ ngày càng mở rộng;
- khu vực lòng hồ nông dần;
- cao trình đáy tăng;
- bùn xuất hiện nhiều gần cửa lấy nước;
- dung tích tính toán và thực tế có dấu hiệu chênh lệch;
- lượng bùn tăng rõ sau các trận lũ lớn;
- mặt cắt khảo sát thay đổi so với lần đo trước.
Tuy nhiên, không nên kết luận chỉ dựa vào quan sát. Muốn xác định chính xác mức độ bồi lắng cần có khảo sát và số liệu đo đạc.
Có phải hồ bị bồi lắng là phải nạo vét?
Không.
Nạo vét chỉ là một trong nhiều phương án xử lý.
Trước khi quyết định cần xác định:
- lượng bùn cát;
- vị trí bồi;
- tốc độ tích tụ;
- dung tích bị mất;
- mức độ ảnh hưởng tới công trình;
- chi phí thực hiện;
- khả năng xử lý vật liệu sau nạo vét.
Nếu bồi lắng chỉ tập trung ở một khu vực nhỏ nhưng chưa ảnh hưởng đáng kể tới vận hành thì có thể ưu tiên quan trắc.
Nếu bùn tiến sát cửa lấy nước, xử lý cục bộ có thể cần thiết hơn nạo vét diện rộng.
Các hướng kiểm soát bồi lắng
Tùy nguyên nhân và điều kiện công trình, có thể xem xét:
Kiểm soát xói mòn lưu vực
- bảo vệ thảm phủ;
- ổn định đất;
- kiểm soát khu vực xây dựng;
- giảm rửa trôi.
Giữ bùn cát trước khi vào hồ
Có thể bố trí giải pháp phù hợp ở một số khu vực thượng nguồn để hạn chế lượng vật liệu đi sâu vào hồ.
Quan trắc định kỳ
Đây là yếu tố quan trọng để phát hiện sớm xu hướng bồi lắng thay vì chờ tới khi công trình bị ảnh hưởng.
Nạo vét cục bộ
Ưu tiên khu vực cần thiết như cửa lấy nước hoặc vùng bồi ảnh hưởng trực tiếp tới công trình.
Cập nhật lại dữ liệu vận hành
Sau khi khảo sát, cần xem xét cập nhật:
- địa hình lòng hồ;
- dung tích;
- quan hệ mực nước – dung tích;
- các thông số phục vụ điều tiết.
Khi nào cần ưu tiên khảo sát bồi lắng?
Nên xem xét khảo sát khi:
- hồ đã vận hành nhiều năm;
- vừa xảy ra các đợt lũ lớn;
- lưu vực có sạt lở;
- bãi bồi phát triển nhanh;
- dung tích hồ có dấu hiệu suy giảm;
- cửa lấy nước thường xuyên tích bùn;
- số liệu thực tế không còn phù hợp với hồ sơ cũ.
Kết luận
Bồi lắng hồ chứa là quá trình tích tụ bùn cát diễn ra trong suốt thời gian khai thác công trình. Do đó, giải pháp quan trọng nhất không phải luôn là nạo vét mà là xác định đúng tốc độ và vị trí bồi lắng thông qua quan trắc định kỳ. Khi có dữ liệu đầy đủ, đơn vị vận hành mới có thể lựa chọn phù hợp giữa kiểm soát nguồn bùn cát, xử lý cục bộ, nạo vét hoặc cập nhật lại phương án điều tiết hồ.
PENSTOCK cung cấp các giải pháp cơ khí thủy công, thiết bị lấy – xả nước, hệ thống đo lường và điều khiển phục vụ hồ chứa và công trình thủy lợi, hỗ trợ quá trình vận hành, giám sát và quản lý nguồn nước theo điều kiện thực tế của từng dự án.
