Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống thủy lợi Đa Độ, nằm ở phía Tây Nam thành phố Hải Phòng, có diện tích tự nhiên khoảng 32.587 ha, phục vụ tưới tiêu cho hơn 32.000 ha đất nông nghiệp và cung cấp nước thô cho các nhà máy nước sạch, công nghiệp, dịch vụ và dân sinh với sản lượng trên 30 triệu m³/năm. Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong cân bằng sinh thái, phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Tuy nhiên, nhiều công trình thủy lợi được xây dựng từ những năm 1980-1990 đã xuống cấp nghiêm trọng, không đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và thích ứng với biến đổi khí hậu (BĐKH).

Nghiên cứu tập trung đánh giá cân bằng nước hiện trạng và dự báo đến năm 2050, dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, nhằm đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực cấp nước cho hệ thống thủy lợi Đa Độ. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực hệ thống thủy lợi Đa Độ, với các kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5 và RCP8.5 được áp dụng để mô phỏng tác động đến nguồn nước và nhu cầu sử dụng. Mục tiêu chính là đảm bảo cung cấp nước ổn định, bền vững cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dân sinh và bảo vệ môi trường sinh thái trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.

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, trong đó:

  • Lý thuyết cân bằng nước: Nguyên lý bảo toàn vật chất được áp dụng để tính toán sự cân bằng giữa lượng nước đến, lượng nước đi và lượng nước trữ lại trong lưu vực, làm cơ sở cho việc quy hoạch và quản lý nguồn nước.
  • Mô hình MIKE BASIN: Đây là mô hình mạng lưới thủy văn phân phối nước theo không gian và thời gian, được sử dụng để mô phỏng cân bằng nước lưu vực, đánh giá tiềm năng nguồn nước và phân phối nước cho các đối tượng sử dụng.
  • Khái niệm biến đổi khí hậu và nước biển dâng: Các kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 được sử dụng để dự báo tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước mặt, nước ngầm và nhu cầu sử dụng nước trong lưu vực.
  • Khái niệm phân vùng cấp nước: Phân chia lưu vực thành các tiểu vùng độc lập tương đối để quản lý và phân bổ nguồn nước hiệu quả, dựa trên đặc điểm tự nhiên, hành chính và nhu cầu sử dụng nước.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn (nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm, bốc hơi), thủy văn (mực nước, lưu lượng, độ mặn), dân số, kinh tế xã hội, hiện trạng công trình thủy lợi và nhu cầu sử dụng nước từ các cơ quan chức năng và trạm quan trắc trong giai đoạn 2014-2019.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng nước lưu vực, mô phỏng các kịch bản biến đổi khí hậu đến năm 2050, đánh giá hiệu quả các giải pháp nâng cao năng lực cấp nước.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu được thu thập toàn bộ từ lưu vực hệ thống thủy lợi Đa Độ, bao gồm 5 quận, huyện với tổng diện tích hơn 32.000 ha, đảm bảo tính đại diện và toàn diện cho nghiên cứu.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong năm 2020-2021, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, mô phỏng mô hình, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng cân bằng nước lưu vực: Lưu lượng nước mặt trung bình qua cổng Trung Trang giảm khoảng 10% từ năm 2014 đến 2018, từ 64,2 m³/s xuống còn 57,5 m³/s, do sự phát triển đô thị hóa và suy giảm dòng chảy thượng nguồn. Mực nước triều và độ mặn biến động theo mùa, với độ mặn cao nhất vào mùa khô, ảnh hưởng đến khả năng lấy nước của hệ thống.

  2. Dự báo cân bằng nước đến năm 2050: Dưới kịch bản biến đổi khí hậu RCP8.5, nhiệt độ trung bình tăng khoảng 1,5-2°C, lượng mưa phân bố không đều, xâm nhập mặn sâu hơn vào nội đồng, làm giảm khả năng trữ nước và cấp nước ngọt. Nhu cầu nước cho các ngành tăng khoảng 20-30% so với hiện tại, đặc biệt là nhu cầu nước sinh hoạt và công nghiệp.

  3. Hiệu quả các giải pháp kỹ thuật và quản lý: Việc nâng cấp, cải tạo các công trình thủy lợi, tăng cường nạo vét kênh mương, lắp đặt thiết bị điều tiết tự động có thể nâng cao năng lực cấp nước lên trên 90% nhu cầu. Giải pháp quản lý như xây dựng quy trình vận hành linh hoạt theo mùa, kiểm soát xả thải và vi phạm hành lang thủy lợi giúp bảo vệ chất lượng nước và duy trì hiệu quả hệ thống.

  4. Tác động của biến đổi khí hậu đến hệ thống thủy lợi: Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và cường độ các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, lũ, hạn hán, xâm nhập mặn, gây áp lực lớn lên hệ thống thủy lợi Đa Độ, đòi hỏi phải có các giải pháp thích ứng kịp thời và bền vững.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy sự suy giảm dòng chảy thượng nguồn và xâm nhập mặn là nguyên nhân chính làm giảm khả năng cấp nước của hệ thống thủy lợi Đa Độ. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, việc áp dụng mô hình MIKE BASIN cho phép đánh giá chi tiết và chính xác hơn về cân bằng nước lưu vực trong điều kiện biến đổi khí hậu. Các biểu đồ dòng chảy, mực nước và độ mặn theo thời gian có thể minh họa rõ ràng sự biến động và tác động của các yếu tố môi trường đến hệ thống. Việc kết hợp giải pháp kỹ thuật và quản lý được đánh giá là cần thiết để đảm bảo cung cấp nước ổn định, đồng thời giảm thiểu rủi ro thiên tai và ô nhiễm môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp, cải tạo công trình thủy lợi: Thực hiện sửa chữa, nâng cấp các cống, đập, kênh mương xuống cấp, đặc biệt là các công trình đầu mối như cổng Trung Trang, nhằm tăng khả năng điều tiết và cấp nước. Thời gian thực hiện: 2022-2030. Chủ thể: Công ty TNHH MTV Khai thác công trình thủy lợi Đa Độ phối hợp với UBND các quận, huyện.

  2. Tăng cường nạo vét kênh mương và kiểm soát vi phạm hành lang thủy lợi: Đẩy mạnh công tác nạo vét kênh cấp 1, cấp 2 để giảm bồi lắng, đảm bảo dòng chảy thông suốt; đồng thời xử lý nghiêm các hành vi lấn chiếm, xả thải trái phép. Thời gian: liên tục hàng năm. Chủ thể: Công ty thủy lợi, chính quyền địa phương.

  3. Ứng dụng công nghệ điều tiết tự động và giám sát chất lượng nước: Lắp đặt thiết bị điều khiển tự động tại các cống, trạm bơm để vận hành linh hoạt theo điều kiện thủy văn và nhu cầu sử dụng; xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước liên tục. Thời gian: 2023-2028. Chủ thể: Sở NN&PTNT, Công ty thủy lợi.

  4. Xây dựng kế hoạch quản lý nguồn nước thích ứng biến đổi khí hậu: Phát triển các kịch bản vận hành hệ thống dựa trên mô hình MIKE BASIN, kết hợp với dự báo khí tượng thủy văn để điều chỉnh phân bổ nước hợp lý, ưu tiên cho các ngành thiết yếu. Thời gian: 2022-2025. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở NN&PTNT.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách thủy lợi: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp thực tiễn để nâng cao năng lực cấp nước, phục vụ công tác quy hoạch và quản lý hệ thống thủy lợi trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

  2. Các chuyên gia và nhà nghiên cứu về tài nguyên nước và biến đổi khí hậu: Tài liệu chi tiết về mô hình cân bằng nước, phân tích tác động biến đổi khí hậu và các giải pháp kỹ thuật, quản lý phù hợp với điều kiện Việt Nam.

  3. Công ty khai thác công trình thủy lợi và các đơn vị vận hành hệ thống thủy lợi: Hướng dẫn thực hiện các biện pháp nâng cấp, cải tạo công trình và vận hành hệ thống hiệu quả, thích ứng với biến đổi khí hậu.

  4. Các tổ chức phát triển nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ tại Hải Phòng: Tham khảo để hiểu rõ nhu cầu và khả năng cung cấp nước, từ đó phối hợp với các cơ quan quản lý trong việc sử dụng nước bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống thủy lợi Đa Độ?
    Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ trung bình khoảng 1,5-2°C, thay đổi lượng mưa và phân bố không đều, gây xâm nhập mặn sâu hơn vào nội đồng, giảm khả năng trữ và cấp nước ngọt, đồng thời tăng tần suất thiên tai như bão, lũ, hạn hán.

  2. Mô hình MIKE BASIN được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    MIKE BASIN là mô hình mạng lưới thủy văn phân phối nước theo không gian và thời gian, giúp tính toán cân bằng nước lưu vực, đánh giá tiềm năng nguồn nước và mô phỏng các kịch bản biến đổi khí hậu để đề xuất giải pháp quản lý hiệu quả.

  3. Giải pháp kỹ thuật nào được đề xuất để nâng cao năng lực cấp nước?
    Bao gồm nâng cấp, cải tạo các công trình thủy lợi xuống cấp, nạo vét kênh mương, lắp đặt thiết bị điều tiết tự động và hệ thống giám sát chất lượng nước nhằm đảm bảo vận hành linh hoạt và hiệu quả.

  4. Làm thế nào để kiểm soát vi phạm hành lang thủy lợi?
    Cần tăng cường công tác kiểm tra, xử lý nghiêm các hành vi lấn chiếm, xả thải trái phép, đồng thời phối hợp với chính quyền địa phương và các cơ quan chức năng để duy trì hành lang bảo vệ công trình thủy lợi.

  5. Nhu cầu sử dụng nước trong lưu vực đến năm 2050 thay đổi ra sao?
    Dự báo nhu cầu nước tăng khoảng 20-30% so với hiện tại, chủ yếu do phát triển công nghiệp, dân sinh và thay đổi cơ cấu cây trồng, đòi hỏi phải nâng cao năng lực cấp nước và quản lý nguồn nước hiệu quả.

Kết luận

  • Hệ thống thủy lợi Đa Độ là công trình quan trọng phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dân sinh với diện tích phục vụ trên 32.000 ha và sản lượng nước trên 30 triệu m³/năm.
  • Nhiều công trình đã xuống cấp, không đáp ứng được nhu cầu phát triển và thích ứng với biến đổi khí hậu, gây ảnh hưởng đến khả năng cấp nước.
  • Mô hình MIKE BASIN được áp dụng thành công để tính toán cân bằng nước và dự báo tác động biến đổi khí hậu đến năm 2050, làm cơ sở đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực cấp nước.
  • Các giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ, bao gồm nâng cấp công trình, nạo vét kênh, ứng dụng công nghệ điều tiết tự động và xây dựng kế hoạch quản lý thích ứng, được khuyến nghị thực hiện trong giai đoạn 2022-2030.
  • Luận văn cung cấp tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà quản lý, chuyên gia và đơn vị vận hành trong việc phát triển bền vững hệ thống thủy lợi Đa Độ, góp phần đảm bảo an ninh nguồn nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng và đơn vị liên quan cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục cập nhật, theo dõi diễn biến khí hậu và nguồn nước để điều chỉnh kế hoạch quản lý phù hợp.