Tổng quan nghiên cứu

Bình Thuận nằm ở vùng cực Nam Trung Bộ với đặc thù khí hậu khô hạn gay gắt, lượng mưa trung bình năm chỉ đạt khoảng 1.180 mm – thuộc nhóm thấp nhất cả nước. Nguồn nước ngầm tại địa phương phân bố hạn chế và phần lớn bị nhiễm mặn ven biển, khiến an ninh nguồn nước sinh hoạt và sản xuất phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống các công trình thủy lợi tích trữ nước mặt. Trong đó, hệ thống cấp nước hồ Sông Quao (huyện Hàm Thuận Bắc) giữ vai trò huyết mạch. Với dung tích thiết kế 80 triệu m³ và diện tích lưu vực 296 km², công trình chịu trách nhiệm cấp nước tưới cho hơn 8.120 ha đất canh tác nông nghiệp, đồng thời cung cấp nguồn nước thô chủ lực với tổng công suất trên 53.360 m³/ngày đêm cho Nhà máy nước Cà Giang và Nhà máy nước Phan Thiết, phục vụ dân sinh và phát triển kinh tế cho thành phố Phan Thiết cùng vùng phụ cận.

Tuy nhiên, áp lực từ tốc độ gia tăng dân số, sự phát triển của các vùng chuyên canh nông nghiệp và tình trạng xuống cấp của 24,68 km kênh chính dẫn nước hở đã gây ra nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng. Nguồn nước tiếp nhận nhiều chất thải sinh hoạt, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật, làm suy giảm chất lượng nước thô trước khi vào các nhà máy xử lý. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước, xác định các nguồn thải tiềm ẩn và mức độ hư hại công trình, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý tích hợp và kỹ thuật công trình nhằm đảm bảo an toàn cấp nước bền vững cho giai đoạn đến năm 2030. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc tối ưu hóa hiệu quả điều tiết lưu lượng 13,5 m³/s, bảo vệ sức khỏe cho hơn 173.000 người dân địa phương và thúc đẩy kinh tế tỉnh Bình Thuận phát triển ổn định.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) theo tinh thần Chương trình Nghị sự 21 của Liên Hợp Quốc và khung lý thuyết Phát triển bền vững. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước nhìn nhận dòng chảy trong lưu vực là một thể thống nhất, có mối liên hệ mật thiết giữa thượng lưu và hạ lưu, giữa nước mặt và nước dưới đất, cũng như giữa việc sử dụng đất và chất lượng nguồn nước. Hệ thống cấp nước sông Quao được xem xét đồng thời ở cả hai khía cạnh: hệ tự nhiên (vai trò sinh thái, khả năng tự làm sạch của thủy vực) và hệ kinh tế - xã hội (nhu cầu khai thác, nguồn phát thải và cơ chế chính sách). Các khái niệm cốt lõi được vận dụng bao gồm: Dung tích hữu ích (Whi = 67,30 triệu m³), Dung tích chết (Wc = 5,70 triệu m³), Chỉ số chất lượng nước (WQI) và tải lượng ô nhiễm từ nguồn điểm và nguồn diện.

Phương pháp nghiên cứu

Để có được dữ liệu toàn diện và khách quan, luận văn đã triển khai kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu khoa học:

  • Phương pháp thu thập và thống kê số liệu kế thừa: Phân tích chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn, hiện trạng sử dụng đất và chất lượng môi trường nước giai đoạn 1990 - 2015 từ các cơ quan quản lý chuyên ngành tại Bình Thuận.
  • Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Thiết lập mạng lưới quan trắc gồm 14 vị trí lấy mẫu đại diện trên toàn hệ thống. Trong đó có 4 điểm lấy mẫu tại hồ chứa (H1, H2 tại lòng hồ Sông Quao; H3 tại hồ Cẩm Hang; H4 tại cửa lấy nước hồ Cà Giang) và 10 điểm lấy mẫu dọc theo tuyến kênh dẫn chính và kênh nhánh (từ K1 đến K10). Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo không gian dòng chảy được áp dụng nhằm phản ánh chính xác tác động của các nguồn thải cục bộ từ đầu nguồn đến điểm tiếp nhận của nhà máy nước.
  • Phương pháp khảo sát thực địa và tham vấn cộng đồng: Đợt khảo sát tập trung diễn ra từ ngày 19/5/2017 đến ngày 26/5/2017, kết hợp phỏng vấn sâu cán bộ địa phương và người dân sinh sống hai bên bờ kênh chính.
  • Phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng nước: Dữ liệu phân tích trong phòng thí nghiệm được đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột A2 và B1). Đồng thời, phương pháp tính toán chỉ số chất lượng nước (WQI) theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường được lựa chọn vì khả năng tích hợp 8 thông số hóa lý, vi sinh quan trọng (pH, DO, BOD5, COD, N-NH4+, P-PO43-, TSS, Coliform) thành một giá trị định lượng duy nhất từ 0 đến 100, giúp phân vùng chất lượng nước trực quan và chuẩn xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận những kết quả nổi bật về hiện trạng thủy văn và chất lượng nước của hệ thống sông Quao:

  • Chất lượng nước tại hồ đầu mối và biến thiên dọc kênh: Nước trong lòng hồ Sông Quao (vị trí H1, H2) có chất lượng tương đối tốt, hầu hết các chỉ tiêu đều đạt giới hạn cột A2 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên, khi nước chảy dọc theo tuyến kênh chính dài 24,68 km về phía hồ Cẩm Hang và Cà Giang, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ và vi sinh tăng cao rõ rệt. Hàm lượng COD, BOD5 và tổng Coliform tại các điểm K4, K6, K8 và H4 tăng từ 1,3 đến 2,1 lần so với điểm đầu kênh K1.
  • Kết quả phân vùng chất lượng nước theo chỉ số WQI: Tại hồ chứa đầu nguồn Sông Quao, chỉ số WQI đạt mức 85 - 92 điểm trong cả mùa mưa và mùa khô, tương ứng mức chất lượng tốt (màu xanh lục), đáp ứng mục đích cấp nước sinh hoạt sau khi xử lý thông thường. Ngược lại, tại các điểm kênh hở chảy qua khu dân cư đông đúc và vùng canh tác thanh long, WQI suy giảm xuống mức 52 - 68 điểm (mức vàng - trung bình), chỉ phù hợp cho tưới tiêu nông nghiệp.
  • Hiện trạng công trình và áp lực nguồn thải: Các hạng mục mái thượng lưu đập chính, đập phụ hồ Sông Quao xuất hiện các điểm sụt lún cơ học. Tuyến kênh chính có nhiều đoạn đất chưa được gia cố bê tông cốt thép, gây thất thoát nước và sạt lở bờ. Hơn 141.000 cư dân nông thôn cùng tập quán canh tác thanh long sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và xả nước thải sinh hoạt trực tiếp xuống bờ kênh là tác nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm chất lượng nước dọc hệ thống bắt nguồn từ tính chất bất lợi của chế độ dòng chảy và mật độ dân sinh ven kênh. Vào mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 4), nhu cầu sử dụng nước của lưu vực chiếm tới 66,12% - 68,8% tổng nhu cầu cả năm, trong khi lưu lượng dòng chảy kiệt chỉ đạt 0,48 - 2,95 m³/s. Lưu lượng nước thấp làm giảm đáng kể khả năng tự làm sạch và hòa tan các chất ô nhiễm, khiến nồng độ N-NH4+ và P-PO43- tích tụ cao, kích thích tảo phát triển cục bộ.

Khi trình bày trực quan các dữ liệu này trên biểu đồ đường biến thiên nồng độ COD và Coliform từ vị trí K1 đến K10, đường đồ thị thể hiện xu hướng dốc lên liên tục, tương ứng với các khu vực tập trung đông dân cư tại xã Hàm Trí, Thuận Minh và Hàm Hiệp. Kết hợp với bản đồ phân vùng WQI mùa khô, các nhà quản lý có thể dễ dàng nhận thấy màu sắc chuyển từ xanh lục ở đầu nguồn sang màu vàng ở cuối tuyến kênh dẫn. Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu tại hồ Trị An và hồ Dầu Tiếng, khẳng định tính tất yếu của việc phải bảo vệ nghiêm ngặt hành lang dẫn nước hở để duy trì chất lượng nước sinh hoạt đô thị.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

  • Nâng cấp, kiên cố hóa công trình đầu mối và hệ thống kênh dẫn: Tiến hành gia cố bê tông cốt thép tấm lát toàn diện cho các đoạn kênh đất còn lại trên tuyến kênh chính dài 24,68 km; xử lý dứt điểm các vết nứt, sụt lún tại mái đập phụ hồ Sông Quao và cống lấy nước hồ Cẩm Hang. Mục tiêu giảm thiểu tỷ lệ thất thoát nước xuống dưới mức 10% trước năm 2025. Đơn vị chủ trì thực hiện là Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi Bình Thuận phối hợp cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
  • Thiết lập hành lang an toàn và kiểm soát nguồn thải phân tán: Ban hành quy định cấm xả thải, rác thải nông nghiệp và nước thải chăn nuôi chưa qua xử lý trực tiếp vào lòng kênh; xây dựng dải cây xanh cách ly rộng 5 - 10 m dọc hai bên bờ kênh chính; cắm mốc chỉ giới bảo vệ nguồn nước trên toàn tuyến trong giai đoạn 2022 - 2024. Đơn vị thực hiện: UBND huyện Hàm Thuận Bắc và Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Bình Thuận.
  • Lắp đặt hệ thống quan trắc tự động và bãi lọc ngập nước sinh học: Đầu tư xây dựng 3 trạm quan trắc tự động liên tục tại cửa xả hồ Sông Quao, kênh N33 và hồ Cà Giang để cảnh báo sớm sự cố môi trường; đồng thời xây dựng hệ thống bãi lọc ngập nước nhân tạo trồng thủy trúc và lau sậy tại cửa vào hồ Cà Giang nhằm nâng chỉ số WQI duy trì ổn định trên 75 điểm trước năm 2025. Đơn vị chủ trì: Sở Tài nguyên và Môi trường.
  • Triển khai công cụ kinh tế và nâng cao năng lực cộng đồng: Áp dụng cơ chế thu phí bảo vệ môi trường đối với các cơ sở phát sinh nước thải lớn dọc lưu vực; tổ chức các chương trình tập huấn kỹ thuật canh tác nông nghiệp thông minh, hạn chế lạm dụng phân bón hóa học cho hơn 10.000 hộ trồng thanh long ven lưu vực đến năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước (Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, UBND các cấp tỉnh Bình Thuận): Sử dụng tài liệu làm căn cứ khoa học cho công tác quy hoạch tài nguyên nước, xây dựng kế hoạch hành lang bảo vệ nguồn nước mặt và cấp phép xả thải trên địa bàn huyện Hàm Thuận Bắc và TP. Phan Thiết.
  • Doanh nghiệp quản lý và khai thác công trình nước (Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi Bình Thuận, Công ty Cổ phần Bình Hiệp): Tham khảo các thông số lưu lượng thiết kế (13,5 m³/s), đánh giá chi tiết tình trạng hư hỏng hạng mục đầu mối để xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa an toàn và kế hoạch sửa chữa định kỳ.
  • Chuyên gia, giảng viên và học viên cao học ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên: Khai thác phương pháp luận tích hợp khung IWRM và chỉ số WQI theo QCVN trong việc giải quyết bài toán cấp nước bền vững cho các vùng bán khô hạn.
  • Doanh nghiệp nông nghiệp và các tổ chức phát triển nông thôn: Áp dụng các mô hình canh tác nông nghiệp sinh thái, bảo vệ đất và nước lưu vực sông Quao nhằm giảm thiểu suy thoái chất lượng đất và nguồn nước mặt.

Câu hỏi thường gặp

  • Vì sao việc đảm bảo chất lượng nước hệ thống sông Quao có ý nghĩa sống còn với tỉnh Bình Thuận? Bình Thuận có khí hậu bán khô hạn với lượng mưa thấp (1.180 mm/năm), nguồn nước ngầm hạn chế và nhiễm mặn. Hệ thống hồ Sông Quao với dung tích 80 triệu m³ là nguồn nước ngọt mặt lớn nhất huyện Hàm Thuận Bắc, cung cấp trên 53.360 m³/ngày đêm nước thô cho TP. Phan Thiết và tưới 8.120 ha cây trồng, quyết định trực tiếp an sinh xã hội và kinh tế địa phương.

  • Chỉ số WQI trong nghiên cứu được tính toán dựa trên các thông số nào? Chỉ số WQI được tính toán theo Quyết định số 879/QĐ-TCMT của Tổng cục Môi trường dựa trên 8 thông số quan trắc gồm: pH, hàm lượng oxy hòa tan (DO), BOD5, COD, N-NH4+, P-PO43-, tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và vi sinh Coliform. Kết quả được quy đổi về thang điểm chuẩn từ 0 đến 100 để xếp hạng chất lượng nước.

  • Nguyên nhân chính khiến chất lượng nước suy giảm dọc tuyến kênh dẫn là gì? Chất lượng nước suy giảm chủ yếu do tuyến kênh dài 24,68 km là kênh hở, chảy qua các khu dân cư đông đúc và vùng chuyên canh thanh long. Nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật rửa trôi và rác thải chăn nuôi xả trực tiếp vào kênh làm nồng độ chất hữu cơ và Coliform tăng cao.

  • Mùa khô ảnh hưởng như thế nào đến việc cung cấp nước của hệ thống sông Quao? Vào mùa khô, nhu cầu dùng nước tăng cao, chiếm tới 66,12% - 68,8% tổng lượng nước cả năm, trong khi lưu lượng dòng chảy sông Quao giảm sâu xuống 0,48 - 2,95 m³/s. Sự suy giảm dòng chảy làm giảm khả năng tự làm sạch của thủy vực, dẫn đến chỉ số WQI giảm mạnh từ mức tốt xuống mức trung bình.

  • Giải pháp công trình nào được đánh giá là cấp bách nhất hiện nay? Giải pháp cấp bách nhất là kiên cố hóa hoàn toàn 24,68 km tuyến kênh chính bằng bê tông cốt thép, sửa chữa mái đập phụ hồ Sông Quao và lắp đặt hệ thống lọc lắng sinh học kết hợp trạm quan trắc tự động tại cửa vào hồ Cà Giang nhằm kiểm soát liên tục chất lượng nước cấp cho nhà máy xử lý.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng tài nguyên nước và công trình thủy lợi hồ Sông Quao với dung tích hữu ích 67,30 triệu m³ phục vụ vùng bán khô hạn Bình Thuận.
  • Chỉ ra quy luật suy thoái chất lượng nước rõ rệt từ lòng hồ Sông Quao (WQI đạt 85 - 92 điểm) đến cuối kênh dẫn tại hồ Cà Giang (WQI giảm còn 52 - 68 điểm).
  • Xác định nguồn ô nhiễm trọng tâm phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của cư dân ven kênh và canh tác thanh long, đe dọa trực tiếp công suất 53.360 m³/ngày đêm nước sinh hoạt.
  • Ứng dụng thành công khung lý thuyết Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) và phương pháp đánh giá WQI kết hợp chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình khả thi về mặt kinh tế - kỹ thuật với lộ trình thực hiện cụ thể đến năm 2025 và 2030.

Công trình là tài liệu khoa học giá trị, cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho các cơ quan quản lý và đơn vị vận hành công trình nước. Hãy liên hệ với các đơn vị lưu trữ học thuật hoặc thư viện chuyên ngành để tiếp cận toàn văn luận văn phục vụ công tác nghiên cứu và triển khai dự án thực tế!