Giám sát môi trường nước đầu nguồn lưu vực sông Mê Công bằng công nghệ viễn thám
06/12/2021
Sông Mê Công là một trong những con sông lớn nhất trên thế giới, bắt nguồn từ cao nguyên Thanh Tạng nơi sông bắt nguồn thuộc tỉnh Thanh Hải, chảy qua Vân Nam Trung Quốc, qua các nước Lào, Myanma, Thái Lan, Campuchia và đổ ra Biển Đông ở Việt Nam.
 Tính theo độ dài đứng thứ 12 (thứ 7 tại châu Á), còn tính theo lưu lượng nước đứng thứ 10 trên thế giới (lưu lượng hàng năm đạt khoảng 475 tỉ m³). Lưu lượng trung bình 13.200 m³/s, vào mùa nước lũ có thể lên tới 30.000 m³/s. Lưu vực của nó rộng khoảng 795.000 km² (theo số liệu của Ủy hội sông Mê Công) hoặc hơn 810.000 km² (theo số liệu của Encyclopaedia Britannica 2004).

Ủy hội sông Mê Công là một cơ quan liên chính phủ nhằm "thúc đẩy và phối hợp quản lý và phát triển tài nguyên nước cũng như tài nguyên có liên quan một cách bền vững vì lợi ích chung của các quốc gia và sự an sinh của cộng đồng", gồm các thành viên Lào, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam, còn Myanma và Trung Quốc là hai đối tác.

Giao thông bằng đường thủy trên sông Mê Công gặp nhiều khó khăn do dòng chảy bị thay đổi nhiều theo mùa, các đoạn chảy xiết và các thác nước cao. So với tiềm năng to lớn nếu được khai thác đúng mức, hiện nay, chỉ một phần nhỏ của sông được dùng trong việc dẫn thủy nhập điền và tạo năng lực thủy điện. Tuy nhiên lưu lượng và nhịp độ nước lũ ban phát nhiều lợi ích: biên độ dao động cao (sai biệt khoảng 30 lần giữa mùa hạn và mùa nước lũ) rất thuận lợi cho lối canh tác ruộng lúa ngập nước cho nhiều vùng rộng lớn.

Đặc điểm thủy năng nổi bật của sông Mê Công là vai trò điều lượng dòng nước bởi hồ Tonlé Sap - hồ thiên nhiên lớn nhất Đông Nam Á - người Việt thường gọi là "Biển Hồ".

Ở khu vực Tiểu vùng sông Mê Công, sự khác biệt lợi ích trong phát triển và sử dụng nước giữa các quốc gia thượng nguồn và các nước hạ nguồn cũng đang không ngừng gia tăng, tạo nên thách thức ngày càng lớn đối với công tác quản lý, sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước. Nếu như trước năm 1995, không có con đập nào được xây dựng trên dòng chính của sông Mê Công thì chỉ trong vòng 25 năm qua, 06 con đập trên thượng nguồn sông đã được xây dựng và dự định 15 con đập sẽ được xây thêm. Còn tại hạ nguồn sông Mê Công, 40 con đập sẽ được xây dựng. Các đập thủy điện được coi là tác nhân chính đe dọa trực tiếp hệ sinh thái và tính đa dạng sinh học của các sông, hồ, ảnh hưởng nặng nề đến chất lượng nguồn nước. Sự phát triển của đập nước cũng có thể gây ra những tác động bất lợi xuyên biên giới đáng kể đối với vận chuyển trầm tích, làm trầm trọng thêm tình trạng xói mòn ở đồng bằng và sản xuất nông nghiệp, đánh bắt thủy sản và đa dạng sinh học dưới nước.

Cùng với thủy điện, các quốc gia Tiểu vùng sông Mê Công cũng thay đổi dòng chảy của sông Mê Công với các dự án chuyển nước nhằm phục vụ lợi ích riêng của từng quốc gia. Ví dụ như Thái Lan đưa ra Chiến lược phát triển kinh tế quốc gia, trong đó biến vùng Đông Bắc nước này trở thành trung tâm sản xuất và chế biến lương thực, thực phẩm. Nhằm hiện thực hóa ý tưởng này, Thái Lan đã triển khai các dự án chuyển nước từ sông Mê Công sang lưu vực sông Chao Phra- ya qua hệ thống Kok - Ing - Nan để trữ nước. Tương tự, Cam-pu-chia cũng đang tiến hành nghiên cứu, đầu tư xây dựng kết cấu hạ tầng để thực hiện các dự án chuyển nước.

Theo Văn phòng Thường trực Ủy ban sông Mê Công Việt Nam, Đồng bằng sông Cửu Long có vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội và là địa bàn trọng điểm trong chiến lược an ninh lương thực quốc gia, khi đóng góp tới 50% sản lượng lương thực, gần 70% kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản, 90% sản lượng gạo xuất khẩu của cả nước. Tuy vậy, tài nguyên nước ở Đồng bằng sông Cửu Long hiện nay đang phải đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức.

Cụ thể, tài nguyên nước của Đồng bằng sông Cửu Long có tới gần 95% phụ thuộc vào nguồn nước đến từ nước ngoài và chịu tác động bất lợi do các hoạt động khai thác tài nguyên nước ở thượng nguồn (phát triển thủy điện dòng chính và dòng nhánh, chuyển nước trong và ra ngoài lưu vực, nhu cầu sử dụng tăng mạnh, biến động về thảm phủ và điều kiện khí tượng thủy văn trong lưu vực).

Bên cạnh các khó khăn thách thức mang tính khách quan đã nêu trên, các vấn đề nội tại của Đồng bằng sông Cửu Long cũng đang là những thách thức không nhỏ. Đó là, chất lượng nguồn nước đang suy giảm do thiếu nguồn nước đẩy mặn, và nguồn nước thải từ sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp; nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao; mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng nước; đe dọa do biến đổi khí hậu và nước biển dâng và bất cập trong quản lý tài nguyên nước liên ngành, liên vùng.

Là quốc gia nằm ở hạ nguồn sông Mê Công, Việt Nam gặp phải nhiều khó khăn hơn so với các nước phía thượng nguồn trong công tác bảo đảm an ninh nguồn nước quốc gia, đặc biệt là khi các nước thành viên của khu vực vẫn chưa tìm được tiếng nói chung trong vấn đề chia sẻ lợi ích đối với nguồn tài nguyên nước. Trong khi đó, biến đổi khí hậu cũng đang tác động mạnh mẽ tới an ninh nguồn nước của Việt Nam với mức độ dự báo ngày càng trầm trọng với tần suất dày đặc hơn. Ngoài ra, Việt Nam còn phải đối mặt với những thách thức, như tốc độ tăng dân số, quá trình đô thị hóa nhanh chóng, các chính sách quản lý nguồn nước tồn tại nhiều bất cập, nhu cầu gia tăng về nguồn cung nước phục vụ cho tăng trưởng kinh tế và bài toán an ninh nguồn nước, an ninh lương thực và an ninh năng lượng chưa thể giải quyết. Trong khi đó, các chính phủ và các nhà đầu tư luôn tìm kiếm cơ hội tận dụng tiềm năng sông để phát triển kinh tế và giảm đói nghèo thông qua các dự án sử dụng nước như thủy điện, tưới tiêu và kiểm soát lũ lụt. Do đó, rất cần giám sát các quốc gia Mê Công sử dụng tài nguyên nước như thế nào thông qua số liệu về sử dụng nguồn nước để cung cấp thông tin giá trị cho quản lý và quy hoạch lưu vực để bảo đảm phát triển bền vững ở lưu vực.

Trên thực tế hiện nay, việc thiếu thông tin, số liệu, dữ liệu cả về khối lượng và chất lượng nguồn nước cũng như chất lượng không khí và các biến động bề mặt lưu vực sông bên ngoài biên giới đang đặt ra nhiều thách thức đối với công tác dự báo và xây dựng các chính sách ứng phó kịp thời cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long.

Quản lý tài nguyên nước xuyên biên giới ở lưu vực sông Mê Công phụ thuộc rất nhiều vào các số liệu, thông tin có sẵn và đáng tin cậy về những lĩnh vực khác nhau. Để hiểu rõ về tình hình của lưu vực, rất cần có số liệu thực địa trên toàn lưu vực từ tài nguyên đến thủy văn và chất lượng nước. Tuy nhiên, do các quốc gia hạn chế chia sẻ số liệu với các quốc gia khác vì lý do an ninh quốc gia và nhiều lý do khác, rất khó có được số liệu về các vấn đề xuyên biên giới.

Công nghệ viễn thám có tính đa thời gian, độ phủ rộng, độ phân giải không gian cao và đặc biệt khả năng cung cấp thông tin cả về mặt khối lượng và chất lượng nước thông qua nhiều giải pháp kỹ thuật tính trực và gián tiếp từ dữ liệu ảnh viễn thám; có khả năng cung cấp số liệu với tần suất trung bình ngày. Việc cung cấp được bộ số liệu môi trường nước đầu nguồn trên lưu vực sông Mê Công phần ngoài biên giới có ý nghĩa rất quan trọng, phục vụ trực tiếp cho phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường

 Hình 1: Phần lưu vực chảy qua các nước Lào, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam 

Cục Viễn thám quốc gia chủ trì thực hiện Đề án giám sát môi trường lưu vực sông Mê Công phần ngoài biên giới phục vụ phát triển kinh tế- xã hội và bảo vệ môi trường.

Mục tiêu: Giám sát định kỳ một số chỉ số liên quan đến ô nhiễm nước đầu nguồn các sông xuyên biên giới bằng công nghệ viễn thám, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. Trong đó Giám sát thường xuyên một số chỉ số chất lượng nước mặt trên dòng chính sông Mê Công trước khi chảy vào lãnh thổ Việt Nam; Giám sát, dự báo biến động lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông Mê Công (lưu lượng xả tại các đập thuỷ điện trên dòng chính) phục vụ dự báo hạn hán, ô nhiễm môi trường nước, xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Các thông tin đầu vào và giải pháp kỹ thuật thực hiện dự án. Đề án sử dụng dữ liệu viễn thám là cơ bản trong đó có kết hợp các dữ liệu quan trắc của một số lĩnh vực khác.

 

Các loại dữ liệu viễn thám được sử dụng gồm: Dữ liệu viễn thám của hệ thống Sentinel: Sentinel 2A/2B, Sentinel 3A/3B, Sentinel-4, Sentinel-5, Sentinel-5P; Dữ liệu viễn thám Landsat 8, Dữ liệu ảnh MODIS. Dữ liệu viễn thám Himawari 8/9 được thu thập từ Hệ thống thu nhận và xử lý dữ liệu Himawari 8/9.

Số liệu mô hình số độ cao (DEM): Dữ liệu DEM ASTER (Version 3). DEM ASTER V3 từ LP DAAC Data Pool và DAAC2Disk và NASA Earthdata Search.

Giữ liệu khí tượng, thủy văn và các thông số đầu vào khác cho quá trình giám sát: Thu thập dữ liệu khí tượng bao gồm: Bức xạ, áp suất khí quyển, gió bề mặt, bốc hơi, nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất, độ ẩm không khí, mưa,…Thu thập dữ liệu thủy văn gồm: tính chất, sự chuyển động và phân bố của nước (thể lỏng và thể rắn); Các dữ liệu này được sử dụng làm đầu vào cho việc thiết lập mô hình và tính toán các thông số phục vụ công tác giám sát chất lượng nước.

Hình 2: Sơ đồ khu vực giám sát

Giải pháp thực hiện: Giải pháp Giám sát một số thông số chất lượng nước mặt bằng ảnh vệ tinh: lấy mẫu nước, đo phổ; xử lý ảnh vệ tinh, tạo ảnh thành phần các chỉ số (Chloropyll-a, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), phú dưỡng, COD, BOD5); 5.2.2.6; Xây dựng bộ dữ liệu về một số chỉ số liên quan đến ô nhiễm nước đầu nguồn các sông xuyên biên giới chiết xuất từ dữ liệu ảnh vệ tinh

Giải pháp Dự báo dòng chảy sau đập thủy điện và trên dòng chính:  Dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán mô hình gồm Xây dựng Dữ liệu hiện trạng lớp phủ mặt đất lưu vực sông Mê Công (tỷ lệ 1:500.000); 2)        Xây dựng dữ liệu diện tích đất ngập nước; Chiết xuất một số thành phần không khí (SOx, NOx); Đo cao mực nước tại các hồ đập thủy điện; Chạy mô hình dòng chảy (Mike NAM và IQQM)

 

 

 

Hình 3: Sơ đồ khu vực thi công xây dựng dữ liệu hiện trạng lớp phủ mặt đất

Kết quả thực hiện Đề án đã cung cấp các sản phẩm chính gồm:

Bộ dữ liệu kết quả đo phổ, phân tích mẫu một số chỉ số Chloropyll-a, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), phú dưỡng, BOD5, COD tại thực địa các sông xuyên biên giới (đoạn đầu phíaViệt Nam); Bộ dữ liệu ảnh viễn thám thu nhận được tại khu vực thi công; Bộ dữ liệu về một số chỉ số Chloropyll-a, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), phú dưỡng, BOD5, COD chiết xuất từ dữ liệu ảnh vệ tinh và tính toán từ mô hình chất lượng nước; Bộ dữ liệu biến động về một số chỉ số Chloropyll-a, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), phú dưỡng BOD5, COD chiết xuất từ dữ liệu ảnh vệ tinh và tính toán mô hình chất lượng nước; Báo cáo giám sát chỉ số Chloropyll-a, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), phú dưỡng, BOD5, COD; Số liệu, dữ liệu về lưu lượng xả của các đập thuỷ điện và trên dòng chính sông Mê Công.

  

Nguồn tin: Cục Viễn thám quốc gia