Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang trở thành thách thức toàn cầu, ảnh hưởng sâu sắc đến cân bằng nước và nguồn tài nguyên nước trên khắp các vùng miền. Tại tỉnh Gia Lai, đặc biệt là khu vực hồ chứa nước Chư Prong, tình trạng thiếu nước diễn ra thường xuyên do mùa khô kéo dài và lượng mưa không ổn định, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Hồ chứa nước Chư Prong, với diện tích lưu vực 15 km² và nhiệm vụ cung cấp nước cho khoảng 700 ha đất nông nghiệp, 34.900 con gia súc, cùng các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt, đang đứng trước áp lực lớn từ sự gia tăng nhu cầu nước và tác động của BĐKH.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến cân bằng nước của hồ chứa nước Chư Prong, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và sử dụng tài nguyên nước hiệu quả, bền vững. Nghiên cứu tập trung phân tích các thành phần nước đến và đi, nhu cầu sử dụng nước của các đối tượng chính trong vùng nghiên cứu, đồng thời dự báo tình hình cân bằng nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2030. Phạm vi nghiên cứu bao gồm hồ chứa nước Chư Prong và lưu vực phụ cận, với dữ liệu khí tượng thủy văn từ trạm Pleiku và các số liệu kinh tế - xã hội liên quan.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý, khai thác và bảo vệ nguồn nước tại Gia Lai, góp phần đảm bảo an ninh nguồn nước, phát triển kinh tế - xã hội bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.

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 cân bằng nước: Xác định mối quan hệ định lượng giữa lượng nước đến (mưa, dòng chảy) và lượng nước đi (bốc hơi, sử dụng) trong hệ thống hồ chứa, nhằm đánh giá khả năng cung cấp nước và duy trì cân bằng nguồn nước.
  • Mô hình mưa tưới (FEC 2008): Sử dụng để xác định mô hình mưa tưới thiết kế, phục vụ tính toán lượng nước đến hồ chứa theo tần suất quy định.
  • Mô hình nhu cầu nước nông nghiệp (CROPWAT): Tính toán nhu cầu nước tưới cho các loại cây trồng chính trong vùng nghiên cứu, dựa trên dữ liệu khí tượng và đặc tính cây trồng.
  • Khái niệm về tác động biến đổi khí hậu đến thủy văn: Bao gồm sự thay đổi lượng mưa, nhiệt độ, dòng chảy và bốc hơi, ảnh hưởng đến nguồn nước và cân bằng nước hồ chứa.
  • Khái niệm về quản lý tổng hợp tài nguyên nước: Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật nhằm cân bằng cung - cầu nước trong điều kiện biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu khí tượng thủy văn từ trạm Pleiku (gần khu vực hồ Chư Prong) giai đoạn 1986-2015, số liệu dòng chảy, diện tích đất, quy mô sử dụng nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và chăn nuôi; dữ liệu kinh tế - xã hội và quy hoạch phát triển vùng đến năm 2030.
  • Phương pháp phân tích:
    • Tính toán mô hình mưa tưới thiết kế bằng phần mềm FEC 2008, xác định lượng mưa tưới ứng với tần suất thiết kế 85%.
    • Tính toán dòng chảy đến hồ dựa trên phương pháp quan hệ mưa - dòng chảy, kết hợp phân phối dòng chảy theo các thông số địa hình và khí hậu.
    • Tính toán bốc hơi phụ thêm dựa trên số liệu bốc hơi ống Piche tại trạm Pleiku, hiệu chỉnh sang bốc hơi mặt nước.
    • Tính toán nhu cầu nước cho các đối tượng sử dụng (nông nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi, công nghiệp) bằng phần mềm CROPWAT và các tiêu chuẩn hiện hành.
    • Phân tích cân bằng nước hồ chứa bằng cách so sánh lượng nước đến và nhu cầu sử dụng, đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu trong điều kiện hiện tại và dự báo đến năm 2030.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu khí tượng thủy văn được lấy từ trạm Pleiku với chuỗi số liệu liên tục và đầy đủ, đại diện cho điều kiện khí hậu khu vực. Các số liệu kinh tế - xã hội và sử dụng nước được thu thập từ các báo cáo chính thức và điều tra thực địa.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu từ năm 1986 đến 2015, phân tích và mô hình hóa cân bằng nước hiện tại, dự báo đến năm 2030 theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Lượng mưa và dòng chảy đến hồ chứa: Lượng mưa trung bình nhiều năm tại trạm Pleiku là khoảng 2.761 mm/năm, trong đó mùa mưa chiếm 82% tổng lượng mưa. Lượng dòng chảy trung bình năm tính toán cho lưu vực hồ Chư Prong là khoảng 27,56 triệu m³, với dòng chảy thiết kế theo tần suất 85% là 18,59 triệu m³/năm. Phân phối dòng chảy theo mùa cho thấy mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 10 chiếm phần lớn dòng chảy, trong khi mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5 có dòng chảy rất thấp, gây áp lực lớn lên cân bằng nước hồ.

  2. Nhu cầu sử dụng nước hiện tại: Tổng nhu cầu nước cho các đối tượng trong vùng nghiên cứu hiện tại là khoảng 21 triệu m³/năm, trong đó nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn với 700 ha đất trồng (597 ha cà phê, 103 ha lúa hai vụ), nhu cầu nước sinh hoạt cho 34.000 người, chăn nuôi với 60.900 con gia súc và nhu cầu công nghiệp tương ứng với giá trị sản phẩm 0,372 tỷ USD/năm.

  3. Cân bằng nước hiện tại: So sánh lượng nước đến và nhu cầu sử dụng cho thấy hồ chứa nước Chư Prong có khả năng đáp ứng đủ nhu cầu trong điều kiện hiện tại, tuy nhiên vào mùa khô và các năm ít mưa, nguy cơ thiếu nước là rất cao. Lượng bốc hơi phụ thêm do diện tích mặt nước hồ tăng lên cũng làm giảm lượng nước khả dụng.

  4. Dự báo đến năm 2030 dưới tác động biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội: Theo kịch bản RCP 4.5, nhiệt độ trung bình khu vực dự kiến tăng khoảng 0,5-0,7°C, lượng mưa có xu hướng giảm nhẹ vào mùa khô và tăng nhẹ vào mùa mưa. Nhu cầu nước dự kiến tăng khoảng 37,65% cho cây công nghiệp, giảm 2,5% cho đất trồng lúa, dân số tăng với tốc độ 1,04%/năm, chăn nuôi và công nghiệp cũng tăng trưởng. Tổng nhu cầu nước đến năm 2030 ước tính tăng lên khoảng 28 triệu m³/năm, vượt quá lượng nước dòng chảy thiết kế, dẫn đến nguy cơ mất cân bằng nước nghiêm trọng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự mất cân bằng nước là do tác động kép của biến đổi khí hậu làm giảm lượng nước mùa khô và sự gia tăng nhu cầu nước do phát triển kinh tế - xã hội. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo ngành và nghiên cứu trước đây về tác động của BĐKH đến nguồn nước tại các lưu vực nhỏ ở Tây Nguyên. Việc sử dụng mô hình mưa tưới và mô hình nhu cầu nước nông nghiệp giúp đánh giá chính xác hơn các thành phần cân bằng nước, đồng thời cho phép dự báo kịch bản tương lai.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân phối dòng chảy theo tháng, bảng tổng hợp nhu cầu nước theo đối tượng và biểu đồ so sánh cân bằng nước hiện tại và dự báo. Các kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý tổng hợp tài nguyên nước, nâng cao hiệu quả sử dụng và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý vận hành hồ chứa: Xây dựng và phê duyệt quy trình vận hành hồ chứa nước Chư Prong phù hợp với kịch bản biến đổi khí hậu, đảm bảo cân bằng cung - cầu nước, đặc biệt trong mùa khô. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Ban quản lý hồ chứa, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Gia Lai.

  2. Nâng cấp và bảo vệ công trình thủy lợi: Đầu tư sửa chữa, nâng cấp hệ thống đập, kênh dẫn nước và thiết bị vận hành để giảm thất thoát nước và tăng khả năng điều tiết. Đồng thời xây dựng vùng đệm bảo vệ công trình, phòng chống lũ lụt hạ du. Thời gian: 3-5 năm; Chủ thể: UBND tỉnh Gia Lai, các đơn vị thi công.

  3. Áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước trong nông nghiệp: Khuyến khích sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt, tưới phun nhằm giảm lượng nước tưới, tăng hiệu quả sử dụng nước trên diện tích 700 ha cây trồng. Thời gian: 2-4 năm; Chủ thể: Nông dân, các tổ chức nông nghiệp, Sở Nông nghiệp.

  4. Phát triển hệ thống giám sát và dự báo nguồn nước: Thiết lập hệ thống quan trắc khí tượng thủy văn, dòng chảy và nhu cầu sử dụng nước liên tục, kết hợp mô hình dự báo để hỗ trợ ra quyết định quản lý tài nguyên nước. Thời gian: 1-3 năm; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Viện Khoa học Thủy lợi.

  5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về tiết kiệm nước, bảo vệ nguồn nước và thích ứng với biến đổi khí hậu cho người dân và các bên liên quan. Thời gian: liên tục; Chủ thể: UBND địa phương, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách tài nguyên nước: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý, vận hành hồ chứa và quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội phù hợp với điều kiện biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành thủy lợi, môi trường và biến đổi khí hậu: Tham khảo phương pháp luận, mô hình tính toán cân bằng nước và tác động BĐKH trong nghiên cứu hồ chứa nhỏ.

  3. Nông dân và doanh nghiệp nông nghiệp tại Gia Lai: Áp dụng các giải pháp tưới tiết kiệm nước, quản lý nguồn nước hiệu quả nhằm nâng cao năng suất và thích ứng với biến đổi khí hậu.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan phát triển: Dựa trên kết quả nghiên cứu để thiết kế các chương trình hỗ trợ phát triển bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu tại khu vực Tây Nguyên.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến cân bằng nước hồ chứa Chư Prong?
    Biến đổi khí hậu làm thay đổi lượng mưa và nhiệt độ, dẫn đến giảm dòng chảy mùa khô và tăng bốc hơi, gây mất cân bằng giữa lượng nước đến và nhu cầu sử dụng. Ví dụ, lượng mưa mùa khô giảm làm giảm nguồn nước bổ sung cho hồ.

  2. Nhu cầu nước của các đối tượng sử dụng trong vùng nghiên cứu được tính toán như thế nào?
    Nhu cầu nước được tính dựa trên diện tích cây trồng, số lượng dân cư, quy mô chăn nuôi và giá trị sản xuất công nghiệp, sử dụng phần mềm CROPWAT và các tiêu chuẩn hiện hành. Ví dụ, nhu cầu nước tưới cho cà phê chiếm phần lớn trong tổng nhu cầu nông nghiệp.

  3. Phương pháp tính toán dòng chảy đến hồ được áp dụng ra sao?
    Dòng chảy được tính theo quan hệ mưa - dòng chảy, kết hợp phân phối dòng chảy theo các thông số địa hình và khí hậu, sử dụng số liệu khí tượng thủy văn từ trạm Pleiku và các công thức chuẩn trong thủy văn.

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để đảm bảo cân bằng nước trong điều kiện biến đổi khí hậu?
    Tăng cường quản lý vận hành hồ chứa, áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước, nâng cấp công trình thủy lợi và phát triển hệ thống giám sát là các giải pháp hiệu quả. Ví dụ, tưới nhỏ giọt giúp giảm lượng nước tưới từ 20-30%.

  5. Làm thế nào để dự báo nhu cầu nước trong tương lai?
    Dự báo dựa trên kịch bản phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu, sử dụng số liệu tăng trưởng dân số, diện tích cây trồng, quy mô chăn nuôi và các mô hình tính toán nhu cầu nước. Ví dụ, nhu cầu nước dự kiến tăng 37,65% cho cây công nghiệp đến năm 2030.

Kết luận

  • Biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng rõ rệt đến cân bằng nước hồ chứa Chư Prong, đặc biệt làm giảm nguồn nước mùa khô và tăng bốc hơi.
  • Hồ chứa hiện tại có khả năng đáp ứng nhu cầu nước nhưng sẽ đối mặt với nguy cơ thiếu nước nghiêm trọng đến năm 2030 do tăng trưởng kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu.
  • Nhu cầu nước cho nông nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi và công nghiệp đều có xu hướng tăng, đòi hỏi quản lý và sử dụng nước hiệu quả hơn.
  • Các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật cần được triển khai đồng bộ nhằm đảm bảo cân bằng cung - cầu nước và phát triển bền vững.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng trong việc thích ứng với biến đổi khí hậu và bảo vệ nguồn nước.

Next steps: Triển khai các giải pháp đề xuất, xây dựng hệ thống giám sát và cập nhật mô hình dự báo cân bằng nước định kỳ.

Call-to-action: Các cơ quan chức năng và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các biện pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả, góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững tại Gia Lai.