Đập lớn khiến các con sông trên thế giới mất dần trầm tích

BVR&MT – Khối lượng lớn trầm tích của các con sông đã bị giữ phía sau các đập lớn, làm mất đi vật chất cần thiết cho quá trình hình thành các đầm lầy và khu vực đất ngập nước tại khu vực hạ nguồn – vùng đệm chống lại nước biển dâng.

Tháng 9/2011, sau 20 năm lên kế hoạch, các công nhân bắt tay vào việc tháo dỡ hai đập thủy điện Elwha và Glines trên sông Elwha, tây bắc Washington (Mỹ). Vào thời điểm đó, đây là dự án tháo dỡ đập lớn nhất trong lịch sử nước Mỹ và phải mất đến ba năm cho cả việc di dời đập và để nước có thể chảy tự do trở lại.

Trong suốt gần một thế kỷ, hai đập thủy điện này đã giữ lại hơn 22 triệu m3 trầm tích. Từ sau khi di dời đập, sông Elwha đã lấy lại được lượng trầm tích bị giữ lại và phân bố trầm tích tới hạ nguồn, giúp tái tạo và biến đổi lại hệ sinh thái ven sông. Một lượng lớn bùn cát được đưa tới bờ biển, làm hồi sinh hệ sinh thái đất ngập nước sau nhiều năm bị mất trầm tích.

TS. Jonathan Warrick, chuyên gia địa chất của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), người từng thực hiện nghiên cứu về các tác động của việc di dời đập thủy điện cho biết địa hình bờ biển đã được mở rộng đáng kể, một khu đất ngập nước phức hợp rộng 150m tính từ bờ tới ngoài khơi đã được hình thành.

Thực vật đang hồi sinh trở ở thung lũng sông Elwha, Washington sau khi hai con đập bị dỡ bỏ (Ảnh: Vườn quốc gia Olumpic/ Flickr)

Trầm tích là nguồn tài nguyên quan trọng

Các nhà khoa học hiện đang đánh giá cao vai trò của trầm tích, trong khi một số nhà nghiên cứu và người dân hai bờ sông đã từng có thời coi trầm tích như một loại cản trở cho sự sống dưới sông, suối và các vùng đất ngập nước. Hiện nay, khi trái đất ngày một nóng hơn làm tan chảy băng tuyết tại các cực, mực nước biển dâng tăng nhanh, các nhà khoa học cho rằng sự thiếu hụt trầm tích nghiêm trọng – hầu hết được giữ lại phía sau các đập thủy điện – sẽ ngày càng tăng dọc các bờ biển trên khắp thế giới.

Theo TS. Richard Ambrose, nhà sinh thái biển, Đại học California, 10 đến 20 năm qua, các nhà khoa học nghiên cứu đầm lầy ở khắp mọi nơi đều cho rằng trầm tích có hại đối với các đầm lầy. Lượng trầm tích quá nhiều sẽ có thể lấp hết các đầm lầy. Nhưng tới nay, trầm tích được coi là một loại tài nguyên cần để chống lại nước biển dâng.

Hàng tỷ m3 trầm tích tự nhiên của các con sông bị giữ lại sau 57.000 đập thủy điện lớn và vô số các đập thủy điện nhỏ. Nếu không bị giữ lại, trầm tích sẽ theo dòng nước trôi xuống hạ nguồn, hình thành các đầm lầy và các vùng đất ngập nước, trở thành vùng đệm chống lại nước biển dâng. Các nhà khoa học hiện đang tìm kiếm các giải pháp nhằm giải phóng và trả lại lượng trầm tích bị giữ lại cho các con sông và khu vực cửa sông nhằm ngăn chặn sự biến mất của các đầm lầy.

Theo ông Robin Grossinger, nhà khoa học cấp cao, Viện nghiên cứu Cửa sông San Francisco – Tổ chức đã phối hợp với các cơ quan và nhóm bảo tồn mở rộng diện tích các đầm lầy ở Vịnh San Francisco từ hơn 20.000ha lên hơn 40.000ha, trầm tích là nguồn thức ăn, cung cấp các chất dinh dưỡng, khoáng chất và vitamin – giúp hệ sinh thái ven biển phát triển, thích nghi và duy trì khi mực nước biển thay đổi.

Các nhà khoa học đã dành hàng thập kỷ để tìm hiểu về tác động của các dự án kỹ thuật và kiểm soát lũ trên con sông lớn nhất nước Mỹ – sông Mississippi. Trước khi bị thay đổi nhịp lũ tự nhiên theo mùa, sông Mississippi được coi như “chiếc máy tạo đất”, vận chuyển nhiều trầm tích, bồi đắp cho các khu vực đồng bằng rộng lớn.

Tuy nhiên, mạng lưới đê điều, cống và kênh thoát nước xây dựng dọc khắp con sông đã khiến lượng lớn trầm tích trên sông Mississippi không thể chảy tới các khu vực đầm lầy ven biển Louisiana. Mất đi khả năng tạo đất, khu vực phía bắc Louisoana đã bị mất hơn 5000km2 diện tích đất và 20% diện tích đầm lầy từ năm 1930. Chính quyền khu vực đang lên kế hoạch xây dựng các dự án chuyển hướng trầm tích dựa theo vòng tuần hoàn lũ tự nhiên hàng năm nhằm khôi phục lại lượng trầm tích, nước ngọt và duy trì các đầm lầy ven biển Louisiana.

Theo một đánh giá tương tự về việc các đập thủy điện lấy đi lượng trầm tích cần thiết cho các con sông và đầm lầy, những thập kỷ gần đây, việc khôi phục các dòng trầm tích chảy tới các vùng bờ càng biển trở nên cấp thiết khi quá trình phát triển, hoạt động nông nghiệp, thủy sản và các hoạt động khác của con người đã hủy hoại nghiêm trọng khoảng 2/3 đầm lầy trên thế giới. Một số vùng đất ngập nước tại San Fancisco bị mất 90% diện tích và 70% vùng đất ngập nước tại phía nam California đã biến mất. Mặc dù nhiều dự án khôi phục vùng đất ngập nước được triển khai, song khôi phục lượng trầm tích là biện pháp hiệu quả kinh tế và thực sự cần thiết.

Các vùng đất ngập nước – bao gồm đầm lầy, các thảm cỏ biển, vùng cửa sông và rừng ngập mặn – là hệ sinh thái phong phú và nhiều chức năng, là nơi làm tổ, trú ngụ cho các loài cá, chim và nhiều loài động vật hoang dã khác. Theo ước tính của Cơ quan Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (USEPA), 1/3 các loài bị đe dọa và nguy cấp chỉ sống ở các vùng đất ngập nước và một nửa trong số đó dành phần lớn cuộc đời sống trong môi trường đất ngập nước. Hơn nữa, đất tại các vùng đất ngập nước cũng tích tụ một khối lượng carbon lớn hơn bất kỳ hệ sinh thái nào. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng trầm tích giữ lại sau các đập thủy điện chính là nguồn phát thải khí metan (CH4) lớn, một loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn cả CO2.

Các nỗ lực khôi phục trầm tích

Hiện nay, các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang tìm kiếm những giải pháp mới để vận chuyển nhiều trầm tích bị giữ lại tại các thủy điện tới hạ nguồn sông. Việc tháo dỡ đập thủy điện ngày càng trở nên phổ biến hầu như khắp khu vực châu Âu, đặc biệt tại Tây Ban Nha, Anh, Thụy Điển, hàng trăm đập lớn nhỏ bị dỡ bỏ trong những năm gần đây.

Tuy nhiên, vẫn còn các giải pháp khôi phục dòng chảy trầm tích khác mà không cần tháo dỡ đập. Trong đó, trầm tích có thể được đào lên và di chuyển hoặc chuyển hướng để chảy qua đập bằng các đường ống, cống quanh đập. Có thể di dời các cấu trúc bờ sông kiên cố tại những nơi cần trầm tích để lượng trầm tích lớn hơn có thể vào và chảy xuôi dòng.

Theo TS. Warrick, đây là một vấn đề khó khăn. Biện pháp tốt nhất cho mỗi con sông phụ thuộc vào từng kiểu sông, lượng trầm tích, thời gian các dòng trầm tích di chuyển theo các vòng tuần hoàn tự nhiên và hoạt động của các con đập. Các đập hoạt dộng với nhiều mục đích khác nhau như kiểm soát lũ, phát điện, phân phối nước. Vì vậy, không có một câu trả lời chung nào cho vấn đề này.

Hàng loạt các nỗ lực đã được thực hiện để gia tăng lượng trầm tích cần thiết cho các vùng đầm lầy. Chẳgn hạn như đầm lầy muối ở Vịnh Jamaica được tái tạo bằng trầm tích từ Cảng New York-New Jersey.

Giáo sư Brett Milligan về kiến trúc cảnh quan (Đại học California) đang thực hiện một dự án 5 năm nhằm khôi phục các vùng đất ngập nước gần cảng Seal Beach phía Nam California bằng kỹ thuật thực nghiệm có tên gọi là “xếp các lớp trầm tích mỏng” (“thin-layer sediment placing”). Trong suốt năm đầu tiên, họ dải một lớp trầm tích khắp 3ha đầm lầy đang có nguy cơ ngập úng. Sau 4 năm, các nhà nghiên cứu sẽ thấy được thực vật hồi sinh trở lại như thế nào nhờ vào trầm tích này.

Ở Hà Lan, các kỹ sư sử dụng “máy cát” (sand machine) – một “chiếc máy” khổng lồ được xây dựng bằng cát – cho phép sóng, gió và thủy triều hình thành một bãi biển tự nhiên dọc theo bờ biển, một phần là để bảo vệ bờ biển, một phần là để bảo vệ các vùng đất ngập nước.

Đập Xiaolangdi trên sông Hoàng Hà ở Trung Quốc – có lượng trầm tích cao gấp 3 lần so với lượng bùn cát trên sông Mississippi – xây dựng các cổng đặc biệt cho phép trầm tích chảy về phía hạ lưu từ bên dưới đập để tránh lũ lụt và tăng công suất hồ chứa. Trong hai tuần mỗi năm, một lượng lớn nước được tháo chảy qua bên dưới đập mang theo trầm tích xuống phía hạ nguồn.

Tại khu vực Vịnh San Fancisco, một thí nghiệm nạo vét trầm tích tận dụng các lực tự nhiên đã được thực hiện. Ông Grossinger cho biết họ đang theo dõi xem liệu rằng có thể nạo vét trầm tích và đưa tới các phần cửa sông, nơi thủy triều sẽ mang trầm tích đến đúng khu vực cần thiết, trở thành bãi bồi bùn, bãi biển và đầm lầy hay không.

Trong thời gian dài, các dự án phục hồi trầm tích chỉ có thể làm được như vậy. Mực nước biển được dự báo sẽ dâng từ 0,9 đến 1,8m trong thế kỷ này, và có thể dâng cao hơn nữa. Theo kịch bản này, bất chấp các nỗ lực phục hồi trầm tích cho các hệ sinh thái, các khu đất ngập nước rộng lớn và bờ biển sẽ chắc chắn bị ngập úng. “Tới năm 2100 hoặc 2150, rất có thể không có đầm lầy nào có khả năng cung cấp kịp một lượng trầm tích tự nhiên vào thời điểm đó. Hàng loạt vùng đất ngập nước sẽ biến mất hoàn toàn.” – Ông Ambrose cảnh báo.

Dương Kim (Theo Yale 360)