Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Khánh Hòa, nằm ở duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, có diện tích tự nhiên khoảng 5.217,6 km² và dân số trung bình năm 2019 là khoảng 1,823 triệu người với mật độ dân số 229 người/km². Với sự phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng, nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt và sản xuất ngày càng tăng cao, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu gây ra các hiện tượng hạn hán, xâm nhập mặn và lũ lụt phức tạp. Trên địa bàn tỉnh hiện có 211 công trình thủy lợi, trong đó có 30 hồ chứa nước với tổng dung tích hữu ích khoảng 233,8 triệu m³, phục vụ tưới cho 18.021 ha đất canh tác. Tuy nhiên, nhiều công trình đã xuống cấp, chỉ đảm bảo khoảng 51% năng lực thiết kế, dẫn đến tình trạng thiếu nước sinh hoạt và sản xuất, đặc biệt trong mùa khô và các đợt hạn hán nghiêm trọng.

Luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp nâng cao năng lực cấp nước sinh hoạt của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa, với trọng tâm áp dụng cho hồ chứa nước Suối Dầu có dung tích thiết kế 32 triệu m³, phục vụ tưới cho 3.700 ha đất nông nghiệp và cấp nước cho các khu công nghiệp. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá hiện trạng, đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý để nâng cao hiệu quả khai thác nguồn nước, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn 2020-2030. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn công trình, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nước, góp phần phát triển bền vững tỉnh Khánh Hòa trong điều kiện 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 nghiên cứu về quản lý và vận hành hồ chứa nước, bao gồm:

  • Lý thuyết về hồ chứa nước và công trình thủy lợi: Hồ chứa được phân loại thành hồ tự nhiên và hồ nhân tạo, với các đặc điểm kỹ thuật về dung tích, chiều cao đập, và chức năng đa mục tiêu như cấp nước, điều tiết lũ, phát điện và bảo vệ môi trường.

  • Mô hình vận hành tối ưu hồ chứa: Áp dụng các phương pháp toán học và mô hình tối ưu đa mục tiêu (Pareto) để cân bằng giữa các mục tiêu cấp nước, phòng chống lũ, và phát điện, dựa trên phân tích số liệu lịch sử và dự báo thủy văn.

  • Khái niệm nâng cao năng lực hồ chứa: Bao gồm các giải pháp công trình như nâng cao đập, xây dựng đập phụ, cải tạo hệ thống kênh mương, và giải pháp phi công trình như nâng cao năng lực dự báo khí tượng thủy văn, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, và quản lý khai thác hiệu quả.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: dung tích hữu ích hồ chứa, mực nước dâng bình thường, mực nước lũ thiết kế, năng lực cấp nước sinh hoạt, và an toàn công trình thủy lợi.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích và đánh giá hiện trạng hệ thống hồ chứa trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa, kết hợp với việc áp dụng các mô hình toán chuyên ngành để tính toán cân bằng nước và đánh giá hiệu quả các giải pháp nâng cao năng lực hồ chứa. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 30 hồ chứa chính và các công trình liên quan, với dữ liệu thu thập từ các báo cáo quản lý, số liệu khí tượng thủy văn, và khảo sát thực địa.

Phương pháp chọn mẫu là phương pháp chọn mẫu toàn bộ các hồ chứa có dung tích từ 0,5 triệu m³ trở lên và các công trình thủy lợi quan trọng phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Phân tích dữ liệu sử dụng các công cụ mô phỏng thủy văn, tính toán cân bằng nước, và đánh giá kinh tế kỹ thuật.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2019 đến 2021, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, phân tích hiện trạng, đề xuất giải pháp, và kiểm chứng khoa học các phương án nâng cấp hồ chứa nước Suối Dầu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng hồ chứa nước tại Khánh Hòa: Trong số 30 hồ chứa, nhiều hồ đã xuống cấp nghiêm trọng, chỉ đạt khoảng 51% năng lực thiết kế. Ví dụ, hồ Đá Bàn chỉ còn giữ được 16% dung tích thiết kế, hồ Ea Krông Rou đạt 25%, ảnh hưởng lớn đến khả năng cấp nước tưới và sinh hoạt.

  2. Ảnh hưởng của thiên tai: Hạn hán kéo dài, đặc biệt năm 2015, đã làm thiệt hại khoảng 9.850 ha diện tích sản xuất nông nghiệp, trong đó có 4.630 ha mất trắng. Mặn xâm nhập sâu vào nội địa, với độ mặn tại một số trạm bơm vượt quá 7.000 mg/l, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất công nghiệp.

  3. Nhu cầu cấp nước tăng cao: Dân số và phát triển kinh tế xã hội tăng nhanh, dẫn đến nhu cầu nước sinh hoạt và công nghiệp tăng khoảng 20-30% so với năng lực hiện tại của các hồ chứa. Hồ Suối Dầu với dung tích 32 triệu m³ hiện chỉ đáp ứng được khoảng 60-80% nhu cầu thực tế.

  4. Hiệu quả các giải pháp nâng cấp: Phương án nâng cao đập và xây dựng thêm tràn xả lũ tại hồ Suối Dầu có thể tăng dung tích hữu ích lên khoảng 15-20%, đồng thời cải thiện an toàn công trình và khả năng điều tiết nước trong mùa mưa lũ.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng thiếu nước và giảm năng lực hồ chứa là do sự xuống cấp của công trình, bồi lắng lòng hồ, và biến đổi khí hậu làm thay đổi chế độ mưa, hạn hán kéo dài. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy việc nâng cao năng lực hồ chứa không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn cần kết hợp với quản lý vận hành hiệu quả và dự báo thủy văn chính xác.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ dung tích hồ chứa theo thời gian, bảng so sánh năng lực cấp nước trước và sau nâng cấp, cũng như bản đồ phân bố các vùng bị ảnh hưởng hạn hán và xâm nhập mặn. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ tầm quan trọng của việc đầu tư nâng cấp hồ chứa nhằm đảm bảo an toàn nguồn nước và phát triển bền vững tỉnh Khánh Hòa.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cao đập và cải tạo công trình hồ chứa: Thực hiện nâng cao đập hồ Suối Dầu và các hồ chứa trọng điểm khác để tăng dung tích hữu ích từ 15-20% trong vòng 3-5 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp với các đơn vị tư vấn kỹ thuật thực hiện.

  2. Cải tạo hệ thống kênh mương và trạm bơm: Đầu tư nâng cấp hệ thống kênh tưới, trạm bơm nhằm giảm thất thoát nước, nâng cao hiệu quả cấp nước sinh hoạt và sản xuất, hoàn thành trong 2-3 năm tới, do các đơn vị quản lý thủy lợi địa phương thực hiện.

  3. Tăng cường quản lý vận hành và dự báo thủy văn: Áp dụng công nghệ thông tin và mô hình dự báo khí tượng thủy văn hiện đại để điều tiết hồ chứa hiệu quả, giảm thiểu rủi ro thiên tai, triển khai ngay trong năm 2024, do Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh chủ trì.

  4. Tuyên truyền sử dụng nước tiết kiệm và chuyển đổi cơ cấu cây trồng: Phối hợp với các địa phương tổ chức các chương trình nâng cao nhận thức về tiết kiệm nước và áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm, đồng thời khuyến khích chuyển đổi sang các loại cây trồng ít sử dụng nước, thực hiện liên tục trong 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý thủy lợi và tài nguyên nước: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các công ty khai thác công trình thủy lợi có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch nâng cấp, quản lý vận hành hồ chứa hiệu quả.

  2. Các nhà hoạch định chính sách phát triển kinh tế xã hội tỉnh Khánh Hòa: Tham khảo để xây dựng các chính sách phát triển bền vững, đảm bảo nguồn nước cho các ngành kinh tế trọng điểm như nông nghiệp, công nghiệp, du lịch.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo về các giải pháp kỹ thuật nâng cao năng lực hồ chứa trong điều kiện biến đổi khí hậu.

  4. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực cấp nước và thủy lợi: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất để nâng cao hiệu quả đầu tư, đảm bảo cung cấp nước ổn định cho sản xuất và sinh hoạt.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Khánh Hòa?
    Do nhiều hồ chứa đã xuống cấp, dung tích hữu ích giảm, trong khi nhu cầu nước sinh hoạt và sản xuất tăng nhanh, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu gây hạn hán và xâm nhập mặn nghiêm trọng.

  2. Giải pháp kỹ thuật nào được đề xuất để nâng cao năng lực hồ chứa?
    Các giải pháp chính gồm nâng cao đập, xây dựng tràn xả lũ mới, cải tạo hệ thống kênh mương và trạm bơm, kết hợp với quản lý vận hành tối ưu và dự báo thủy văn chính xác.

  3. Nghiên cứu áp dụng cho hồ chứa nào cụ thể?
    Luận văn tập trung áp dụng cho hồ chứa nước Suối Dầu với dung tích thiết kế 32 triệu m³, phục vụ tưới cho 3.700 ha và cấp nước cho các khu công nghiệp.

  4. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến hồ chứa như thế nào?
    Biến đổi khí hậu làm thay đổi chế độ mưa, gây hạn hán kéo dài, xâm nhập mặn sâu vào nội địa, ảnh hưởng đến nguồn nước mặt và khả năng cấp nước của hồ chứa.

  5. Làm thế nào để đảm bảo an toàn công trình khi nâng cấp hồ chứa?
    Cần thực hiện các tính toán kỹ thuật về cấp bậc công trình, chỉ tiêu thiết kế, kiểm tra khả năng chịu tải của đập, đồng thời áp dụng công nghệ xây dựng hiện đại và quản lý vận hành chặt chẽ.

Kết luận

  • Khánh Hòa có hệ thống hồ chứa nước quan trọng nhưng nhiều công trình đã xuống cấp, chỉ đạt khoảng 51% năng lực thiết kế, gây thiếu hụt nước sinh hoạt và sản xuất.
  • Biến đổi khí hậu và thiên tai như hạn hán, xâm nhập mặn làm tăng áp lực lên nguồn nước, đòi hỏi nâng cao năng lực hồ chứa.
  • Luận văn đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành nhằm tăng dung tích hữu ích và hiệu quả cấp nước, đặc biệt áp dụng cho hồ Suối Dầu.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc đầu tư nâng cấp hồ chứa, góp phần phát triển kinh tế xã hội bền vững tỉnh Khánh Hòa trong giai đoạn 2020-2030.
  • Khuyến nghị các cơ quan chức năng sớm triển khai các giải pháp nâng cấp, đồng thời tăng cường quản lý và tuyên truyền sử dụng nước tiết kiệm để đảm bảo nguồn nước ổn định cho tương lai.

Để tiếp tục phát triển, các nhà quản lý và chuyên gia kỹ thuật nên phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời cập nhật dữ liệu và mô hình dự báo để thích ứng linh hoạt với biến đổi khí hậu. Hành động kịp thời sẽ góp phần bảo vệ nguồn nước và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân Khánh Hòa.