CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về sử dụng tổng hợp nguồn nước và sự biến động của nguồn nước 1. Tổng quan về sử dụng tổng hợp nguồn nước. Kể từ đầu thế kỷ 20, lượng nước tiêu thụ toàn cầu tăng 7 lần, chủ yếu do sự gia tăng dân số và nhu cầu về nước của từng cá nhân.
Cùng với sự gia tăng dân số và khát vọng cải thiện cuộc sống của mỗi quốc gia và của từng cá nhân thì nhu cầu về nước ngày càng gia tăng là điều tất yếu. Hiện tại có khoảng 1/3 số quốc gia trên thế giới bị thiếu nước và đến 2025 con số này sẽ là 2/3 với khoảng 35% dân số thế giới sẽ rơi vào tình cảnh thiếu nước nghiêm trọng [2]. Ở một số quốc gia, lượng nước cho mỗi đầu người đang bị giảm đáng kể. Hội nghị về nước của Liên hợp quốc vào năm 1997 đã thống nhất “Tất cả mọi người, không phân biệt tuổi tác, địa vị kinh tế, xã hội đều có quyền tiếp cận nước uống với số lượng và chất lượng đảm bảo cho các nhu cầu cơ bản của mình”, theo đó, tiếp cận với nước uống là quyền cơ bản của con người.
Tuy nhiên, cho đến nay, số người thiếu nước uống sạch an toàn vẫn đang không ngừng gia tăng. Vì vậy, mối lo về nước không phải của riêng một quốc gia nào. Nước đang trở thành tâm điểm tại nhiều diễn đàn lớn thế giới. Tại Hội nghị Thượng đỉnh về môi trường tại Johannesburg, Nam Phi “Nước được xếp ở vị trí cao nhất trong số 5 ưu tiên để phát triển bền vững (WEHAB), đó là: Nước-W; Năng lượng-E; Sức khoẻ-H; Nông nghiệp- A; và Đa dạng sinh học-B” Tài nguyên nước trên hành tinh càng ngày càng cạn kiện so với sự phát triển dân số và mức độ yêu cầu càng ngày càng cao của các ngành dùng nước cả về số lượng và chất lượng.
Lợi dụng tổng hợp là nguyên tắc cao nhất của việc hoạch định các phương án quy hoạch khai thác tài nguyên nước. Khai thác nguồn nước có thể theo những mục đích khác nhau: cấp nước tưới cho nông nghiệp, cấp nước cho sinh hoạt, phát điện, giao thông thủy, du lịch, cải tạo môi trường, phòng chống lũ lụt, tiêu úng, lấn biển v., có thể gọi chung là các yêu cầu về nước. Yêu cầu về nước rất đa dạng nhưng cũng vì vậy, trong các quy hoạch khai thác tài 4 nguyên nước thường tồn tại mâu thuẫn: mâu thuẫn giữa các ngành dùng nước, mâu thuẫn giữa thai thác và bảo vệ môi trường, mâu thuẫn giữa sử dụng nước với sự đảm bảo sự bền vững. Nếu trước đây, theo quan điểm truyền thống, khai thác tài nguyên nước phải đảm bảo tối ưu về mặt đầu tư, thì ngày nay vấn đề phân tích kinh tế chỉ là một loại tiêu chuẩn đánh giá dự án quy hoạch.
Khi phải đảm bảo sự phát triển bền vững trong quá trình phát triển tài nguyên nước thì vấn đề đặt ra không phải chỉ là phương án đầu tư tối ưu mà cần phải tìm phương án hợp lý nhất, là phương án có hiệu quả kinh tế cao và thỏa mãn các yêu cầu phát triển bền vững. Thực tế hiện nay cho thấy, nguồn tài nguyên nước và việc quản lý và khai thác nguồn tài nguyên nước đã, đang phải chịu nhiều sức ép lớn và đối mặt với một số vấn đề khó khăn và thách thức lớn. Nhu cầu về nước gia tăng phục vụ cho mục đích phát triển kinh tế xã hội trong khi nguồn nước đang tiếp tục suy giảm về số lượng và chất lượng. Một số lưu vực sông đã bị khai thác quá mức, đặc biệt là trong mùa khô dẫn đến cạnh tranh, mâu thuẫn trong sử dụng tài nguyên nước đã xảy ra và ngày càng gia tăng.
Bên cạnh đó, hoạt động khai thác tài nguyên nước phía thượng nguồn ở phạm vi ngoài Việt Nam phục vụ cho các mục đích phát triển năng lượng thủy điện, thủy lợi phục vụ cho công nghiệp, nông nghiệp… đã có những tác động và ảnh hưởng tiêu cực đến quốc gia phía hạ nguồn, đặc biệt là vấn đề hạn hán, xâm nhập mặn ở 2 khu vực đồng bằng lớn nhất Việt Nam là đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long những năm qua. Tổng quan về sự biến động của nguồn nước. Như chúng ta đã biết, nước là tài nguyên phân bổ không đều theo thời gian và không gian, thường mâu thuẫn với nhu cầu sử dụng nước của con người. Trong những năm đầu thế kỷ 21, nguồn nước nói chung trên thế giới và Việt Nam nói riêng có những biến động mạnh mẽ không những về mặt số lượng mà còn về cả chất lượng, đặc biệt trong điều kiện chịu ảnh hưởng BĐKH và nước biển dâng.
Sự biến động của nguồn nước được đánh giá trong mối quan hệ tổng hòa của các yếu tố khí hậu (mưa, nhiệt độ không khí, lượng bốc hơi, thoát hơi nước tiềm năng.), sự thay đổi mục đích sử dụng đất, thay đổi nhu cầu và tập quán sử dụng nước. Kịch bản BĐKH xét đến sự biến đổi trong thế kỷ 21 của các yếu tố khí hậu như nhiệt 5 độ (nhiệt độ trung bình năm, mùa và nhiệt độ cực trị), lượng mưa (mưa năm, mưa trong các mùa, mưa cực trị) và một số hiện tượng khí hậu cực đoan (bão và áp thấp nhiệt đới, số ngày rét đậm, rét hại, số ngày nắng nóng và hạn hán). BĐKH là nguyên nhân trực tiếp quan trọng gây suy giảm, cạn kiệt nguồn nước. Thực tế cho thấy, nước chịu tác động sớm nhất của biến đổi khí hậu [3].
Tại Mỹ, để đánh giá sự biến đổi của dòng chảy ở thượng lưu sông Mississippi dưới tác động của các yếu tố ảnh hưởng như: gió, nhiệt độ, mưa, bốc hơi. Arnold và cộng sự (1999); Jha và cộng sự (2006) đã sử dụng mô hình biến đổi khí hậu vùng (RMC) cùng với mô hình thủy văn - thủy lực sông (SWAT) để đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và các yếu tố thủy văn trong hiện tại và tương lai [4]. Việc hiệu chuẩn và xác nhận SWAT được thực hiện bằng cách sử dụng các dòng chảy hàng tháng cho các năm 1968-1987 và 1988-1997. Giá trị hiệu quả mô phỏng R2 và Nash-Sutcliffe được tính toán cho các so sánh hàng tháng là 0,74 và 0,69 đối với thời gian hiệu chuẩn và 0,82 và 0,81 đối với thời gian xác nhận.
Sau đó, tác động của 9 lần chạy nhạy cảm trong 30 năm (1968 đến 1997) và 6 kịch bản biến đổi khí hậu sau đó được phân tích, liên quan đến đường cơ sở của kịch bản. Lượng CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi lên 660 ppmv (trong khi giữ các biến khí hậu khác không đổi) dẫn đến dòng chảy trung bình hàng năm tăng 36% trong khi mức thay đổi dòng chảy trung bình hàng năm là -49, -26, 28 và 58% được dự đoán cho các kịch bản thay đổi lượng mưa -20, -10, 10 và 20%, tương ứng. Các thay đổi trung bình của dòng chảy hàng năm là 51, 10, 2, -6, 38 và 27% được dự đoán bởi SWAT để ứng phó với các dự báo về biến đổi khí hậu. BĐKH tác động trực tiếp và sâu sắc đến tài nguyên nước Việt Nam.
Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới (WB) (2007), Việt Nam là một trong những quốc gia sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của BĐKH và nước biển dâng và tác động lớn đến kinh tế - xã hội. Do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, ở Việt Nam mùa mưa và lượng mưa đang có xu hướng diễn biến thất thường nên hạn hán xảy ra thường xuyên và trên diện rộng hơn. Trong thời kỳ 1958-2014, lượng mưa năm tính trung bình cả nước có xu thế tăng nhẹ. Trong đó, tăng nhiều nhất vào các tháng mùa đông và mùa xuân; giảm vào các tháng mùa thu.
Nhìn chung, lượng mưa năm ở các khu vực phía Bắc có xu thế giảm (từ 5,8% ÷ 12,5%/57 năm); các khu vực phía Nam có xu thế tăng (từ 6,9% ÷ 19,8%/57 năm). 6 Khu vực Nam Trung Bộ có mức tăng lớn nhất (19,8%/57 năm); khu vực đồng bằng Bắc Bộ có mức giảm lớn nhất (12,5%/57 năm) [3]. Đối với các khu vực phía Bắc, lượng mưa chủ yếu giảm rõ nhất vào các tháng mùa thu và tăng nhẹ vào các tháng mùa xuân. Đối với các khu vực phía Nam, lượng mưa các mùa ở các vùng khí hậu đều có xu thế tăng; tăng nhiều nhất vào các tháng mùa đông (từ 35,3% ÷80,5%/57 năm) và mùa xuân (từ 9,2% ÷ 37,6%/57 năm) [3].
Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu đánh giá khả năng đáp ứng của nguồn nước trong xu thế biến động: Trần Thanh Xuân - Trần Thục - Hoàng Minh Tuyển (2011), trong nghiên cứu: “Tác động của BĐKH đến tài nguyên nước Việt Nam”. Nhóm tác giả đã phân tích các tác động của BĐKH đến dòng chảy năm, dòng chảy mùa lũ, lưu lượng đỉnh lũ, dòng chảy mùa cạn, xâm nhập mặn, tác động đến lũ lụt, ngập lụt và tác động đến sản lượng thủy điện; đồng thời đề xuất các giải pháp thích ứng với BĐKH trong lĩnh vực tài nguyên nước ở Việt Nam và cơ sở khoa học xây dựng chiến lược ứng phó với khí hậu trong lĩnh vực tài nguyên nước [5]. Nguyễn Quang Bảo (2013), trong đề tài Luận văn: “Ứng dụng mô hình SWAT khảo sát biến đổi dòng chảy do biến đổi khí hậu và sử dụng đất cho lưu vực sông Thạch Hãn” đã nghiên cứu tính toán dòng chảy lưu vực sông Thạch Hãn với các kịch bản BĐKH, thay đổi mặt đệm, lựa chọn kết hợp kịch bản BĐKH và kịch bản sử dụng đất [6]. Các mô hình sử dụng trong tính toán cân bằng nước và đánh giá khả năng đáp ứng của nguồn nước.
Trong những năm gần đây, những nghiên cứu ứng dụng mô hình toán cân bằng nước trên lưu vực sông như một công cụ hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước khi xem xét phát triển nguồn nước, quy hoạch tài nguyên nước, điều hành quản lý nguồn nước trên một lưu vực sông ở trên thế giới cũng như ở trong nước ngày càng diễn ra mạnh mẽ và chủ động thúc đẩy. Việc áp dụng công cụ mô hình toán cân bằng nước tham gia vào quá trình quản lý tổng hợp lưu vực nhằm giúp cho nhà quản lý, các hộ ngành sử dụng nước trên lưu vực có cái nhìn tổng hợp và toàn diện hơn về nguồn tài nguyên nước trên lưu vực, đồng thời các bên liên quan tìm kiếm sự đồng thuận, chia sẻ cơ hội 7 và định hướng khai thác nguồn nước trên lưu vực đáp ứng cho các mục tiêu trước mắt và lâu dài.