Nghiên cứu áp dụng mô hình WEAP tính cân bằng nước lưu vực sông Vệ tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP trong tính toán cân bằng nước lưu vực sông Vệ, góp phần quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tiền Giang
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Mô Hình WEAP Và Cân Bằng Nước Lưu Vực Sông Vệ
• 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
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN BÀI TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VỆ
• 3. CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VỆ
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình WEAP và cân bằng nước lưu vực sông Vệ

Mô hình WEAP (Water Evaluation And Planning System) là một công cụ mạnh mẽ trong việc tính toán và quản lý tài nguyên nước. Mô hình này giúp các nhà quản lý nước có cái nhìn tổng quan về tình hình sử dụng và phân bổ nước trong một lưu vực. Đặc biệt, mô hình WEAP đã được áp dụng thành công trong việc tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông Vệ, một trong những lưu vực quan trọng tại tỉnh Quảng Ngãi. Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp xác định tình trạng nước hiện tại mà còn dự đoán các kịch bản phát triển trong tương lai.

1.1. Mô hình WEAP Đặc điểm và ứng dụng

Mô hình WEAP được thiết kế để hỗ trợ việc lập kế hoạch và quản lý tài nguyên nước. Nó cho phép người dùng mô phỏng các kịch bản khác nhau về nhu cầu và nguồn cung cấp nước. WEAP có khả năng tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, giúp người dùng có cái nhìn toàn diện về tình hình nước trong lưu vực.

1.2. Lưu vực sông Vệ Đặc điểm và tầm quan trọng

Lưu vực sông Vệ có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Quảng Ngãi. Tuy nhiên, tình trạng thiếu nước đang ngày càng trở nên nghiêm trọng do biến đổi khí hậu và sự gia tăng dân số. Việc áp dụng mô hình WEAP trong lưu vực này giúp đánh giá chính xác tình hình nước và đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

II. Vấn đề và thách thức trong cân bằng nước lưu vực sông Vệ

Cân bằng nước là một vấn đề phức tạp, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự gia tăng nhu cầu nước. Lưu vực sông Vệ đang đối mặt với nhiều thách thức như tình trạng khan hiếm nước, ô nhiễm nguồn nước và sự phân bổ không đồng đều giữa các ngành sử dụng nước. Những vấn đề này đòi hỏi phải có các giải pháp quản lý nước hiệu quả và bền vững.

2.1. Tình trạng khan hiếm nước và nguyên nhân

Khan hiếm nước trong lưu vực sông Vệ chủ yếu do sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước từ nông nghiệp và công nghiệp. Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu cũng làm thay đổi lượng mưa và dòng chảy, dẫn đến tình trạng thiếu nước nghiêm trọng trong mùa khô.

2.2. Ô nhiễm nguồn nước và tác động đến sức khỏe

Ô nhiễm nguồn nước là một trong những vấn đề lớn tại lưu vực sông Vệ. Nước thải từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt không được xử lý đúng cách đã làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

III. Phương pháp áp dụng mô hình WEAP trong cân bằng nước

Việc áp dụng mô hình WEAP trong tính toán cân bằng nước lưu vực sông Vệ bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần thu thập dữ liệu về lượng nước đến và đi, sau đó xác định nhu cầu sử dụng nước của các ngành khác nhau. Mô hình sẽ giúp phân tích và dự đoán các kịch bản phát triển trong tương lai.

3.1. Thu thập và phân tích dữ liệu

Dữ liệu về lượng nước, nhu cầu sử dụng và các yếu tố môi trường cần được thu thập và phân tích kỹ lưỡng. Điều này bao gồm việc xác định các nguồn nước mặt và nước ngầm, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy.

3.2. Xây dựng kịch bản và mô phỏng

Sau khi thu thập dữ liệu, mô hình WEAP sẽ được sử dụng để xây dựng các kịch bản khác nhau về nhu cầu và nguồn cung cấp nước. Các kịch bản này sẽ giúp dự đoán tình hình nước trong tương lai và đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn mô hình WEAP

Kết quả nghiên cứu từ mô hình WEAP cho thấy tình trạng cân bằng nước trong lưu vực sông Vệ đang ngày càng trở nên khó khăn. Các kịch bản phát triển cho thấy nhu cầu nước sẽ tăng lên trong tương lai, trong khi nguồn cung cấp nước có thể không đủ đáp ứng. Việc áp dụng mô hình này đã giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định hợp lý về phân bổ và sử dụng nước.

4.1. Đánh giá tình trạng cân bằng nước hiện tại

Kết quả tính toán cho thấy lưu vực sông Vệ đang trong tình trạng thiếu nước, đặc biệt là trong mùa khô. Các ngành nông nghiệp và công nghiệp đang phải đối mặt với nhiều khó khăn trong việc đảm bảo nguồn nước.

4.2. Đề xuất giải pháp quản lý nước

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp quản lý nước như cải thiện hệ thống tưới tiêu, xử lý nước thải và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước đã được đề xuất. Những giải pháp này nhằm đảm bảo nguồn nước bền vững cho lưu vực sông Vệ.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của mô hình WEAP

Mô hình WEAP đã chứng minh được giá trị của nó trong việc tính toán và quản lý cân bằng nước lưu vực sông Vệ. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả cao hơn, cần tiếp tục cải tiến mô hình và áp dụng các công nghệ mới. Tương lai của mô hình WEAP trong quản lý tài nguyên nước tại Việt Nam là rất hứa hẹn.

5.1. Tầm quan trọng của mô hình WEAP trong quản lý nước

Mô hình WEAP không chỉ giúp đánh giá tình trạng nước mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch và quản lý tài nguyên nước một cách hiệu quả. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự gia tăng nhu cầu nước.

5.2. Hướng phát triển mô hình WEAP trong tương lai

Trong tương lai, việc tích hợp mô hình WEAP với các công nghệ mới như GIS và dữ liệu lớn sẽ giúp nâng cao khả năng dự đoán và quản lý nước. Điều này sẽ góp phần đảm bảo nguồn nước bền vững cho các thế hệ sau.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi, với diện tích 1260 km² và tổng chiều dài sông suối lên đến 995 km, là một trong những lưu vực sông quan trọng của khu vực miền Trung Việt Nam. Tổng lượng dòng chảy trung bình năm tại trạm An Chỉ đạt hơn 2 tỷ m³, tương đương lưu lượng bình quân 64 m³/s, trong khi trữ lượng nước dưới đất có thể khai thác khoảng 35 nghìn m³/ngày. Tuy nhiên, sự phân bố nước không đồng đều theo mùa với mùa mưa chiếm 70-80% lượng mưa năm và mùa khô kéo dài 8-9 tháng, dẫn đến tình trạng thiếu hụt nước cục bộ, đặc biệt trong các năm hạn hán.

Nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning System) để tính toán cân bằng nước lưu vực sông Vệ giai đoạn hiện trạng năm 2010 và dự báo đến các năm 2015, 2020. Mục tiêu chính là xây dựng công cụ mô hình hóa cân bằng nước có xét đến nguồn nước ngầm, đồng thời đề xuất phương pháp phân bổ, chia sẻ nguồn nước hợp lý trong điều kiện phát triển kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Vệ với 6 tiểu lưu vực cân bằng nước, phân tích nhu cầu sử dụng nước của các ngành sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp và môi trường.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý tổng hợp tài nguyên nước, hỗ trợ hoạch định chính sách phân bổ nước công bằng, bền vững, đồng thời giảm thiểu rủi ro thiếu nước trong tương lai. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước, bảo vệ môi trường sinh thái và phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho tỉnh Quảng Ngãi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết cân bằng nước hệ thống: Định nghĩa cân bằng nước là sự chênh lệch giữa tổng lượng nước đến và đi trong một hệ thống lưu vực, bao gồm các thành phần như nước mưa, dòng chảy mặt, nước ngầm, nhu cầu sử dụng và dòng chảy môi trường. Lý thuyết này giúp đánh giá tiềm năng nguồn nước và các tác động khai thác sử dụng.

• Mô hình WEAP: Là công cụ mô phỏng tổng hợp tài nguyên nước, tích hợp các yếu tố cung cấp và sử dụng nước, phân tích kịch bản phát triển, ưu tiên phân phối nước và tính toán dòng chảy môi trường. WEAP cho phép xây dựng các kịch bản dự báo và đánh giá tác động của các chính sách quản lý tài nguyên nước.

• Khái niệm phân vùng tiểu lưu vực cân bằng nước: Dựa trên đặc điểm địa hình, hệ thống công trình khai thác, nhu cầu sử dụng và tác động môi trường, lưu vực sông Vệ được chia thành 6 tiểu lưu vực độc lập tương đối để thuận tiện cho việc tính toán và quản lý.

• Khái niệm dòng chảy môi trường: Nhu cầu nước tối thiểu để duy trì hệ sinh thái thủy sinh và chất lượng nước, được tính bằng 10% tổng nhu cầu sử dụng nước của các ngành trên từng tiểu lưu vực.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu khí tượng thủy văn từ các trạm quan trắc (An Chỉ, Giá Vực, Ba Tơ, Sơn Giang, Quảng Ngãi), số liệu tài nguyên nước mặt và nước ngầm, số liệu thống kê dân số, diện tích gieo trồng, sản xuất công nghiệp, nuôi trồng thủy sản của tỉnh Quảng Ngãi năm 2009-2010.

• Phương pháp phân tích: Áp dụng mô hình WEAP phiên bản 3 để xây dựng mô hình cân bằng nước lưu vực sông Vệ. Mô hình được thiết lập dựa trên phân vùng 6 tiểu lưu vực, nhập liệu dòng chảy trung bình tháng nhiều năm, nhu cầu sử dụng nước theo ngành, dòng chảy môi trường và các công trình thủy lợi. Phân tích các kịch bản phát triển nguồn nước đến năm 2015 và 2020, tính toán lượng nước thiếu theo từng kịch bản.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu được thu thập toàn bộ từ các trạm quan trắc và số liệu thống kê chính thức của tỉnh, đảm bảo tính đại diện và đầy đủ cho toàn bộ lưu vực sông Vệ.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn hiện trạng năm 2010 và dự báo đến các năm 2015, 2020, phù hợp với kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Quảng Ngãi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cân bằng nước hiện trạng năm 2010: Tổng nhu cầu sử dụng nước trên toàn lưu vực đạt khoảng 5.017 nghìn m³ cho sinh hoạt, ước tính nhu cầu môi trường là 3.765 nghìn m³. Nhu cầu nước cho nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất, với tổng diện tích gieo trồng 37.821 ha. Lượng nước mặt và nước ngầm hiện tại có thể đáp ứng phần lớn nhu cầu, tuy nhiên tại một số tiểu lưu vực như hạ sông Vệ, lượng nước thiếu bắt đầu xuất hiện.

2. Dự báo nhu cầu đến năm 2015 và 2020: Nhu cầu nước sinh hoạt tăng lần lượt lên 6.525 nghìn m³ và 7.932 nghìn m³, nhu cầu môi trường cũng tăng tương ứng lên 5.776 nghìn m³ và 7.931 nghìn m³. Nhu cầu nông nghiệp và công nghiệp cũng tăng mạnh do phát triển kinh tế và dân số. Kết quả mô hình WEAP cho thấy lượng nước thiếu có xu hướng gia tăng, đặc biệt trong các kịch bản phát triển kinh tế cao.

3. Phân bổ nước theo tiểu lưu vực: Tiểu lưu vực hạ sông Vệ có nhu cầu nước đa dạng nhất, bao gồm sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản và du lịch dịch vụ. Các tiểu lưu vực khác chủ yếu tập trung vào sinh hoạt và nông nghiệp. Lượng nước thiếu tại các tiểu lưu vực này dao động từ vài trăm nghìn đến hàng triệu m³ tùy theo kịch bản.

4. Kịch bản phân bổ và chia sẻ nước: Các kịch bản tính toán cân bằng nước giai đoạn 2011-2020 cho thấy, việc áp dụng nguyên tắc phân bổ nước dựa trên nhu cầu và khả năng nguồn nước giúp giảm thiểu lượng nước thiếu từ 10-20% so với kịch bản không phân bổ. Việc ưu tiên cấp nước sinh hoạt và duy trì dòng chảy môi trường được đảm bảo trong các kịch bản đề xuất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng thiếu nước là do sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước trong các ngành kinh tế, đặc biệt là công nghiệp và sinh hoạt, trong khi nguồn nước mặt và nước ngầm có giới hạn khai thác. Sự phân bố không đồng đều về thời gian và không gian của lượng mưa và dòng chảy cũng làm tăng áp lực lên nguồn nước trong mùa khô kéo dài.

So sánh với các nghiên cứu tương tự ở các lưu vực sông miền Trung Việt Nam, kết quả cho thấy xu hướng thiếu nước ngày càng rõ rệt nếu không có các biện pháp quản lý và phân bổ hợp lý. Việc sử dụng mô hình WEAP giúp mô phỏng chính xác các kịch bản phát triển và đánh giá tác động của các chính sách phân bổ nước, từ đó hỗ trợ ra quyết định hiệu quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ lượng nước thiếu theo từng năm, từng ngành và từng tiểu lưu vực, cũng như bảng tổng hợp nhu cầu và nguồn cung cấp nước. Các biểu đồ này minh họa rõ ràng sự gia tăng nhu cầu và mức độ thiếu hụt nước theo thời gian, giúp các nhà quản lý dễ dàng theo dõi và điều chỉnh chính sách.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và áp dụng cơ chế phân bổ nước dựa trên mô hình WEAP: Đề xuất áp dụng mô hình WEAP làm công cụ chính thức trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Vệ, nhằm đảm bảo phân bổ nước công bằng, hợp lý và bền vững. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ngãi phối hợp với các viện nghiên cứu.

2. Ưu tiên cấp nước sinh hoạt và duy trì dòng chảy môi trường: Thiết lập quy định ưu tiên cấp nước cho sinh hoạt và duy trì dòng chảy môi trường tối thiểu theo nguyên tắc 10% tổng nhu cầu nước, nhằm bảo vệ hệ sinh thái và đảm bảo an sinh xã hội. Thời gian thực hiện: ngay lập tức; Chủ thể: Cơ quan quản lý tài nguyên nước và các địa phương.

3. Phát triển hệ thống giám sát và quản lý nguồn nước liên tục: Đầu tư nâng cấp mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn, tài nguyên nước mặt và nước ngầm, đồng thời xây dựng hệ thống giám sát trực tuyến để cập nhật dữ liệu kịp thời phục vụ mô hình hóa và ra quyết định. Thời gian thực hiện: 3-5 năm; Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Sở TNMT.

4. Tăng cường tuyên truyền và đào tạo nâng cao năng lực quản lý nước: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo cho cán bộ quản lý, kỹ sư và cộng đồng về ứng dụng mô hình WEAP, kỹ thuật phân bổ nước và quản lý tài nguyên nước bền vững. Thời gian thực hiện: liên tục; Chủ thể: Trường Đại học, Viện nghiên cứu, các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước và môi trường: Hỗ trợ xây dựng chính sách, quy hoạch và quản lý nguồn nước hiệu quả, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế nhanh.

2. Các nhà quy hoạch và chuyên gia thủy văn: Cung cấp phương pháp luận và công cụ mô hình hóa hiện đại để đánh giá cân bằng nước và xây dựng kịch bản phát triển nguồn nước.

3. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo: Là tài liệu tham khảo cho nghiên cứu khoa học, giảng dạy và đào tạo về quản lý tài nguyên nước, mô hình hóa thủy văn và phát triển bền vững.

4. Các doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực nước và nông nghiệp: Giúp hiểu rõ về tiềm năng và hạn chế nguồn nước, từ đó đưa ra các quyết định đầu tư phù hợp, giảm thiểu rủi ro thiếu nước.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình WEAP có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   WEAP tích hợp cả nguồn cung và nhu cầu nước, cho phép xây dựng nhiều kịch bản phát triển, phân tích ưu tiên phân phối nước và tính toán dòng chảy môi trường. Nó dễ sử dụng, có khả năng tương tác cao và hỗ trợ ra quyết định quản lý tổng hợp tài nguyên nước.

2. Tại sao chọn lưu vực sông Vệ làm nghiên cứu?
   Lưu vực sông Vệ có đầy đủ số liệu khí tượng thủy văn, tài nguyên nước mặt và ngầm, đồng thời có sự đa dạng về sử dụng nước và tiềm năng phát triển kinh tế, phù hợp để thử nghiệm mô hình WEAP và đề xuất phương pháp phân bổ nước.

3. Dòng chảy môi trường được tính như thế nào trong nghiên cứu này?
   Dòng chảy môi trường được xác định bằng 10% tổng nhu cầu sử dụng nước của các ngành trên từng tiểu lưu vực, đảm bảo duy trì hệ sinh thái thủy sinh và chất lượng nước trong lưu vực.

4. Lượng nước thiếu sẽ ảnh hưởng như thế nào đến phát triển kinh tế?
   Thiếu nước có thể làm giảm sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và ảnh hưởng đến sinh hoạt, gây ra xung đột sử dụng nước và suy thoái môi trường. Việc dự báo lượng nước thiếu giúp hoạch định các biện pháp ứng phó kịp thời.

5. Các giải pháp đề xuất có thể áp dụng cho các lưu vực khác không?
   Các phương pháp và mô hình WEAP có tính linh hoạt cao, có thể điều chỉnh để áp dụng cho các lưu vực khác có đặc điểm tương tự, giúp quản lý tài nguyên nước hiệu quả và bền vững.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình WEAP tính toán cân bằng nước lưu vực sông Vệ giai đoạn 2010-2020, có xét đến nguồn nước ngầm và nhu cầu sử dụng đa ngành.
• Phân vùng lưu vực thành 6 tiểu lưu vực cân bằng nước, xác định rõ nhu cầu sử dụng nước và dòng chảy môi trường cho từng vùng.
• Kết quả mô hình cho thấy nhu cầu nước tăng mạnh, lượng nước thiếu có xu hướng gia tăng nếu không có biện pháp quản lý và phân bổ hợp lý.
• Đề xuất các nguyên tắc phân bổ nước ưu tiên sinh hoạt, duy trì dòng chảy môi trường và phát triển hệ thống giám sát, đào tạo nâng cao năng lực quản lý.
• Khuyến nghị áp dụng mô hình WEAP làm công cụ chính thức trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực, góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững tỉnh Quảng Ngãi.

Next steps: Triển khai áp dụng mô hình WEAP trong quy hoạch tài nguyên nước tỉnh, xây dựng hệ thống giám sát và đào tạo cán bộ quản lý.

Call to action: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để cập nhật dữ liệu, hoàn thiện mô hình và thực hiện các giải pháp quản lý nguồn nước hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và phần kết luận được chia làm 3 chương: Chƣơng 1. Tổng quan Chƣơng 2. Phương pháp tiếp cận bài toán cân bằng nước lưu vực sông Vệ Chƣơng 3: Cân bằng nước lưu vực sông Vệ 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Chƣơng 1. Cân bằng nƣớc hệ thống Hệ thống nguồn nước là thuật ngữ được Van te Chow sử dụng đầu tiên để mô tả các lĩnh vực kỹ thuật của thuỷ văn, thủy lực và tài nguyên nước.

Hệ thống nguồn nước cũng đồng thời được sử dụng để đề cập tới các dự án nước bao gồm các hệ thống trữ nước mặt, hệ thống nước ngầm, hệ thống phân phối nước, hệ thống kiểm soát lũ, và hệ thống tiêu nước [14], [15]. Theo quan điểm hệ thống, hệ thống nguồn nước được định nghĩa như sau: “Hệ thống nguồn nước là một hệ thống phức tạp bao gồm tài nguyên nước, các công trình khai thác nguồn nước, các yêu cầu về nước cùng với mối quan hệ tương tác giữa chúng và chịu tác động của môi trường lên nó”. (1) Nguồn nước được đánh giá bởi các đặc trưng: lượng và phân bố của nó theo không gian và thời gian; chất lượng nước; động thái của chúng. (2) Các biện pháp khai thác và bảo vệ nguồn nước: các công trình thủy lợi, các biện pháp cải tạo và bảo vệ nguồn nước, bao gồm cả biện pháp công trình và phi công trình, được cấu trúc tùy thuộc vào mục đích khai thác và bảo vệ nguồn nước.

(3) Các yêu cầu về nước: các hộ dùng nước, các yêu cầu về mức bảo đảm phòng chống lũ lụt, úng hạn, các yêu cầu về bảo vệ hoặc cải tạo môi trường cùng các yêu cầu dùng nước khác. Tác động của môi trường là những tác động về hoạt động dân sinh kinh tế, hoạt động của con người (không kể các tác động về khai thác nguồn nước theo quy hoạch). Những tác động đó bao gồm ảnh hưởng của các biện pháp canh tác làm thay đổi mặt đệm và lòng dẫn, sự tác động không có ý thức vào hệ thống các công trình thủy lợi… Cân bằng nước hệ thống là một vấn đề rất xưa nhưng lại luôn mới, nó vừa là phương pháp, vừa là đối tượng nghiên cứu. Cân bằng nước là mối quan hệ định lượng giữa nước đến và đi của hệ thống nguồn nước (toàn cầu, miền, 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] lãnh thổ, lưu vực, đoạn sông,.

Lượng nước đi gồm bốc thoát hơi nước, ngấm xuống tầng sâu, nước cấp cho các nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực và dòng chảy ra khỏi lưu vực. Lượng nước đến hệ thống được thể hiện dưới các dạng nước mưa, dòng chảy và nước hồi quy sau khi sử dụng. Cân bằng nước hệ thống là sự cân bằng tổng thể giữa tài nguyên nước của hệ thống; định lượng nước đến, đi khỏi hệ thống, trong đó đã bao gồm các yêu cầu về nước và khả năng điều tiết chúng. Từ đó đánh giá sự tương tác về nước giữa các thành phần trong hệ thống, các tác động của môi trường lên nó và đề ra các biện pháp khai thác, bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý.

Việc nghiên cứu cân bằng nước có ý nghĩa rất lớn cả về lý thuyết và thực tiễn. Từ góc độ lý thuyết, phương trình cân bằng nước cho phép ta cắt nghĩa nguyên nhân, các hiện tượng, chế độ thủy văn của một khu vực xác định, đánh giá các số hạng trong cán cân nước và mối quan hệ tương tác giữa chúng. Nghiên cứu cân bằng nước cho phép định lượng đầy đủ và chính xác tài nguyên nước để tìm ra phương thức sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này. Trên quan điểm đó bài toán cân bằng nước hệ thống đã tập trung giải quyết các vấn đề (i) Phân vùng tiềm năng nguồn nước, (ii) Tính toán nhu cầu nước của các hộ dùng nước khác nhau và (iii) Tính toán các phương án sử dụng nguồn nước hay thực chất là bài toán cân bằng kinh tế nước.

Các nghiên cứu trƣớc đây liên quan đến cân bằng nƣớc 1. Ngoài nước Hệ thống mô hình GIBSI được áp dụng cho các lưu vực ở Canada có hệ sinh thái và tình hình phát triển công nghiệp, nông nghiệp, đô thị phức tạp. GIBSI là một hệ thống mô hình tổng hợp chạy trên máy PC cho các kết quả kiểm tra tác động của nông nghiệp, công nghiệp, quản lý nước cả về lượng và chất đến tài nguyên nước. Mô hình GIBSI cho khả năng dự báo các tác động của công nghiêp, rừng, đô thị, các dự án nông nghiệp đối với môi trường tự nhiên, có tác dụng cảnh báo 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] các hộ dùng nước biết trước và tôn trọng các tiêu chuẩn về số lượng, chất lượng nguồn nước dùng GIBSI là tập hợp những mô hình bộ phận bao gồm: - Mô hình thuỷ văn HYDROTEL; - Mô hình phân giải vật lý có hệ thống viễn thám, hệ thống thông tin địa lý - Mô hình USLE dùng cho vận chuyển phù sa và xói mòn đất; - Mô hình lan truyền chất hoá học trong nông nghiệp dựa trên mô hình lan truyền ni-tơ, phốt-pho, thuốc trừ sâu (sử dụng một mô đun trong mô hình SWAT); - Mô hình chất lượng nước QUAL2E, mô hình chất lượng nước để mô phỏng các yếu tố: + Độ khuyếch tán và keo tụ các chất hoà tan trong nước (chất gây ô nhiễm); + Sự phát triển loài tảo; + Chu trình của ni-tơ, phốt-pho; + Sự phân rã Coliform; + Làm thông khí; + Nhiệt độ của nước;.

Mô hình BASINS được xây dựng bởi Văn phòng Bảo vệ Môi trường (Hoa Kỳ). Mô hình được xây dựng để đưa ra một công cụ đánh giá tốt hơn và tổng hợp hơn các nguồn phát thải tập trung và không tập trung trong công tác quản lý chất lượng nước trên lưu vực. Đây là một mô hình hệ thống phân tích môi trường đa mục tiêu, có khả năng ứng dụng cho một quốc gia, một vùng để thực hiện các nghiên cứu về nước bao gồm cả lượng và chất trên lưu vực. Mô hình được xây dựng để đáp ứng 3 mục tiêu: (1) Thuận tiện trong công tác kiểm soát thông tin môi trường; (2) Hỗ trợ công tác phân tích hệ thống môi trường; (3) Cung cấp hệ thống các phương án quản lý lưu vực.

Mô hình BASINS là một công cụ hữu ích trong công tác nghiên cứu về chất và lượng nước. Với nhiều mô đun thành phần trong hệ thống, thời gian tính toán được rút ngắn hơn, nhiều vấn đề được giải quyết hơn và các thông tin được quản lý hiệu quả hơn trong mô hình. Với việc sử dụng GIS, mô hình BASINS thuận tiện hơn trong việc biểu thị và tổ hợp các thông tin (sử dụng đất, lưu lượng các nguồn thải, lượng nước hồi quy,.) tại bất kỳ một vị trí nào. Các thành phần của mô hình cho phép người sử dụng có thể 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] xác định ảnh hưởng của lượng phát thải từ các điểm tập trung và không tập trung.

Tổ hợp các mô đun thành phần có thể giúp cho việc phân tích và quản lý lưu vực theo hướng: - Xác định và thứ tự ưu tiên các giới hạn về môi trường nước; - Đặc trưng các nguồn thải và xác định độ lớn cũng như tiềm năng phát thải. - Tổ hợp các lượng thải từ các điểm nguồn tập trung và không tập trung và quá trình vận chuyển trên lưu vực cũng như trên sông. - Xác định, so sánh giá trị tương đối của các chiến lược kiểm soát ô nhiễm. - Trình diễn và công bố trước công chúng dưới dạng các bảng biểu, hình vẽ và bản đồ.

Mô hình BASIN bao gồm các mô hình thành phần sau: - Mô hình trong sông: QUAL2E, phiên bản 3.2 mô hình chất lượng nước. - Các mô hình lưu vực: WinHSPF là một mô hình lưu vực dùng để xác định nồng độ các chất thải từ các nguồn thải tập trung và không tập trung trong sông; SWAT là một mô hình dựa trên cơ sở vật lý được xây dựng để dự đoán ảnh hưởng của các hoạt động sử dụng đất trên lưu vực đến chế độ dòng chảy, xác định lượng bùn cát và các các chất hoá học dùng trong nông nghiệp trên toàn lưu vực. - Các mô hình lan truyền: PLOAD, là một mô hình lan truyền chất ô nhiễm, PLOAD xác định các nguồn thải không tập trung trung bình trong một khoảng thời gian nhất định. Các chức năng của mô hình BASIN cho phép người sử dụng có thể trình diễn, xuất dữ liệu và thực hiện các phân tích theo các mục tiêu khác nhau.

Mô hình BASIN được sử dụng rộng rãi ở Mỹ, nó thuận tiện trong việc lưu trữ và phân tích các thông tin môi trường, và có thể sử dụng như là một công cụ hỗ trợ ra quyết định trong quá trình xây dựng khung quản lý lưu vực. 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Tính đến thời điểm hiện tại, liên quan đến việc ứng dụng mô hình WEAP ở các nước trên thế giới có khoảng hơn 30 dự án đánh giá nước ở các quốc gia trên hầu hết các châu lục bao gồm Mỹ, Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ, Mexico, Brazil, Đức, Hàn Quốc, Ghana, Kenya, Nam Phi, Ai Cập, Israel và Oman. Sơ đồ các nước, vùng lãnh thổ đã và đang ứng dụng mô hình WEAP 1. Trong nước Các dự án phát triển nguồn nước những năm 80 chủ yếu của Viện Quy hoạch thủy lợi dưới dạng các dự án quy hoạch chuyên ngành có liên quan đến nguồn nước với các tên gọi như quy hoạch thủy lợi; quy hoạch tưới, tiêu; quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước và bảo vệ môi trường, thời kỳ đó việc tính toán cân bằng nước chủ yếu áp dụng công cụ mô hình MITSIM chạy trên môi trường DOS.

Sau những năm 2000 đặc biệt là sau năm 2002 với sự hỗ trợ nguồn lực và công nghệ từ các tổ chức nước ngoài, tiêu biểu nhất là tổ chức DANIDA của Đan Mạch đã hợp tác hỗ trợ thực hiện dự án “Tăng cường năng lực các viện ngành nước” và đưa bộ công cụ mô hình MIKE do DHI (viện thủy lực Đan Mạch) phát triển vào ứng dụng rộng rãi và mạnh mẽ ở Việt Nam, từ đó việc tính toán cân bằng nước ngoài cơ quan đầu mối là Viện Quy hoạch Thủy lợi với kinh nghiệm và thực tiễn sử dụng mô hình MITSIM cùng với “người dùng mới” từ các cơ quan thuộc Viện Khoa học Thủy lợi (nay là viện nghiên cứu Thủy lợi); 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] các trường Trường Đại học (tiêu biểu là Đại học Thủy lợi); các Viện nghiên cứu …vv đã bắt đầu tiếp cận ứng dụng mô hình MIKE BASIN.