Tổng quan nghiên cứu

Nước là tài nguyên thiết yếu cho sự sống và phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Tại thủ đô Viêng Chăn, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, hồ chứa Nam Souang đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước tưới cho khoảng 7.000 ha đất nông nghiệp và phục vụ sinh hoạt cho gần 30.000 người. Tuy nhiên, sự gia tăng dân số với tỷ lệ khoảng 3% mỗi năm cùng với biến đổi khí hậu đã làm thay đổi cân bằng nước trong lưu vực, gây ra những thách thức lớn trong quản lý nguồn nước. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế đến cân bằng nước của hồ chứa Nam Souang, từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý vận hành hồ trong điều kiện biến đổi khí hậu đến năm 2050. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống tưới hồ Nam Souang, huyện Nasaithong, thủ đô Viêng Chăn, với dữ liệu khí tượng thủy văn và dòng chảy thu thập trong giai đoạn 1980-2015, cùng các kịch bản BĐKH dự báo đến các mốc 2030 và 2050. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an ninh nguồn nước, phát triển bền vững nông nghiệp và ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên nguyên lý cân bằng nước hệ thống, trong đó lượng nước đến và đi khỏi hồ chứa được cân đối để xác định sự thay đổi dung tích hồ theo thời gian. Phương trình cân bằng nước hồ chứa được biểu diễn qua hiệu số lưu lượng vào và ra, bao gồm lưu lượng sử dụng, tổn thất do bốc hơi, thấm và xả thừa. Khái niệm biến đổi khí hậu được định nghĩa theo Công ước khung của Liên Hợp Quốc, nhấn mạnh tác động của các hoạt động nhân tạo làm gia tăng khí nhà kính, dẫn đến sự nóng lên toàn cầu và thay đổi chu trình thủy văn. Các khái niệm chính bao gồm: hiệu ứng nhà kính, mưa acid, mực nước biển dâng, hạn hán, lũ lụt và sa mạc hóa. Nghiên cứu cũng áp dụng các kịch bản phát thải khí nhà kính B2 của IPCC để dự báo biến đổi khí hậu tại thủ đô Viêng Chăn, với mức tăng nhiệt độ trung bình từ 0,5°C đến 1,7°C và biến động lượng mưa theo mùa đến năm 2050.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (mưa, nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm) và dòng chảy thực đo tại trạm Kasy (2006-2014) làm lưu vực tương tự cho hồ Nam Souang. Phương pháp phân tích sử dụng mô hình thủy văn NAM (Nedbør-Afstrømnings-Models) của phần mềm MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy đến hồ chứa theo các kịch bản BĐKH hiện tại và tương lai. Mô hình NAM gồm 4 bể chứa mô phỏng quá trình mưa dòng chảy, được hiệu chỉnh và kiểm định bằng phương pháp thử sai và chỉ tiêu Nash-Sutcliffe (giá trị Nash đạt khoảng 0,6). Nhu cầu sử dụng nước được tính toán bằng phần mềm Cropwat dựa trên dữ liệu khí hậu, đất đai và cây trồng hiện trạng, đồng thời tổng hợp nhu cầu nước cho các đối tượng sử dụng trong lưu vực. Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn cơ sở 1980-2000, cùng các kịch bản dự báo đến 2030 và 2050 nhằm đánh giá tác động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội đến cân bằng nước hồ chứa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mô phỏng dòng chảy đến hồ chứa: Mô hình NAM hiệu chỉnh với dữ liệu trạm Kasy cho kết quả phù hợp với thực đo, chỉ tiêu Nash đạt 0,6, sai số tổng lượng dòng chảy dưới 10%. Dòng chảy trung bình năm tại cửa ra lưu vực khoảng 261,85 triệu m³/năm, với lưu lượng lớn nhất vào tháng 9 (71,79 triệu m³) và nhỏ nhất vào tháng 3 (5,2 triệu m³).

  2. Nhu cầu sử dụng nước tăng theo kịch bản BĐKH và phát triển kinh tế: Nhu cầu nước cho cây trồng dự báo tăng khoảng 15-25% vào năm 2030 và 30-40% vào năm 2050 do tăng diện tích tưới và nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi. Nhu cầu nước sinh hoạt và du lịch cũng tăng tương ứng, với tổng nhu cầu nước toàn hệ thống dự kiến tăng từ 70 triệu m³ năm 2015 lên khoảng 90 triệu m³ năm 2050.

  3. Ảnh hưởng của BĐKH đến cân bằng nước hồ chứa: Nhiệt độ tăng làm tăng lượng nước bốc hơi trung bình hàng năm lên khoảng 10-15% vào năm 2050, trong khi lượng mưa mùa khô giảm 2-5%, dẫn đến thiếu hụt nước nghiêm trọng vào mùa khô. Cân bằng nước hồ chứa Nam Souang bị ảnh hưởng rõ rệt, với dung tích hồ trung bình giảm khoảng 10% trong mùa khô theo kịch bản B2 năm 2050.

  4. Tổn thất nước do bốc hơi và thấm: Lượng nước tổn thất do bốc hơi mặt hồ tăng từ 60-85 mm/tháng mùa mưa lên 100-120 mm/tháng mùa khô, làm giảm hiệu quả sử dụng nước. Lượng nước thấm cũng chiếm khoảng 5-7% tổng lượng nước ra khỏi hồ, ảnh hưởng đến khả năng điều tiết.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự thay đổi cân bằng nước là do tác động kép của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội, làm tăng nhu cầu sử dụng nước và giảm nguồn cung do biến đổi khí hậu gây ra. Kết quả mô phỏng dòng chảy và nhu cầu nước phù hợp với các nghiên cứu trước đây tại lưu vực sông Mê Kông và các khu vực tương tự trong khu vực Đông Nam Á. Việc tăng nhiệt độ làm gia tăng bốc hơi và giảm lượng mưa mùa khô là nguyên nhân chính dẫn đến thiếu hụt nước trong mùa khô, gây áp lực lớn lên hệ thống tưới và sinh hoạt. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường tích lũy dòng chảy, bảng tổng hợp nhu cầu nước theo từng kịch bản và biểu đồ so sánh lượng bốc hơi trung bình theo mùa. Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các biện pháp quản lý tổng hợp tài nguyên nước và thích ứng với biến đổi khí hậu nhằm đảm bảo cân bằng nước bền vững cho lưu vực.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý vận hành hồ chứa: Áp dụng phương pháp điều tiết linh hoạt theo mùa và kịch bản biến đổi khí hậu để tối ưu hóa dung tích hồ, giảm thiểu tổn thất nước do bốc hơi và thấm. Thời gian thực hiện: ngay trong 5 năm tới; chủ thể: Ban quản lý hồ Nam Souang.

  2. Phát triển hệ thống tưới tiết kiệm nước: Khuyến khích áp dụng công nghệ tưới nhỏ giọt, tưới phun hiện đại nhằm giảm nhu cầu nước tưới từ 15-20% so với phương pháp truyền thống. Thời gian: 2025-2030; chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, nông dân địa phương.

  3. Xây dựng kế hoạch thích ứng với biến đổi khí hậu: Phối hợp với các cơ quan khí tượng thủy văn để cập nhật kịch bản BĐKH, xây dựng các phương án ứng phó với hạn hán và lũ lụt, đảm bảo an toàn nguồn nước. Thời gian: 2023-2025; chủ thể: UBND thủ đô Viêng Chăn, Trung tâm Khí tượng Thủy văn.

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về quản lý nước bền vững và tác động của BĐKH cho cán bộ quản lý và người dân trong lưu vực. Thời gian: liên tục; chủ thể: các tổ chức chính quyền địa phương và các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước: Giúp xây dựng chính sách, kế hoạch quản lý hồ chứa và tài nguyên nước phù hợp với kịch bản biến đổi khí hậu.

  2. Ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn: Hỗ trợ trong việc điều chỉnh quy hoạch sản xuất, áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm và thích ứng với biến đổi khí hậu.

  3. Các nhà nghiên cứu và học giả: Cung cấp dữ liệu, phương pháp mô hình hóa và phân tích tác động BĐKH đến cân bằng nước, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tác động của biến đổi khí hậu và vai trò của quản lý nước bền vững trong phát triển kinh tế xã hội.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến cân bằng nước hồ Nam Souang?
    Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ trung bình từ 0,5°C đến 1,7°C, làm tăng lượng nước bốc hơi và giảm lượng mưa mùa khô, dẫn đến thiếu hụt nước trong hồ vào mùa khô, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước tưới và sinh hoạt.

  2. Mô hình NAM được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
    Mô hình NAM mô phỏng quá trình mưa dòng chảy dựa trên cân bằng nước trong các bể chứa của lưu vực, được hiệu chỉnh bằng dữ liệu thực đo tại trạm Kasy để dự báo dòng chảy đến hồ Nam Souang theo các kịch bản biến đổi khí hậu.

  3. Nhu cầu nước trong lưu vực dự kiến thay đổi ra sao đến năm 2050?
    Nhu cầu nước dự kiến tăng khoảng 30-40% do phát triển kinh tế xã hội và tăng diện tích tưới, đồng thời nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi, đòi hỏi quản lý nguồn nước hiệu quả hơn.

  4. Giải pháp nào được đề xuất để ứng phó với tác động của biến đổi khí hậu?
    Các giải pháp bao gồm tăng cường quản lý vận hành hồ chứa, áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm, xây dựng kế hoạch thích ứng với biến đổi khí hậu và nâng cao nhận thức cộng đồng.

  5. Ai là chủ thể chính trong việc thực hiện các giải pháp này?
    Chủ thể chính gồm Ban quản lý hồ Nam Souang, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, UBND thủ đô Viêng Chăn, các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư trong lưu vực.

Kết luận

  • Đã mô phỏng thành công dòng chảy đến hồ chứa Nam Souang theo các kịch bản biến đổi khí hậu hiện tại và tương lai, với chỉ tiêu Nash đạt 0,6, sai số dòng chảy dưới 10%.
  • Nhu cầu sử dụng nước trong lưu vực dự kiến tăng 30-40% đến năm 2050 do phát triển kinh tế xã hội và tác động của biến đổi khí hậu.
  • Biến đổi khí hậu làm tăng lượng nước bốc hơi và giảm lượng mưa mùa khô, gây thiếu hụt nước nghiêm trọng trong mùa khô tại hồ chứa.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý vận hành hồ, áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm và xây dựng kế hoạch thích ứng nhằm đảm bảo cân bằng nước bền vững.
  • Khuyến nghị các cơ quan quản lý, ngành nông nghiệp, nhà nghiên cứu và cộng đồng dân cư phối hợp thực hiện các biện pháp ứng phó trong giai đoạn 2023-2050 để phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng cho việc quản lý tài nguyên nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa vận hành hồ chứa và phát triển công nghệ tưới tiêu tại khu vực. Đề nghị các bên liên quan tiếp tục phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất nhằm bảo đảm an ninh nguồn nước và phát triển bền vững.