Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cái Ninh Hòa thuộc tỉnh Khánh Hòa có diện tích khoảng 964 km², bao trùm toàn bộ thị xã Ninh Hòa và một phần huyện Vạn Ninh. Đây là vùng có tiềm năng phát triển kinh tế-xã hội đa dạng với các ngành nông nghiệp (lúa, cây ăn quả, cây công nghiệp), thủy sản, công nghiệp và du lịch. Tuy nhiên, lưu vực cũng chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu (BĐKH) với các hiện tượng thiên tai như hạn hán, lũ lụt, xâm nhập mặn, gây thiệt hại lớn cho sản xuất và đời sống dân cư. Nhiệt độ trung bình năm tại trạm Nha Trang đã tăng khoảng 0,6°C trong giai đoạn 2001-2015 so với 1980-1999, lượng mưa trung bình năm tại trạm Ninh Hòa cũng có xu hướng tăng 10-22%. Dân số vùng nghiên cứu năm 2018 khoảng 269.700 người, dự kiến tăng lên 313.000 người vào năm 2035 và 324.000 người vào năm 2050, kéo theo nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các giải pháp cấp nước hiệu quả, bền vững phục vụ phát triển kinh tế-xã hội lưu vực sông Cái Ninh Hòa trong điều kiện biến đổi khí hậu, giai đoạn hiện tại đến năm 2050. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông với các tiểu vùng thủy lợi đặc trưng, tập trung vào các ngành sử dụng nước chính như nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, thủy sản và du lịch. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc đảm bảo cân bằng nguồn nước, nâng cao hiệu quả sử dụng nước, giảm thiểu tác động tiêu cực của BĐKH, góp phần phát triển kinh tế-xã hội bền vững cho vùng Nam Trung Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Mô hình cân bằng nước lưu vực sông: Áp dụng mô hình MIKE BASIN để mô phỏng dòng chảy, cân bằng nước và phân phối nguồn nước trong lưu vực, tích hợp dữ liệu GIS và thủy văn nhằm đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu nước trong các kịch bản phát triển và biến đổi khí hậu.
  • Lý thuyết quản lý tài nguyên nước tổng hợp (IWRM): Nhấn mạnh sự cần thiết cân bằng lợi ích giữa các ngành sử dụng nước, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
  • Mô hình tính toán nhu cầu nước cây trồng (CROPWAT): Tính toán nhu cầu nước tưới dựa trên các yếu tố khí hậu, loại cây trồng, lịch thời vụ và hiệu suất tưới.
  • Khái niệm biến đổi khí hậu theo kịch bản RCP 4.5: Sử dụng kịch bản phát thải trung bình thấp để dự báo biến đổi nhiệt độ, lượng mưa và tác động đến nguồn nước.

Các khái niệm chính bao gồm: cân bằng nước, nhu cầu nước các ngành, dòng chảy môi trường, hiệu quả sử dụng nước, biến đổi khí hậu và kịch bản phát triển kinh tế-xã hội.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, bốc hơi, dòng chảy) từ các trạm Nha Trang, Ninh Hòa, Đá Bàn; số liệu dân số, quy hoạch kinh tế-xã hội, sử dụng đất, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thủy sản và du lịch; số liệu công trình thủy lợi hiện trạng và quy hoạch.
  • Phương pháp phân tích:
    • Mô hình thủy văn NAM để mô phỏng dòng chảy và hiệu chỉnh với số liệu thực đo.
    • Mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nước lưu vực, đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu nước theo các kịch bản hiện trạng và tương lai (2035-2050) dưới tác động BĐKH.
    • Mô hình CROPWAT tính toán nhu cầu nước tưới cho các loại cây trồng theo lịch thời vụ và kịch bản khí hậu.
    • Phân vùng cấp nước dựa trên đặc điểm tự nhiên, hành chính, hiện trạng khai thác và nhu cầu sử dụng nước.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ năm 1976 đến 2019; mô phỏng và phân tích kịch bản đến năm 2050; đề xuất giải pháp cấp nước và đánh giá hiệu quả.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Cái Ninh Hòa với 37 công trình thủy lợi, 5 tiểu vùng thủy lợi đặc trưng, và các ngành sử dụng nước chính. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tiêu chí đặc điểm địa lý, kinh tế-xã hội và khả năng khai thác nguồn nước.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhu cầu cấp nước hiện tại và tương lai: Tổng nhu cầu nước toàn lưu vực hiện tại khoảng 383,27 triệu m³/năm, dự kiến giảm còn 370,04 triệu m³ năm 2035 và 362,22 triệu m³ năm 2050 do giảm diện tích đất nông nghiệp và chuyển dịch cơ cấu kinh tế. Nhu cầu nước tưới chiếm phần lớn với khoảng 293 triệu m³ hiện tại, giảm nhẹ đến năm 2050. Nhu cầu nước sinh hoạt và công nghiệp tăng do dân số và phát triển khu công nghiệp, du lịch.

  2. Hiệu quả cấp nước hiện trạng: Hệ thống 37 công trình thủy lợi hiện chỉ đáp ứng được khoảng 28% diện tích đất nông nghiệp cần tưới (8.341 ha trên 29.766 ha). Hiệu quả cấp nước thấp do nhiều công trình xuống cấp, bồi lắng, không đáp ứng đủ nhu cầu mùa khô.

  3. Kết quả cân bằng nước theo kịch bản BĐKH RCP 4.5: Mô hình MIKE BASIN cho thấy khả năng đáp ứng nhu cầu nước tăng lên trên 60% sau khi nâng cấp, sửa chữa và xây dựng mới các công trình thủy lợi. Tổng diện tích tưới dự kiến đạt 17.889 ha, hiệu quả cấp nước tăng lên 63% vào năm 2050.

  4. Phân vùng cấp nước và giải pháp cụ thể:

    • Tiểu vùng Thượng sông Cái Ninh Hòa: đề xuất nâng cấp hồ Suối Sim, xây dựng mới hồ Ea Chư Chay, hồ Ba Hồ, hệ thống kênh nhánh sau thủy điện Ea Krông Rou, nâng cấp đập dâng Buôn Tương, Buôn Dung.
    • Tiểu vùng Tưới Đá Bàn: nâng cấp hồ Đá Bàn, xây dựng hồ Ninh Vong, kiên cố kênh đập Chị Trừ.
    • Tiểu vùng Nam Ninh Hòa: nâng cấp hồ nối Trầu, hồ Sở Quan, xây dựng hồ Cha Rang.
    • Tiểu vùng Bán đảo ven biển: xây dựng hồ Ninh Vân, hồ Ông Quai, đường ống dẫn nước từ hồ Tiên Du.
    • Tiểu vùng sông Ro Tượng: xây dựng hồ Ba Hồ.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình cân bằng nước và nhu cầu cấp nước cho thấy sự phân bổ nguồn nước không đồng đều, tập trung chủ yếu vào mùa mưa, trong khi mùa khô thường thiếu hụt nghiêm trọng. Việc xây dựng và nâng cấp các hồ chứa, đập dâng là giải pháp then chốt để tích trữ nước mùa mưa, điều tiết cung cấp nước mùa khô, giảm thiểu thiệt hại do hạn hán và xâm nhập mặn.

So sánh với các nghiên cứu tương tự trong khu vực Nam Trung Bộ và các mô hình cân bằng nước trên thế giới, kết quả phù hợp với xu hướng gia tăng nhu cầu nước do phát triển kinh tế-xã hội và biến đổi khí hậu. Việc áp dụng mô hình MIKE BASIN kết hợp với CROPWAT và dữ liệu khí hậu kịch bản RCP 4.5 giúp đánh giá chính xác hơn nhu cầu và khả năng cung cấp nước, từ đó đề xuất giải pháp phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa, nhu cầu nước theo ngành và thời gian; bảng tổng hợp cân bằng nước các tiểu vùng; sơ đồ phân vùng cấp nước và bản đồ công trình thủy lợi đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp, sửa chữa công trình thủy lợi hiện có: Tập trung cải tạo hồ Suối Sim, hồ Đá Bàn, đập dâng Buôn Tương, Buôn Dung, kênh đập Chị Trừ nhằm tăng dung tích trữ nước, giảm thất thoát, đảm bảo an toàn công trình. Thời gian thực hiện: 2022-2027. Chủ thể: UBND tỉnh Khánh Hòa, Sở NN&PTNT.

  2. Xây dựng mới các hồ chứa và hệ thống kênh nhánh: Hồ Ea Chư Chay, hồ Ba Hồ, hồ Ninh Vân, hồ Ông Quai, hệ thống kênh nhánh sau thủy điện Ea Krông Rou để mở rộng diện tích tưới, phục vụ nuôi trồng thủy sản và sinh hoạt. Thời gian: 2023-2035. Chủ thể: Bộ NN&PTNT, UBND tỉnh.

  3. Phát triển công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước: Áp dụng tưới nhỏ giọt tự động cho cây công nghiệp, cây ăn quả; tưới phun mưa cấp hạt thô cho rau màu, cây ngắn ngày; sử dụng máy tưới di động cho cây mía quy mô lớn. Thời gian: 2022-2030. Chủ thể: Hợp tác xã nông nghiệp, doanh nghiệp, nông dân.

  4. Tăng cường công tác quản lý, đào tạo và tuyên truyền: Nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng nước tiết kiệm, bảo vệ công trình thủy lợi; đào tạo kỹ thuật vận hành, bảo trì hệ thống tưới; phổ biến mô hình tưới tiết kiệm. Thời gian: liên tục. Chủ thể: Sở NN&PTNT, Hội Nông dân, UBND xã.

  5. Chính sách hỗ trợ và tín dụng ưu đãi: Hỗ trợ vay vốn ưu đãi cho doanh nghiệp, hộ gia đình đầu tư hệ thống tưới tiết kiệm; miễn giảm thuế tài nguyên nước, thủy lợi phí cho các đối tượng áp dụng công nghệ cao. Thời gian: 2022-2025. Chủ thể: Ngân hàng Chính sách xã hội, UBND tỉnh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và tài nguyên nước: Sở NN&PTNT, UBND tỉnh Khánh Hòa, các phòng ban liên quan có thể sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để lập kế hoạch, quy hoạch phát triển thủy lợi, quản lý nguồn nước hiệu quả.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành thủy lợi, môi trường, biến đổi khí hậu: Luận văn cung cấp mô hình, phương pháp tính toán cân bằng nước, phân tích tác động BĐKH, là tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp, thủy sản: Áp dụng các giải pháp tưới tiên tiến, tiết kiệm nước, nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí và thích ứng với biến đổi khí hậu.

  4. Các nhà hoạch định chính sách và tổ chức tín dụng: Tham khảo các đề xuất chính sách hỗ trợ, tín dụng ưu đãi để xây dựng chương trình hỗ trợ phát triển nông nghiệp công nghệ cao, quản lý nguồn nước bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Lưu vực sông Cái Ninh Hòa có đặc điểm khí hậu như thế nào?
    Lưu vực có nhiệt độ trung bình năm khoảng 26,8°C, lượng mưa trung bình năm khoảng 1.473 mm, mùa mưa kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12 chiếm 80% lượng mưa năm. Biến đổi khí hậu làm nhiệt độ tăng khoảng 0,7-1,4°C đến giữa và cuối thế kỷ, lượng mưa tăng 6,5-10,1%.

  2. Nhu cầu nước tưới cho nông nghiệp trong lưu vực hiện nay và tương lai ra sao?
    Hiện tại nhu cầu nước tưới khoảng 293 triệu m³/năm, dự kiến giảm nhẹ còn 285 triệu m³ năm 2050 do giảm diện tích đất trồng lúa và chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang cây công nghiệp, cây ăn quả có nhu cầu nước thấp hơn.

  3. Hiệu quả cấp nước hiện tại của hệ thống thủy lợi lưu vực như thế nào?
    Hệ thống hiện chỉ đáp ứng được khoảng 28% diện tích đất nông nghiệp cần tưới do nhiều công trình xuống cấp, bồi lắng, không đủ khả năng cung cấp nước mùa khô.

  4. Các giải pháp cấp nước chính được đề xuất là gì?
    Nâng cấp, sửa chữa các công trình thủy lợi hiện có; xây dựng mới các hồ chứa, đập dâng và kênh nhánh; phát triển công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước; tăng cường quản lý, đào tạo và chính sách hỗ trợ tín dụng.

  5. Mô hình nào được sử dụng để tính toán cân bằng nước và nhu cầu nước?
    Mô hình MIKE BASIN được sử dụng để mô phỏng cân bằng nước lưu vực, kết hợp với mô hình CROPWAT tính toán nhu cầu nước tưới cho cây trồng, dựa trên dữ liệu khí tượng và kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5.

Kết luận

  • Lưu vực sông Cái Ninh Hòa có tiềm năng phát triển kinh tế-xã hội đa ngành nhưng chịu ảnh hưởng lớn của biến đổi khí hậu và thiên tai, gây khó khăn trong quản lý nguồn nước.
  • Tổng nhu cầu nước hiện tại khoảng 383 triệu m³/năm, dự kiến giảm nhẹ đến năm 2050 do chuyển dịch cơ cấu kinh tế và giảm diện tích đất nông nghiệp.
  • Hệ thống thủy lợi hiện tại chỉ đáp ứng khoảng 28% nhu cầu tưới, cần nâng cấp và xây dựng mới để tăng hiệu quả cấp nước lên 63% vào năm 2050.
  • Đã đề xuất các giải pháp cấp nước cụ thể cho từng tiểu vùng, bao gồm nâng cấp hồ chứa, xây dựng mới công trình thủy lợi và phát triển công nghệ tưới tiết kiệm nước.
  • Khuyến nghị tăng cường quản lý, đào tạo, chính sách hỗ trợ và nghiên cứu tiếp tục các kịch bản biến đổi khí hậu để đảm bảo phát triển bền vững nguồn nước lưu vực.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà đầu tư cần phối hợp triển khai các giải pháp nâng cấp, xây dựng công trình thủy lợi và áp dụng công nghệ tưới tiên tiến nhằm đảm bảo nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế-xã hội lưu vực sông Cái Ninh Hòa trong điều kiện biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.