Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy mặt nước và khai thác bền vững tài nguyên nước tại lưu vực sông Srepok, Việt Nam

• Tác giả: Vu Thi Hai Ha
• Người hướng dẫn: Dr. Akihiko Kotera
• Trường học: Viet Nam National University, Hanoi - Viet Nam Japan University
• Chuyên ngành: Climate Change and Development
• Đề tài: Assessing Climate Change Impacts on Surface Water Flow for Sustainable Exploitation and Utilization of Water Resources in the Srepok River Basin in Viet Nam
• Loại tài liệu: Master’s thesis
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Ha Noi

• DECLARATION
• ACKNOWLEDGEMENT
• TABLE OF CONTENTS
• 1. The research question and hypothesis
• 2. Research objectives and tasks
• 3. Objects and scope of the research
• 4. Matrix of learning outcomes for the master's thesis
• 5. Contribution of the thesis
• 6. Framework of the Master’s thesis
• 7. Literature review
• 8. CHAPTER 1.1 Background
• 9. The Srepok river basin, a sub-basin in the Lower Mekong
• 10. Table 1.1: Research question and hypothesis
• 11. Table 1.2: Objective and tasks
• 12. Table 1.3: Relations between results of the Master's thesis and MCCD's Program Learning Outcomes (PLOs)
• 13. Figure 1.1: Framework of the thesis
• 14. Appendix A: The MIKE NAM model results
• 15. Appendix B: The water demand in the Srepok river basin
• 16. Appendix C: The reservoirs and hydropower plants information
• 17. Appendix D: The rainfall projection
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• LIST OF ABBREVIATIONS

I. Tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy mặt nước

Biến đổi khí hậu đã và đang gây ra những tác động nghiêm trọng đến dòng chảy mặt nước tại lưu vực sông Srepok. Theo các nghiên cứu, biến đổi khí hậu dẫn đến sự thay đổi trong lượng mưa và nhiệt độ, ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy sông. Cụ thể, trong mùa mưa, dòng chảy có xu hướng tăng, trong khi vào mùa khô, dòng chảy lại giảm mạnh. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến tài nguyên nước mà còn gây ra tình trạng khan hiếm nước, đặc biệt là trong các tháng mùa khô. Một nghiên cứu cho thấy, vào tháng 6, dòng chảy tại trạm Duc Xuyen có thể giảm tới 80%, làm gia tăng nguy cơ hạn hán kéo dài trong khu vực. Những thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn tác động đến đời sống của người dân, đặc biệt là trong nông nghiệp.

1.1. Tình hình hiện tại của dòng chảy

Dòng chảy mặt nước tại lưu vực sông Srepok hiện nay đang chịu ảnh hưởng nặng nề từ biến đổi khí hậu. Theo số liệu từ các trạm quan trắc, lượng nước trung bình hàng năm đã giảm đáng kể trong những năm gần đây. Sự gia tăng nhiệt độ và sự thay đổi trong phân bố lượng mưa đã dẫn đến sự biến động lớn trong dòng chảy mặt nước. Các mô hình dự báo cho thấy, trong tương lai, dòng chảy sẽ tiếp tục giảm trong mùa khô, gây khó khăn cho việc khai thác bền vững tài nguyên nước. Việc quản lý nước trong bối cảnh này trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

II. Đánh giá khả năng khai thác bền vững tài nguyên nước

Khả năng khai thác bền vững tài nguyên nước tại lưu vực sông Srepok đang bị đe dọa bởi những tác động của biến đổi khí hậu. Nhu cầu nước gia tăng do sự phát triển kinh tế và dân số đã tạo ra áp lực lớn lên các nguồn nước. Theo nghiên cứu, nhu cầu nước trong nông nghiệp sẽ tăng cao, trong khi tài nguyên nước lại không đủ để đáp ứng. Việc đánh giá khả năng khai thác bền vững là cần thiết để đảm bảo nguồn nước cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Các giải pháp như quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) cần được áp dụng để tối ưu hóa việc sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước.

2.1. Nhu cầu nước trong các lĩnh vực

Nhu cầu nước trong các lĩnh vực như nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt đang gia tăng nhanh chóng. Theo số liệu, nhu cầu nước trong nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhất, đặc biệt trong mùa khô. Việc khai thác tài nguyên nước bền vững đòi hỏi phải có các biện pháp quản lý hiệu quả để đảm bảo cung cấp đủ nước cho các lĩnh vực này. Các nghiên cứu cho thấy, nếu không có các biện pháp kịp thời, tình trạng khan hiếm nước sẽ trở nên nghiêm trọng hơn trong tương lai.

III. Giải pháp và khuyến nghị

Để đối phó với những tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy mặt nước, cần có các giải pháp đồng bộ và hiệu quả. Một trong những giải pháp quan trọng là áp dụng quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) nhằm tối ưu hóa việc sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước. Ngoài ra, cần có các chính sách khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả trong nông nghiệp. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo sự phát triển bền vững.

3.1. Đề xuất chính sách

Chính phủ cần xây dựng các chính sách cụ thể nhằm hỗ trợ cho việc khai thác bền vững tài nguyên nước. Các chính sách này nên bao gồm việc đầu tư vào công nghệ tiết kiệm nước, khuyến khích sử dụng nước tái chế và bảo vệ các nguồn nước tự nhiên. Đồng thời, cần có các chương trình đào tạo và nâng cao nhận thức cho người dân về việc sử dụng nước hiệu quả và bảo vệ môi trường.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu ngày càng gia tăng, tác động đến tài nguyên nước bề mặt trở thành một trong những thách thức lớn đối với phát triển bền vững. Việt Nam, đặc biệt là khu vực Tây Nguyên, được đánh giá là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu, với sự thay đổi rõ rệt về nhiệt độ và lượng mưa. Lưu vực sông Srepok, diện tích khoảng 18.264 km², trải dài qua bốn tỉnh Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng, là một trong những lưu vực quan trọng của khu vực, đóng vai trò thiết yếu trong phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, lưu vực này đang đối mặt với nhiều vấn đề như giảm lưu lượng nước trong mùa khô, gia tăng tần suất hạn hán, xung đột sử dụng nước giữa các ngành và suy thoái môi trường do khai thác không bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy bề mặt, từ đó xác định khả năng khai thác và sử dụng tài nguyên nước một cách bền vững trong lưu vực sông Srepok. Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn hiện tại và dự báo đến năm 2035, sử dụng các mô hình thủy văn hiện đại để mô phỏng dòng chảy và cân bằng nước. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp dữ liệu khoa học, hỗ trợ hoạch định chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả, góp phần giảm thiểu rủi ro thiên tai và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho khu vực Tây Nguyên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết và mô hình chính: lý thuyết biến đổi khí hậu và mô hình thủy văn MIKE NAM cùng MIKE HYDRO BASIN. Lý thuyết biến đổi khí hậu tập trung vào các kịch bản khí hậu RCP 8.5 từ báo cáo CMIP5 của IPCC, phản ánh xu hướng tăng nồng độ khí nhà kính và tác động đến lượng mưa, nhiệt độ. Mô hình MIKE NAM là mô hình bán phân vùng, mô phỏng quá trình dòng chảy bề mặt dựa trên các kho lưu trữ nước như bề mặt, tầng đất rễ, tầng nước ngầm. Mô hình MIKE HYDRO BASIN được sử dụng để mô phỏng cân bằng nước toàn lưu vực, bao gồm các yếu tố như dòng chảy, khai thác nước, và vận hành hồ chứa.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Dòng chảy bề mặt (Surface water flow)
• Cân bằng nước (Water balance)
• Khai thác bền vững tài nguyên nước (Sustainable water exploitation)
• Kịch bản biến đổi khí hậu RCP 8.5 (Representative Concentration Pathway 8.5)
• Mô hình thủy văn MIKE NAM và MIKE HYDRO BASIN

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu quan trắc thủy văn, khí tượng từ 17 trạm mưa và 3 trạm thủy văn trong giai đoạn 1980-2017, dữ liệu về nhu cầu sử dụng nước từ các kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của bốn tỉnh, cùng thông tin về các hồ chứa và nhà máy thủy điện trong lưu vực. Dữ liệu biến đổi khí hậu được lấy từ báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2016, sử dụng kịch bản RCP 8.5 để dự báo lượng mưa trong giai đoạn 2016-2035.

Phương pháp phân tích chính là mô hình hóa thủy văn với MIKE NAM để mô phỏng dòng chảy hiện tại và dự báo tương lai, kết hợp với MIKE HYDRO BASIN để đánh giá cân bằng nước và khả năng khai thác bền vững. Cỡ mẫu dữ liệu gồm 36 năm quan trắc khí tượng thủy văn, lựa chọn các trạm đại diện cho các tiểu lưu vực chính. Phương pháp chọn mẫu là chọn toàn bộ dữ liệu quan trắc có sẵn, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy. Quá trình hiệu chỉnh và xác nhận mô hình được thực hiện trên các trạm Giang Sơn, Đức Xuyên và Cầu 14 với các chỉ số đánh giá như hệ số Nash-Sutcliffe, sai số trung bình gốc bình phương (RMSE) và độ lệch trung bình (Bias). Thời gian nghiên cứu mô hình là giai đoạn 1985-2015 cho hiện trạng và 2016-2035 cho dự báo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Biến đổi dòng chảy theo mùa: Dòng chảy trung bình hàng năm trong giai đoạn 2016-2035 dự báo tăng khoảng 5-10% trong mùa mưa nhưng giảm mạnh đến gần 80% vào tháng 6 trong mùa khô tại trạm Đức Xuyên, làm tăng nguy cơ hạn hán kéo dài.
2. Sự phân bố dòng chảy theo tiểu lưu vực: Tiểu lưu vực Ea Krong No chiếm khoảng 24% tổng lượng nước bề mặt, trong khi Ia Lop chiếm thấp nhất, khoảng 6%. Sự thay đổi dòng chảy theo mùa và theo tiểu lưu vực có sự khác biệt rõ rệt, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước cho các khu vực.
3. Nhu cầu sử dụng nước tăng cao: Nhu cầu nước toàn lưu vực năm 2017 là khoảng 1.200 triệu m³, dự kiến tăng lên gần 2.000 triệu m³ vào năm 2030, trong đó nông nghiệp chiếm trên 60%.
4. Thiếu hụt nước trong tương lai: Dự báo thiếu hụt nước trong mùa khô có thể lên tới 15-20% tổng nhu cầu, đặc biệt nghiêm trọng ở các tiểu lưu vực Ia Drang và Ea Krong No, gây áp lực lớn lên việc khai thác và sử dụng nước bền vững.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự biến đổi dòng chảy là do tác động của biến đổi khí hậu làm thay đổi lượng mưa theo mùa và tăng nhiệt độ, dẫn đến sự thay đổi cân bằng nước trong lưu vực. Kết quả mô hình MIKE NAM và MIKE HYDRO BASIN cho thấy sự gia tăng dòng chảy trong mùa mưa có thể gây ra lũ lụt cục bộ, trong khi sự giảm mạnh dòng chảy mùa khô làm tăng nguy cơ hạn hán và thiếu nước. So sánh với các nghiên cứu trước đây tại lưu vực Mekong và các lưu vực phụ khác, kết quả này phù hợp với xu hướng chung về sự phân hóa dòng chảy theo mùa do biến đổi khí hậu.

Việc tăng nhu cầu nước do phát triển kinh tế - xã hội và mở rộng diện tích canh tác làm gia tăng áp lực lên nguồn nước, đặc biệt trong bối cảnh nguồn cung giảm trong mùa khô. Các biểu đồ dòng chảy trung bình hàng tháng và biểu đồ thiếu hụt nước theo tiểu lưu vực sẽ minh họa rõ ràng sự chênh lệch giữa cung và cầu nước, hỗ trợ cho việc hoạch định chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM): Áp dụng các giải pháp quản lý tích hợp nhằm cân bằng giữa khai thác và bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu xung đột sử dụng nước giữa các ngành, đặc biệt là nông nghiệp và công nghiệp. Thời gian thực hiện: 2022-2025; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh.
2. Phát triển hệ thống hồ chứa và điều tiết nước: Xây dựng và nâng cấp các công trình thủy lợi, hồ chứa để điều tiết dòng chảy, giảm thiểu tác động của lũ lụt và hạn hán, đảm bảo cung cấp nước ổn định trong mùa khô. Thời gian: 2023-2030; Chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các địa phương.
3. Tăng cường sử dụng công nghệ tiết kiệm nước trong nông nghiệp: Khuyến khích áp dụng tưới nhỏ giọt, tưới phun sương và các kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước nhằm giảm nhu cầu nước trong sản xuất nông nghiệp. Thời gian: 2022-2028; Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các hợp tác xã nông nghiệp.
4. Nâng cao nhận thức và đào tạo cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về biến đổi khí hậu và quản lý nước bền vững cho người dân và các bên liên quan nhằm tăng cường sự tham gia và hợp tác trong bảo vệ nguồn nước. Thời gian: liên tục; Chủ thể: UBND các tỉnh, các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà hoạch định chính sách và quản lý tài nguyên nước: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học và giải pháp thực tiễn giúp xây dựng chính sách quản lý nước hiệu quả, thích ứng với biến đổi khí hậu.
2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành biến đổi khí hậu và thủy văn: Luận văn trình bày phương pháp mô hình hóa hiện đại, dữ liệu cập nhật và phân tích sâu sắc về tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước.
3. Các tổ chức phát triển và phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực môi trường và phát triển bền vững: Thông tin và đề xuất trong luận văn hỗ trợ xây dựng các chương trình can thiệp và hỗ trợ cộng đồng.
4. Người dân và cộng đồng địa phương trong lưu vực sông Srepok: Hiểu rõ về tác động biến đổi khí hậu và các giải pháp quản lý nước giúp nâng cao nhận thức và tham gia bảo vệ nguồn nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến dòng chảy trong lưu vực sông Srepok?
   Biến đổi khí hậu làm tăng dòng chảy trong mùa mưa khoảng 5-10% nhưng giảm mạnh đến gần 80% trong mùa khô, đặc biệt vào tháng 6, gây ra nguy cơ hạn hán kéo dài và thiếu nước nghiêm trọng.

2. Mô hình MIKE NAM và MIKE HYDRO BASIN có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
   Hai mô hình này cho phép mô phỏng chi tiết quá trình dòng chảy và cân bằng nước trên lưu vực, tích hợp dữ liệu khí tượng thủy văn và khai thác nước, giúp đánh giá chính xác tác động biến đổi khí hậu và nhu cầu sử dụng nước.

3. Nhu cầu sử dụng nước trong lưu vực có xu hướng thay đổi ra sao trong tương lai?
   Dự báo nhu cầu nước tăng gần gấp đôi từ khoảng 1.200 triệu m³ năm 2017 lên gần 2.000 triệu m³ năm 2030, chủ yếu do phát triển nông nghiệp và công nghiệp, làm gia tăng áp lực lên nguồn nước.

4. Giải pháp nào được đề xuất để giảm thiểu thiếu hụt nước trong mùa khô?
   Các giải pháp bao gồm quản lý tổng hợp tài nguyên nước, phát triển hồ chứa điều tiết, áp dụng công nghệ tiết kiệm nước trong nông nghiệp và nâng cao nhận thức cộng đồng.

5. Làm thế nào để các địa phương có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này?
   Địa phương có thể sử dụng kết quả mô hình và đề xuất để xây dựng kế hoạch quản lý nước phù hợp, đầu tư công trình thủy lợi, điều chỉnh chính sách sử dụng nước và tổ chức các chương trình đào tạo nâng cao nhận thức.

Kết luận

• Luận văn đã mô phỏng thành công dòng chảy bề mặt hiện tại và dự báo tương lai trong lưu vực sông Srepok, cho thấy sự gia tăng dòng chảy mùa mưa và giảm mạnh mùa khô do biến đổi khí hậu.
• Nhu cầu sử dụng nước tăng nhanh, đặc biệt trong nông nghiệp, dẫn đến thiếu hụt nước nghiêm trọng trong mùa khô, đòi hỏi các giải pháp quản lý bền vững.
• Các mô hình MIKE NAM và MIKE HYDRO BASIN được hiệu chỉnh và xác nhận với độ chính xác cao, là công cụ hữu hiệu cho đánh giá tác động biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước.
• Đề xuất các giải pháp tổng hợp từ quản lý tài nguyên nước, phát triển công trình thủy lợi đến nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm đảm bảo khai thác và sử dụng nước bền vững.
• Nghiên cứu mở ra hướng đi cho các bước tiếp theo trong việc áp dụng mô hình và giải pháp vào thực tiễn quản lý nước tại lưu vực, đồng thời khuyến khích nghiên cứu mở rộng quy mô và cập nhật dữ liệu liên tục.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục theo dõi, cập nhật dữ liệu và mô hình để thích ứng linh hoạt với biến đổi khí hậu trong tương lai.