Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước (mã số: 9580212) với đề tài "Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm định hướng chuyển nước liên vùng, liên lưu vực sông khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ" do nghiên cứu sinh Đặng Thị Kim Nhung thực hiện tại Trường Đại học Thủy lợi, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Nguyễn Quang Kim và PGS. Lê Văn Chín, hoàn thành và bảo vệ năm 2022.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Vùng Tây Nguyên và vùng Nam Trung Bộ có mối liên hệ địa lý, địa hình và mạng lưới thủy văn tự nhiên gắn kết chặt chẽ nhưng lại có sự phân bố nguồn nước phân kỳ rõ rệt cả về không gian lẫn thời gian:
- Tây Nguyên có lượng mưa bình quân năm đạt khoảng 1.800 mm, mùa mưa kéo dài 6 tháng (từ tháng V đến tháng X), lượng mưa tập trung chiếm 80% đến 91% tổng lượng mưa cả năm. Các hệ thống sông lớn tại Tây Nguyên có nguồn sinh thủy nội vùng và chảy ra các hướng khác nhau, tạo sự chủ động về nguồn nước mặt.
- Nam Trung Bộ có lượng mưa thấp nhất cả nước (tại Phan Rang đạt khoảng 648–750 mm/năm, Phan Thiết khoảng 1.023–1.100 mm/năm). Mùa mưa tại Nam Trung Bộ diễn ra muộn và ngắn hơn, chỉ tập trung từ tháng IX đến tháng XII (chiếm khoảng 75% tổng lượng mưa năm).
- Sự lệch pha về thời gian mưa dẫn đến hiện tượng: khi Tây Nguyên đang là mùa mưa lũ thì Nam Trung Bộ lại rơi vào cao điểm mùa khô kiệt, và ngược lại. Tình trạng hạn hán, thiếu nước xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng tại Nam Trung Bộ (đặc biệt tại các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định). Trong đợt hạn hán lịch sử vụ Đông Xuân 2015–2016, toàn khu vực có khoảng 25.000 ha lúa phải dừng sản xuất và gần 60.000 hộ dân bị thiếu nước sinh hoạt.
Hiện tại, việc chuyển nước từ Tây Nguyên sang Nam Trung Bộ đã hình thành chủ yếu thông qua các công trình thủy điện liên lưu vực (như Thượng Kon Tum, An Khê – Ka Nak, Đa Nhim, Đại Ninh). Tuy nhiên, các công trình này được đầu tư chủ yếu phục vụ mục tiêu phát điện, dẫn đến nhiều tác động tiêu cực và mâu thuẫn nguồn nước tại hạ lưu các lưu vực sông bị chuyển nước (như hạ du sông Ba sau thủy điện An Khê – Ka Nak, hạ du sông Đắk Bla sau thủy điện Thượng Kon Tum).
Khoảng trống nghiên cứu đặt ra là: Các nghiên cứu trước đây chủ yếu thực hiện đơn lẻ theo từng lưu vực hoặc từng địa giới hành chính riêng biệt, thiếu một đánh giá tổng thể liên vùng, liên lưu vực trên cơ sở cân bằng nước; đồng thời chưa xây dựng được hệ thống tiêu chí và bộ chỉ số định lượng phục vụ việc đánh giá tác động cũng như định hướng điều hòa, chuyển nước dài hạn.
BẢNG 1: TỔNG HỢP ĐẶC ĐIỂM HẠN HÁN THIẾU NƯỚC GIỮA HAI VÙNG
| Nội dung so sánh |
Vùng Tây Nguyên |
Vùng Nam Trung Bộ |
| Thời gian xảy ra hạn |
Diễn ra trong cả 2 vụ sản xuất; tập trung chủ yếu vào vụ Đông Xuân (tháng II đến tháng IV hàng năm). |
Diễn ra trong 2–3 vụ sản xuất; thường xuyên và nặng nhất vào vụ Hè Thu (tháng V đến tháng VIII hàng năm). |
| Tỷ lệ diện tích bị hạn |
Dao động khoảng từ 10% đến 30% diện tích đất canh tác. |
Dao động khoảng từ 10% đến 50% diện tích đất canh tác. |
| Nguồn nước cấp chính |
Kết hợp nước ngầm và nước mặt; công trình thủy lợi đáp ứng 23%–28% diện tích sản xuất. |
Nước mặt là chính (hồ, ao, sông, suối); công trình thủy lợi đáp ứng 10%–80% diện tích sản xuất. |
| Nguyên nhân khí hậu |
Thiếu hụt lượng mưa trước vụ và trong vụ sản xuất; nền nhiệt độ cao. |
Thiếu hụt lượng mưa trước vụ và trong vụ sản xuất; thời gian nắng nóng kéo dài gay gắt. |
| Quản lý sử dụng nước |
Diện tích canh tác mở rộng nhanh, tình trạng hạn hán tập trung ở vùng chưa có công trình thủy lợi tưới. |
Canh tác vượt khả năng nguồn nước, khó kiểm soát diện tích canh tác nằm ngoài công trình thủy lợi. |
Mục tiêu nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá được thực trạng và tác động của các dự án chuyển nước từ vùng Tây Nguyên sang vùng Nam Trung Bộ.
- Xây dựng được cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm định hướng chuyển nước liên vùng, liên lưu vực sông khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
- Định hướng được giải pháp chuyển nước liên vùng, liên lưu vực sông khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh nguồn nước, giảm thiểu rủi ro thiên tai hạn hán thiếu nước trong khu vực.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nguồn nước mặt, công tác điều hòa và phân bổ nguồn nước, các dự án công trình chuyển nước liên vùng và liên lưu vực sông; cơ sở khoa học, thực tiễn và khung pháp lý liên quan đến chuyển nước.
- Phạm vi không gian: Toàn bộ phạm vi lãnh thổ vùng Tây Nguyên và vùng Nam Trung Bộ (bao gồm 13 tỉnh, thành phố trực thuộc).
- Phạm vi nội dung khoa học: Đánh giá hiệu quả, tác động của các công trình chuyển nước liên vùng; tính toán nguồn nước, cân bằng nước và xác định khả năng điều hòa phân bổ nguồn nước liên vùng, liên lưu vực sông.
- Phạm vi số liệu: Dữ liệu tính toán thu thập đồng bộ đến năm 2019; các thông tin báo cáo, hiện trạng quản lý cập nhật đến năm 2020; kịch bản biến đổi khí hậu sử dụng mốc dự báo đến năm 2050 theo công bố năm 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu quốc tế
- Thực tiễn các dự án chuyển nước lớn (IBWT): Luận án điểm lại các dự án lớn như Dự án chuyển nước Nam – Bắc tại Trung Quốc (44,8 tỷ m³/năm qua 3 tuyến Đông, Trung, Tây), Dự án State Water Project tại California – Mỹ (cấp nước cho 23 triệu người và 750.000 ha đất nông nghiệp), Kênh Indira Gandhi tại Ấn Độ (chuyển 4,9 tỷ m³ nước, tuyến kênh dài 649 km), Dự án Central Arizona – Mỹ (1,85 tỷ m³), Kế hoạch chuyển nước Snowy Mountains tại Úc (225 km đường hầm, 16 đập, 7 nhà máy thủy điện), và Dự án cấp nước quốc gia Israel (1,7 triệu m³/ngày từ biển Galilee).
- Đánh giá tác động tiêu cực của chuyển nước: Nghiên cứu chỉ ra các tác động môi trường nghiêm trọng từ các công trình như Karakum Water Transfer làm suy giảm 60% diện tích và 80% dung tích biển hồ Aral; chuyển nước sông Colorado làm cạn kiệt hạ lưu thuộc Mexico; các tác động làm thay đổi chế độ bùn cát, gia tăng sạt lở bờ kênh, xói mòn lòng dẫn tại Nam Phi và hạ lưu sông Dương Tử (Trung Quốc).
- Khung lý thuyết phân bổ nước và bộ tiêu chí đánh giá:
- Hội nghị UNESCO (1999) đề xuất 4 nhóm tiêu chí: Tác động sản xuất kinh tế, Tác động chất lượng môi trường, Tác động văn hóa xã hội, và Phân bổ chia sẻ lợi ích.
- Rahman (1999) đề xuất 3 tiêu chí cốt lõi, nhấn mạnh lưu vực chuyển đi phải có lượng nước dư thừa và lưu vực nhận phải có sự thiếu hụt thực tế.
- Gupta (2008) bổ sung tiêu chí quản trị và nghiên cứu khoa học kỹ thuật; Kibiiy (2015) nêu 3 nguyên tắc tối ưu hóa lợi ích và giảm thiểu tác hại; P. Reaney tổng hợp quan điểm chung về cân bằng nước giữa lưu vực cho và lưu vực nhận.
- Speed (2013) nghiên cứu tổng thể các thách thức, nguyên tắc phân bổ nước và quản lý lưu vực theo tiếp cận IWRM.
Các hướng nghiên cứu trong nước
- Các quy hoạch chuyên ngành: Luận án rà soát "Quy hoạch tổng thể thủy lợi vùng Tây Nguyên giai đoạn đến năm 2025 và định hướng đến năm 2035" (Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2014); "Quy hoạch tổng thể thủy lợi thích ứng biến đổi khí hậu trên lưu vực Sông Ba và vùng phụ cận" (2018); "Quy hoạch thủy lợi khu vực miền Trung giai đoạn 2012–2020 và định hướng đến năm 2050" (2012); Quyết định số 33/QĐ-TTg ngày 07/01/2020 phê duyệt Chiến lược phát triển thủy lợi Việt Nam.
- Các đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước: Đề tài KC08.29/16-20 do Đặng Thị Kim Nhung làm chủ nhiệm; Đề tài KC08.24/11-15 về đánh giá tiềm năng nguồn nước mặt Nam Trung Bộ (Đặng Thị Kim Nhung chủ nhiệm); Đề tài KC.15/16-20 về sử dụng hợp lý tài nguyên nước duyên hải Nam Trung Bộ do GS. TS Lê Sâm chủ nhiệm; Dự án JICA (2003) về quy hoạch 14 lưu vực sông chính Việt Nam.
Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết
Các công trình trước đây chỉ thực hiện đánh giá độc lập theo từng địa phương hoặc từng lưu vực sông đơn lẻ. Luận án giải quyết khoảng trống về việc tích hợp bài toán nguồn nước giữa hai vùng kinh tế lớn có tính chất bù trừ thủy văn (Tây Nguyên và Nam Trung Bộ), thiết lập bộ tiêu chí đánh giá hiệu quả các công trình hiện hữu và xây dựng bộ chỉ số định lượng để định hướng bài toán chuyển nước liên vùng dài hạn.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và khung phân tích
- Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM): Luận án tiếp cận việc quản lý, điều hòa và phân bổ nguồn nước dựa trên sự hài hòa giữa nhu cầu phát triển kinh tế, an sinh xã hội và duy trì dòng chảy môi trường, cân bằng giữa các đối tượng sử dụng nước tại thượng lưu và hạ lưu.
- Tiếp cận lưu vực và liên lưu vực sông: Nguồn nước không bị giới hạn bởi địa giới hành chính mà được xem xét trong phạm vi ranh giới lưu vực tự nhiên và mối liên kết mạng lưới sông suối liên vùng.
- Lý thuyết cân bằng nước: Thiết lập mối quan hệ giữa tổng lượng nước mặt tự nhiên, lượng nước có thể khai thác sử dụng và lượng nước có thể điều hòa phân bổ giữa các lưu vực có nguồn nước dồi dào sang các lưu vực khan hiếm.
BẢNG 2: SO SÁNH PHÂN BỐ MƯA TẠI CÁC TRẠM KHÍ TƯỢNG ĐẠI DIỆN HAI VÙNG
| TT |
Trạm quan trắc |
Tỉnh / Khu vực |
Mùa mưa (Thời gian) |
Lượng mưa mùa mưa (mm) |
Tỷ lệ mùa mưa (%) |
Mùa khô (Thời gian) |
Lượng mưa mùa khô (mm) |
Tỷ lệ mùa khô (%) |
| I |
Vùng Tây Nguyên |
|
|
|
|
|
|
|
| 1 |
Pleiku |
Gia Lai |
V–X |
1.966 |
91% |
XI–IV |
195 |
9% |
| 2 |
Kon Tum |
Kon Tum |
V–X |
1.633 |
89% |
XI–IV |
204 |
11% |
| 3 |
Buôn Ma Thuột |
Đắk Lắk |
V–X |
1.600 |
86% |
XI–IV |
256 |
14% |
| 4 |
Đắk Nông |
Đắk Nông |
V–X |
2.134 |
83% |
XI–IV |
440 |
17% |
| 5 |
Bảo Lộc |
Lâm Đồng |
V–X |
2.241 |
78% |
XI–IV |
633 |
22% |
| II |
Vùng Nam Trung Bộ |
|
|
|
|
|
|
|
| 1 |
Đà Nẵng |
TP. Đà Nẵng |
IX–XII |
1.704 |
74% |
I–VIII |
603 |
26% |
| 2 |
Tam Kỳ |
Quảng Nam |
IX–XII |
2.070 |
75% |
I–VIII |
700 |
25% |
| 3 |
Quảng Ngãi |
Quảng Ngãi |
IX–XII |
1.913 |
75% |
I–VIII |
639 |
25% |
| 4 |
Phù Mỹ |
Bình Định |
IX–XII |
1.568 |
75% |
I–VIII |
515 |
25% |
| 5 |
Tuy Hòa |
Phú Yên |
IX–XII |
1.654 |
79% |
I–VIII |
435 |
21% |
| 6 |
Nha Trang |
Khánh Hòa |
IX–XII |
1.032 |
76% |
I–VIII |
317 |
24% |
| 7 |
Phan Rang |
Ninh Thuận |
IX–XI |
648 |
87% |
XII–IV |
99 |
13% |
| 8 |
Phan Thiết |
Bình Thuận |
V–X |
1.023 |
90% |
XI–IV |
111 |
10% |
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp mô hình toán thủy văn (MIKE 11 NAM): Sử dụng mô hình thuỷ văn MIKE NAM để mô phỏng quan hệ mưa – dòng chảy, tính toán tiềm năng dòng chảy mặt tự nhiên trên các lưu vực sông nghiên cứu: Sê San, Trà Bồng – Trà Khúc – Sông Vệ, sông Ba, sông Kôn, sông Đồng Nai, sông Cái Ninh Hòa, sông Cái Nha Trang, sông Cái Phan Rang và các sông thuộc tỉnh Bình Thuận. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định thông qua số liệu thực đo tại các trạm thủy văn đại diện (Củng Sơn, An Khê, Đắk Mốt, Kon Tum, Sơn Giang, Bình Tường, Đắk Nông, Thanh Bình, Đá Bàn, Đồng Trăng, hồ Sông Quao).
- Phương pháp mô hình cân bằng nước (MIKE BASIN): Mô phỏng chi tiết hệ thống dòng chảy, nhu cầu nước sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản, dòng chảy môi trường và các công trình trữ nước, chuyển nước trên từng lưu vực sông.
- Phương pháp Hệ thống thông tin địa lý (GIS): Phân tích không gian, bản đồ hóa mạng lưới sông ngòi, lưu vực phân thủy, vị trí công trình và hiện trạng phân bố tài nguyên nước.
- Phương pháp tham vấn chuyên gia và khảo sát thực địa: Điều tra bổ sung dữ liệu vận hành hồ chứa, tác động thực tế của hạn hán và lấy ý kiến các cơ quan quản lý Trung ương và địa phương.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận và thực tiễn về chuyển nước trên thế giới và tại Việt Nam, đánh giá chi tiết điều kiện tự nhiên, mạng lưới thủy văn, đặc điểm mưa và các đợt hạn hán lịch sử tại Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
Nội dung chương tập trung làm rõ thông số kỹ thuật và phương thức vận hành của 04 hệ thống thủy điện chuyển nước lưu vực lớn đang hoạt động từ Tây Nguyên sang Nam Trung Bộ:
BẢNG 3: THÔNG SỐ KỸ THUẬT 04 HỆ THỐNG THỦY ĐIỆN CHUYỂN NƯỚC LIÊN VÙNG
| TT |
Thông số kỹ thuật / Đặc tính |
Thủy điện Thượng Kon Tum |
Thủy điện An Khê – Ka Nak |
Thủy điện Đa Nhim |
Thủy điện Đại Ninh |
| 1 |
Lưu vực cho $\rightarrow$ Lưu vực nhận |
Sê San $\rightarrow$ Trà Khúc |
Ba $\rightarrow$ Kôn |
Đa Nhim $\rightarrow$ Cái Phan Rang |
Đa Nhim $\rightarrow$ Sông Lũy |
| 2 |
Tỉnh nhận nước chính |
Quảng Ngãi |
Bình Định |
Ninh Thuận |
Bình Thuận |
| 3 |
Năm bắt đầu vận hành |
2020 (thử nghiệm) |
2011 |
1964 |
2008 |
| 4 |
Diện tích lưu vực $F_{lv}$ ($km^2$) |
374 |
1.236 |
775 |
1.158 |
| 5 |
Tỷ lệ $F_{lv}$ so với nhánh sông (%) |
11% |
36% |
26% |
47% |
| 6 |
Tỷ lệ $F_{lv}$ so với toàn lưu vực (%) |
3% |
9% |
2% |
3% |
| 7 |
Dòng chảy năm $Q_0$ ($m^3/s$) |
17,4 |
27,4 |
22,5 |
30,2 |
| 8 |
Tỷ lệ $Q_0$ so với nhánh sông (%) |
16% |
36% |
45% |
58% |
| 9 |
Tỷ lệ $Q_0$ so với toàn lưu vực (%) |
4% |
8% |
4% |
6% |
| 10 |
Dung tích hữu ích $W_{hi}$ ($triệu\ m^3$) |
103,1 |
290,6 |
155,1 |
251,7 |
| 11 |
Công suất lắp máy $N_{lm}$ (MW) |
220 |
160 |
160 |
300 |
| 12 |
Lưu lượng xả thiết kế lớn nhất $Q_{max}$ ($m^3/s$) |
29,96 |
30,0 |
39,6 |
55,4 |
| 13 |
Cột nước phát điện $H$ (m) |
883 |
357 |
788 |
647 |
| 14 |
Chiều dài đường dẫn/ống áp lực (m) |
17.500 |
4.933 |
7.065 |
11.411 |
Chương 1 đồng thời tổng kết dữ liệu các đợt hạn hán lớn:
- Đợt hạn 1997–1998: Tại Tây Nguyên, diện tích bị hạn cao điểm đạt 24.000 ha (mất trắng 7.600 ha); tại Nam Trung Bộ thiệt hại 51.905 ha (mất trắng 7.212 ha), mực nước các sông lớn thấp hơn trung bình nhiều năm từ 0,5 m đến 1,5 m.
- Đợt hạn 2004–2005: Bình Thuận và Ninh Thuận bị ảnh hưởng nghiêm trọng; tại Ninh Thuận lượng mưa 4 tháng chỉ đạt 41% trung bình nhiều năm, có 47.220 người thiếu nước sinh hoạt; tại Bình Thuận có gần 50.000 người thiếu nước, 16.790 hộ thiếu đói và trên 89.000 gia súc thiếu nước uống.
- Đợt hạn 2014–2016: Hạn hán do El Nino kéo dài nhất lịch sử quan trắc; tại Tây Nguyên có 350.000 ha cây trồng bị ảnh hưởng (mất trắng 34.000 ha), 59.000 hộ thiếu nước sinh hoạt; tại Nam Trung Bộ diện tích bị hạn là 204.292 ha, 8.005 ha phải dừng sản xuất, 113.000 hộ dân thiếu nước sinh hoạt.
- Vụ Đông Xuân 2019–2020: Tây Nguyên có 27.387 ha cây trồng bị ảnh hưởng; Nam Trung Bộ phải giảm 23.500 ha diện tích gieo trồng và có 29.025 hộ thiếu nước sinh hoạt.
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu đánh giá hiệu quả chuyển nước và tính toán điều hòa phân bổ nguồn nước
Chương 2 thiết lập khung phương pháp luận hoàn chỉnh phục vụ nghiên cứu gồm:
- Xây dựng bộ 05 tiêu chí đánh giá hiệu quả và tác động của công trình chuyển nước: Thiết lập hệ thống tiêu chí định lượng (thang điểm từ 0 đến 1) gồm các nhóm:
- Tiêu chí 1: Khả năng đáp ứng nguồn nước của lưu vực cho (đảm bảo không gây thiếu nước cục bộ tại nơi chuyển đi).
- Tiêu chí 2: Mức độ giải quyết sự thiếu hụt nước thực tế tại lưu vực nhận.
- Tiêu chí 3: Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và khai thác năng lượng (phát điện, cấp nước tưới).
- Tiêu chí 4: Tác động môi trường, duy trì dòng chảy tối thiểu sau đập và hạ lưu.
- Tiêu chí 5: Thể chế, quản lý vận hành, chia sẻ nguồn nước và mức độ đồng thuận xã hội.
- Thiết lập mô hình tính toán cân bằng nước:
- Ứng dụng MIKE NAM phân tích mưa dòng chảy trên các phân vùng trạm đo.
- Ứng dụng MIKE BASIN mô phỏng cân bằng nước cho các kịch bản hiện trạng và tương lai (xét đến biến đổi khí hậu năm 2050).
- Xây dựng bộ 06 chỉ số ($I_1$ đến $I_6$) và quy trình tính toán 06 bước: Định lượng khả năng điều hòa phân bổ nguồn nước liên vùng, liên lưu vực sông, làm căn cứ xác định tính khả thi của các phương án chuyển nước.
Chương 3: Xác định cơ sở khoa học và thực tiễn, đề xuất định hướng giải pháp chuyển nước liên vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ
Chương 3 trình bày các kết quả tính toán thực nghiệm và đề xuất định hướng:
- Đánh giá thực trạng 04 công trình chuyển nước hiện hữu:
- Thủy điện Thượng Kon Tum: Tỷ lệ chuyển nước chiếm 11% dòng chảy nhánh sông Đắk Bla; quy trình vận hành liên hồ chứa (Quyết định 215/QĐ-TTg năm 2018) quy định xả mùa cạn về sông Đắk Bla từ 3,3 đến 5,8 m³/s. Đánh giá cho thấy giai đoạn tích nước thử nghiệm tháng 11/2020 đã gây thiếu nước cục bộ hạ lưu Đắk Snghé.
- Thủy điện An Khê – Ka Nak: Lấy đi 36% dòng chảy nhánh sông Ba thượng nguồn; quy trình vận hành liên hồ (Quyết định 878/QĐ-TTg năm 2018) quy định xả dòng chảy tối thiểu 5–8 m³/s về hạ lưu sông Ba trong mùa cạn. Trước năm 2014, việc chuyển nước sang sông Kôn đã gây suy kiệt nghiêm trọng dòng chảy hạ lưu thị xã An Khê.
- Thủy điện Đa Nhim: Cung cấp nguồn nước quan trọng cho Ninh Thuận, đáp ứng tưới cho 3/4 diện tích đất canh tác (3 vụ/năm) và cấp nước sinh hoạt cho 50% dân số tỉnh Ninh Thuận. Quy trình vận hành liên hồ 2019 (Quyết định 1895/QĐ-TTg) đã bổ sung quy định xả dòng chảy tối thiểu sau đập Đơn Dương.
- Thủy điện Đại Ninh: Cung cấp nước cho lưu vực sông Lũy, hỗ trợ tưới cho 80% diện tích canh tác và cấp nước sinh hoạt, dịch vụ cho 1/3 diện tích tỉnh Bình Thuận; quy định xả qua đập về sông Đa Nhim tối thiểu 2,5 m³/s.
- Cơ sở khoa học và thực tiễn điều hòa phân bổ nước:
- Tổng hợp kết quả cân bằng nước hiện trạng và các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2030, 2050.
- Chứng minh sự cần thiết và tính khả thi của việc liên kết nguồn nước giữa các lưu vực có lượng nước dư thừa tại Tây Nguyên sang các vùng khô hạn Nam Trung Bộ.
- Đề xuất định hướng giải pháp chuyển nước liên vùng, liên lưu vực:
- Đề xuất sơ đồ định hướng giải pháp công trình và phi công trình chuyển nước liên vùng Tây Nguyên – Nam Trung Bộ và kết nối liên lưu vực nội vùng (như hệ thống liên hoàn Sông Lũy – Cà Giây, Kênh 812 – Châu Tá – Sông Quao, Sông Móng – Đu Đủ – Tân Lập tại Bình Thuận; hệ thống đập Định Bình – Văn Phong trên sông Kôn; hồ Đắk Mi 4 chuyển nước sang sông Thu Bồn).
- Đề xuất khung pháp lý, cơ chế giám sát vận hành xả dòng chảy tối thiểu và cơ chế chia sẻ lợi ích giữa các địa phương thuộc lưu vực cho và lưu vực nhận.
Kết quả và những đóng góp mới
Kết quả đạt được
- Hệ thống hóa toàn diện các luận cứ khoa học, điều kiện khí tượng thủy văn, hiện trạng hạn hán và nguồn nước mặt tại 13 tỉnh thuộc hai vùng kinh tế Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
- Đánh giá định lượng tác động tích cực và tiêu cực của 04 hệ thống thủy điện chuyển nước liên vùng lớn đang vận hành (Thượng Kon Tum, An Khê – Ka Nak, Đa Nhim, Đại Ninh).
- Xây dựng mô hình thủy văn MIKE NAM và mô hình cân bằng nước MIKE BASIN đồng bộ cho toàn bộ các hệ thống sông chính tại Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
Những đóng góp mới của luận án
- Về mặt lý luận và khoa học:
- Xây dựng bộ tiêu chí gồm 05 nhóm tiêu chí (thang điểm 0–1) chuyên biệt để đánh giá tính hiệu quả và tác động đa chiều của các công trình chuyển nước liên vùng phù hợp với điều kiện Việt Nam.
- Thiết lập bộ 06 chỉ số định lượng ($I_1$ đến $I_6$) cùng chu trình tính toán 06 bước nhằm xác định điều kiện cần và đủ cho bài toán điều hòa, phân bổ và chuyển nước liên vùng, liên lưu vực sông.
- Về mặt thực tiễn:
- Cung cấp cơ sở khoa học và bức tranh toàn cảnh về cân bằng nước hiện trạng và tương lai tại khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
- Đề xuất định hướng chuyển nước, kết nối liên hồ, liên lưu vực có tính khả thi kỹ thuật, tạo cơ sở thực tiễn cho việc lập quy hoạch tài nguyên nước quốc gia và quy hoạch thủy lợi thích ứng với biến đổi khí hậu.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất
- Cần hoàn thiện và chuẩn hóa các quy trình vận hành liên hồ chứa trên các lưu vực sông Sê San, sông Ba, sông Đồng Nai; bắt buộc các công trình thủy điện chuyển nước phải lắp đặt hệ thống giám sát tự động việc xả dòng chảy tối thiểu về hạ du lưu vực cho nước.
- Xây dựng cơ chế tài chính chia sẻ lợi ích kinh tế giữa vùng nhận nước và vùng cho nước nhằm bù đắp các thiệt hại môi trường - xã hội tại hạ lưu nơi chuyển nước đi.
- Từng bước đầu tư hoàn thiện hệ thống công trình hạ tầng tiếp nhận, kết nối liên lưu vực nội vùng (đặc biệt tại Ninh Thuận, Bình Thuận, Bình Định) để khai thác tối đa lượng nước sau xả của các nhà máy thủy điện.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của luận án
- Cơ sở dữ liệu tính toán và kiểm định mô hình chỉ đồng bộ đến năm 2019, các thông tin chính sách cập nhật đến năm 2020; chưa cập nhật được chuỗi số liệu thủy văn và các biến động sử dụng đất mới nhất sau năm 2020.
- Phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các hệ thống sông vừa và lớn có công trình chuyển nước chính; các lưu vực sông suối nhỏ độc lập ven biển Nam Trung Bộ chưa được chi tiết hóa đầy đủ trong mạng lưới cân bằng nước do hạn chế về mạng lưới trạm quan trắc thủy văn.
- Kịch bản tính toán tương lai chủ yếu dựa trên Kịch bản biến đổi khí hậu công bố năm 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Hướng nghiên cứu tiếp
- Cập nhật bộ thông số mô hình thủy văn theo kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng mới nhất của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
- Mở rộng nghiên cứu bài toán kinh tế tài nguyên nước, lượng hóa cụ thể chi phí - lợi ích và cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng, dịch vụ nguồn nước liên tỉnh giữa vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ.
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ số và hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS) thời gian thực trong điều hành, vận hành liên hồ chứa phục vụ chuyển nước liên lưu vực.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn trong lĩnh vực kỹ thuật tài nguyên nước, thủy lợi và quy hoạch vùng:
- Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Cung cấp phương pháp luận chuẩn mực về mô hình hóa thủy văn - cân bằng nước (MIKE NAM, MIKE BASIN), khung lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) và phương pháp xây dựng bộ chỉ số đánh giá công trình chuyển nước liên lưu vực.
- Đối với các cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Nông nghiệp và PTNT, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Ủy ban nhân dân các tỉnh): Cung cấp các luận cứ khoa học thực chứng để rà soát, điều chỉnh quy trình vận hành liên hồ chứa, xây dựng quy hoạch tổng thể thủy lợi vùng và hoạch định chiến lược an ninh nguồn nước quốc gia thích ứng với biến đổi khí hậu.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao việc chuyển nước giữa Tây Nguyên và Nam Trung Bộ lại có tính chất tương hỗ tự nhiên thuận lợi?
Do đặc điểm địa hình vùng núi cao giáp ranh có độ dốc chuyển tiếp lớn từ Tây sang Đông và sự lệch pha mùa mưa giữa hai vùng: Tây Nguyên mưa sớm (tháng V–X, chiếm 80%–91% lượng mưa năm), trùng với thời kỳ khô hạn gay gắt nhất của Nam Trung Bộ; ngược lại mùa mưa chính vụ của Nam Trung Bộ (tháng IX–XII) lại là thời kỳ bắt đầu mùa cạn của Tây Nguyên. Độ cao địa hình cũng tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng các tuyến hầm áp lực phát điện kết hợp chuyển nước tự chảy.
2. Bốn hệ thống thủy điện chuyển nước liên vùng lớn nhất giữa hai khu vực gồm những công trình nào?
Bốn hệ thống thủy điện chuyển nước gồm:
- Thủy điện Thượng Kon Tum (chuyển nước từ sông Sê San sang sông Trà Khúc, công suất 220 MW).
- Thủy điện An Khê – Ka Nak (chuyển nước từ sông Ba sang sông Kôn, công suất 160 MW).
- Thủy điện Đa Nhim (chuyển nước từ sông Đa Nhim thuộc hệ thống sông Đồng Nai sang sông Cái Phan Rang, công suất 160 MW).
- Thủy điện Đại Ninh (chuyển nước từ sông Đa Nhim sang sông Lũy, công suất 300 MW).
3. Tác động bất lợi lớn nhất của các công trình thủy điện chuyển nước đối với lưu vực cho nước là gì?
Khi chuyển phần lớn lượng dòng chảy sang lưu vực khác để phát điện tạo cột nước cao, đoạn sông hạ lưu sau tuyến đập của lưu vực chuyển đi bị suy giảm nghiêm trọng lưu lượng mùa kiệt, có thời điểm trở thành "dòng sông chết", gây thiếu nước sản xuất và sinh hoạt cho người dân hạ du (điển hình như hạ lưu sông Ba sau thủy điện An Khê – Ka Nak và hạ lưu sông Đắk Snghé sau thủy điện Thượng Kon Tum). Ngoài ra, vào mùa lũ, việc xả tràn từ các hồ chứa này vẫn đổ về lưu vực cũ, tiềm ẩn nguy cơ gia tăng ngập lụt.
4. Luận án đã đề xuất những công cụ và chỉ số khoa học nào để giải quyết bài toán chuyển nước?
Luận án đã xây dựng:
- Bộ 05 nhóm tiêu chí định lượng (thang điểm 0–1) để đánh giá toàn diện hiệu quả và tác động của các công trình chuyển nước.
- Bộ 06 chỉ số ($I_1$ đến $I_6$) và chu trình tính toán 06 bước để đánh giá điều kiện cần và đủ của khả năng điều hòa phân bổ nước liên vùng.
- Ứng dụng bộ công cụ mô hình toán MIKE 11 NAM (thủy văn) và MIKE BASIN (cân bằng nước) để mô phỏng mạng lưới phân bổ tài nguyên nước.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của Đặng Thị Kim Nhung đã giải quyết trọn vẹn bài toán xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc chuyển nước liên vùng, liên lưu vực sông giữa Tây Nguyên và Nam Trung Bộ. Bằng việc kết hợp cách tiếp cận quản lý tổng hợp tài nguyên nước, mô hình hóa thủy văn - cân bằng nước và xây dựng bộ tiêu chí, bộ chỉ số định lượng, công trình đã làm rõ hiện trạng tác động của 04 hệ thống thủy điện chuyển nước lớn trong khu vực. Kết quả nghiên cứu cung cấp các luận cứ khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch thủy lợi, điều chỉnh quy trình vận hành liên hồ chứa và đảm bảo an ninh nguồn nước bền vững cho khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
