Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu giải pháp cấp nước phát triển bền vững huyện Quế Võ - Bắc Ninh

Nghiên cứu các giải pháp cấp nước bền vững cho huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh. Phân tích thực trạng và đề xuất phương án tối ưu, đảm bảo nguồn nước sạch dài lâu.

• Tác giả: Đặng Sỹ Thành
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Việt Hòa
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp cấp nước để phát triển bền vững kinh tế xã hội cho huyện Quế Võ - Tỉnh Bắc Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững Quế Võ

Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững Quế Võ là đề tài thuộc chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước tại Trường Đại học Thủy lợi. Đề tài tập trung phân tích toàn diện thực trạng cấp nước tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh. Mục tiêu chính là đánh giá nhu cầu cấp nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững. Nghiên cứu xem xét các yếu tố tự nhiên, dân sinh và kinh tế của vùng. Huyện Quế Võ nằm trong lưu vực sông Thái Bình, chịu ảnh hưởng lớn từ biến động dòng chảy hạ du. Dân số năm 2012 đạt gần 144.000 người với tỷ lệ dân nông thôn chiếm hơn 95%. Quá trình công nghiệp hóa đang tạo áp lực lớn lên hệ thống cấp nước hiện hữu. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quy hoạch thủy lợi phù hợp. Phương pháp tiếp cận bao gồm thu thập số liệu thực tế từ các cơ quan Nhà nước. Kết quả nghiên cứu phục vụ công tác lập quy hoạch cấp nước cho địa phương.

1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

Huyện Quế Võ thuộc tỉnh Bắc Ninh, nằm trong lưu vực sông Thái Bình. Khu vực nghiên cứu có mạng lưới sông ngòi dày đặc. Sông Cầu tại Phả Lại có lưu vực 6.030 km², chiều dài 288,5 km. Sông Thái Bình chảy qua địa phận với lưu vực rộng lớn. Ngòi Tào Khê dài 37 km bắt nguồn từ Gia Lâm, Hà Nội. Đoạn chảy qua Quế Võ dài 16,2 km với lòng rộng 20-30 mét. Đây là trục tiêu chính phục vụ hệ thống thủy lợi huyện.

1.2. Tình hình dân sinh và yêu cầu phát triển kinh tế

Dân số huyện Quế Võ năm 2012 là 143.954 người. Nữ giới chiếm 51,1%, nam giới chiếm 48,9%. Dân cư nông thôn chiếm 95,21% tổng dân số toàn huyện. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên tăng từ 0,93% năm 2005 lên 1,28% năm 2009. Dân số tăng tạo lực lượng lao động dồi dào cho công nghiệp hóa. Tuy nhiên điều này cũng đặt áp lực lên hệ thống cấp nước. Nhu cầu nước sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp đều tăng theo.

II. Phân tích thực trạng và thách thức cấp nước tại Quế Võ

Thực trạng cấp nước tại huyện Quế Võ đối mặt nhiều thách thức phức tạp. Hệ thống thủy lợi hiện hữu phục vụ chủ yếu cho nông nghiệp truyền thống. Quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng làm thay đổi cơ cấu sử dụng nước. Nhu cầu cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt tăng cao đột biến. Các khu công nghiệp, làng nghề, thị trấn phát triển mạnh mẽ. Ô nhiễm môi trường nước ngày càng nghiêm trọng từ nhiều nguồn khác nhau. Chất thải rắn khó phân hủy trong sản xuất không được xử lý kỹ. Phân hóa học và thuốc trừ sâu trong nông nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Các trục tiêu bị ách tắc dòng chảy do rác thải và chất bẩn. Hệ số cấp nước cần được điều chỉnh phù hợp với thực tế mới. Việc bổ sung nước sạch để pha loãng và duy trì dòng chảy môi trường rất cần thiết. Nghiên cứu chỉ ra cần giải pháp tổng thể để giải quyết đồng bộ các vấn đề trên.

2.1. Hiện trạng hệ thống thủy lợi và nguồn nước tự nhiên

Hệ thống thủy lợi huyện Quế Võ bao gồm các công trình tưới và tiêu nước. Trạm bơm tiêu Hiền Lương phục vụ tiêu nước cho khoảng 32 khu vực sản xuất. Tuy nhiên nhiều năm gần đây tình trạng úng ngập vẫn xảy ra. Chế độ dòng chảy hạ du sông Thái Bình bị ảnh hưởng bởi các hồ chứa thượng nguồn. Ngòi Tào Khê là trục tiêu chính nhưng đang chịu áp lực ô nhiễm lớn. Nguồn nước mặt ngày càng suy giảm về chất lượng.

2.2. Tác động của đô thị hóa và công nghiệp hóa đến nguồn nước

Quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa tại Quế Võ diễn ra mạnh mẽ. Các khu sản xuất công nghiệp, đô thị, làng nghề thải ra lượng lớn chất ô nhiễm. Chất thải rắn khó phân hủy gây ách tắc dòng chảy thủy lợi. Nông dân sử dụng ngày càng nhiều phân hóa học và thuốc trừ sâu. Các nghiên cứu khẳng định cần thu gom và xử lý triệt để nguồn nước thải. Việc bổ sung nước không ô nhiễm vào hệ thống thủy lợi là giải pháp cấp bách.

III. Đề xuất giải pháp cấp nước bền vững cho huyện Quế Võ

Giải pháp cấp nước bền vững Quế Võ dựa trên cơ sở phân vùng thủy lợi khoa học. Nghiên cứu đề xuất phân khu cấp nước theo đặc điểm tự nhiên và nhu cầu sử dụng. Phương pháp tiếp cận bao gồm phân tích yêu cầu phát triển kinh tế xã hội từng ngành. Chỉ tiêu cấp nước được xác định cho nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt dân dụng. Đối với nông nghiệp, giải pháp tập trung cải tạo hệ thống tưới hiện hữu. Quy hoạch cải tạo và hoàn chỉnh hệ thống tưới cho toàn lưu vực được ưu tiên. Giải pháp công nghiệp hóa đòi hỏi hệ số cấp nước lớn hơn truyền thống. Nghiên cứu đề xuất mức đảm bảo cấp nước phù hợp từng ngành sử dụng. Việc kết hợp giữa giải pháp công trình và phi công trình được khuyến nghị. Hệ thống giám sát chất lượng nước cần được thiết lập đồng bộ. Giải pháp tổng thể hướng đến phát triển bền vững kinh tế xã hội địa phương. Các chỉ tiêu cấp nước được tính toán dựa trên kịch bản phát triển đến năm 2020.

3.1. Phân vùng thủy lợi và quy hoạch cấp nước tổng thể

Cơ sở phân vùng cấp nước dựa trên điều kiện tự nhiên và nhu cầu sử dụng. Phân vùng cấp nước tưới được chia theo đặc điểm thổ nhưỡng và nguồn nước. Mỗi phân vùng có chỉ tiêu cấp nước riêng phù hợp với loại hình canh tác. Quy hoạch tổng thể đảm bảo tính liên kết giữa các vùng trong huyện. Giải pháp cải tạo hệ thống tưới tập trung vào các công trình trọng điểm. Việc quy hoạch cần tính đến xu hướng đô thị hóa và chuyển đổi cơ cấu kinh tế.

3.2. Chỉ tiêu cấp nước cho các ngành nông nghiệp công nghiệp và dân dụng

Chỉ tiêu cấp nước nông nghiệp tính theo nhu cầu tưới từng loại cây trồng. Phát triển nông nghiệp đòi hỏi hệ số cấp nước tăng theo năng suất mục tiêu. Nhu cầu cấp nước công nghiệp tăng nhanh do quá trình đô thị hóa. Cấp nước sinh hoạt phụ thuộc vào tốc độ tăng dân số và mức sống. Các chỉ tiêu được xây dựng theo báo cáo chính trị đại hội đảng bộ huyện. Tỷ lệ phát triển dân số giai đoạn đến 2020 được tính vào dự báo nhu cầu.

IV. Kết luận và hướng ứng dụng nghiên cứu cấp nước Quế Võ

Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững Quế Võ đã hoàn thành các mục tiêu đề ra. Kết quả cho thấy huyện Quế Võ có tiềm năng lớn về nguồn nước mặt tự nhiên. Tuy nhiên áp lực từ đô thị hóa và công nghiệp hóa đặt ra thách thức nghiêm trọng. Hệ thống thủy lợi cần được cải tạo và nâng cấp toàn diện. Giải pháp phân vùng cấp nước giúp tối ưu hóa việc sử dụng nguồn nước. Các chỉ tiêu cấp nước được tính toán phù hợp với từng ngành kinh tế. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch thủy lợi địa phương. Kết quả có thể áp dụng cho các huyện tương tự trong vùng đồng bằng sông Hồng. Hướng phát triển bền vững cần kết hợp giữa quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường. Việc bổ sung nước sạch để duy trì dòng chảy môi trường là giải pháp then chốt. Nghiên cứu góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững kinh tế xã hội huyện Quế Võ. Các khuyến nghị cần được triển khai trong thực tiễn quy hoạch cấp nước.

4.1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

Đề tài cung cấp cơ sở khoa học cho quy hoạch cấp nước bền vững. Kết quả nghiên cứu có giá trị áp dụng trực tiếp cho huyện Quế Võ. Phương pháp phân vùng thủy lợi có thể nhân rộng cho các vùng tương tự. Nghiên cứu bổ sung lý luận về quản lý tài nguyên nước vùng đồng bằng. Ý nghĩa thực tiễn thể hiện qua khả năng triển khai ngay trong quy hoạch địa phương. Đóng góp vào chiến lược phát triển bền vững tỉnh Bắc Ninh.

4.2. Khuyến nghị và định hướng phát triển cấp nước bền vững

Cần đầu tư nâng cấp hệ thống thủy lợi theo quy hoạch đã đề xuất. Việc xử lý ô nhiễm nguồn nước phải được ưu tiên hàng đầu. Giám sát chất lượng nước cần triển khai thường xuyên và hệ thống. Đào tạo nhân lực quản lý tài nguyên nước cho địa phương là cấp bách. Hợp tác liên vùng trong quản lý lưu vực sông cần được tăng cường. Ngân sách đầu tư cho hạ tầng cấp nước phải phù hợp tốc độ phát triển.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhưng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác của con người và khả năng tái tạo của môi trường. Ngày nay, sử dụng nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng khai thác nguồn tài nguyên này gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước.

Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn. Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão.

Hấp dẫn bởi nền công nghiệp mới ra đời, từng dòng người từ nông thôn đổ xô vào các thành phố và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến ngày nay. Ðô thị trở thành những nơi tập trung dân cư quá đông đúc, tình trạng này tác động trực tiếp đến vấn đề về nước càng ngày càng trở nên nan giải. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người. Theo sự ước tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10%cho sinh hoạt.

Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia. Thí dụ: Ở Hoa Kỳ, khoảng 44% nước được sử dụng cho công nghiệp, 47% sử dụng cho nông nghiệp và 9% cho sinh hoạt và giải trí (Chiras, 1991). Ở Trung Quốc thì 7% nước được dùng cho công nghiệp, 87% cho nông nghiệp, 6% sử dụng cho sinh hoạt 5 và giải trí. Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất., chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp.

Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp. Theo đà phát triển của nền công nghiệp hiện nay trên thế giới năm 2000 nhu cầu nước sử dụng cho công nghiệp tăng 1.900 km3/năm có nghĩa là tăng hơn 60 lần so với năm 1900. Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuất công nghiệp chiếm khoảng từ 1 - 2% tổng lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lại sau khi đã sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy những chất gây ô nhiễm (Cao Liêm, Trần đức Viên - 1990). Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao.Lvovits (1974), trong tương lai do thâm canh nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sông trên toàn thế giới có thể giảm đi khoảng 700 km3/năm.

Phần lớn nhu cầu về nước được thỏa mãn nhờ mưa ở vùng có khí hậu ẩm, nhưng cũng thường được bổ sung bởi nước sông hoặc nước ngầm b ằngbiện pháp thủy lợi nhất là vào mùa khô. Người ta ước tính được mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10. Sở dĩ cần số lượng lớn nước như vậy chủ yếu là do sự đòi hỏi của quá trình thoát hơi nước của cây, sự bốc hơi nước của lớp nước mặt trên đồng ruộng, sự trực di của nước xuống các lớp đất bên dưới và phần nhỏ tích tụ lại trong các sản phẩm nông nghiệp. Dự báo nhu cầu về nước trong nông nghiệp đến năm 2000 sẽ lên tới 3.400 km3/năm, chiếm 58% tổng nhu cầu về nước trên toàn thế giới.

6 Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5-10 lít nước/ người/ ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần nhiều hơn. Theo sự ước tính đó thì đến năm 2000, nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí sẽ tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức là chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới (Cao Liêm, Trần đức Viên - 1990). Nước là nhu cầu quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội, bao gồm 3 lĩnh vực chủ yếu: nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng.

Trên thế giới cũng như ở ta nhu cầu nước cả 3 lĩnh vực trên đều tăng rất nhanh. Với những tiến bộ trong khoa học công nghệ hiện nay, tại các nước tiên tiến việc cấp nước gần như đã đến mức hoàn thiện và đã giải quyết được nhiều vấn đề khó khăn, phức tạp trong giải pháp cấp và tạo nguồn nước cho tại những vùng hiếm nước như: đất hoang hoá, sa mạc hóa, vùng núi cao, vùng ven biển ngập mặn,v,v. bằng việc ứng dụng các công nghệ mới, vật liệu mới trong xây dựng, thiết kế chế tạo các thiết bị .để giải quyết vấn đề nguồn cấp nước như: công nghệ xử lý nước mặt (công nghệ hóa chất, công nghệ Nanô.), công nghệ trong tìm kiếm và khai thác nước ngầm (địa vật lý đa cực, phần mềm xử lý 3D, công nghệ thu nước ngang .); công nghệ chuyển và trữ nước mặt, nước mưa vào lòng đất ( sử dụng giếng khoan thu nước mặt, dải thu nước (ống, vải) Waterbell, vật liệu siêu trương nở.); công nghệ tổng hợp trong điều tiết lưu lượng dòng ngầm trong đất tầng phủ: hào thu nước mặt, làm chậm dòng chảy, trồng rừng, thảm phủ thực vật,v,v. các công nghệ làm chậm quá trình bốc hơi nước: vật liệu hoặc chất phủ bề mặt không độc hại.

Trong thời gian gần đây, do có nhiều biến động về môi trường và khí hậu, sự gia tăng dân số và các yếu tố kinh tế, xã hội khác, đã tạo ra các những thay đổi lớn làm ảnh hưởng đến khả năng duy trì sự bền vững và ổn định trong việc cấp nước. Do vậy, ngoài các công nghệ về cấp tích nước tạo nguồn cấp cho các điều kiện khó khăn, các nghiên cứu ứng dụng vẫn được tiếp tục sao cho phù hợp với điều kiện riêng biệt của từng vùng. Qua các nghiên cứu trên, có thể thấy các hoạt động phát triển của con người ngày càng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta, đặc biệt là các khu dân cư ở hạ lưu các lưu vực sông. Do đó, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết để có thể đánh giá đúng và đầy đủ tác động của các hoạt động kinh tế đến hệ thống cấp nước nói riêng và đến vấn đề quản lý, bảo vệ và sử dụng hợp lý, bền vững tài nguyên nước trên thế giới nói chung.

Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nước ta tình hình sử dụng nước trước mắt và trong tương lai của vùng đồng bằng sông Hồng như bảng 1-1, 1-2, 1-3. 7 Như vậy hiện tại cũng như trong tương lai, nhu cầu nước cho nông nghiệp vẫn ở vị trí chủ yếu. Và sự gia tăng nhu cầu nước vẫn rất đáng kể. Như vậy tuy hệ thống thuỷ nông là hệ thống đa mục tiêu nhưng mục tiêu nông nghiệp vẫn là chính.1: Tình hình sử dụng nước vùng đồng bằng sông Hồng (triệu m3) Năm 1990 Năm Năm 2010 2000 Nông nghiệp Nông nghiệp Nông nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Dịch vụ Dịch vụ Dịch vụ Tổng Tổng Tổng 10018,0 10778,0 11633,0 13749,0 12361,0 2531,0 3918,0 19800 222,5 537,5 1267 849 Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC-12 Bảng 1.2: % sử dụng nước ở đồng bằng sông so với tổng lượng nước sử dụng qua các năm Năm 1990 Năm 0 Năm 2010 200 Nông nghiệp Nông nghiệp Nông nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Công nghiệp Dịch vụ Dịch vụ Dịch vụ Tổng Tổng Tổng 93 2 5 100 85 6 9 100 66 14 20 100 Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC-12 Bảng 1.3: Mức độ gia tăng lượng nước cho nông nghiệp (lần) so với năm 1990 Năm 1990 Năm 0 Năm 2010 200 1 1,4 1,97 Nguồn: Đề tài cấp nhà nước KC-12 Với mục tiêu đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng nền kinh tế độc lập tự chủ, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020; muốn vậy trước hết nông nghiệp và nông thôn phải phát triển lên một trình độ mới bằng việc đổi mới cơ cấu cây trồng, vật nuôi, tăng giá trị thu được 8 trên một đơn vị diện tích, ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ; phát triển công nghiệp, dịch vụ, các làng nghề ở nông thôn, tạo nhiều việc làm mới.

Để đáp ứng những mục tiêu đó, công tác thuỷ lợi phục vụ sản xuất nông- lâm-ngư-diêm nghiệp và kinh tế nông thôn đang đứng trước những thời cơ và thách thức mới.