Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang là thách thức toàn cầu lớn nhất trong thế kỷ XXI, ảnh hưởng sâu rộng đến các lĩnh vực kinh tế, xã hội và môi trường. Tại Việt Nam, trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình đã tăng khoảng 0,5-0,7°C, lượng mưa phân bố không đều với mùa lũ tăng mạnh và mùa kiệt giảm, cùng với các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán và bão lũ ngày càng khốc liệt. Tỉnh Thanh Hóa, đặc biệt là huyện Tĩnh Gia, với hơn 600 hồ chứa lớn nhỏ, trong đó có hồ Yên Mỹ, đóng vai trò quan trọng trong việc cấp nước tưới cho hơn 5.840 ha đất nông nghiệp và cung cấp nước cho khu công nghiệp Nghi Sơn. Tuy nhiên, hồ chứa này đang chịu tác động tiêu cực từ BĐKH và sự phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng, dẫn đến suy giảm khả năng cấp nước.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế - xã hội đến khả năng cấp nước của hồ chứa Yên Mỹ, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước, đảm bảo phát triển bền vững kinh tế - xã hội vùng Tĩnh Gia. Nghiên cứu tập trung trong phạm vi huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa, với dữ liệu khí tượng thủy văn từ năm 1980 đến 2012 và dự báo đến năm 2050. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý tài nguyên nước, thích ứng với BĐKH và phát triển kinh tế khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết biến đổi khí hậu và tác động đến tài nguyên nước: Biến đổi khí hậu làm thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, dòng chảy sông ngòi, ảnh hưởng đến cân bằng nước và khả năng cấp nước của các hồ chứa.
  • Mô hình cân bằng nước hồ chứa: Tính toán lượng nước đến, bốc hơi, dòng chảy và nhu cầu sử dụng nước để đánh giá dung tích hữu ích và khả năng cấp nước.
  • Lý thuyết phát triển kinh tế - xã hội bền vững: Đánh giá tác động của phát triển kinh tế, tăng dân số, mở rộng khu công nghiệp đến nhu cầu sử dụng nước.
  • Các khái niệm chính bao gồm: dung tích hữu ích hồ chứa, dòng chảy thiết kế, nhu cầu nước tưới, bốc hơi hồ chứa, kịch bản biến đổi khí hậu (B1, B2, A2).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thủy văn từ trạm Tĩnh Gia (1964-2012), số liệu dòng chảy, tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội huyện Tĩnh Gia, dữ liệu về cơ cấu cây trồng và nhu cầu nước.
  • Phương pháp phân tích:
    • Phân tích thống kê xác suất dòng chảy và lượng mưa, sử dụng phần mềm FFC-2008 và CropWat 8.0 để tính toán nhu cầu nước tưới.
    • Mô hình toán thủy văn và thủy lực để tính toán cân bằng nước hồ chứa, dung tích chết, bồi lắng.
    • Phân tích kịch bản biến đổi khí hậu theo kịch bản phát thải trung bình B2, dự báo nhiệt độ tăng 2-3°C và lượng mưa tăng 2-7% đến năm 2050.
    • Phương pháp điều tra xã hội học và chuyên gia để thu thập ý kiến, đánh giá thực trạng.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ 1980-2012, phân tích kịch bản đến năm 2050, hoàn thiện luận văn năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa tại Thanh Hóa: Nhiệt độ trung bình năm dự kiến tăng từ 1,5 đến 2,4°C trong giai đoạn 2020-2090; lượng mưa năm tăng từ 1,1% đến 5,8% theo kịch bản B2. Mưa mùa mưa tăng, mùa khô giảm, gây ảnh hưởng đến dòng chảy và cân bằng nước hồ chứa.

  2. Dung tích hữu ích hồ Yên Mỹ giảm do bồi lắng và tổn thất nước: Dung tích hữu ích hiện tại khoảng 81,5 triệu m³, dung tích chết và bồi lắng làm giảm khả năng tích trữ nước, ảnh hưởng đến khả năng cấp nước tưới và công nghiệp.

  3. Nhu cầu nước tăng theo phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu: Nhu cầu nước nông nghiệp tăng từ 65,88 triệu m³ (1980-1999) lên 68,27 triệu m³ (2000-2012), nhu cầu nước công nghiệp và sinh hoạt khu vực Nghi Sơn cũng tăng đáng kể, với công suất cấp nước công nghiệp 55.000 m³/ngày.

  4. Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy mùa lũ, mùa kiệt thay đổi: Dòng chảy mùa lũ chiếm 87% tổng lượng dòng chảy năm, mùa kiệt chiếm 13%. Dòng chảy mùa kiệt giảm do lượng mưa mùa khô giảm, ảnh hưởng đến nguồn nước cấp trong mùa khô.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các thay đổi là sự gia tăng nhiệt độ làm tăng bốc hơi, thay đổi lượng mưa theo mùa và sự phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng làm tăng nhu cầu nước. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và thủy lợi. Biểu đồ phân phối dòng chảy năm thiết kế cho thấy sự tập trung dòng chảy vào mùa mưa, trong khi nhu cầu nước lại tăng vào mùa khô, gây áp lực lên hồ chứa. So sánh nhu cầu nước các thời kỳ cho thấy sự gia tăng rõ rệt, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp và sinh hoạt tại khu kinh tế Nghi Sơn. Điều này đòi hỏi phải có các giải pháp công trình và phi công trình để nâng cao khả năng cấp nước, thích ứng với BĐKH và phát triển kinh tế bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp, cải tạo công trình hồ chứa Yên Mỹ: Tăng dung tích hữu ích bằng cách nạo vét bồi lắng, sửa chữa đập, cống và tràn xả để giảm thất thoát nước, đảm bảo an toàn công trình. Thời gian thực hiện: 3-5 năm; chủ thể: Ban quản lý thủy lợi tỉnh Thanh Hóa.

  2. Áp dụng công nghệ quản lý nước thông minh: Sử dụng hệ thống giám sát mực nước, điều tiết tự động để tối ưu hóa việc cấp nước theo nhu cầu thực tế, giảm thất thoát và lãng phí. Thời gian: 2-3 năm; chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Công ty TNHH MTV Sông Chu.

  3. Phát triển các giải pháp phi công trình: Tuyên truyền, đào tạo nông dân về kỹ thuật tưới tiết kiệm nước, chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện khí hậu mới, khuyến khích sử dụng giống cây chịu hạn. Thời gian: liên tục; chủ thể: UBND huyện Tĩnh Gia, các tổ chức nông nghiệp.

  4. Xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế bền vững: Lập quy hoạch sử dụng đất, phát triển khu công nghiệp và đô thị phù hợp với khả năng cấp nước của hồ chứa, đồng thời xây dựng các kịch bản ứng phó thiên tai. Thời gian: 5 năm; chủ thể: UBND tỉnh Thanh Hóa, các sở ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và thủy lợi: Để có cơ sở khoa học trong việc quy hoạch, quản lý và vận hành hồ chứa, đảm bảo cấp nước hiệu quả trong điều kiện biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà hoạch định chính sách phát triển kinh tế - xã hội: Nghiên cứu giúp cân đối giữa phát triển kinh tế, mở rộng khu công nghiệp và bảo vệ nguồn nước, đảm bảo phát triển bền vững.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành môi trường, thủy lợi, khí tượng thủy văn: Cung cấp dữ liệu, phương pháp và kết quả nghiên cứu thực tiễn về tác động của BĐKH đến hệ thống thủy lợi.

  4. Người dân và nông dân vùng Tĩnh Gia: Hiểu rõ tác động của BĐKH và phát triển kinh tế đến nguồn nước, từ đó áp dụng các biện pháp tiết kiệm nước và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến khả năng cấp nước của hồ Yên Mỹ?
    Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa, dẫn đến dòng chảy mùa kiệt giảm và bốc hơi tăng, làm giảm dung tích hữu ích và khả năng cấp nước của hồ. Ví dụ, nhiệt độ dự kiến tăng 2-3°C đến năm 2050, lượng mưa mùa khô giảm 2-6%.

  2. Nhu cầu nước trong khu vực nghiên cứu thay đổi ra sao trong những năm gần đây?
    Nhu cầu nước nông nghiệp tăng từ 65,88 triệu m³ (1980-1999) lên 68,27 triệu m³ (2000-2012), nhu cầu nước công nghiệp và sinh hoạt cũng tăng do phát triển khu công nghiệp Nghi Sơn với công suất cấp nước 55.000 m³/ngày.

  3. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán nhu cầu nước tưới?
    Phương pháp sử dụng mô hình CropWat 8.0, dựa trên cân bằng nước, dữ liệu khí tượng thủy văn và cơ cấu cây trồng, giúp xác định lượng nước tưới cần thiết cho từng vụ mùa.

  4. Giải pháp nào được đề xuất để nâng cao khả năng cấp nước của hồ?
    Bao gồm nâng cấp công trình hồ chứa, áp dụng công nghệ quản lý nước thông minh, phát triển giải pháp phi công trình như tưới tiết kiệm, chuyển đổi cây trồng, và xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu.

  5. Tại sao nghiên cứu này quan trọng đối với phát triển kinh tế - xã hội địa phương?
    Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đảm bảo nguồn nước ổn định cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt, góp phần phát triển bền vững kinh tế - xã hội trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng.

Kết luận

  • Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ trung bình năm từ 1,5 đến 2,4°C và thay đổi lượng mưa, ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước và khả năng cấp nước của hồ Yên Mỹ.
  • Dung tích hữu ích hồ chứa giảm do bồi lắng và tổn thất nước, trong khi nhu cầu nước nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt tăng nhanh.
  • Dòng chảy mùa kiệt giảm, mùa lũ tăng, gây áp lực lên việc điều tiết và cấp nước trong mùa khô.
  • Đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước, thích ứng với biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế bền vững.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý tài nguyên nước và phát triển kinh tế xã hội huyện Tĩnh Gia đến năm 2050, kêu gọi các bên liên quan phối hợp hành động.