Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đề xuất các quy hoạch thành phần phục vụ quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông cả

Luận văn thạc sĩ về quy hoạch thành phần phục vụ tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Cả, tập trung vào giải pháp quản lý bền vững nguồn nước.

• Tác giả: Lương Quang Phục
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Viết Ổn
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu, đề xuất các quy hoạch thành phần phục vụ Quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Cả
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu nước ngoài
• 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.1.3. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU VỰC SÔNG CẢ
• 1.2.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.2.2. Đặc điểm địa hình
• 1.2.3. Đặc trưng khí hậu
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TÀI NGUYÊN NƯỚC, TÌNH HÌNH KHAI THÁC SỬ DỤNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ TRONG KHAI THÁC, SỬ DỤNG, BẢO VỆ VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC
• 2.1. ĐẶC ĐIỂM TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC, SỬ DỤNG
• 2.1.1. Mạng lưới sông, suối trên lưu vực
• 2.1.2. Đặc điểm tài nguyên nước
• 2.1.2.1. Mạng lưới quan trắc thủy văn trên lưu vực
• 2.1.3. Tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực
• 2.1.3.1. Khai thác, sử dụng nước cho tưới
• 2.1.3.2. Khai thác, sử dụng nước trong công nghiệp
• 2.1.3.3. Khai thác, sử dụng nước trong sinh hoạt
• 2.1.3.4. Khai thác, sử dụng nước trong nuôi trồng thủy sản
• 2.1.4. Tình hình thiên tai, ô nhiễm, suy thoái nguồn nước trên lưu vực
• 2.1.4.1. Bão lụt và thiên tai
• 2.1.4.2. Tình hình ô nhiễm, suy thoái nguồn nước
• 2.2. NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ
• 2.2.1. Các vấn đề tồn tại trong công tác quản lý tài nguyên nước
• 2.2.2. Các vấn đề tồn tại trong khai thác, sử dụng tài nguyên nước
• 2.2.3. Các vấn đề tồn tại trong bảo vệ nguồn nước
• 2.2.4. Các vấn đề tồn tại trong phòng, chống tác hại do nước gây ra
• 2.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA CÁC TỈNH TRÊN LƯU VỰC ĐẾN NĂM 2020
• 3. CHƯƠNG 3: BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG SÔNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC, SỬ DỤNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ
• 3.1. BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG
• 3.1.1. Tổng quan về cân bằng nước hệ thống
• 3.1.2. Các phương pháp mô phỏng bài toán cân bằng nước và lựa chọn phương pháp mô phỏng
• 3.2. MÔ HÌNH MIKE BASIN VÀ ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG CÂN BẰNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ
• 3.2.1. Giới thiệu chung về mô hình Mike Basin
• 3.2.2. Phân khu tính toán cân bằng nước lưu vực sông Cả
• 3.3. NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU ĐẦU VÀO CHO BÀI TOÁN
• 3.3.1. Tính toán lượng nước đến các tiểu lưu vực
• 3.3.2. Tính toán nhu cầu sử dụng nước của các ngành
• 3.3.2.1. Tính toán nhu cầu nước cho nông nghiệp
• 3.3.2.2. Tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt
• 3.3.2.3. Tính toán nhu cầu nước cho công nghiệp và thủy sản
• 3.4. KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH MIKE BASIN CHO GIAI ĐOẠN HIỆN TRẠNG
• 3.4.1. Nguyên tắc kiểm định
• 3.4.2. Kết quả mô phỏng
• 3.5. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC CHO GIAI ĐOẠN HIỆN TRẠNG
• 3.5.1. Sơ đồ mô phỏng cân bằng nước phương án hiện trạng
• 3.5.2. Kết quả mô phỏng
• 3.5.2.1. Đánh giá sự biến đổi dòng chảy trên sông chính sông Cả
• 3.5.2.2. Kết quả tính toán cân bằng nước tại các nút mô phỏng tưới, nút cấp nước tưới, sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ XÂY DỰNG MỤC TIÊU TÀI NGUYÊN NƯỚC, ĐỀ XUẤT CÁC QUY HOẠCH VÀ LỰA CHỌN QUY HOẠCH TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ ĐẾN NĂM 2020, NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ ĐẾN NĂM 2020
• 4.1. PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN VÀ DỰ BÁO NHU CẦU NƯỚC ĐẾN NĂM 2020 CỦA CÁC NGÀNH
• 4.1.1. Cơ sở xác định tính toán, dự báo nhu cầu nước cho các ngành
• 4.1.2. Nhu cầu nước của các ngành năm 2020
• 4.2. NHỮNG VẤN ĐỀ NỔI CỘM, THÁCH THỨC TRONG LĨNH VỰC TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẢ
• 4.2.1. Những vấn đề nổi cộm và thách thức hiện tại
• 4.2.2. Những thách thức trong tương lai
• 4.3. PHÂN TÍCH, XÂY DỰNG MỤC TIÊU TÀI NGUYÊN NƯỚC TRONG GIAI ĐOẠN 2011-2020, TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2030
• 4.3.1. Xây dựng mục tiêu tài nguyên nước
• 4.3.2. Tầm nhìn tài nguyên nước đến năm 2030
• 4.4. ĐỀ XUẤT CÁC QUY HOẠCH, THỨ TỰ ƯU TIÊN LẬP, THỰC HIỆN VÀ LỘ TRÌNH BƯỚC ĐI THỰC HIỆN QUY HOẠCH
• 4.5. NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẢ ĐẾN NĂM 2020
• 4.5.1. Công tác quản lý tài nguyên nước
• 4.5.1.1. Tăng cường bảo vệ tài nguyên nước, phát triển bền vững tài nguyên nước, khai thác, sử dụng có hiệu quả nguồn nước
• 4.5.1.2. Quản lý hồ chứa và xây dựng quy trình vận hành liên hồ trên lưu vực
• 4.5.1.3. Hoàn thiện thể chế và hành lang pháp lý quản lý quản lý tổng hợp lưu vực sông
• 4.5.1.4. Nâng cao hiệu lực và hiệu quả quản lý nhà nước về tài nguyên nước, đẩy mạnh ứng dụng khoa học công nghệ trong quá trình quản lý
• 4.5.2. Điều hòa nguồn nước và giải quyết các mâu thuẫn xung đột giữa các ngành trong khai thác, sử dụng nước
• 4.5.3. Sự tham gia của cộng đồng trong khai thác, sử dụng, bảo vệ và phát triển tài nguyên nước
• 4.5.3.1. Các mô hình truyền thống
• 4.5.3.2. Các mô hình tiên tiến

Tóm tắt

I. Luận Văn Thạc Sĩ Quy Hoạch Thành Phần Phục Vụ Tổng Hợp Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Cả

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu và đề xuất các quy hoạch thành phần phục vụ quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả. Mục tiêu chính là đáp ứng nhu cầu nước cho phát triển kinh tế - xã hội và tiếp cận quản lý tài nguyên nước theo lưu vực sông. Quy hoạch tài nguyên nước được xem là một xu hướng và định hướng quan trọng trong công tác quản lý tài nguyên nước hiện nay, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực phát triển kinh tế.

1.1. Mục Tiêu Nghiên Cứu

Mục tiêu của luận văn thạc sĩ là nghiên cứu, đề xuất và xây dựng các quy hoạch thành phần phục vụ quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả. Các quy hoạch này nhằm đảm bảo khai thác, sử dụng tài nguyên nước hiệu quả, tiết kiệm, công bằng và hợp lý, đồng thời bảo vệ và phát triển bền vững nguồn nước. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo lưu vực sông là một hướng đi cần thiết trong bối cảnh hiện nay.

1.2. Phạm Vi Nghiên Cứu

Phạm vi nghiên cứu của luận văn thạc sĩ bao gồm toàn bộ lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ Việt Nam. Nghiên cứu tập trung vào các vấn đề như khai thác, sử dụng tài nguyên nước, bảo vệ môi trường, và quản lý tài nguyên nước bền vững. Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm phân tích thống kê, mô hình toán học, và ứng dụng phần mềm tính toán cân bằng nước.

II. Quy Hoạch Tài Nguyên Nước Và Tổng Hợp Tài Nguyên Nước

Quy hoạch tài nguyên nước là một quá trình phức tạp, liên quan đến nhiều yếu tố khoa học và công nghệ. Tổng hợp tài nguyên nước đòi hỏi sự kết hợp giữa các giải pháp công trình và phi công trình, đồng thời cần sự thống nhất giữa xây dựng, quản lý và bảo vệ. Luận văn thạc sĩ này đề xuất các quy hoạch thành phần như quy hoạch bảo vệ tài nguyên nước, quy hoạch chia sẻ nguồn nước, và quy hoạch phòng chống thiên tai.

2.1. Quy Hoạch Bảo Vệ Tài Nguyên Nước

Quy hoạch bảo vệ tài nguyên nước tập trung vào việc kiểm soát ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ chất lượng nước, và phòng chống suy thoái nguồn nước. Các giải pháp được đề xuất bao gồm xây dựng hệ thống quan trắc, kiểm soát xả thải, và tăng cường bảo vệ môi trường. Bảo vệ môi trường là yếu tố then chốt trong việc đảm bảo tài nguyên nước bền vững.

2.2. Quy Hoạch Chia Sẻ Nguồn Nước

Quy hoạch chia sẻ nguồn nước nhằm đảm bảo sự phân bổ công bằng và hợp lý nguồn nước giữa các ngành kinh tế và các khu vực trên lưu vực sông Cả. Các giải pháp bao gồm xây dựng quy trình vận hành liên hồ, điều hòa nguồn nước, và giải quyết các mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng nước. Chiến lược quản lý nước được xem là công cụ quan trọng trong việc thực hiện quy hoạch này.

III. Phân Tích Và Đánh Giá Hiện Trạng Tài Nguyên Nước

Luận văn thạc sĩ tiến hành phân tích và đánh giá hiện trạng tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả. Các nội dung chính bao gồm đặc điểm tự nhiên, tình hình khai thác, sử dụng nước, và các vấn đề tồn tại trong quản lý tài nguyên nước. Nghiên cứu cũng đề cập đến các tác động của biến đổi khí hậu và áp lực phát triển kinh tế - xã hội đối với nguồn nước.

3.1. Đặc Điểm Tự Nhiên Và Tài Nguyên Nước

Lưu vực sông Cả có đặc điểm tự nhiên đa dạng, với lượng dòng chảy trung bình hàng năm khoảng 24,6 tỷ m3. Tuy nhiên, nguồn nước biến động mạnh theo thời gian và phân bố không đồng đều giữa các khu vực. Phân tích lưu vực cho thấy sự cần thiết của việc quản lý và bảo vệ nguồn nước một cách bền vững.

3.2. Tình Hình Khai Thác Và Sử Dụng Nước

Hiện trạng khai thác và sử dụng nước trên lưu vực sông Cả cho thấy sự gia tăng nhu cầu nước trong các ngành nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Các vấn đề như ô nhiễm nguồn nước, suy thoái chất lượng nước, và thiên tai đang đặt ra nhiều thách thức cho công tác quản lý tài nguyên nước. Đánh giá tác động môi trường là yếu tố quan trọng trong việc đề xuất các giải pháp quản lý.

IV. Giải Pháp Quản Lý Và Phát Triển Bền Vững

Luận văn thạc sĩ đề xuất các giải pháp quản lý và phát triển bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Cả. Các giải pháp bao gồm tăng cường bảo vệ nguồn nước, hoàn thiện thể chế quản lý, và ứng dụng khoa học công nghệ trong quản lý tài nguyên nước. Phát triển bền vững là mục tiêu chính trong việc đảm bảo nguồn nước cho các thế hệ tương lai.

4.1. Tăng Cường Bảo Vệ Nguồn Nước

Các giải pháp tăng cường bảo vệ nguồn nước bao gồm xây dựng hệ thống quan trắc chất lượng nước, kiểm soát xả thải, và thực hiện các biện pháp phòng chống ô nhiễm. Bảo vệ môi trường và quản lý tài nguyên nước bền vững là yếu tố then chốt trong việc đảm bảo nguồn nước cho phát triển kinh tế - xã hội.

4.2. Hoàn Thiện Thể Chế Quản Lý

Hoàn thiện thể chế quản lý là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện các quy hoạch tài nguyên nước. Các giải pháp bao gồm xây dựng quy trình vận hành liên hồ, tăng cường hiệu lực quản lý nhà nước, và thúc đẩy sự tham gia của cộng đồng trong quản lý tài nguyên nước. Chiến lược quản lý nước được xem là công cụ hiệu quả trong việc đảm bảo tài nguyên nước bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cả là một trong những hệ thống thủy văn liên quốc gia trọng yếu tại khu vực Bắc Trung Bộ với tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm đạt 24,6 tỷ m3, trong đó phần dòng chảy sản sinh trên lãnh thổ Việt Nam chiếm khoảng 78% (tương đương 18,4 tỷ m3 đến 19,3 tỷ m3). Mặc dù tổng lượng tài nguyên nước dồi dào, sự phân bổ nguồn nước lại biến động khốc liệt theo không gian và thời gian khi mùa lũ chiếm tới 70% đến 75% lượng nước cả năm, trong khi mùa kiệt chỉ cung cấp 25% đến 30%. Sức ép gia tăng dân số với dự báo đạt 4,5 triệu người vào năm 2020 cùng quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế đã khiến lưu vực đối mặt với nguy cơ hạn hán cục bộ, suy thoái môi trường và xâm nhập mặn sâu.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng và đề xuất hệ thống các quy hoạch thành phần đồng bộ phục vụ Quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Cả giai đoạn 2011–2020 và tầm nhìn 2030, hướng đến việc phân bổ công bằng, khai thác hiệu quả và bảo vệ bền vững. Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ 17.900 km2 diện tích lưu vực sông Cả thuộc địa phận Việt Nam, trải dài trên 3 tỉnh Nghệ An (14.157,76 km2, chiếm 79,1%), Hà Tĩnh (3.264,67 km2, chiếm 18,2%) và Thanh Hóa (478,27 km2, chiếm 2,7%). Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa cán cân cung - cầu nước cho 14 tiểu vùng, tối ưu hóa năng lực cấp nước của hơn 1.186 công trình thủy lợi hiện có nhằm nâng cao hiệu suất khai thác thực tế vốn chỉ đạt 58% so với thiết kế, đồng thời giảm thiểu tổn thất kinh tế do thiên tai lũ lụt vượt mức 500 tỷ đồng mỗi năm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nguyên lý Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) theo tiếp cận lưu vực sông và Lý thuyết cân bằng nước hệ thống động lực học lưu vực. Về mặt pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật, đề tài bám sát Nghị định số 120/2008/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông, Thông tư số 15/2009/TT-BTNMT quy định định mức kinh tế - kỹ thuật lập quy hoạch tài nguyên nước, cùng Chỉ thị khung về Nước số 2000/60/EC của Liên minh Châu Âu.

Các khái niệm nền tảng được định hình rõ ràng bao gồm: (1) Quản lý lưu vực sông liên ngành; (2) Dòng chảy tối thiểu và nhu cầu môi trường; (3) Cân bằng nước tiểu lưu vực; (4) Quy hoạch phân bổ nguồn nước mặt; và (5) Phân vùng phòng chống tác hại do nước gây ra. Mô hình toán MIKE BASIN được lựa chọn làm công cụ tính toán cốt lõi kết hợp thuật toán tối ưu hóa phân bổ nguồn nước nhằm mô phỏng mạng lưới thủy văn gồm 7 tiểu lưu vực chính và 14 vùng hưởng lợi tưới tiêu trên toàn bộ hệ thống sông Cả với diện tích 27.200 km2.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả thiết lập hệ thống phương pháp nghiên cứu liên ngành toàn diện với chuỗi dữ liệu thủy văn khí tượng kéo dài liên tục gần 50 năm (giai đoạn từ năm 1959 đến năm 2008) tại 22 trạm quan trắc thủy văn và 11 trạm khí tượng lớn trên toàn lưu vực như Cửa Rào, Đô Lương, Dừa, Nghĩa Khánh và Linh Cảm. Phương pháp chọn mẫu dữ liệu được thực hiện theo tiêu chuẩn quan trắc khí tượng thủy văn quốc gia với 100% dữ liệu chuỗi thời gian được kiểm tra tính đồng nhất, phục hồi số liệu khuyết tật và tính toán tần suất dòng chảy theo phân bố Pearson loại III ở các cấp tần suất thiết kế gồm 5%, 10%, 50%, 75% và 85%.

Lý do lựa chọn phương pháp mô hình hóa cân bằng nước thông qua phần mềm chuyên dụng MIKE BASIN là do khả năng xử lý bài toán thủy văn mạng lưới không gian phức tạp, tích hợp đồng thời 633 hồ chứa, 415 trạm bơm và hệ thống cống đập ngăn mặn với bước thời gian tính toán theo từng tháng. Bên cạnh đó, nghiên cứu kết hợp phương pháp điều tra thống kê xã hội học trên địa bàn 23 huyện thị thuộc 3 tỉnh, phương pháp phân tích chỉ số khan hiếm nước và đối chiếu tiêu chuẩn TCXDVN 33:2006 để dự báo chính xác nhu cầu sử dụng nước đa mục tiêu đến năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu phát hiện sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực thiết kế và công suất vận hành thực tế của hệ thống công trình thủy lợi: Trên toàn lưu vực có 1.186 công trình tưới phục vụ 177.131 ha theo thiết kế, nhưng thực tế chỉ đáp ứng được khoảng 58% diện tích; cụ thể 633 hồ chứa chỉ đạt 49% công suất thiết kế (tưới 42.431 ha trên tổng số 83.518 ha thiết kế) và 415 trạm bơm chỉ phục vụ 54.605 ha (đạt 58% thiết kế).

Thứ hai, kết quả cân bằng nước chỉ ra tình trạng thiếu nước cục bộ gay gắt vào mùa khô (tháng 3 đến tháng 6): Dòng chảy kiệt tại hạ lưu sông Cả chỉ đạt mô-đun 17,8 l/s.km2 đến 20,0 l/s.km2, dẫn đến 297 hồ chứa bị cạn trơ đáy và gần 50% số hồ do địa phương quản lý chỉ còn 15% đến 30% dung tích hữu ích, khiến tỷ lệ diện tích đất canh tác bị hạn hán tăng từ 4,0% năm 2006 lên mức 14,0% vào năm 2010.

Thứ ba, sự gia tăng áp lực ô nhiễm môi trường nước và xâm nhập mặn sâu: Lưu lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp xả thẳng ra lưu vực đạt khoảng 220.000 m3/ngày-đêm (trong đó sinh hoạt chiếm 84,6%, công nghiệp chiếm 15,6%) nhưng tỷ lệ được xử lý đạt chuẩn chỉ khoảng 10%. Hiện tượng suy giảm dòng chảy mùa kiệt kết hợp khai thác nước dưới đất quá mức đã đẩy độ mặn tại cống Ba Ra - Nghi Quang lên 8‰ ở mặt và 30‰ ở đáy, cống Trung Lương đạt 7,8‰, vượt ngưỡng an toàn tưới tiêu nông nghiệp quy chuẩn là dưới 1‰.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản của các tồn tại nêu trên bắt nguồn từ sự kết hợp giữa biến đổi khí hậu cực đoan và việc thiếu vắng quy trình vận hành liên hồ chứa đa mục tiêu tại thượng nguồn. Dòng chính sông Cả tiếp nhận tới 76,5% dòng chảy tại trạm Dừa (lưu lượng trung bình 416 m3/s), song 135 đập dâng miền núi lấy nước trực tiếp đã triệt tiêu dòng chảy cơ bản hạ du. Khi đối chiếu với Quy hoạch tổng hợp sử dụng nguồn nước lưu vực sông Cả năm 2006 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nghiên cứu này đã khắc phục hoàn toàn nhược điểm quản lý đơn ngành bằng cách tích hợp đồng bộ giữa giải pháp công trình và phi công trình.

Về mặt trực quan hóa học thuật, các chuỗi số liệu tính toán cân bằng nước nên được biểu diễn thông qua biểu đồ đường phân phối lưu lượng dòng chảy theo 12 tháng tại các trạm quan trắc chính nhằm làm nổi bật độ dốc kiệt vào tháng 3 và tháng 4. Đồng thời, bảng ma trận phân bổ nước cho 14 tiểu vùng và bản đồ GIS không gian thể hiện ranh giới xâm nhập mặn với các đường đẳng trị độ mặn (1‰, 4‰, 8‰) sẽ cung cấp công cụ trực quan hóa hữu hiệu, hỗ trợ cơ quan quản lý ban hành quyết định điều tiết xả nước tức thời từ các hồ thủy điện Bản Vẽ, Khe Bố cho vùng hạ du.

Đề xuất và khuyến nghị

Trên cơ sở kết quả mô phỏng bài toán cân bằng nước và phân tích thách thức lưu vực, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược trọng tâm:

Thứ nhất, hoàn thiện thể chế và nâng cấp mô hình quản lý tổng hợp lưu vực sông: Ủy ban nhân dân 3 tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường thành lập Ủy ban Lưu vực sông Cả có thẩm quyền điều phối liên tỉnh giai đoạn 2013–2015; phấn đấu đến năm 2020 ban hành đầy đủ khung quy chế điều hòa 100% nguồn nước mặt liên vùng theo đúng Luật Tài nguyên nước năm 2012.

Thứ hai, thiết lập và ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa đa mục tiêu: Tập đoàn Điện lực Việt Nam và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hoàn thiện quy chế phối hợp xả nước mùa cạn từ các hồ Bản Vẽ, Khe Bố, Bản Mồng trong giai đoạn 2014–2016; bảo đảm duy trì lưu lượng dòng chảy tối thiểu sau đập Đô Lương không thấp hơn 37,7 m3/s, giúp hạ độ mặn tại cống lấy nước Nam Đàn xuống dưới 1‰.

Thứ ba, hiện đại hóa hạ tầng thủy nông và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước: Công ty TNHH MTV Thủy lợi Bắc và Nam Nghệ An tiến hành kiên cố hóa kênh mương, nâng hiệu suất tưới tiêu từ 58% lên 85% vào năm 2020 cho 177.131 ha đất canh tác; đồng thời Sở Tài nguyên và Môi trường các địa phương kiểm soát nghiêm ngặt các điểm xả thải, nâng tỷ lệ xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp đạt chuẩn từ 10% hiện nay lên trên 60% vào năm 2020 đối với lượng nước thải 220.000 m3/ngày.

Thứ tư, đẩy mạnh các giải pháp phi công trình và quản trị nước dựa vào cộng đồng: Ban Quản lý rừng phòng hộ phối hợp với cộng đồng dân cư địa phương triển khai trồng mới và phục hồi 15.000 ha rừng đầu nguồn giai đoạn 2015–2020; xây dựng mạng lưới quan trắc tự động gồm 22 trạm thủy văn truyền tin thời gian thực nhằm giảm thiểu trên 30% tổn thất kinh tế do lũ lụt gây ra.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo học thuật và thực tiễn có giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng trọng điểm:

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Các Sở Tài nguyên và Môi trường tại Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa sử dụng bộ cơ sở dữ liệu về 14 tiểu vùng và quy chuẩn phân bổ 24,6 tỷ m3 nước mặt làm căn cứ pháp lý phê duyệt quy hoạch tài nguyên nước và cấp phép khai thác nguồn nước.
2. Đơn vị quy hoạch nông nghiệp và phát triển nông thôn: Các Viện Quy hoạch Thủy lợi, Chi cục Thủy lợi ứng dụng kết quả tính toán cân bằng nước để tái cơ cấu 1.186 công trình thủy nông, tối ưu hóa cấp nước cho 253.177 ha đất sản xuất nông nghiệp và 21.656 ha nuôi trồng thủy sản.
3. Đơn vị quản lý và vận hành hồ chứa thủy điện, thủy lợi: Ban quản lý các hồ Bản Vẽ, Khe Bố, Bản Mồng tham khảo các thông số lưu lượng dòng kiệt và mô hình MIKE BASIN để xây dựng kịch bản xả nước điều tiết chống hạn mùa khô và cắt lũ mùa mưa.
4. Giảng viên, học viên sau đại học và nhà nghiên cứu: Các nhà nghiên cứu chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước, Thủy văn học sử dụng phương pháp luận mô phỏng chuỗi thủy văn 50 năm (1959–2008) làm tài liệu nghiên cứu và phát triển các đề tài mở rộng về biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Tổng lượng tài nguyên nước lưu vực sông Cả phân bố giữa Việt Nam và Lào như thế nào? Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm trên toàn lưu vực đạt khoảng 24,6 tỷ m3 với diện tích 27.200 km2. Trong đó, lượng dòng chảy sản sinh trên phần lãnh thổ Việt Nam (diện tích 17.900 km2) chiếm khoảng 78%, tương đương 18,4 đến 19,3 tỷ m3, phần còn lại bắt nguồn từ lãnh thổ nước bạn Lào đóng góp khoảng 22% tổng lượng dòng chảy toàn hệ thống.

Tại sao lưu vực sông Cả giàu tài nguyên nước nhưng vẫn chịu hạn hán nặng nề trong mùa khô? Dòng chảy sông Cả phân bố cực kỳ mất cân đối khi mùa lũ chiếm tới 70% đến 75% tổng lượng nước cả năm, trong khi mùa khô (tháng 3 đến tháng 6) chỉ chiếm 25% đến 30%. Điển hình trong giai đoạn 2006–2010, tỷ lệ diện tích đất canh tác bị hạn tăng từ 4,0% lên 14,0%, khiến 297 hồ chứa bị cạn kiệt do thiếu hồ tạo nguồn ở thượng lưu.

Hiệu quả vận hành thực tế của các công trình thủy lợi trên lưu vực sông Cả hiện nay ra sao? Hệ thống thủy nông trên lưu vực sông Cả gồm 1.186 công trình phục vụ tưới nhưng hiệu suất thực tế mới chỉ đạt 58% so với năng lực thiết kế 177.131 ha. Cụ thể, 633 hồ chứa có tổng dung tích hữu ích gần 600 triệu m3 chỉ tưới được 42.431 ha (đạt 49% thiết kế), và 415 trạm bơm chỉ đáp ứng được 54.605 ha diện tích canh tác.

Tình trạng ô nhiễm nguồn nước và xâm nhập mặn trên lưu vực sông Cả đang diễn biến ở mức độ nào? Mỗi ngày lưu vực tiếp nhận khoảng 220.000 m3 nước thải (sinh hoạt chiếm 84,6%, công nghiệp chiếm 15,6%) nhưng chỉ 10% được xử lý đạt chuẩn. Mùa kiệt, độ mặn tại cống Ba Ra - Nghi Quang lên tới 8‰ tầng mặt và 30‰ tầng đáy, còn cống Trung Lương ghi nhận 7,8‰, vượt xa ngưỡng cho phép tưới nông nghiệp là dưới 1‰.

Mô hình toán MIKE BASIN đóng vai trò gì trong việc giải bài toán cân bằng nước của luận văn? Mô hình MIKE BASIN được ứng dụng để mô phỏng mạng lưới phân phối dòng chảy tích hợp chuỗi số liệu 50 năm (1959–2008) cho 7 tiểu lưu vực và 14 vùng tiêu thụ nước. Công cụ này tính toán chi tiết nhu cầu nước 1.636 triệu m3 cho nông nghiệp và 29,1 triệu m3 cấp nước đô thị, xác định chính xác các nút thiếu hụt tài nguyên nước.

Kết luận

Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu với 5 đóng góp khoa học và thực tiễn mang tính then chốt:

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở dữ liệu thủy văn khí tượng 50 năm (1959–2008) và đánh giá hiện trạng khai thác nguồn nước mặt 24,6 tỷ m3 trên 17.900 km2 lãnh thổ lưu vực sông Cả.
• Ứng dụng thành công mô hình MIKE BASIN lượng hóa chi tiết cân bằng nước cho 14 tiểu vùng, chỉ rõ mức độ thiếu hụt nguồn nước trong mùa khô của 1.186 công trình thủy nông.
• Nhận diện chính xác 4 thách thức cốt lõi gồm: biến động dòng chảy theo mùa (lũ chiếm 75%, cạn chiếm 25%), hiệu suất công trình thấp (58%), ô nhiễm nước thải (220.000 m3/ngày) và xâm nhập mặn sâu (đạt 30‰).
• Đề xuất khung quy hoạch phân bổ tài nguyên nước mặt và định hình thứ tự ưu tiên cho các quy hoạch thành phần phù hợp với Nghị định 120/2008/NĐ-CP và Luật Tài nguyên nước 2012.
• Xác lập 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, công nghệ và thể chế đồng bộ với lộ trình thực hiện cụ thể đến năm 2020 và tầm nhìn 2030.

Lộ trình tiếp theo yêu cầu các địa phương hoàn thiện quy trình liên hồ chứa trong giai đoạn 2014–2016 và nâng cấp hạ tầng quan trắc tự động trước năm 2020. Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cơ quan hữu quan hãy ứng dụng ngay kết quả nghiên cứu của luận văn để tối ưu hóa quản lý tài nguyên nước và phát triển kinh tế bền vững cho toàn lưu vực sông Cả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ KHAI THÁC, SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG 1.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoài Quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông là một quá trình, liên quan đến nhiều vấn đề về khoa học và công nghệ. Do vậy, khó có thể đưa ra một tổng quan chung cho các vấn đề này trên thế giới hiện nay.

Tuy nhiên, liên quan đến quy hoạch khung lưu vực sông và các quy hoạch thành phần theo cách tiếp cận hợp lý với điều kiện Việt Nam hiện nay như đã trình bày, có thể kể ra một số hoạt động, công trình nghiên cứu tiêu biểu ở nước ngoài: Tháng 2 năm 1983, Tổng thống Mỹ lúc đó là Ronald Reagan đã ký ban hành “Các nguyên tắc về kinh tế và môi trường đối với các nghiên cứu triển khai về nước và tài nguyên đất có liên quan” (Economic and Environmental Principles for Water and Related Land Resources Implementation Studies). Trên cơ sở các nguyên tắc này, Hội đồng Quốc gia Tài nguyên nước của Hoa Kỳ đã ban hành các hướng dẫn, phục vụ việc xây dựng và quản lý quy hoạch. Nhằm cụ thể hơn các công việc cần tiến hành, tháng 4 năm 2002, lực lượng công binh Hoa Kỳ đã biên soạn, cập nhật sổ tay hướng dẫn quy hoạch (Planning Guidance Notebook) bao gồm nhiều khía cạnh khác nhau của công tác quy hoạch tài nguyên nước. Viện Tài nguyên nước cũng là cơ quan đưa ra nhiều mô hình phục vụ quy hoạch tài nguyên nước như IWR – MAIN; IWR – PLAN.

Ở Úc, lưu vực sông Murray – Darling với diện tích trên 1 triệu km2 nằm trên P P phần lãnh thổ thuộc các bang New South Wales, Victoria, Queenland, South Australia. Để tiến hành quản lý lưu vực sông, chiến lược quản lý lưu vực sông được chuẩn bị và phê duyệt trước tiên, sau đó các quy hoạch sẽ được xây dựng bao gồm: quy hoạch bảo vệ tài nguyên nước và chất lượng nước, quy hoạch chia sẻ, phân bổ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5 nguồn nước, quy hoạch phòng, chống, giảm thiểu tác hại của xâm nhập mặn. Các quy hoạch này, trong một số trường hợp được xây dựng dưới dạng các chương trình hành động cụ thể. Ở các lưu vực sông khác, chẳng hạn lưu vực sông Murrumbidgee của bang New South Wales cũng đã tiến hành lập quy hoạch chia sẻ tài nguyên nước và đang tiến hành điều chỉnh, bổ sung.

Có những lưu vực sông/tiểu lưu vực sông được nghiên cứu khá kỹ lưỡng và đã xây dựng báo cáo quy hoạch phân bổ tài nguyên nước khá chi tiết như đối với tiểu lưu vực sông Clare, Broughton. Tại New Zealand, các hoạt động quy hoạch phân bổ tài nguyên nước được hỗ trợ thông qua hệ thống WAIORA. Hệ thống này được coi là một dạng công cụ hỗ trợ ra quyết định, có khả năng đánh giá ảnh hưởng của việc thay đổi dòng chảy tới môi trường sống của các hệ sinh thái trong sông, nhiệt độ nước, nồng độ ôxy hòa tan, nồng độ amôni. Những chương trình hành động, các quy hoạch và công cụ phần mềm trên là nguồn thông tin tham khảo quan trọng trong quá trình tiến hành những nội dung nghiên cứu của đề tài.

Tại các nước châu Âu, cụ thể là các nước trong Cộng đồng châu Âu, hoạt động quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông tuân theo chỉ thị khung về nước (Water Framework Directive) số 2000/60/EC. Điều 13 của chỉ thị quy định về quy hoạch quản lý các lưu vực sông đã đưa ra những nội dung cần thiết đối với quy hoạch. Một loạt vấn đề có liên quan đến công tác điều tra, khảo sát kỹ thuật phục vụ lập quy hoạch đối với các loại hình nguồn nước cũng đã được quy định, tuy mới chỉ ở mức độ khung, mang tính khái quát.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Báo cáo của đề tài nghiên cứu “Quản lý tổng hợp lưu vực sông ở Việt Nam nhằm phát triển bền vững” do Trung tâm phát triển Tài nguyên và Môi trường và Viện Môi trường và Phát triển bền vững trong khuôn khổ dự án Vietnam Agenda 21 – VIE/01/021 đã trình bày những nội dung quan trọng và được cập nhật về quản lý tổng hợp lưu vực sông ở Việt Nam. Báo cáo gồm các phần chính: (i) Tổng quan các chính sách và thể chế quản lý tổng hợp lưu vực sông; (ii) Hiện trạng thực hiện chính Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6 sách và thể chế quản lý tổng hợp lưu vực sông.

Tác động đối với kinh tế – xã hội – môi trường; (iii) Tồn tại và thách thức; (iv) Phương hướng tăng cường chính sách và thể chế; (v) Kết luận và kiến nghị. Liên quan đến công tác quy hoạch, sau khi nhận định tổng quát về thực tế chưa thực hiện quy hoạch tổng hợp lưu vực sông và những yêu cầu cấp thiết hiện nay về công tác này, đề tài đề cập: Nhiệm vụ hàng đầu là lập quy hoạch tổng hợp lưu vực sông. Công tác này sẽ dựa trên cơ sở yêu cầu phát triển kinh tế xã hội môi trường của các tỉnh trên lưu vực, trên thành quả các quy hoạch chuyên ngành khai thác tài nguyên nước và các quy hoạch tài nguyên nước liên quan nông, lâm, ngư mà tổng hợp lại và điều chỉnh lẫn nhau. Quy hoạch tổng hợp được cụ thể hóa thành kế hoạch hành động của lưu vực sông.

Vì mục tiêu các ngành, các tỉnh liên quan đều là phát triển bền vững, do đó quan hệ giữa các bên sẽ là cộng tác, lắng nghe, tiếp nhận và điều chỉnh. Các bên liên quan kể cả cộng đồng được tham gia vào quá trình xây dựng quy hoạch tổng hợp lưu vực sông. Dự thảo quy hoạch được công bố công khai cho các tổ chức và công chúng đóng góp ý kiến trước khi Hội đồng lưu vực sông thông qua và trình lên cấp có thẩm quyền phê duyệt. Nhiệm vụ thường xuyên thể hiện trong kế hoạch hành động LVS là quản lý và giám sát sự thực hiện quy hoạch tổng hợp lưu vực sông: Những nội dung quan tâm bao gồm: phân phối nước lúc bình thường và bất thường; quy chế vận hành hồ chứa trong điều kiện bình thường và bất thường; kiểm soát xả thải và ô nhiễm nước; tham gia phòng, chống lũ lụt; các giải pháp về khắc phục hạn hán, xói mòn và rửa trôi đất, sa bồi; các giải pháp về bảo vệ hình thái và môi trường dòng sông, bờ, bãi, cửa sông, ven biển và các tầng nước dưới đất.

Công cụ để quản lý và giám sát sự thực hiện quy hoạch là thông tin và các công cụ phân tích và trợ giúp. Nhiệm vụ thông tin và vận hành cơ sở dữ liệu tài nguyên nước là nhiệm vụ thường xuyên trong quản lý tổng hợp lưu vực sông, nhằm tổng hợp tư liệu các nguồn (hiện nay rời) và cập nhật được diễn biến tự nhiện và hiện trạng sử dụng nước trên lưu vực sông. Cụ thể bao gồm: giám sát biến động số và chất lượng tài nguyên nước mặt và dưới đất, hình thái dòng sông và lưu vực, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 7 tầng phủ v.v…; theo dõi cập nhật tình hình sử dụng và xả nước thải; thông tin tức thời và dự báo thủy văn lũ và kiệt. Đề tài cũng đã đưa ra những kết luận, kiến nghị xác đáng về tăng cường quản lý tổng hợp lưu vực sông ở nước ta, đẩy nhanh tiến độ việc lập và phê duyệt các quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông.

Ngày 28 tháng 10 năm 1995, Bộ trưởng Bộ Thủy lợi (trước đây) ra quyết định số 167 QĐ/KHTL về việc ban hành tiêu chuẩn ngành “Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ nguồn nước – các quy định chủ yếu”. Tiêu chuẩn ngành này của Bộ Thủy lợi có mã số 14 TCN 87 – 1995; được áp dụng cho việc lập mới hoặc bổ sung quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ nguồn nước ở một lưu vực sông, một vùng kinh tế, liên lưu vực hoặc toàn quốc. Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ nguồn nước quy định trong tiêu chuẩn này được gọi tắt là quy hoạch thủy lợi, tùy theo mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội, mục tiêu vì nhiệm vụ của quy hoạch thủy lợi, điều kiện tự nhiên, quy hoạch thủy lợi cụ thể gồm toàn bộ hoặc một số quy hoạch chuyên ngành sau: + Quy hoạch thủy nông (tưới tiêu, cải tạo đất bằng biện pháp thủy lợi). + Quy hoạch cấp thoát nước cho sinh hoạt, công nghiệp: + Quy hoạch thủy điện.

+ Quy hoạch giao thông thủy. + Quy hoạch nuôi trồng thủy sản. + Quy hoạch phục vụ an dưỡng – du lịch – giải trí. + Quy hoạch phòng chống lũ.

+ Quy hoạch bảo vệ phòng chống ô nhiễm nguồn nước. + Quy hoạch bảo vệ phòng chống cạn kiệt nguồn nước. Ngoài những quy định chung, tiêu chuẩn còn quy định về thành phần, nội dung và bước lập quy hoạch thủy lợi; quy định về các tài liệu cơ bản; quy định về quản lý quy hoạch. Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 87 – 1995 là một văn bản pháp quy kỹ thuật đã được sử dụng có hiệu quả trong các hoạt động quy hoạch phát triển thủy lợi trong thời gian qua.

Tuy nhiên, tiêu chuẩn 14 TCN 87 – 1995 cũng có một số bất Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 8 cập: + Tiêu chuẩn được ban hành khi Luật Tài nguyên nước chưa ra đời, hành lang pháp lý cho công tác quản lý tài nguyên nước chưa được hình thành; các hoạt động bảo vệ, khai thác, sử dụng tài nguyên nước, phòng, chống, giảm thiểu tác tác hại do nước gây ra cũng chưa được xác định rõ. Nhìn chung, phương châm chủ yếu của quy hoạch thủy lợi theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 87 – 1995 là tạo nguồn và phòng chống lũ lụt bằng các biện pháp công trình (cụ thể: quy định tại khoản 1.9 của tiêu chuẩn). Khi tiến hành xây dựng tiêu chuẩn ngành về quy hoạch thủy lợi, quan điểm “phát triển nhanh, hiệu quả và bền vững, tăng trưởng kinh tế đi đôi với thực hiện tiến bộ, công bằng xã hội và bảo vệ môi trường” chưa được xác định một cách rõ nét. + Mối liên hệ giữa các quy hoạch chuyên ngành trong quy hoạch thủy lợi (quy định tại khoản 1.3 của tiêu chuẩn) còn mờ nhạt và dẫn đến việc quy định tiến hành một loạt các quy hoạch chuyên ngành trong quy hoạch thủy lợi ít mang tính khả thi.