Đất bùn
sông mang theo 2 loại trầm tích: cặn lắng thô và chất lắng hạt mịn
đầu tiên là cặn thô: cát và sỏi - thường từ lòng sông
sông mang theo cả cặn thô và hạt mịn: tổng trữ lượng được đo theo đơn vị "lượng lắng đọng" tính theo tấn trên mỗi đơn vị thời gian trên mỗi đơn vị diện tích [tấn/năm/kilomet vuông] ví dụ tấn/km2/năm
khi ta đắp đập một dòng sông để làm hồ chứa nước, ta đang làm gián đoạn dòng chảy tự nhiên của luồng chảy cặn trầm tích
cặn lắng của sông sẽ bắt đầu tích vào trong chính hồ chứa nước, sau rốt sẽ bồi lấp lòng hồ - một tiến trình có tên là cặn hoá hồ chứa nước [bồi lấp hồ chứa nước] hay nghẽn bùn hồ chứa nước
trữ lượng chứa nước bị hao hụt vì nghẽn bùn được gọi tên là "trữ lượng chết"
Đài Loan
hiện tượng bồi lắng xảy ra ở tất cả hồ chứa nước, nhưng ảnh hưởng các hồ Đài Loan là nghiêm trọng nhất
vì địa lý và khí hậu, Đài Loan có nhiều núi với nhiều đất hoàng thổ và Đài Loan cũng có nhiều bão biển với những trận mưa bão kéo dài nhiều ngày - những trận mưa này sẽ quét đất hoàng thổ xuống sông, tăng 'lượng lắng đọng'
ví dụ cơn bão Morakot năm 2009 giết hại 673 người và trút lượng mưa 2777 milimet xuống Đài Loan, ước tính đã tích 90 triệu mét khối cặn bùn xuống hồ chứa nước Tsengwen lớn nhất đảo quốc
lượng bùn khổng lồ cùng với mưa xối xả đã gây lo sợ đập tràn nước xuống tàn phá vùng hạ lưu
Úc
nền kinh tế Úc phụ thuộc vào tưới tiêu đồng ruộng, lấy nước từ các đập và hồ chứa
cho đến thập niên 1970 thì kỹ sư chưa nghĩ nhiều về trầm tích hồ chứa: ít dữ liệu và hầu hết cho rằng lượng lắng đọng ở Úc là thấp hơn thế giới
do thiếu quan tâm ấy nên từ năm 1890 đến 1960 hơn 20 đập đã bị bùn hoàn toàn bồi lấp ở Úc, nhiều đập đã cũ và lạc hậu
ví dụ Railway Dams được xây để cấp nước cho động cơ hơi nước
một số đập vẫn hoạt động, cấp nước tưới hoặc dự trữ khẩn cấp cho thành phố
thời điểm bị bùn bồi lấp nặng nhất là những trận lụt lớn theo sau những cơn hạn hán - các đập không được trang bị để xử lý những dòng nước lũ cuốn theo bùn lớn chảy vào, nên sau đó đã gây hậu quả đáng kể
Những hậu quả khác của bùn hoá
một hồ chứa bị bùn bồi đắp sẽ gây khó cho thuyền chở hàng đi qua - trầm tích ngăn tàu bè đi vào những âu thuyền [hệ thống khoá nước] để ra-vào sông, biển
năm 1979 bão David đổ vào Georgia, 17 mét bùn và vôi gạch vụn đã chặn đập Valdesia ở nước cộng hoà Dominica
cấp nước thuỷ điện đã bị chặn trong nửa năm và đến nay công tác nạo vét vẫn đang tiếp diễn
Những chiến lược xử lý cặn lắng
trước đây các hồ chứa vẫn được thiết kế có thời hạn sử dụng: có thể đến một trăm năm - hết hạn, đập sẽ bị coi là mất vì bị trầm tích
nhưng nhiều đập nước là công trình hạ tầng quan trọng nên không thể bỏ mặc đấy, ta phải xử lý
những chiến lược xử lý tiến trình bồi lấp hồ chứa được chia ra 3 loại:
cắt giảm lượng lắng đọng
chuyển hướng lắng đọng: là thay đổi vị trí cặn lắng hoặc đưa bùn đi ra chỗ khác khỏi hồ chứa để bùn không tích trữ
nạo vét: loại bỏ bùn đã tích xuống bằng những kỹ thuật thuỷ lực hoặc cơ học
Chống xói mòn đất
nguyên nhân lớn nhất gây ra 'lượng lắng đọng' là xói mòn đất thượng lưu
xử lý bằng cách hạn chế xói mòn đất hoặc hứng lượng đất bùn bị xói mòn trước khi đất ấy chảy vào đập [hồ chứa]
xói mòn đất gây ra chủ yếu bởi con người: một khi đất canh tác tốt đã được cày cấy, nông dân nghèo phải phá rừng và trồng trọt trên đất sườn đồi - khiến đất dễ bị mưa xói mòn
phương án bảo vệ đất này khỏi bị rửa trôi là: cắt giảm đất canh tác, thời gian canh tác và xen canh, bảo vệ đất trống đồi trọc bằng lớp phủ [bổi / mớ cỏ rác cành lá / vụn rơm] hoặc thực vật như cỏ hương bài
hoặc phương án cổ truyền như ruộng bậc thang với đê đắp ở những rìa để ngăn nước không rửa trôi đất
hàng trăm phương pháp nhưng thử thách lớn nhất là kích cỡ của diện tích đường phân nước [lưu vực] ta xử lý: một số lưu vực sông rộng hàng trăm dặm với địa hình đa dạng
nhiều chương trình kiểm soát xói mòn đã thất bại không gây được ảnh hưởng đáng kể vì khó khăn thực hiện lên một diện tích bao la và phức tạp
mặt khác, có dự án mang lại hiệu quả: tốc độ bồi lấp ở Úc từng cực kỳ cao trước thập niên 1950 nhưng sau khi áp dụng kỹ thuật nông nghiệp và phương pháp bảo vệ đất mới thì tốc độ bồi lấp đã giảm nhờ giảm 'lượng lắng đọng' trên các con sông
Đập kiềm hãm
một phương án nữa để cắt giảm 'lượng lắng đọng' trước khi bùn đổ vào hồ chứa là tạo ra những hồ chứa đệm ở thượng lưu
đôi khi đây không phải là mục đích dự tính của đập: ví dụ sông Parana dài 5300 kilomet là sông dài thứ nhì Nam Mỹ có 39 đập lớn, trong đó có đập Itaipu - dự án thuỷ điện lớn thứ nhì thế giới - cũng tình cờ phục vụ làm hồ dự trữ như những bể hứng bùn cho đập thuỷ điện Yacyreta lớn hơn ở dưới hạ lưu
ở quy mô nhỏ hơn, ta có những ao ruộng
nửa cuối thế kỷ 20 ảnh chụp trên không những nông trại ở miền trung Texas đã cho thấy nông dân đã bổ sung gấp 3 lần số ao ruộng dọc theo các phụ lưu
đào ao vì nhiều lý do, nhưng một tác dụng phụ là cắt giảm 55% lượng lắng đọng trên lưu vực sông, đã giúp tốc độ lắng bùn của những hồ chứa Texas được cải thiện gấp đôi những hồ chứa ở những bang khác
Chuyển hướng lắng đọng bằng cách xối nước
có lẽ phương án chuyển hướng phổ biến nhất là 'luồn qua' hay là mở cửa cống để xối nước đi
khẩu hiệu Trung Quốc: thải đi nước bùn, hút lấy nước sạch
phương án này cần một thời gian xả lớn hồ chứa kéo dài hàng tuần, thậm chí hàng tháng tuỳ theo kế hoạch
đập cũng phải được thiết kế có những cổng để thực hiện việc xả lũ này
một trong những lý do tại sao những đập bị lắng đọng ở Úc không làm vì những cổng xả quá nhỏ nên lượng lớn nước nhiều bùn không luồn qua được
nhiều đập lớn Trung Quốc thực hiện phương án này, trong đó có đập Tam Môn Hiệp trên sông Hoàng Hà xây dựng cho mục đích chính là ngăn lũ, phụ mới làm thuỷ điện
trong năm, đập Tam Môn Hiệp mở và chỉ ngăn nước lũ trong mùa lụt
Những đường cống thoát bùn
một phương án chuyển hướng khác là để bỏ qua hoàn toàn con đập bằng cách sử dụng những đường cống
những đường cống thoát bùn này thì phù hợp những đập cỡ trung, mà nếu sử dụng cách đi qua thông thường sẽ có thể kém hiệu quả
lợi thế là cách này không cần xả nước hồ chứa
cách này cũng không can thiệp dòng chảy tự nhiên của sông, mang lại lợi ích sinh thái
nhưng vì những đường cống thoát bùn này chỉ mở 2-5 ngày mỗi năm nên có vẻ lợi ích không to tát lắm
Thuỵ Điển xây dựng những đường cống thoát bùn ấy đầu tiên thập niên 1970
Nhật Bản xây một số cho các đập cuối thập niên 1990 đến 2000
Nạo vét
một cách là đợi hồ chứa cạn khô, ta sẽ đào đất, hoặc cách khác là không đợi, hồ vẫn chứa nước và ta nạo vét
đào đất là phương án cục súc và đắt đỏ, phải xả cạn hồ chứa trước, có khi mất cả năm, sau đó thiết bị mới được mang đến để đào chất bùn sệt và chở lên xe tải đổ đi nơi khác
năm 1993 phòng dự án công của hạt Los Angeles đã đào khô nhiều đập với chi phí từ 5 đôla mỗi mét vuông đến 30 đôla
nạo vét thì phổ biến hơn, nạo đáy sông để tàu đi qua: hai cách là thuỷ lực và cơ học
nạo vét thuỷ lực: ta trộn bùn với nước và sau đó hút lên hỗn hợp sền sệt ấy
nạo vét cơ học: đào bùn lên bằng một máy bốc [clamshell] hoặc dùng xô
hồ Shihmen ở Đài Loan, chính phủ Đài đã chi ra tổng cộng 160 triệu đôla để nạo vét nhưng lượng lắng đọng cao khiến họ chỉ khôi phục được 80% trữ lượng hồ
Thuốc nổ
các kỹ sư đã đề xuất đặt thuốc nổ dưới nước để long bớt những lắng cặn bùn và dễ hơn để xối trôi đi hoặc nạo vét
năm 2018 các kỹ sư xây dựng dân dụng Đài Loan đã thử đặt thuốc nổ hồ Tsengwen ở Đài Nam đang chịu bùn bồi lấp nặng
hồ Tsengwen cấp 40% nhu cầu nước trong vùng nên không thể dùng những phương án thoát bùn vì sẽ cần xả đi lượng nước quý giá
người Đài đã xây dựng một đường hầm khử bùn và thực hiện nạo vét cơ học 2 triệu mét khối bùn mỗi năm, nhưng cũng chỉ đào được 8-10 mét sâu xuống lớp cặn lắng
để bảo vệ sinh vật sống, các kỹ sư đã sử dụng loa dưới nước, bột tiêu đen và màn bong bóng khí để đuổi thuỷ sinh đi
đã có 2 thử nghiệm: 1 là phương pháp rơi tự do là trôn thuốc nổ dưới cát sỏi và kích nổ dưới đáy hồ, tạo ra một hố bùn trũng rộng 20 mét
2 là đào một lỗ sâu 15 mét và đặt nổ từ dưới đáy, đã làm lung lay lớp bùn dày 10 mét và giữ trạng thái xốp ấy trong nửa năm sau đó
cùng với nạo vét và những đường cống khử bùn, ước tính vụ nổ có thể giải thoát thêm 15% trữ lượng hồ
Kết
từ thời cổ đại thì tình trạng bùn bồi lấp hồ chứa đã làm đau đầu các kỹ sư
ví dụ người La Mã xây cho đập Monte Novo đã 1700 năm tuổi 2 cống thoát để xả nước bùn
nhưng đôi khi cộng đồng quên mất hoặc mất đi khả năng bảo trì, và đã gây hậu hoạ
ví dụ đập Harbaqa tuổi đời đã 1800 năm ở Syria
một số đập chứa nước có thể khôi phục, nhưng cũng có hồ chứa đã vĩnh viễn bỏ đi
đập chứa nước nhìn có vẻ vĩnh cửu, như núi, nhưng đập cũng chỉ là công trình con người xây dựng và cần nỗ lực bảo trì để hoạt động hiệu quả
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét