Luận án thạc sĩ: Ước tính xói mòn đất vùng Rajang trong dự án thủy điện Bakun

Xói mòn đất được định nghĩa từ góc độ kỹ thuật. Đó là sự phá hủy cấu trúc đất do tác động của nước và gió (Beasley, 1972). Đây về bản chất là quá trình làm mịn. Hạt đất bị cuốn đi, lăn và trôi xuống dưới tác dụng trọng lực. Mưa là tác nhân chính gây xói mòn bề mặt đất. Nước mưa chảy tràn sẽ xói mòn, làm lỏng và phá vỡ hạt đất. Sau đó cuốn chúng đi, để lại bề mặt đất trơ trụi bị biến đổi. Theo Wischmeier và cộng sự (1978), tác động của hạt mưa lên bề mặt đất có thể phá vỡ các tổng thể đất. Vật liệu tổng thể nhẹ như cát rất mịn, bùn, đất sét và chất hữu cơ dễ bị loại bỏ. Cần nhiều năng lượng hạt mưa hơn để di chuyển hạt cát và sỏi lớn. Xói mòn do mưa giông ngắn, cường độ cao thường rõ rệt nhất. Tuy nhiên, mưa kéo dài cường độ thấp cũng gây tổn thất đất đáng kể. Tích lũy theo thời gian sẽ tạo ra thiệt hại lớn.

Dòng chảy tràn xảy ra khi nước dư trên dốc không thấm vào đất. Lượng dòng chảy tăng nếu khả năng thấm giảm do đất nén chặt hoặc đóng băng. Tại vùng đất nông nghiệp, dòng chảy mạnh nhất vào mùa xuân. Đất bão hòa, tuyết tan và thảm thực vật tối thiểu tạo điều kiện thuận lợi. Tại lưu vực sông Rajang Malaysia, mưa nhiệt đới tạo dòng chảy mạnh. Xói mòn bao gồm các đặc trưng rãnh, lõm và hẻm núi. Tình trạng này dần dần gây sạt lở dốc. Hiện tượng xói mòn về bản chất là hàm số của khả năng xói mòn đất (Roslan, 1992). Dự án thủy điện Bakun Sarawak làm trầm trọng thêm vấn đề. Diện tích xây dựng lớn dẫn đến mất thảm thực vật. Dòng chảy tăng tốc trong giai đoạn thi công đập.

Tác động từ quá trình thi công và san lấp có thể dự đoán được. Có thể giảm thiểu đáng kể qua quy hoạch cẩn thận. Tuy nhiên, một số tác động còn tồn tại lâu dài. Xây dựng đường tiếp cận và trại thi công trên địa hình dốc, hiểm trở. Giao cắt nhiều dòng nước sẽ gây xói mòn và bồi lắng không thể tránh khỏi. Loại bỏ sinh khối làm tăng nguy cơ xói mòn và bồi lắng nhanh. Sản lượng trầm tích trong lưu vực tăng nhanh sau khi mất thảm thực vật. Chất lơ lưng không tan là dạng ô nhiễm phổ biến nhất. Có mặt trong mọi sông và hồ chứa. Các tác hại bao gồm: giảm khả năng tự làm sạch, giảm dung tích hồ chứa, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sản. Chất rắn lơ lưng còn gây vấn đề cơ học cho tua-bin và máy bơm. Ước tính xói mòn đất cung cấp thông tin quan trọng cho quản lý.

Lưu vực Balui thuộc thượng nguồn sông Rajang Malaysia. Địa hình đồi núi hiểm trở, dốc đứng. Độ cao thay đổi đáng kể trong phạm vi lưu vực. Rừng nhiệt đới bao phủ phần lớn diện tích. Lượng mưa trung bình hàng năm cao. Mưa tập trung theo mùa, tạo dòng chảy lớn. Đất trong vùng chủ yếu là đất feralit. Đất dễ bị xói mòn khi mất che phủ. Thảm thực vật dày đặc giúp bảo vệ đất tự nhiên. Khi loại bỏ sinh khối, đất trở nên dễ tổn thương. Các dòng suối nhỏ giao cắt khắp lưu vực. Địa hình phức tạp tạo thách thức cho công tác khảo sát. Dữ liệu khí hậu và thủy văn cần thu thập kỹ lưỡng. Phân tích đặc điểm tự nhiên là bước đầu tiên quan trọng.

Dự án đập Bakun có quy mô khổng lồ. Hồ chứa Bakun trải rộng hàng trăm cây số vuông. Diện tích rừng bị ngập rất lớn. Đường tiếp cận thi công dài hàng chục kilomét. Công trường xây dựng chiếm diện tích đáng kể. Di dời làng mạc và cộng đồng dân cư. Tác động đến hệ sinh thái sông và đất liền. Thiệt hại đa dạng từ giai đoạn thi công đến vận hành. Mất đất do hồ chứa diễn ra liên tục. Bồi lắng phù sa làm giảm dung tích hồ. Phương trình tổn thất đất USLE được áp dụng để đánh giá. Dự án đòi hỏi nghiên cứu môi trường toàn diện. Sarawak phát triển kinh tế nhưng chịu tổn thất sinh thái. Cân bằng giữa phát triển và bảo tồn là thách thức lớn.

Phương trình USLE gồm năm nhân tố chính. A = R × K × LS × C × P. A là lượng đất tổn thất ước tính. R là chỉ số xói mòn mưa (erosivity). K là khả năng xói mòn của đất (erodibility). LS là hệ số dốc dài (slope length and steepness). C là hệ số che phủ thực vật. P là hệ số thực hành bảo tồn. Mỗi nhân tố phản ánh một khía cạnh của quá trình xói mòn. Nhân tố R liên quan đến năng lượng mưa rơi. Nhân tố K phụ thuộc vào kết cấu và tính chất đất. LS phản ánh ảnh hưởng của địa hình. C thể hiện vai trò bảo vệ của thảm thực vật. P đại diện cho các biện pháp can thiệp của con người. Việc xác định chính xác từng nhân tố rất quan trọng.

Dữ liệu đầu vào đa dạng từ nhiều nguồn khác nhau. Bản đồ đất chi tiết cho biết tính chất vật lý. Dữ liệu khí hậu cung cấp thông tin mưa và nhiệt độ. Ảnh viễn thám xác định che phủ đất và thực vật. Mô hình số độ cao DEM hỗ trợ tính toán hệ số LS. Hệ thống thông tin địa lý GIS tích hợp dữ liệu không gian. Phân tích không gian cho phép lập bản đồ xói mòn. Xác định vùng có nguy cơ cao và thấp. Kết hợp dữ liệu hiện trường với mô hình tính toán. Hiệu chỉnh mô hình phù hợp với điều kiện địa phương. Đảm bảo độ tin cậy của kết quả ước tính. Tạo cơ sở khoa học cho quản lý tài nguyên đất.

Điều kiện nhiệt đới Sarawak đặt ra thách thức riêng. Lượng mưa lớn và phân bố không đều. Địa hình đồi núi dốc, phức tạp. Rừng nhiệt đới dày đặc che phủ bề mặt. Đất feralit có đặc tính xói mòn riêng. Nhân tố R cần tính toán từ dữ liệu mưa địa phương. Nhân tố K phản ánh loại đất đặc trưng vùng nhiệt đới. Hệ số C thay đổi đáng kể theo mùa và hoạt động lâm nghiệp. Xây dựng đường và công trình làm thay đổi hệ số C và P. Phương trình tổn thất đất USLE cần điều chỉnh cho phù hợp. Nghiên cứu của Vu Ngoc Chau (2005) đã thực hiện hiệu chỉnh. Kết quả phản ánh đúng điều kiện thực tế lưu vực Balui. Cung cấp dữ liệu tin cậy cho dự án thủy điện Bakun.

Mỗi loại sử dụng đất có tốc độ xói mòn riêng. Rừng nguyên sinh bảo vệ đất tốt nhất. Che phủ dày ngăn hạt mưa tiếp xúc bề mặt. Rễ cây giữ chặt đất, giảm dòng chảy tràn. Rừng thứ sinh có khả năng bảo vệ kém hơn. Đất nông nghiệp chịu xói mòn trung bình đến cao. Vườn cọ dầu mới trồng rất dễ xói mòn. Thiếu che phủ dưới tán cây non. Đất trồng trọt không có biện pháp bảo vệ nguy cơ cao. Công trường xây dựng đập Bakun chịu xói mòn nghiêm trọng nhất. Mất hoàn toàn che phủ thực vật. Địa hình bị xáo trộn bởi máy móc. Mưa nhiệt đới tác động trực tiếp lên đất trần. Tốc độ xói mòn có thể gấp hàng chục lần rừng nguyên sinh.

Bản đồ xói mòn cho thấy phân bố không gian rõ ràng. Vùng thượng lưu có tốc độ xói mòn cao. Địa hình dốc đứng là yếu tố quyết định. Vùng xây dựng đường tiếp cận chịu thiệt hại lớn. Các sườn núi dọc tuyến đường rất dễ xói mòn. Vùng ven sông bị xói mòn bờ nghiêm trọng. Nước sông cuốn trôi đất bờ liên tục. Khu vực gần công trường đập Bakun tổn thất lớn nhất. Mật độ thi công cao, diện tích đất bị xáo trộn rộng. Vùng rừng sâu ít bị ảnh hưởng. Che phủ tự nhiên vẫn duy trì hiệu quả bảo vệ. Kết quả phân loại thành nhiều cấp độ. Từ rất thấp đến rất cao. Vùng nguy cơ cao cần được ưu tiên bảo vệ ngay lập tức.

Sản lượng trầm tích thay đổi rõ rệt qua các giai đoạn. Trước thi công, mức trầm tích ở mức nền tự nhiên. Rừng che phủ giữ đất hiệu quả. Trong giai đoạn thi công, trầm tích tăng đột biến. Xây dựng đường, trại và san lấp gây xói mòn mạnh. Dòng nước cuốn theo lượng đất lớn vào sông. Nồng độ chất rắn lơ lưng tăng cao. Sau khi hoàn thành, trầm tích giảm dần. Tuy nhiên vẫn cao hơn mức nền ban đầu. Hồ chứa Bakun tích lũy trầm tích theo thời gian. Dung tích hồ giảm dần do bồi lắng. Dữ liệu so sánh cho thấy tác động rõ ràng của dự án. Cần theo dõi lâu dài để đánh giá phục hồi.

Hồ chứa Bakun trải rộng trên nhiều hecta. Đất rừng bị ngập chiếm tỷ lệ lớn nhất. Đất nông nghiệp của cộng đồng bản địa mất đi. Diện tích đất sản xuất bị thu hẹp đáng kể. Tài nguyên khoáng sản dưới lòng hồ không thể khai thác. Gỗ rừng bị ngập không thể thu hoạch. Đất màu mỡ phù sa ven sông bị nhấn chìm. Thiệt hại kinh tế là rất lớn. Không thể phục hồi đất sau khi ngập nước. Môi trường đất bị thay đổi vĩnh viễn. Quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra dưới hồ. Chất hữu cơ phân hủy tạo khí mê-tan. Ảnh hưởng đến chất lượng nước hồ chứa. Mất đất là hệ quả lâu dài của dự án thủy điện.

Lưu vực Rajang là vùng đa dạng sinh học cao. Rừng nhiệt đới Sarawak chứa nhiều loài đặc hữu. Hồ chứa phá hủy sinh cảnh sống tự nhiên. Nhiều loài động vật mất nơi cư trú. Thực vật bản địa bị ngập và chết. Hệ sinh thái đất ngập nước mới hình thành. Không thay thế được hệ sinh thái rừng nguyên thủy. Cá sông bị ảnh hưởng bởi đập ngăn dòng. Các loài di cư không thể vượt đập. Thay đổi dòng chảy ảnh hưởng đến chu trình sống thủy sinh. Nước hồ chứa có nhiệt độ và oxy khác sông tự nhiên. Đa dạng sinh học giảm đáng kể sau xây dựng đập. Bảo tồn đa dạng sinh học là thách thức lớn. Cần biện pháp bù đắp và bảo vệ bổ sung.

Kiểm soát xói mòn tại công trường cần nhiều biện pháp. Xây dựng hàng rào sediment ngăn đất trôi. Đặt bẫy sediment tại các điểm thoát nước. Che phủ đất trần bằng bạt hoặc vật liệu bảo vệ. Trồng cỏ nhanh trên vùng đất mới san lấp. Xây dựng mương thoát nước có kiểm soát. Giảm tốc độ dòng chảy trên sườn dốc. Bố trí công trình chắn đất tại vị trí xung yếu. Thi công theo từng giai đoạn nhỏ. Hạn chế diện tích đất trần tại một thời điểm. Thu gom và xử lý sediment ngay tại nguồn. Giám sát thường xuyên trong mùa mưa. Sửa chữa kịp thời các hư hỏng bảo vệ. Áp dụng biện pháp đúng mùa, đúng vị trí. Hiệu quả giảm xói mòn có thể đạt 80-90%.

Phục hồi rừng là giải pháp dài hạn hiệu quả. Trồng lại rừng trên vùng đất thoái hóa quanh hồ chứa. Chọn loài cây bản địa phù hợp điều kiện địa phương. Xây dựng vành đai xanh bảo vệ ven hồ. Quản lý đất nông nghiệp bằng biện pháp canh tác bền vững. Áp dụng canh tác đường ngang theo đường đồng mức. Trồng cây phân xanh che phủ đất. Luân canh cây trồng để duy trì độ phì nhiêu đất. Hạn chế đốt nương làm rẫy truyền thống. Giáo dục nông dân về bảo vệ đất. Quản lý rừng sản xuất bền vững. Cấp phép khai thác có kiểm soát. Giám sát chất lượng nước sông Rajang định kỳ. Đánh giá hiệu quả phục hồi theo thời gian. Quản lý bền vững cần sự phối hợp liên ngành.

Giám sát môi trường phải liên tục và lâu dài. Đặt trạm quan trắc tại các vị trí chiến lược. Đo lưu lượng nước và nồng độ sediment thường xuyên. Thu thập dữ liệu khí hậu định kỳ. Sử dụng ảnh viễn thám theo dõi thay đổi che phủ đất. Cập nhật mô hình USLE với dữ liệu mới. So sánh kết quả thực tế với dự báo. Đánh giá hiệu quả các biện pháp giảm thiểu. Điều chỉnh chiến lược quản lý theo kết quả giám sát. Báo cáo đánh giá tác động môi trường định kỳ. Công khai thông tin cho cộng đồng và nhà khoa học. Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu xói mòn. Chia sẻ kinh nghiệm với các dự án tương tự. Giám sát là nền tảng cho quản lý tài nguyên đất hiệu quả. Dự án đập Bakun cần cam kết giám sát dài hạn.