Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cái Ninh Hòa, thuộc tỉnh Khánh Hòa, có diện tích khoảng 964 km², bao phủ phần lớn thị xã Ninh Hòa và một phần huyện Vạn Ninh. Vùng này sở hữu tiềm năng phát triển kinh tế-xã hội đa dạng, từ nông nghiệp (lúa, cây ăn quả như xoài, bưởi, cây công nghiệp mía), thủy sản đến du lịch và công nghiệp. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu (BĐKH) cùng với các hiện tượng thiên tai như hạn hán, lũ lụt thường xuyên đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước và khả năng phát triển bền vững của vùng. Hiện tại, hệ thống thủy lợi với 37 công trình (bao gồm 8 hồ chứa, 20 đập dâng và 9 trạm bơm) chỉ đáp ứng được khoảng 49,1% nhu cầu tưới cho 8.341 ha cây trồng, tương đương 28% diện tích đất nông nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các giải pháp cấp nước hiệu quả, thích ứng với điều kiện BĐKH, nhằm phục vụ phát triển kinh tế-xã hội lưu vực sông Cái Ninh Hòa trong giai đoạn hiện tại và tương lai (đến năm 2050). Nghiên cứu tập trung vào việc cân bằng nguồn nước, xác định nhu cầu cấp nước cho các ngành kinh tế chủ lực, đồng thời đề xuất các phương án kỹ thuật và phi công trình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Cái Ninh Hòa với các tiểu vùng thủy lợi đặc trưng, dựa trên dữ liệu khí tượng thủy văn từ năm 1976 đến nay và các kịch bản BĐKH theo RCP 4.5. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc đảm bảo nguồn nước bền vững, góp phần phát triển kinh tế-xã hội, giảm thiểu rủi ro thiên tai và thích ứng với biến đổi khí hậu trong khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý tài nguyên nước tổng hợp (IWRM), mô hình cân bằng nước và các phương pháp phân tích hệ thống. Hai mô hình chính được áp dụng là CROPWAT để tính toán nhu cầu nước cây trồng và MIKE BASIN để mô phỏng cân bằng nước lưu vực. Các khái niệm trọng tâm bao gồm:

  • Cân bằng nước lưu vực: Phân tích sự tương quan giữa nguồn nước tự nhiên (dòng chảy, mưa, nước ngầm) và nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế.
  • Kịch bản biến đổi khí hậu (BĐKH): Sử dụng kịch bản RCP 4.5 để dự báo biến đổi nhiệt độ, lượng mưa và tác động đến nguồn nước.
  • Phân vùng cấp nước: Chia lưu vực thành các tiểu vùng thủy lợi dựa trên đặc điểm địa hình, khí hậu, hiện trạng sử dụng nước và quản lý hành chính.
  • Quản lý tài nguyên nước bền vững: Đảm bảo cân bằng giữa phát triển kinh tế-xã hội và bảo vệ môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, dòng chảy) từ các trạm quan trắc Ninh Hòa, Nha Trang, dữ liệu sử dụng đất, dân số, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và thủy sản. Cỡ mẫu nghiên cứu bao phủ toàn bộ lưu vực sông Cái Ninh Hòa với diện tích 964 km², phân chia thành 5 tiểu vùng thủy lợi.

Phương pháp phân tích gồm:

  • Thu thập và xử lý số liệu: Sử dụng phương pháp thống kê xác suất để xác định đặc trưng khí tượng, phân tích xu hướng biến đổi nhiệt độ và lượng mưa.
  • Mô hình hóa cân bằng nước: Ứng dụng mô hình MIKE BASIN để thiết lập mô hình cân bằng nước hiện trạng và dự báo đến năm 2050 theo kịch bản BĐKH RCP 4.5.
  • Tính toán nhu cầu nước: Sử dụng mô hình CROPWAT để xác định nhu cầu nước tưới cho các loại cây trồng chủ lực, kết hợp với nhu cầu nước sinh hoạt, công nghiệp và thủy sản.
  • Phân vùng cấp nước: Dựa trên tiêu chí địa hình, khí hậu, hiện trạng sử dụng nước và quản lý hành chính để phân chia lưu vực thành các tiểu vùng độc lập tương đối.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2019 đến 2021, bao gồm thu thập số liệu, mô hình hóa, phân tích và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng cấp nước chưa đáp ứng đủ nhu cầu: Hệ thống thủy lợi hiện tại chỉ đáp ứng được 49,1% nhu cầu tưới cho 8.341 ha cây trồng, tương đương 28% diện tích đất nông nghiệp toàn lưu vực (29.766 ha). Tiểu vùng Thượng sông Cái Ninh Hòa chỉ đáp ứng 17% diện tích, Tiểu vùng Đá Bàn 39%, Nam Ninh Hòa 30%, Bán đảo ven biển 13%, và Sông Rọ Tượng 24%.

  2. Tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước: Theo kịch bản RCP 4.5, nhiệt độ trung bình năm tại vùng nghiên cứu dự kiến tăng từ 0,7°C (2016-2035) lên 1,4°C (2046-2065). Lượng mưa trung bình năm tăng khoảng 11,8% trong giai đoạn đầu thế kỷ và duy trì mức tăng tương tự đến giữa thế kỷ. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ vào các tháng mùa khô (VI-VIII) làm tăng nguy cơ hạn hán, ảnh hưởng đến nguồn nước tưới.

  3. Nhu cầu cấp nước tăng theo phát triển kinh tế-xã hội: Dân số dự kiến tăng từ 255.697 người năm 2018 lên khoảng 313.181 người năm 2035 và 324.000 người năm 2050. Nhu cầu nước cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản và sinh hoạt cũng tăng tương ứng. Ví dụ, diện tích trồng lúa vụ Đông Xuân tăng từ 9.063 ha năm 2018 lên 8.813 ha năm 2035, với năng suất lúa tăng từ 53,54 tạ/ha lên 60,72 tạ/ha.

  4. Hiệu quả sử dụng nước còn thấp: Nhiều công trình thủy lợi đã xuống cấp, bồi lấp, mất an toàn như hồ Suối Trầu, đập dâng Đập Cùng, trạm bơm và kênh mương nội đồng chưa được nâng cấp, dẫn đến hiệu quả cấp nước giảm sút. Tỷ lệ đất sản xuất nông nghiệp phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời còn cao, khoảng 28-83% tùy tiểu vùng.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình cân bằng nước cho thấy sự mất cân đối rõ rệt giữa nguồn nước cung cấp và nhu cầu sử dụng, đặc biệt trong các tiểu vùng hạ lưu và vùng ven biển. Biểu đồ cân bằng nước hiện trạng và dự báo đến năm 2050 minh họa sự gia tăng áp lực lên nguồn nước do phát triển kinh tế và biến đổi khí hậu. So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các lưu vực sông miền Trung Việt Nam, tình trạng thiếu nước và hiệu quả sử dụng thấp là phổ biến, đòi hỏi các giải pháp đồng bộ về kỹ thuật và quản lý.

Nguyên nhân chính bao gồm sự xuống cấp của hệ thống công trình thủy lợi, biến đổi khí hậu làm thay đổi chế độ mưa và dòng chảy, cùng với sự gia tăng nhu cầu nước do phát triển công nghiệp, đô thị hóa và chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp. Việc áp dụng mô hình MIKE BASIN và CROPWAT đã giúp đánh giá chính xác nhu cầu và nguồn nước, từ đó đề xuất các phương án cấp nước phù hợp.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch, đầu tư nâng cấp hệ thống thủy lợi, đồng thời đề xuất các giải pháp tưới tiên tiến, tiết kiệm nước nhằm thích ứng với BĐKH và phát triển bền vững kinh tế-xã hội lưu vực sông Cái Ninh Hòa.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp và xây dựng mới hệ thống công trình thủy lợi

    • Mục tiêu: Đáp ứng tối thiểu 70% nhu cầu tưới cho diện tích đất nông nghiệp đến năm 2050.
    • Thời gian: Giai đoạn 2022-2035.
    • Chủ thể thực hiện: UBND tỉnh Khánh Hòa phối hợp với Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
    • Giải pháp bao gồm sửa chữa, nâng cấp hồ chứa, đập dâng, trạm bơm và kênh mương nội đồng, ưu tiên các tiểu vùng Thượng sông Cái Ninh Hòa và Bán đảo ven biển.

  2. Áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước trong nông nghiệp

    • Mục tiêu: Giảm tiêu hao nước tưới ít nhất 20% so với phương pháp truyền thống.
    • Thời gian: 2023-2030.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, các hợp tác xã nông nghiệp và doanh nghiệp công nghệ tưới.
    • Giải pháp gồm tưới nhỏ giọt cho cây xoài, tưới phun mưa cho cây cà phê, sử dụng máy tưới di động cho cây màu và cây công nghiệp.

  3. Quản lý và phân bổ nguồn nước hiệu quả theo mô hình cân bằng nước tổng hợp

    • Mục tiêu: Tối ưu hóa phân bổ nước giữa các ngành sử dụng, đảm bảo dòng chảy môi trường.
    • Thời gian: 2022-2025.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các cơ quan quản lý thủy lợi.
    • Áp dụng mô hình MIKE BASIN để giám sát, dự báo và điều phối nguồn nước theo kịch bản BĐKH.

  4. Tăng cường công tác giám sát, bảo vệ nguồn nước và nâng cao nhận thức cộng đồng

    • Mục tiêu: Giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước và nâng cao hiệu quả sử dụng nước sinh hoạt, sản xuất.
    • Thời gian: Liên tục từ 2022 trở đi.
    • Chủ thể thực hiện: UBND các địa phương, các tổ chức xã hội và cộng đồng dân cư.
    • Giải pháp gồm tuyên truyền, đào tạo, xây dựng quy định quản lý nước và xử lý vi phạm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và thủy lợi

    • Lợi ích: Cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển thủy lợi và quản lý nguồn nước hiệu quả.
    • Use case: Lập kế hoạch đầu tư công trình thủy lợi, điều phối nguồn nước trong điều kiện biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành kỹ thuật tài nguyên nước, môi trường

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp mô hình hóa cân bằng nước, ứng dụng mô hình MIKE BASIN và CROPWAT trong nghiên cứu thực tiễn.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn thạc sĩ, tiến sĩ về quản lý tài nguyên nước.

  3. Doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp, thủy sản

    • Lợi ích: Hiểu rõ nhu cầu nước và các giải pháp tưới tiết kiệm, nâng cao hiệu quả sản xuất trong điều kiện biến đổi khí hậu.
    • Use case: Áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, lập kế hoạch sản xuất phù hợp với nguồn nước.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực phát triển bền vững

    • Lợi ích: Nâng cao nhận thức về bảo vệ nguồn nước, thích ứng với biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế-xã hội bền vững.
    • Use case: Tham gia các chương trình bảo vệ môi trường, quản lý nguồn nước cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần phân vùng cấp nước trong lưu vực sông Cái Ninh Hòa?
    Phân vùng cấp nước giúp quản lý nguồn nước hiệu quả hơn, phù hợp với đặc điểm tự nhiên, khí hậu và nhu cầu sử dụng từng khu vực. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập kế hoạch, phân bổ và giám sát nguồn nước, đồng thời giảm thiểu xung đột giữa các ngành sử dụng nước.

  2. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến nguồn nước trong lưu vực?
    BĐKH làm tăng nhiệt độ trung bình, thay đổi lượng mưa và phân bố dòng chảy, dẫn đến nguy cơ hạn hán kéo dài vào mùa khô và lũ lụt vào mùa mưa. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp nước tưới, sinh hoạt và công nghiệp, đòi hỏi các giải pháp thích ứng kịp thời.

  3. Các mô hình MIKE BASIN và CROPWAT được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    MIKE BASIN mô phỏng cân bằng nước lưu vực, giúp đánh giá nguồn nước sẵn có và phân bổ cho các ngành sử dụng. CROPWAT tính toán nhu cầu nước tưới cho cây trồng dựa trên điều kiện khí hậu và đặc tính cây trồng. Kết hợp hai mô hình này giúp xác định chính xác nhu cầu và nguồn nước, phục vụ quy hoạch cấp nước hiệu quả.

  4. Giải pháp tưới tiết kiệm nước nào phù hợp với vùng nghiên cứu?
    Các giải pháp như tưới nhỏ giọt cho cây xoài, tưới phun mưa cho cây cà phê, sử dụng máy tưới di động cho cây màu và cây công nghiệp được đề xuất nhằm giảm tiêu hao nước, tăng hiệu quả sử dụng và thích ứng với điều kiện khí hậu khô hạn.

  5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong các ngành công nghiệp và sinh hoạt?
    Cần áp dụng các biện pháp quản lý nguồn nước chặt chẽ, sử dụng công nghệ tiết kiệm nước, tái sử dụng nước thải, đồng thời tăng cường giám sát và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước. Các chính sách hỗ trợ và đầu tư hạ tầng cũng đóng vai trò quan trọng.

Kết luận

  • Lưu vực sông Cái Ninh Hòa đang đối mặt với thách thức lớn về cân bằng nguồn nước do biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế-xã hội.
  • Hệ thống thủy lợi hiện tại chỉ đáp ứng khoảng 49,1% nhu cầu tưới, cần nâng cấp và mở rộng để đảm bảo phát triển bền vững.
  • Nhiệt độ và lượng mưa dự kiến tăng theo kịch bản RCP 4.5, làm gia tăng áp lực lên nguồn nước, đặc biệt trong mùa khô.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi công trình như nâng cấp công trình thủy lợi, áp dụng tưới tiết kiệm, quản lý nguồn nước tổng hợp và nâng cao nhận thức cộng đồng.
  • Tiếp tục nghiên cứu, giám sát và cập nhật mô hình cân bằng nước để điều chỉnh chính sách và kế hoạch phát triển phù hợp trong giai đoạn 2022-2050.

Các cơ quan quản lý và nhà đầu tư cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tăng cường nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới nhằm đảm bảo nguồn nước bền vững cho phát triển kinh tế-xã hội lưu vực sông Cái Ninh Hòa.