CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC VÀ TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan các giải pháp cấp nước phục vụ phát triển kinh tế-xã hội 1. Tổng quan các giải pháp cấp nước trên thế giới Nước là thành phần quan trọng của môi trường sống, là động lực chủ yếu chi phối mọi hoạt động dân sinh kinh tế của con người. Nguồn nước là có hạn và thường phân bố không đều theo không gian và thời gian, do vậy việc đánh giá được tiềm năng nước từ đó đề xuất giải pháp cấp nước, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước là hết sức cần thiết.
Hiện có nhiều phương pháp, giải pháp cấp nước, phân bổ nguồn nước, những phương pháp, giải pháp này chủ yếu dựa trên những mô hình cân bằng nước. Xu và Singh năm 2004 [1] đã tiến hành đánh giá các mô hình cân bằng nước vùng trong điều kiện khí hậu tĩnh và khí hậu biến đổi, hai tác giả đã phân thành 3 nhóm mô hình cân bằng nước: Các mô hình cân bằng nước dài hạn, các mô hình cân bằng nước khái niệm gộp chung lại và các mô hình thủy văn theo không gian. Hai tác giả đã chỉ ra được sự tiến bộ trong đánh giá tài nguyên nước bằng việc phát triển và ứng dụng các mô hình cân bằng nước. Nghiên cứu “Đánh giá toàn diện tài nguyên nước ngọt của thế giới” Hultcrants năm 1997 [2] đã khẳng định rằng còn thiếu kiến thức chính xác để trả lời câu hỏi có bao nhiêu tài nguyên nước có sẵn và tình trạng này cũng đặt ra những khó khăn cho việc quản lý tài nguyên nước quốc tế, quốc gia và vùng.
Trên thế giới có rất nhiều dự án chuyển nước, cấp nước liên lưu vực đã được xây dựng, hoặc đang trong quá trình xây dựng và đề xuất, phần lớn tập trung tại Mỹ, Canada, Trung Quốc, Ấn Độ và Úc. Khu vực Bắc Mỹ đã có 34 dự án lớn, với tổng chiều dài 24.800 km và tổng lượng nước chuyển hàng năm lên tới 1.333 km3, với những dự án nổi bật như State Water Project (California, USA), dự án James Bay (Canada). Châu Á có 17 dự án lớn, với tổng chiều dài 28.631 km và chuyển 321 km3 nước mỗi năm. Hai dự án lớn nhất trong khu vực là dự án South-North water transfer project (Trung Quốc) và dự án National River Linking Project (Ấn Độ).
Châu Phi hiện có 9 dự án, tổng chiều dài 6.600 km và tổng lượng nước chuyển hàng năm 233 km3; hai dự án nổi bật trong khu vực gồm dự án chuyển nước uống từ hồ Ichkeul đến Tunis 4 (Tunisia) và dự án New Valley Project (Ai Cập).238 km, 12,9 km3) đi vào hoạt động, Châu Âu có 3 dự án (347 km, 2,1 km3) và khu vực Nam Mỹ có 6 dự án lớn đã đi vào khai thác vận hành (11. Nhìn chung các dự án cấp nước, chuyển nước góp phần giải quyết tình trạng thiếu nước nghiêm trọng gây ra bởi sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước hay biến đổi khí hậu đặc biệt tại các vùng nguồn nước nội tại không đảm bảo đáp ứng cho các yêu cầu sử dụng nước, giảm thiểu đáng kể tình trạng hạn hán thiếu nước cho nhiều vùng rộng lớn trên khắp thế giới. Các dự án chuyển nước, cấp nước lưu vực đã góp phần quan trọng trong việc tăng hiệu quả sử dụng của nguồn nước và thúc đẩy sự phát triển của kinh tế-xã hội. Trong nghiên cứu tính toán cân bằng nước, việc xác định nhu cầu nước là một yếu tố rất quan trọng.
Theo tiến trình phát triển kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng do bùng nổ dân số, gia tăng về mức sống và sự phát triển nhanh chóng về kinh tế, tình trạng thiếu nước cũng trở nên thường xuyên hơn, ô nhiễm tài nguyên nước cũng ngày một gia tăng. Ngoài nhu cầu nước cho dân sinh, công nghiệp, nông nghiệp và các ngành kinh tế khác còn có yêu cầu về dòng chảy môi trường. Theo đánh giá toàn cầu có 207 phương pháp đánh giá dòng chảy môi trường trong đó Mỹ, Australia và Nam Phi là những quốc gia có nhiều những nghiên cứu về dòng chảy môi trường nhất do chính các bức xúc trong quá trình phát triển của họ. Tại Mỹ do hậu quả của việc xây dựng đập đã làm giảm sản lượng cá trong sông, tại Australia do việc sử dụng lượng nước quá lớn, xây dựng quá nhiều đập đã ảnh hưởng đến các vùng đất ngập mặn ở hạ lưu và các điều kiện vật lý, hoá học, sinh thái của sông, tại Nam Phi đã xảy ra các xung đột giữa việc xây dựng đập, sử dụng nước và bảo vệ môi trường.
Một số các nghiên cứu của IUCN [3] bang California, nhóm tác giả trường đại học Cape Town-Nam Phi, quan điểm của World Bank, Ủy hội sông Mê Công quốc tế, từ năm 2003, cũng đã cho thấy rằng còn rất nhiều các quan điểm cũng như các phương pháp xác định dòng chảy môi trường khác nhau. Theo quan điểm của JICA nhu cầu duy trì dòng chảy trên sông để đảm bảo mục đích ngăn mặn, ngăn ngừa ô nhiễm do thải nước để bảo vệ môi trường sinh thái, đảm bảo chất lượng cần thiết cho sinh hoạt, công nghiệp và duy trì các hoạt động hiện có trên sông. 5 Trong quá khứ, việc khai thác, vận hành hồ chứa chủ yếu nhằm vào việc đáp ứng nhu cầu nước tương lai thông qua việc so sánh các phương án để chọn phương án có chi phí thấp nhất, các khía cạnh môi trường và xã hội thường bị xem nhẹ và bỏ qua. Gần đây, Quản lý tài nguyên nước tổng hợp (IWRM) đã giữ vị trí là một mô hình quản lý nước chủ đạo và đã nhận ra được sự cần thiết phải cải thiện quản lý nước nhằm tối đa lợi ích đồng thời giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường và xã hội [4].
Như vậy cần phải đánh giá lại các quá trình ra quyết định cho việc quy hoạch và vận hành hệ thống đập để đảm bảo tính bền vững và xem xét nghiêm túc các tác động về môi trường và xã hội cũng như các vấn đề công bằng và quyền của những người dân bị ảnh hưởng tiêu cực. Đây là vấn đề phức tạp có thể gặp những vấn đề chính trị và kỹ thuật rắc rối [5]. Một số các nghiên cứu khác về các đập đa mục tiêu [6] và phương pháp vận hành đập tổng hợp có khả năng tối đa hóa lợi ích, giảm thiểu được các tác động tiêu cực [7] cũng đã được đề xuất để áp dụng trong thực tế, tuy nhiên khi thực hiện cũng đã làm tăng rất nhiều tính phức tạp của hệ thống và khó đưa ra được quyết định chính xác. Những tác động về môi trường và xã hội của các hồ chứa lớn và hệ thống liên hồ chứa thường phức tạp và khó dự báo với một số lượng khổng lồ các yếu tố và các mục tiêu mâu thuẫn nhau.
Trong những tình trạng như vậy, hệ thống ra quyết định đóng một vai trò quan trọng. Không có một định nghĩa chung nào cho một hệ thống ra quyết định. Tuy nhiên, có thể hiểu các hệ thống ra quyết định là bất kỳ công cụ nào mà hỗ trợ quá trình ra quyết định liên quan tới quy hoạch, vận hành các hồ chứa và sự phân phối tài nguyên nước giữa các ngành khác nhau [8]. Việc quy hoạch và vận hành hệ thống hồ chứa được tiến hành bằng cách sử dụng các mô hình hiệu chỉnh và dự báo.
Trong nhiều năm qua, nhiều mô hình hiệu chỉnh vận hành các hồ chứa đã được phát triển, tuy nhiên, gần đây, xu hướng là phát triển những mô hình hiệu chỉnh tổng quát mà có thể áp dụng cho bất kỳ lưu vực hoặc hệ thống sông nào. Các kỹ thuật thường được sử dụng là tối ưu tuyến tính [9]; Tối ưu động [10] và tối ưu phi tuyến [11]. Kết quả nghiên cứu của các mô hình này là cơ sở khoa học giúp tăng cường hiểu biết về quản lý lưu vực sông cũng như quản lý vận hành hồ chứa nhằm hướng tới khai thác, sử dụng nước hợp lý, bền vững. 6 Một số các giải pháp cấp nước đã được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước như: Kiểm soát dân số, sử dụng đất hợp lý, quy hoạch và khai thác hợp lý tài nguyên nước, quản lý nước và các công nghệ liên quan.
Giảm khai thác nông nghiệp hoặc cày bừa, làm đất quá mức trong thời gian hạn hán [12]. Tại Pháp, thường diễn ra các cuộc đàm phán ở cấp địa phương giữa người dân, cơ quan cung cấp nước, dịch vụ công và cơ quan môi trường để phân bổ tài nguyên nước giữa các đối tượng sử dụng nước. Các mô hình tiếp cận đa ngành nhằm giúp cho các cuộc đàm phán giữa các đối tượng sử dụng bằng cách hiển thị những hậu quả của quy tắc phân bổ nước, từ đó có thể thay đổi hành vi của các hộ sử dụng nước. Tổng quan các giải pháp cấp nước tại Việt Nam Việt Nam là một trong những quốc gia nằm trong vùng đã, đang và sẽ chịu ảnh hưởng thiên tai nhiều nhất với mức độ ngày càng gia tăng trong điều kiện Biến đổi khí hậu, nước biển dâng đặc biệt là hạn hán, lũ lụt.
Do vậy việc kiểm soát đánh giá tài nguyên nước, hiện trạng sử dụng nước và cân bằng nước để từ đó đề ra các giải pháp cấp nước là lĩnh vực được nhiều tác giả quan tâm thực hiện trong các đề tài nghiên cứu khoa học và các dự án quy hoạch phát triển thủy lợi trên các lưu vực sông Việt Nam trong những năm vừa qua. Các nghiên cứu liên quan đến vấn đề này có thể kể đến là: - Định hướng Chiến lược Phát triển thuỷ lợi Việt Nam [13] đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 1590/QĐ-TTg ngày 09/10/2009. Để xây dựng Chiến lược này Viện Quy hoạch Thủy lợi đã áp dụng các mô hình tính toán như NAM, MIKE BASIN, MIKE 11 để tính toán cân bằng nước các lưu vực sông theo các giai đoạn nhằm đề xuất các công trình phù hợp đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội và môi trường đến năm 2020 và tầm nhìn đến 2050, làm cơ sở để phát triển nông nghiệp bền vững, theo hướng hiện đại hóa, thâm canh cao, góp phần phát triển kinh tế, cải thiện đời sống nhân dân, đảm bảo an ninh lương thực và xuất khẩu, đảm bảo lợi ích quốc gia và hài hòa lợi ích giữa các vùng các ngành, trong cả nước. - Nghiên cứu cân bằng nước lưu vực sông Cái Nha Trang, sông Cái Ninh Hòa được Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện năm 2007 trong “Điều chỉnh bổ sung Quy hoạch thủy lợi tỉnh Khánh Hòa’’ (Viện QHTL 2007a).