Giải Pháp Cấp Nước An Toàn Cho Khu Vực Phía Bắc Sông Hàm Luông Tỉnh Bến Tre

Nước là tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển kinh tế - xã hội. 153 trang · Trường Đại Học Thủy Lợi · 2021.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thủy Tiên
• Người hướng dẫn: TS. Khương Thị Hải Yến
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Cấp Thoát Nước
• Đề tài: Giải Pháp Cấp Nước An Toàn Cho Khu Vực Phía Bắc Sông Hàm Luông Tỉnh Bến Tre Giai Đoạn 2020 - 2030
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nghiên cứu cấp nước an toàn trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.1.1. Tổng quan về tình hình cấp nước an toàn trên thế giới
• 1.1.2. Tổng quan về tình hình cấp nước an toàn tại Việt Nam
• 1.1.3. Những nghiên cứu về cấp nước an toàn trên thế giới
• 1.1.4. Những nghiên cứu về cấp nước an toàn tại Việt Nam
• 1.1.5. Các quy định về trách nhiệm, cơ chế, chính sách trong chỉ đạo triển khai thực hiện kế hoạch cấp nước an toàn tại tỉnh Bến Tre
• 1.1.6. Khái niệm về một số biện pháp cấp nước an toàn
• 1.2. Điều kiện tự nhiên, thực trạng phát triển KT - XH Tỉnh Bến Tre
• 1.2.1. Tổng quan về Tỉnh Bến Tre
• 1.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 1.2.2.1. Điều kiện kinh tế
• 1.2.2.2. Thực trạng phát triển đô thị
• 1.2.2.3. Thực trạng phát triển các khu dân cư nông thôn
• 1.2.3. Tổng quan trữ lượng, chất lượng, khả năng khai thác nguồn nước
• 1.2.3.1. Nguồn nước mặt
• 1.2.3.2. Nguồn nước dưới đất
• 1.2.5. Hiện trạng cấp nước vùng khu vực phía Bắc sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre
• 1.2.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁCH TIẾP CẬN
• 2.1. Cơ sở lý thuyết về cấp nước an toàn
• 2.1.1. Cấp nước an toàn tại Việt Nam
• 2.1.2. Triển khai cấp nước an toàn
• 2.1.3. Những nguyên nhân cấp nước không an toàn
• 2.1.4. Hiện trạng cấp nước an toàn khu vực phía Bắc sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre
• 2.1.5. Quy hoạch cấp nước vùng tỉnh Bến Tre giai đoạn 2020 định hướng đến năm 2030
• 2.1.6. Đánh giá hiện trạng hoạt động của hệ thống cấp nước
• 2.1.6.1. Hiện trạng cấp nước toàn tỉnh Bến Tre
• 2.1.6.6. Hiện trạng mạng lưới cấp nước khu vực phía Bắc sông Hàm Luông gồm: Tp.Bến Tre, huyện Châu Thành, huyện Giồng Trôm, huyện Bình Đại, huyện Ba Tri và đánh giá giá hiện trạng mạng lưới cấp nước khu vực phía Bắc sông Hàm Luông
• 2.1.6.6.1. Hiện trạng mạng lưới cấp nước khu vực phía Bắc sông Hàm Luông: Tp.Bến Tre, huyện Châu Thành, huyện Giồng Trôm, huyện Bình Đại, huyện Ba Tre
• 2.1.6.6.2. Đánh giá hiện trạng mạng lưới cấp nước khu vực phía Bắc sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre
• 2.1.7. Nhu cầu dùng nước trong tương lai của toàn tỉnh Bến Tre
• 2.1.7.1. Hiện trạng địa điểm và công suất các nhà máy
• 2.1.7.2. So sánh và chọn nguồn nước
• 2.1.7.3. Tổng hợp nhu cầu dùng nước cho tỉnh Bến Tre giai đoạn 2020 - 2030
• 2.1.8. Ứng dụng phần mềm mô phỏng thủy lực và phân tích, so sánh, lựa chọn phần mềm mô phỏng thủy lực mạng lưới cấp nước
• 2.1.8.1. Phần mềm WaterGems
• 2.1.8.2. Phần mềm Epanet
• 2.1.8.3. So sánh, lựa chọn phần mềm mô phỏng mạng lưới cấp nước
• 2.1.8.4. Cách thức mô phỏng thủy lực bằng phần mềm Epanet
• 2.1.9. Giải pháp giảm mặn, giải pháp thủy lực và giải pháp phân vùng cấp nước an toàn dựa trên cơ sở mô hình thủy lực đã lựa chọn
• 2.1.10. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT, GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC AN TOÀN CHO KHU VỰC PHÍA BẮC SÔNG HÀM LUÔNG TỈNH BẾN TRE GIAI ĐOẠN 2020 – 2030
• 3.1. Xác định, phân tích và đánh giá mức độ các nguy cơ rủi ro đối với hệ thống cấp nước và trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay
• 3.1.1. Biến đổi khí hậu – nước biển dâng
• 3.1.2. Diễn biến mực nước, lưu lượng xâm nhập mặn tỉnh Bến Tre
• 3.1.3. Đánh giá chung về tình hình cấp nước mất an toàn tại khu vực phía Bắc sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre
• 3.1.4. Những nguyên nhân dẫn đến cấp nước không an toàn tại khu vực phía Bắc sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre
• 3.2. Xây dựng bản đồ mức độ yêu cầu cấp nước an toàn
• 3.3. Mô phỏng thủy lực và đánh giá lưu lượng, áp lực trên toàn mạng lưới
• 3.3.1. Phương án 1: Hệ thống cấp nước phân tán
• 3.3.2. Phương án 2: Phương án kết hợp, tập trung nguồn nước thô
• 3.3.3. Đánh giá các phương án đề xuất
• 3.3.4. Lựa chọn phương án
• 3.4. Xây dựng bản đồ mức đảm bảo cấp nước an toàn cho phương án đã lựa chọn của khu vực phía Bắc sông Hàm Luông tỉnh Bến Tre
• 3.5. Các biện pháp bảo đảm cấp nước an toàn
• 3.6. Các yêu cầu về thiết bị, vật tư chính
• 3.7. Đề xuất các biện pháp và kế hoạch triển khai cấp nước an toàn thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu trong tương lai
• 3.8. Quy trình ứng phó với biến đổi xảy ra trong điều kiện vận hành có sự cố, mất kiểm soát và các tình huống khẩn cấp
• 3.9. Giải pháp cấp nước an toàn trong quản lý, vận hành, khai thác công trình để nâng hiệu quả hoạt động công trình cấp nước trong điều kiện biến đổi khí hậu
• 3.10. Bảo vệ nguồn nước
• 3.11. Giải pháp chống thất thoát nước
• 3.12. Kết luận chương 3
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Giải Pháp Cấp Nước An Toàn Bến Tre 2020 2030

Nước là tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, tình trạng mất an toàn cấp nước đang trở thành vấn đề cấp bách trên toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Bến Tre, một tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo cấp nước an toàn cho người dân và các ngành kinh tế. Bài viết này sẽ tổng quan về tình hình cấp nước an toàn Bến Tre giai đoạn 2020-2030, các vấn đề tồn tại và hướng đến các giải pháp bền vững. Theo nghiên cứu, tổng công suất các trạm cấp nước trong tỉnh hiện nay đang cung cấp khoảng 65.000 m3/ngày, nhưng tiêu chuẩn cấp nước trung bình toàn tỉnh chỉ đạt 40 lít/người/ngày (chưa tính thất thoát >28%), cho thấy sự thiếu hụt so với nhu cầu thực tế.

1.1. Tình Hình Cấp Nước An Toàn Trên Thế Giới Hiện Nay

Trên thế giới, khái niệm cấp nước an toàn được hiểu là việc cung cấp nước ổn định, duy trì đủ áp lực, liên tục, đủ lượng nước, đảm bảo chất lượng theo quy chuẩn. Các quốc gia tiên tiến như Phần Lan, New York (Mỹ) đã áp dụng nhiều giải pháp công nghệ và quản lý hiệu quả để đảm bảo nguồn nước sạch cho người dân. Ví dụ, tại Phần Lan, việc ngừng cấp nước được xem là sự cố nghiêm trọng và người dân được đền bù nếu thời gian ngừng cấp vượt quá 12 giờ/năm. New York sử dụng hệ thống dẫn nước bằng trọng lực từ lưu vực Catskill và Delaware, đảm bảo nguồn cung ổn định và hiệu quả.

1.2. Thực Trạng Cấp Nước An Toàn Tại Việt Nam Hiện Nay

Tại Việt Nam, tình hình cấp nước an toàn còn nhiều hạn chế, đặc biệt ở các vùng nông thôn và khu vực ven biển. Chất lượng nguồn nước chưa đảm bảo, hệ thống cấp nước chưa đồng bộ và hiệu quả, tình trạng thất thoát nước còn cao. Bến Tre là một trong những tỉnh chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn, gây khó khăn cho việc khai thác và cung cấp nước sạch. Do đó, việc nghiên cứu và triển khai các giải pháp cấp nước an toàn cho Bến Tre là vô cùng cấp thiết.

II. Thách Thức Cấp Nước Sạch Khu Vực Bắc Sông Hàm Luông

Khu vực phía Bắc sông Hàm Luông, bao gồm TP. Bến Tre, các huyện Châu Thành, Giồng Trôm, Bình Đại và Ba Tri, đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc đảm bảo cấp nước sạch nông thôn. Các vấn đề chính bao gồm: ô nhiễm nguồn nước Bến Tre, xâm nhập mặn, biến đổi khí hậu, hệ thống cấp nước xuống cấp và thiếu vốn đầu tư. Tình trạng này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và phát triển kinh tế - xã hội của khu vực. Theo số liệu thống kê, tỷ lệ hộ dân được tiếp cận với nước sạch còn thấp so với các khu vực khác trong tỉnh.

2.1. Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Nguồn Nước Bến Tre

Biến đổi khí hậu Bến Tre gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng, trong đó có tình trạng xâm nhập mặn ngày càng gia tăng. Nước mặn xâm nhập sâu vào các sông, kênh rạch, làm giảm chất lượng nguồn nước mặt và ảnh hưởng đến khả năng khai thác nước ngọt. Điều này gây khó khăn cho việc cung cấp nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp, đặc biệt trong mùa khô. Nghiên cứu cho thấy, xâm nhập mặn có thể làm giảm năng suất cây trồng và gây thiệt hại kinh tế lớn cho người dân.

2.2. Ô Nhiễm Nguồn Nước Mặt Và Nước Ngầm Tại Bến Tre

Ô nhiễm nguồn nước Bến Tre là một vấn đề nhức nhối, do hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt của người dân. Việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu, xả thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt không qua xử lý đã làm ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt mà còn gây hại cho sức khỏe cộng đồng. Cần có các biện pháp kiểm soát và xử lý ô nhiễm nguồn nước hiệu quả để đảm bảo cấp nước bền vững.

2.3. Hiện Trạng Hệ Thống Cấp Nước Khu Vực Bắc Sông Hàm Luông

Hệ thống mạng lưới cấp nước khu vực phía Bắc sông Hàm Luông còn nhiều hạn chế, bao gồm: đường ống cũ kỹ, xuống cấp, tình trạng thất thoát nước cao, công nghệ xử lý nước lạc hậu và thiếu vốn đầu tư. Nhiều trạm cấp nước hoạt động không hiệu quả, không đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước của người dân. Cần có các giải pháp nâng cấp, cải tạo hệ thống cấp nước, áp dụng công nghệ mới và tăng cường quản lý để nâng cao hiệu quả hoạt động.

III. Giải Pháp Cấp Nước An Toàn Cho Vùng Ven Biển Bến Tre

Để giải quyết các thách thức trên, cần có các giải pháp cấp nước an toàn cho vùng ven biển Bến Tre một cách toàn diện và bền vững. Các giải pháp này cần tập trung vào việc bảo vệ nguồn nước, nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng nước, áp dụng công nghệ xử lý nước tiên tiến và tăng cường quản lý hệ thống cấp nước. Đồng thời, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cấp chính quyền, các ngành chức năng và cộng đồng dân cư để đảm bảo hiệu quả thực hiện.

3.1. Giải Pháp Bảo Vệ Nguồn Nước Ngọt Bến Tre

Giải pháp bảo vệ nguồn nước là yếu tố then chốt để đảm bảo cấp nước an toàn. Cần tăng cường kiểm soát và xử lý ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ rừng ngập mặn, xây dựng các công trình trữ nước mưa và nước mặt, và áp dụng các biện pháp tưới tiêu tiết kiệm nước trong nông nghiệp. Đồng thời, cần nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước và sử dụng nước tiết kiệm.

3.2. Ứng Dụng Công Nghệ Xử Lý Nước Mặn Thành Nước Ngọt

Trong bối cảnh xâm nhập mặn ngày càng gia tăng, việc ứng dụng công nghệ xử lý nước mặn thành nước ngọt là một giải pháp quan trọng. Các công nghệ như thẩm thấu ngược (RO), điện phân (ED) có thể được áp dụng để xử lý nước mặn thành nước ngọt, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của người dân và các ngành kinh tế. Tuy nhiên, cần lựa chọn công nghệ phù hợp với điều kiện địa phương và đảm bảo chi phí hợp lý.

3.3. Xây Dựng Hệ Thống Cấp Nước Tập Trung Và Phi Tập Trung

Cần kết hợp xây dựng hệ thống cấp nước tập trung và cấp nước phi tập trung để đảm bảo cấp nước sinh hoạt hiệu quả. Hệ thống cấp nước tập trung phù hợp với các khu đô thị, khu công nghiệp, trong khi hệ thống cấp nước phi tập trung phù hợp với các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa. Cần có quy hoạch chi tiết và đầu tư đồng bộ để xây dựng hệ thống cấp nước hiện đại, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của người dân.

IV. Quy Hoạch Cấp Nước Bến Tre Giai Đoạn 2020 2030

Để đảm bảo cấp nước an toàn cho Bến Tre trong giai đoạn 2020-2030, cần có quy hoạch chi tiết và đồng bộ, bao gồm: xác định nhu cầu sử dụng nước, đánh giá khả năng cung cấp nước, lựa chọn công nghệ xử lý nước, xây dựng hệ thống cấp nước và quản lý hệ thống cấp nước. Quy hoạch cần dựa trên các yếu tố kinh tế - xã hội, môi trường và biến đổi khí hậu, đảm bảo tính khả thi và bền vững.

4.1. Xác Định Nhu Cầu Dùng Nước Cho Sinh Hoạt Và Sản Xuất

Việc xác định chính xác nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ là cơ sở để lập quy hoạch cấp nước an toàn. Cần dự báo dân số, tốc độ phát triển kinh tế, diện tích cây trồng và quy mô sản xuất công nghiệp để ước tính nhu cầu dùng nước trong tương lai. Đồng thời, cần tính đến các yếu tố như biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn và tình trạng ô nhiễm nguồn nước.

4.2. Đánh Giá Khả Năng Cung Cấp Nước Từ Các Nguồn

Cần đánh giá khả năng cung cấp nước từ các nguồn nước mặt, nước ngầm và nước mưa để xác định nguồn cung cấp nước chính cho Bến Tre. Đồng thời, cần đánh giá chất lượng nguồn nước và khả năng xử lý nước để đảm bảo tiêu chuẩn nước sạch. Cần có các giải pháp khai thác và sử dụng nguồn nước hợp lý, tránh tình trạng khai thác quá mức gây cạn kiệt nguồn nước.

4.3. Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Nước Phù Hợp Với Điều Kiện Bến Tre

Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước phù hợp với điều kiện địa phương là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng nước sạch. Cần xem xét các yếu tố như chất lượng nguồn nước, chi phí đầu tư và vận hành, khả năng bảo trì và vận hành, và tác động môi trường để lựa chọn công nghệ xử lý nước tối ưu. Các công nghệ như lọc cát, khử trùng bằng clo, ozone, UV và thẩm thấu ngược có thể được áp dụng tùy thuộc vào điều kiện cụ thể.

V. Ứng Dụng Mô Hình Thủy Lực Trong Cấp Nước An Toàn Bến Tre

Việc ứng dụng mô hình thủy lực là một công cụ hữu ích để phân tích và đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống cấp nước. Mô hình thủy lực có thể giúp xác định các điểm yếu trong hệ thống, dự báo lưu lượng và áp lực nước, và tối ưu hóa việc vận hành hệ thống. Đồng thời, mô hình thủy lực có thể được sử dụng để đánh giá tác động của các giải pháp cải tạo và nâng cấp hệ thống cấp nước.

5.1. Giới Thiệu Về Phần Mềm Mô Phỏng Thủy Lực Epanet

Epanet là một phần mềm mô phỏng thủy lực miễn phí và mã nguồn mở, được phát triển bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA). Epanet có thể được sử dụng để mô phỏng hoạt động của hệ thống cấp nước, bao gồm: đường ống, bơm, van, bể chứa và các điểm tiêu thụ nước. Epanet cung cấp các công cụ để phân tích lưu lượng, áp lực nước, chất lượng nước và chi phí năng lượng.

5.2. Xây Dựng Mô Hình Thủy Lực Cho Mạng Lưới Cấp Nước Bến Tre

Để xây dựng mô hình thủy lực cho mạng lưới cấp nước Bến Tre, cần thu thập các dữ liệu về: sơ đồ mạng lưới, đường kính và chiều dài đường ống, vị trí và công suất bơm, vị trí và dung tích bể chứa, và nhu cầu sử dụng nước tại các điểm tiêu thụ. Sau đó, các dữ liệu này được nhập vào phần mềm Epanet để xây dựng mô hình. Mô hình cần được hiệu chỉnh và kiểm tra để đảm bảo tính chính xác.

5.3. Phân Tích Và Đánh Giá Hiệu Quả Hoạt Động Của Hệ Thống

Sau khi xây dựng và hiệu chỉnh mô hình thủy lực, có thể sử dụng mô hình để phân tích và đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống cấp nước. Mô hình có thể giúp xác định các điểm có áp lực nước thấp, lưu lượng nước không đủ, hoặc chất lượng nước kém. Đồng thời, mô hình có thể được sử dụng để đánh giá tác động của các giải pháp cải tạo và nâng cấp hệ thống, như: thay thế đường ống cũ, tăng công suất bơm, hoặc xây dựng thêm bể chứa.

VI. Đề Xuất Kế Hoạch Triển Khai Cấp Nước An Toàn Thích Ứng BĐKH

Để đảm bảo cấp nước an toàn trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cần có kế hoạch triển khai chi tiết và đồng bộ, bao gồm: nâng cao năng lực quản lý, tăng cường hợp tác quốc tế, và xây dựng cơ chế tài chính bền vững. Kế hoạch cần dựa trên các yếu tố kinh tế - xã hội, môi trường và biến đổi khí hậu, đảm bảo tính khả thi và bền vững.

6.1. Nâng Cao Năng Lực Quản Lý Hệ Thống Cấp Nước

Cần nâng cao năng lực quản lý hệ thống cấp nước ở tất cả các cấp, từ tỉnh đến địa phương. Điều này bao gồm: đào tạo và bồi dưỡng cán bộ quản lý, xây dựng quy trình vận hành và bảo trì hệ thống, và áp dụng các công nghệ quản lý hiện đại. Đồng thời, cần tăng cường kiểm tra và giám sát hoạt động của các đơn vị cấp nước để đảm bảo tuân thủ các quy định về chất lượng nước và dịch vụ.

6.2. Tăng Cường Hợp Tác Quốc Tế Về Cấp Nước An Toàn

Cần tăng cường hợp tác quốc tế với các tổ chức, quốc gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực cấp nước an toàn. Điều này bao gồm: trao đổi kiến thức và kinh nghiệm, tiếp nhận công nghệ mới, và thu hút vốn đầu tư. Đồng thời, cần tham gia các diễn đàn quốc tế về cấp nước để cập nhật thông tin và chia sẻ kinh nghiệm.

6.3. Xây Dựng Cơ Chế Tài Chính Bền Vững Cho Cấp Nước

Cần xây dựng cơ chế tài chính bền vững cho cấp nước an toàn, bao gồm: tăng cường huy động vốn từ các nguồn khác nhau, như: ngân sách nhà nước, vốn ODA, vốn tư nhân và vốn cộng đồng. Đồng thời, cần xây dựng chính sách giá nước hợp lý, đảm bảo bù đắp chi phí sản xuất và khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm. Cần có cơ chế hỗ trợ tài chính cho các hộ nghèo và các đối tượng chính sách để đảm bảo tiếp cận nước sạch.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long đang đối mặt với những thách thức nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu và hiện tượng nước biển dâng, trong đó tỉnh Bến Tre là một trong những địa phương chịu tổn thương nặng nề nhất. Với tốc độ tăng trưởng GRDP bình quân đạt từ 9,1% đến 9,5%/năm và thu nhập bình quân đầu người đạt 48,6 triệu đồng vào năm 2020, nhu cầu về hạ tầng cấp nước phục vụ công nghiệp và đô thị hóa tại Bến Tre đang tăng trưởng nhanh chóng. Tuy nhiên, tổng công suất cấp nước sạch toàn tỉnh chỉ đạt khoảng 65.000 m3/ngày đối với hệ thống đô thị và khoảng 200.000 m3/ngày khi tính toàn bộ 68 trạm cấp nước phân tán. Mức tiêu chuẩn cấp nước thực tế ở khu vực nông thôn mới chỉ đạt khoảng 40 lít/người/ngày, đi kèm với tỷ lệ thất thoát nước sạch trên toàn mạng lưới vượt mức 28%.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng hạn mặn lịch sử các năm 2016 và 2019 - 2020, khi 100% các nhà máy nước mặt trên địa bàn tỉnh đều bị nhiễm mặn nghiêm trọng, làm gián đoạn sinh hoạt của hơn 870.000 người dân. Đề tài hướng tới mục tiêu đánh giá toàn diện nguy cơ rủi ro cấp nước, phân tích trữ lượng - chất lượng nguồn nước và ứng dụng mô hình toán thủy lực để xây dựng phương án cấp nước an toàn bền vững cho khu vực phía Bắc sông Hàm Luông giai đoạn 2020 - 2030, bao gồm địa bàn thành phố Bến Tre và 4 huyện: Châu Thành, Giồng Trôm, Bình Đại, Ba Tri với tổng diện tích tự nhiên hơn 1.400 km2. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược, cung cấp căn cứ khoa học chuẩn xác để nâng tỷ lệ dân cư đô thị được cấp nước sạch đạt 95% - 100% với tiêu chuẩn 120 - 150 lít/người/ngày, đồng thời nâng tỷ lệ cấp nước sạch nông thôn đạt quy chuẩn Bộ Y tế từ mức 36,0% hiện nay lên trên 70% vào năm 2030.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên khung lý thuyết Quản lý rủi ro và Kế hoạch cấp nước an toàn (Water Safety Plan - WSP) do Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến nghị và được thể chế hóa tại Việt Nam qua Thông tư số 08/2012/TT-BXD cùng Quyết định số 1566/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ. Tiếp cận cấp nước an toàn bao gồm việc thiết lập hệ thống kiểm soát đa rào cản từ lưu vực nguồn nước thô, quy trình công nghệ xử lý tại nhà máy, đến hệ thống mạng lưới đường ống truyền dẫn và phân phối. Bên cạnh đó, đề tài ứng dụng lý thuyết thủy lực dòng chảy áp lực trong mạng lưới đường ống kín dựa trên các phương trình bảo toàn lưu lượng và tổn thất áp lực Hazen-Williams và Darcy-Weisbach.

Các khái niệm cốt lõi được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm: Cấp nước an toàn (cung cấp liên tục, đủ áp lực, đủ lưu lượng và đạt chuẩn QCVN 01:2009/BYT); Phân vùng quản lý áp lực và lưu lượng (District Metered Area - DMA); Xâm nhập mặn cực hạn (nồng độ mặn vượt ngưỡng 0,25‰ và 1,00‰ tại công trình thu); Tỷ lệ thất thoát nước không doanh thu (NRW).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu đa tầng bao gồm: chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn và độ mặn giai đoạn 2001 - 2020 của Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh Bến Tre; số liệu khảo sát hiện trạng 68 nhà máy và trạm cấp nước; tài liệu quan trắc địa chất thủy văn của Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam về 8 tầng chứa nước ngầm (Holocen, Pleistocen trên, Pleistocen giữa-trên, Pleistocen dưới, Pliocen giữa, Pliocen dưới, Miocen trên và Miocen giữa-trên).

Cỡ mẫu khảo sát thực địa bao gồm 100% các công trình cấp nước tập trung trên địa bàn 5 đơn vị hành chính phía Bắc sông Hàm Luông, kết hợp khảo sát chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên đối với 500 hộ dân tại các vùng sinh thái ngọt, lợ và mặn ven biển. Phương pháp chọn mẫu này đảm bảo tính đại diện cao cho các hình thái dùng nước mặt, nước ngầm tầng nông và nước mưa.

Nghiên cứu sử dụng phần mềm mô phỏng thủy lực chuyên dụng EPANET do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) phát triển. Lý do lựa chọn EPANET là nhờ khả năng tính toán thủy lực cân bằng nút và mạng lưới vòng chính xác cao trong các chế độ dùng nước thay đổi theo giờ (hệ số giờ dùng nước cao điểm từ 1,3 đến 1,5), tương thích tốt với dữ liệu GIS và tối ưu hóa chi phí đầu tư tuyến ống. Tiến trình nghiên cứu được triển khai thực hiện từ năm 2020 đến năm 2021 với tầm nhìn quy hoạch hạ tầng đồng bộ đến năm 2030.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu chỉ ra sự thiếu hụt công suất nghiêm trọng và mất cân đối nguồn nước. Toàn vùng nghiên cứu hiện có 68 công trình cấp nước nhưng phân bố phân tán và manh mún. Riêng huyện Châu Thành có 14 công trình với tổng công suất thiết kế 1.045 m3/giờ nhưng công suất khai thác thực tế chỉ đạt 795 m3/giờ (đạt 76,0% công suất thiết kế). Nguồn nước ngầm tại khu vực có dấu hiệu suy giảm mực nước tĩnh liên tục từ 0,19m đến hơn 2,0m/năm, đặc biệt tầng Pliocen dưới ở độ sâu 258 - 305m dù có chất lượng tốt nhưng lưu lượng khai thác rất hạn chế và có nguy cơ lợ hóa cao nếu khai thác quá mức.

Thứ hai, mạng lưới đường ống phân phối bộc lộ nhiều điểm nghẽn kỹ thuật và tỷ lệ thất thoát cao. Tỷ lệ thất thoát nước sạch toàn vùng bình quân ở mức trên 28%, một số khu vực nông thôn lên tới 35%. Áp lực cuối mạng tại các xã ven biển huyện Bình Đại và Ba Tri trong các giờ dùng nước cao điểm thường xuyên rơi vào tình trạng áp lực âm hoặc dưới 0,2 bar (tiêu chuẩn yêu cầu tối thiểu 1,0 bar), dẫn tới nguy cơ tái ô nhiễm ngược vào đường ống.

Thứ ba, tác động của xâm nhập mặn ngày càng lấn sâu vào nội đồng. Ranh mặn 4‰ trên sông Cửa Đại và sông Hàm Luông trong mùa khô đã xâm nhập sâu từ 45 đến 65 km tính từ cửa biển, bao trùm hầu hết các vị trí lấy nước thô hiện hữu của thành phố Bến Tre và huyện Giồng Trôm. Nước ngọt cục bộ chỉ còn duy trì ổn định quanh năm tại khu vực thượng nguồn thuộc huyện Chợ Lách và một phần phía Tây huyện Châu Thành.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng mất an toàn cấp nước bắt nguồn từ đặc thù địa hình trũng thấp (cao độ trung bình 1,5 - 2,0m) và sự phụ thuộc hoàn toàn vào lưu lượng dòng chảy từ thượng nguồn sông Mê Kông đổ về sông Tiền. Khi dòng chảy thượng lưu suy giảm từ 20% đến 35% trong mùa khô, triều cường Biển Đông đẩy mặn vào sâu các kênh rạch nội đồng. Mô hình quản lý còn phân tán giữa Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước Bến Tre (quản lý đô thị) và Trung tâm Nước sạch & VSMT nông thôn (quản lý 62 trạm cấp nước) dẫn tới sự chồng chéo và thiếu tính liên kết mạng.

So sánh với các mô hình cấp nước tiên tiến tại Công ty Cấp nước Hải Dương (giảm thất thoát từ 26% xuống 11%, điện năng tiêu thụ giảm từ 0,45 kWh/m3 xuống 0,27 kWh/m3) hay Tổng công ty Cấp nước Sài Gòn (Sawaco), việc ứng dụng hệ thống điều khiển tự động SCADA kết hợp mô phỏng thủy lực đóng vai trò quyết định.

Trên cơ sở tính toán mô hình EPANET cho 2 phương án (Phương án 1: Cấp nước phân tán cục bộ và Phương án 2: Hệ thống liên vùng tập trung nguồn nước thô thượng nguồn), kết quả mô phỏng thủy lực giờ dùng nước cao điểm cho thấy Phương án 2 vượt trội hoàn toàn. Dữ liệu tính toán trên mạng lưới đường ống truyền dẫn cấp 1 (đường kính D300 - D800) được thể hiện rõ nét qua bảng cân đối thủy lực và bản đồ phân chia 05 phân vùng DMA. Vận tốc dòng chảy trong ống được kiểm soát tối ưu trong dải 0,8 - 1,5 m/s, áp lực nút tại tất cả các điểm bất lợi nhất ở huyện Bình Đại và Ba Tri đều duy trì ổn định từ 1,2 đến 1,8 bar.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả mô phỏng thủy lực và phân tích nguy cơ hạn mặn, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật - quản lý mang tính đột phá cho khu vực phía Bắc sông Hàm Luông giai đoạn 2020 - 2030:

Thứ nhất, xây dựng hệ thống thu gom và truyền dẫn nước thô tập trung từ thượng nguồn ngọt hóa. Tiến hành xây dựng tuyến ống truyền dẫn nước thô liên huyện (đường kính D600 - D1000) lấy nước từ khu vực sông Tiền thuộc huyện Châu Thành và Chợ Lách để tiếp dẫn nước ngọt về các nhà máy nước lớn tại TP. Bến Tre, Giồng Trôm, Ba Tri và Bình Đại. Mục tiêu bảo đảm cung cấp đủ 180.000 - 220.000 m3/ngày nước thô không nhiễm mặn trong suốt mùa khô, hoàn thành giai đoạn 1 vào năm 2025. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng các Công trình Nông nghiệp và PTNT tỉnh Bến Tre phối hợp với Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Bến Tre.

Thứ hai, tái cấu trúc mạng lưới phân phối và phân vùng cấp nước thành 05 tiểu vùng DMA kỹ thuật số. Thiết lập các trạm đo lưu lượng điện từ và cảm biến áp lực kết nối trực tuyến qua hệ thống SCADA tại các ranh giới cấp nước giữa TP. Bến Tre, Châu Thành, Giồng Trôm, Bình Đại và Ba Tri. Mục tiêu cụ thể là kiểm soát áp lực mạng lưới từ 1,5 - 2,5 bar và giảm tỷ lệ thất thoát nước không doanh thu từ mức trên 28% hiện nay xuống dưới 18% vào năm 2025 và dưới 15% vào năm 2030. Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp khai thác và vận hành mạng lưới cấp nước.

Thứ ba, hiện đại hóa công nghệ xử lý và bổ sung giải pháp xử lý mặn khẩn cấp. Nâng cấp các nhà máy nước hiện hữu sang công nghệ lắng lamen kết hợp keo tụ PAC tự động và hệ thống lọc cát nhanh hai lớp. Tại các trạm cấp nước trọng điểm ven biển, lắp đặt các modul thẩm thấu ngược (RO) công suất từ 1.000 - 3.000 m3/ngày để xử lý nguồn nước nhiễm mặn nhẹ trong các tình huống khẩn cấp, bảo đảm chất lượng nước thành phẩm đạt chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT. Timeline triển khai: Giai đoạn 2021 - 2026. Chủ thể: Các đơn vị quản lý trạm cấp nước nông thôn và đô thị.

Thứ tư, hoàn thiện cơ chế quản lý tài nguyên nước và đào tạo nhân lực. Thực hiện nghiêm Quyết định số 39/2019/QĐ-UBND về quản lý hoạt động cấp nước trên địa bàn tỉnh; kiểm soát chặt chẽ việc khoan khai thác nước ngầm tầng sâu; xây dựng quy chế phối hợp vận hành điều tiết các cống thủy lợi ngăn mặn (như cống Ba Lai, cống rạch Bến Tre). Đào tạo chuyên sâu đội ngũ kỹ sư vận hành về phân tích thủy lực số hóa và ứng phó sự cố cấp nước trước năm 2024. Chủ thể: Sở Xây dựng phối hợp Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bến Tre.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, các cơ quan quản lý nhà nước như Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bến Tre và các tỉnh ven biển vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Luận văn cung cấp khung dữ liệu thực nghiệm và luận cứ kỹ thuật chuẩn xác để phê duyệt, điều chỉnh đồ án quy hoạch cấp nước vùng và xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu giai đoạn 2021 - 2030.

Thứ hai, các doanh nghiệp cấp nước và các đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng kỹ thuật cấp thoát nước. Đây là tài liệu tham khảo thực chiến về quy trình mô phỏng thủy lực bằng EPANET, các thông số thiết kế tuyến ống truyền dẫn nước thô liên vùng và giải pháp phân vùng quản lý thất thoát nước DMA.

Thứ ba, giảng viên, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Kỹ thuật Cấp thoát nước, Kỹ thuật Tài nguyên nước và Kỹ thuật Môi trường. Luận văn là case study học thuật điển hình về giải quyết bài toán cấp nước thích ứng hạn mặn tại các vùng cửa sông ven biển.

Thứ tư, các tổ chức quốc tế và chuyên gia nghiên cứu về biến đổi khí hậu và phát triển bền vững tại Đồng bằng sông Cửu Long. Tài liệu cung cấp góc nhìn đa chiều về giải pháp công trình kết hợp phi công trình trong quản trị an ninh nguồn nước sạch.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao khu vực phía Bắc sông Hàm Luông cần giải pháp cấp nước liên vùng thay vì các trạm xử lý phân tán?

Mô hình phân tán với 68 trạm cấp nước nhỏ lẻ hiện nay bộc lộ nhược điểm lớn khi hạn mặn xảy ra, do 100% trạm lấy nước tại chỗ đều bị nhiễm mặn trên 1,0‰. Giải pháp liên vùng cho phép tập trung khai thác nguồn nước ngọt ổn định từ thượng lưu huyện Châu Thành và Chợ Lách, dẫn truyền qua mạng lưới đường ống cấp 1 đến các trạm phân phối, bảo đảm an toàn nguồn nước cho hơn 870.000 dân.

Phần mềm EPANET đóng vai trò then chốt như thế nào trong nghiên cứu này?

EPANET cho phép mô phỏng động thái thủy lực của hàng trăm nút và đoạn ống theo các khung giờ dùng nước cao điểm (hệ số từ 1,3 đến 1,5). Thông qua mô hình, nghiên cứu đã tính toán chính xác tổn thất áp lực, xác định đường kính ống tối ưu từ D300 đến D1000 và kiểm soát vận tốc dòng chảy trong ngưỡng an toàn từ 0,8 đến 1,5 m/s, tránh hiện tượng áp lực âm gây nhiễm bẩn đường ống.

Giải pháp nào giải quyết căn cơ bài toán xâm nhập mặn trong mùa khô tại Bến Tre?

Giải pháp căn cơ nhất là kết hợp công trình hồ trữ nước ngọt thô và hệ thống đường ống chuyển nước từ vùng thượng nguồn chưa bị nhiễm mặn, kết hợp vận hành đồng bộ hệ thống thủy lợi Bắc Bến Tre (cống Ba Lai). Đối với các khu vực biệt lập ven biển, ứng dụng công nghệ lọc màng RO công suất 1.000 - 3.000 m3/ngày là giải pháp bổ trợ tức thời trong các tháng đỉnh điểm hạn mặn.

Làm thế nào để giảm tỷ lệ thất thoát nước sạch từ trên 28% xuống dưới 15% vào năm 2030?

Nghiên cứu đề xuất phân chia mạng lưới thành 05 phân vùng DMA độc lập, lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng điện từ đầu nguồn và cảm biến áp lực truyền dữ liệu SCADA theo thời gian thực. Việc giám sát liên tục giúp phát hiện điểm rò rỉ ngầm trong vòng 24 giờ, kết hợp bảo dưỡng định kỳ van xả khí và thay thế ống cũ mục nát.

Nguồn nước ngầm tại Bến Tre có thể khai thác quy mô lớn để thay thế nước mặt bị nhiễm mặn không?

Không thể khai thác quy mô lớn. Kết quả quan trắc địa chất thủy văn cho thấy 7 trong 8 tầng chứa nước ngầm tại Bến Tre chủ yếu là nước lợ và nước mặn. Tầng Pliocen dưới ở độ sâu 258 - 305m có nước ngọt nhưng trữ lượng hạn chế và mực nước tĩnh đang suy giảm liên tục từ 0,5 - 2,0m/năm. Khai thác quá mức sẽ gây sụt lún mặt đất và mặn hóa vĩnh viễn tầng chứa nước.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng cấp nước khu vực phía Bắc sông Hàm Luông, chỉ ra 3 nguy cơ cốt lõi: xâm nhập mặn diện rộng, tỷ lệ thất thoát nước sạch cao vượt mức 28% và hạ tầng cấp nước manh mún với 68 trạm phân tán.
• Nghiên cứu đã phân tích chi tiết đặc điểm địa chất thủy văn của 8 tầng chứa nước ngầm, khẳng định nguồn nước mặt thượng lưu là nguồn cấp chủ đạo và duy nhất bảo đảm tính khả thi lâu dài.
• Luận văn đã ứng dụng thành công phần mềm mô phỏng thủy lực EPANET, tối ưu hóa phương án quy hoạch mạng lưới truyền dẫn nước thô liên huyện và phân chia 05 phân vùng DMA kỹ thuật số với áp lực mạng lưới duy trì đạt từ 1,2 đến 1,8 bar.
• Đề tài đã đề xuất hệ thống 4 giải pháp đồng bộ về công trình, công nghệ xử lý và thể chế quản lý theo Quyết định số 39/2019/QĐ-UBND của UBND tỉnh Bến Tre, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ cấp nước sạch nông thôn đạt quy chuẩn lên 70% vào năm 2030.
• Các đơn vị quản lý nhà nước và doanh nghiệp cấp nước cần nhanh chóng lập dự án đầu tư xây dựng tuyến ống truyền dẫn nước ngọt thượng nguồn giai đoạn 2021 - 2025 nhằm chủ động bảo đảm an ninh nguồn nước sạch trước các diễn biến cực đoan của biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt được khi thực hiện đề tài, các cách tiếp cận, nội dung nghiên cứu và phương pháp thực hiện để đạt được các mục tiêu đó. Luận văn gồm 3 chương chính, phụ lục và danh mục tài liệu tham khảo. 5 TỔNG QUAN Tổng quan về nghiên cứu cấp nước an toàn trên thế giới và tại Việt Nam 1.1 Tổng quan về tình hình cấp nước an toàn trên thế giới 1.1Cấp nước an toàn trên thế giới Khái niệm cấp nước an toàn trên thế giới: Cấp nước an toàn là việc cung cấp nước ổn định, duy trì đủ áp lực, liên tục, đủ lượng nước, đảm bảo chất lượng nước theo quy chuẩn, quy định. Cấp nước an toàn bao gồm cả việc xác định được các mối nguy hiểm có nguy cơ đe dọa đến nguồn nước nhằm mục đích làm giảm thiểu đến mức thấp nhất những nguy cơ có thể xảy ra để giúp cho việc kiểm soát chất lượng nước cấp một cách hiệu quả nhất và nguồn nước cấp cho người dân được an toàn.

Tại Phần Lan, nước sạch có thể sử dụng trực tiếp tại vòi nước sinh hoạt căn hộ, việc ngừng cấp nước là sự cố về nước và quản lý về rủi ro được xác định bằng cách tính tổng số thời gian ngưng cấp nước trong 1 năm, nếu số thời gian này vượt qua 12 giờ, người sử dụng có thể yêu cầu đền bù chi phí cấp nước tối thiểu 2%. Do vậy, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cấp nước tại Phần Lan được xem như vấn đề sống còn của doanh nghiệp. Tại nhiều quốc gia như Estonia, Malaysia, Hàn Quốc…, cấp phép hoặc quyết định ủy quyền đối với dịch vụ cấp nước là cơ sở để ràng buộc về điều kiện được phép kinh doanh nước sạch của chính quyền khi giao cho tư nhân thực hiện. Các hình thức cấp nước có thể, thể hiện bằng việc ủy quyền hoặc giấy phép hoạt động ( Estonia: hợp đồng, Malaysia: giấy phép, Hàn Quốc: Ủy quyền).

Nội dung của việc cấp phép cơ bản bao gồm quyền quản lý công trình cấp nước, quyền kinh doanh dịch vụ cấp nước, khu vực cung cấp dịch vụ cấp nước, các điều khoản về chuyển nhượng, gia hạn, thu hồi, cấp lại, yêu cầu chất lượng dịch vụ. Tại thành phố New York, Mỹ: ( Soha.vn, 2016) Nguồn nước được xử lý tại lưu vực Catskill và Delaware nằm cách trung tâm thành phố 201 km về phía Tây cung cấp 6 90% lượng nước cho thành phố. Tất cả lượng nước đó được dẫn đến thành phố nhờ trọng lực” nguồn năng lượng hiệu quả”. Áp lực nước để đưa nước đến tầng thứ 6 của hầu hết các tòa nhà.

Là một thành phố lớn bậc nhất thế giới với công suất hoạt động liên tục nhưng New York chưa từng xảy ra một đợt thiếu nước nào. Có thể thấy New York rất chú trọng đến hiệu quả cấp nước sinh hoạt. Để đạt được các hiệu quả này New York đã nghiên cứu ứng dụng vận hành rất nhiều các giải pháp kỹ thuật, trong đó đặc biệt là mô phỏng phân tích thủy lực chính xác bằng các phần mềm thủy lực nội địa của hãng (Benley – Mỹ) và các phần mềm của tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ ( US EPA). Ở các nước tiên tiến hay các nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Canada, Anh, Hà Lan, Đức, Singapore, Nhật Bản,… chất lượng nước nguồn và nước sử dụng rất tốt.

Chất lượng nước dịch vụ cao, nguồn nước cấp thường xuyên liên tục và ổn định với đầy đủ áp lực, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước khá lớn từ thấp là 128 lít/người/ngày (Hà Lan) tới cao nhất 371 lít/người/ngày (Mỹ). Số người sử dụng nước sạch ở các nước tiên tiến này đạt tới 96% đến 100%.