Nghiên cứu ứng dụng mô hình phân bổ nước mặt phục vụ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cầu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu ứng dụng mô hình phân bổ nước mặt phục vụ quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Hùng Anh
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Văn Chính
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Mô Hình Phân Bổ Nước Mặt Phục Vụ Quản Lý Tổng Hợp Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Cầu
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Đặt vấn đề
• 0.2. Mục tiêu của nghiên cứu
• 0.2.1. Mục tiêu tổng quát
• 0.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 0.3. Đối tượng
• 0.4. Phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu về lưu vực sông Cầu
• 1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.1.2. Địa hình
• 1.1.2. Địa chất thủy văn
• 1.1.3. Thổ nhưỡng
• 1.1.4. Thảm thực vật
• 1.1.5. Khí hậu
• 2. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN BÀI TOÁN PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC MẶT TRÊN LƯU VỰC SÔNG CẦU
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC MẶT LƯU VỰC SÔNG CẦU
• KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình phân bổ nước mặt cho quản lý tài nguyên nước sông Cầu

Mô hình phân bổ nước mặt là một công cụ quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng nhu cầu sử dụng nước. Lưu vực sông Cầu, với diện tích khoảng 6.030 km², đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh miền Bắc Việt Nam. Việc nghiên cứu và ứng dụng mô hình này giúp tối ưu hóa việc phân bổ nguồn nước, đảm bảo sự bền vững cho các ngành sử dụng nước như nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt.

1.1. Đặc điểm địa lý và thủy văn của lưu vực sông Cầu

Lưu vực sông Cầu có địa hình đa dạng, bao gồm núi, trung du và đồng bằng. Đặc điểm này ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy và phân bổ nước mặt. Các tầng chứa nước trong khu vực cũng rất phong phú, với nhiều loại thành tạo địa chất khác nhau, tạo điều kiện cho việc khai thác và sử dụng nước.

1.2. Tầm quan trọng của tài nguyên nước trong phát triển bền vững

Tài nguyên nước là yếu tố thiết yếu cho sự phát triển bền vững. Việc quản lý hiệu quả nguồn nước không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn bảo vệ tài nguyên cho các thế hệ tương lai. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra các phương pháp phân bổ nước mặt nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên nước.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý tài nguyên nước sông Cầu

Quản lý tài nguyên nước sông Cầu đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước từ các ngành khác nhau, sự biến đổi khí hậu và ô nhiễm nguồn nước. Những vấn đề này đòi hỏi các giải pháp quản lý hiệu quả và bền vững.

2.1. Mâu thuẫn giữa các ngành sử dụng nước

Sự cạnh tranh giữa các ngành như nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt đang gia tăng. Nhu cầu nước cho tưới tiêu trong nông nghiệp thường xung đột với nhu cầu nước cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt, dẫn đến tình trạng khan hiếm nước.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi lượng mưa và dòng chảy, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước cho các ngành. Việc dự đoán và ứng phó với những thay đổi này là một thách thức lớn trong quản lý tài nguyên nước.

III. Phương pháp nghiên cứu mô hình phân bổ nước mặt hiệu quả

Nghiên cứu này áp dụng mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning) để tính toán và phân bổ nguồn nước mặt. Mô hình này cho phép đánh giá nhu cầu sử dụng nước và khả năng cung cấp nước trong lưu vực sông Cầu.

3.1. Quy trình xây dựng mô hình WEAP cho lưu vực sông Cầu

Quy trình xây dựng mô hình WEAP bao gồm việc thu thập dữ liệu về lượng mưa, dòng chảy, nhu cầu sử dụng nước và các yếu tố khác. Dữ liệu này sẽ được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, đảm bảo tính chính xác trong dự báo.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mô hình phân bổ nước

Các yếu tố như địa hình, loại đất, và khí hậu đều ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước trong lưu vực. Việc phân tích các yếu tố này giúp tối ưu hóa mô hình và đưa ra các kịch bản phân bổ nước hợp lý.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn mô hình phân bổ nước

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình WEAP có khả năng dự đoán chính xác lượng nước có thể phân bổ cho các ngành sử dụng nước. Các kịch bản phân bổ nước được xây dựng giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định hợp lý hơn trong việc sử dụng tài nguyên nước.

4.1. Tính toán lượng nước có thể phân bổ cho các ngành

Mô hình đã tính toán được lượng nước có thể phân bổ cho từng ngành, từ đó giúp các nhà quản lý xác định được mức độ ưu tiên trong việc phân bổ nguồn nước.

4.2. Đánh giá hiệu quả của mô hình trong quản lý tài nguyên nước

Mô hình WEAP đã chứng minh được hiệu quả trong việc quản lý tài nguyên nước, giúp giảm thiểu xung đột giữa các ngành và đảm bảo cung cấp nước bền vững cho các nhu cầu khác nhau.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu mô hình phân bổ nước mặt cho quản lý tài nguyên nước sông Cầu đã chỉ ra tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ trong quản lý tài nguyên nước. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nước.

5.1. Đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước bền vững

Cần xây dựng các chính sách và quy định rõ ràng về phân bổ nước giữa các ngành, đồng thời khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tài nguyên nước

Nghiên cứu cần mở rộng ra các lưu vực khác và áp dụng các công nghệ mới trong quản lý tài nguyên nước, nhằm đảm bảo sự bền vững cho các nguồn nước trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tài nguyên nước mặt đóng vai trò huyết mạch trong phát triển kinh tế - xã hội và bảo đảm an ninh sinh thái. Lưu vực sông Cầu có tổng diện tích tự nhiên khoảng 6.030 km² với dòng chính dài 288,5 km, trải rộng qua địa giới hành chính của 6 tỉnh và thành phố gồm Bắc Kạn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hà Nội. Theo số liệu thống kê năm 2014, lưu vực là nơi sinh sống của khoảng 2,51 triệu người với mật độ dân số bình quân 417 người/km², trong đó dân cư nông thôn chiếm tới 78% và dân cư thành thị chiếm 22%.

Vấn đề nghiên cứu cốt lõi xuất phát từ thực trạng phân bố dòng chảy không đều theo thời gian và không gian: mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 9) chiếm tới 75% đến 80% tổng lượng dòng chảy năm, trong khi mùa khô (từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau) chỉ chiếm 20% đến 25%. Sự gia tăng nhanh chóng của các khu công nghiệp với tổng quy mô lên đến 19.882 ha cùng hơn 203.259,87 ha đất canh tác nông nghiệp đã đẩy xung đột khai thác, sử dụng nước giữa các ngành và giữa các địa phương thượng - hạ lưu vào tình trạng căng thẳng. Mặt khác, công tác quản lý tài nguyên nước trước đây chủ yếu thực hiện theo địa giới hành chính, thiếu sự phối hợp liên tỉnh và chưa có công cụ định lượng khoa học để phân bổ dòng chảy gắn với hiệu quả kinh tế.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là thiết lập khung phương pháp luận phân bổ nguồn nước mặt có xét đến Giá trị kinh tế sử dụng nước (GTKTSDN) theo quy định kỹ thuật tại Thông tư 42/2015/TT-BTNMT; đồng thời ứng dụng tích hợp mô hình thủy văn MIKE NAM và mô hình cân bằng nước WEAP để tính toán, mô phỏng các kịch bản phân bổ nước mặt tối ưu cho 5 tiểu lưu vực sông Cầu đến năm 2020. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc cung cấp luận cứ khoa học định lượng giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chia sẻ nguồn nước công bằng, giảm thiểu tổn thất kinh tế và bảo đảm dòng chảy môi trường bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của 4 nguyên tắc Dublin (ICWE, 1992) về Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM), trong đó nhấn mạnh nguyên tắc coi nước là một loại tài sản tự nhiên và hàng hóa có giá trị kinh tế. Về mặt kinh tế học môi trường, luận văn áp dụng khung Giá trị kinh tế tổng thể (TEV), phân định rõ ràng giữa giá trị sử dụng trực tiếp (cho trồng trọt, chăn nuôi, công nghiệp, thủy sản) và giá trị phi sử dụng (bảo tồn sinh thái, dòng chảy môi trường).

Để định lượng giá trị kinh tế của nước trong các ngành kinh tế, tác giả tích hợp 3 phương pháp lý thuyết chính:

1. Phương pháp số dư (Residual Imputation Method - RIM): Xác định giá trị biên của nước bằng cách lấy tổng giá trị sản phẩm trừ đi các chi phí đầu vào gồm vốn, lao động và tài nguyên khác ngoài nước, đặc biệt phù hợp cho ngành trồng trọt và chăn nuôi.
2. Phương pháp giá thị trường (Market Price - MP): Sử dụng giá cả thị trường cạnh tranh để đo lường doanh thu và chi phí sản xuất thực tế.
3. Phương pháp phân tích tổng hợp (Integrated Analysis - IA): Đánh giá giá trị kinh tế trung bình trên một đơn vị mét khối nước sử dụng thông qua tỷ số giữa tổng giá trị sản xuất và lượng nước tiêu hao.

Khung pháp lý được chuẩn hóa theo Luật Tài nguyên nước năm 2012 (Luật số 17/2012/QH13, Điều 54 về nguyên tắc điều hòa, phân phối tài nguyên nước) và Thông tư số 42/2015/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định kỹ thuật quy hoạch tài nguyên nước, thiết lập quy trình tính toán phân bổ nước mặt qua các bậc ưu tiên: dòng chảy tối thiểu, nước sinh hoạt thiết yếu, và phân bổ cho các ngành sản xuất có tiêu hao.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu quan trắc khí tượng thủy văn được thu thập liên tục nhiều năm tại 6 trạm đại diện trên lưu vực gồm Bắc Kạn, Định Hóa, Thái Nguyên, Tam Đảo, Vĩnh Yên và Bắc Ninh. Lượng mưa trung bình năm dao động từ 1.477 mm (Bắc Ninh) đến 2.495 mm (Tam Đảo), lượng bốc hơi trung bình từ 541,4 mm đến 999,8 mm/năm. Số liệu kinh tế - xã hội được trích xuất từ Niên giám thống kê năm 2014 của 6 tỉnh, kết hợp khảo sát mức sẵn lòng chi trả (WTP) và sẵn lòng chấp nhận bồi thường (WTA). Cỡ mẫu điều tra thực tế bao gồm hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp, đại diện hơn 120.000 hộ nuôi trồng thủy sản và các hợp tác xã nông nghiệp trên địa bàn 5 tiểu lưu vực. Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo vị trí không gian địa lý (thượng lưu, trung lưu, hạ lưu) và theo ngành kinh tế giúp số liệu phản ánh trung thực bản chất tiêu hao nước và chi phí sản xuất.

Về công cụ mô hình hóa, nghiên cứu lựa chọn mô hình thủy văn MIKE NAM để tính toán dòng chảy đến từ mưa cho 4 tiểu lưu vực chưa có trạm đo khống chế, sau khi đã hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số với chuỗi số liệu quan trắc thực tế. Kết quả dòng chảy được kết nối vào mô hình WEAP (Water Evaluation And Planning System). Lý do lựa chọn WEAP là khả năng mô phỏng mạng lưới cân bằng nước linh hoạt, cho phép tích hợp cấu trúc phân cấp ưu tiên dùng nước từ mức 1 đến 99, liên kết các đối tượng khai thác và tính toán mức độ thiếu hụt cũng như thiệt hại kinh tế tương ứng với các tần suất dòng chảy kiệt thiết kế P85% và P95%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng và tính toán phân bổ nguồn nước mặt trên lưu vực sông Cầu đem lại các phát hiện khoa học quan trọng:

1. Phân bố nguồn nước có thể phân bổ biến thiên sâu sắc theo mùa và tần suất: Tổng lượng dòng chảy mặt năm tại 5 tiểu lưu vực đạt mức dồi dào trong mùa mưa nhưng suy giảm nghiêm trọng trong mùa kiệt. Tại tần suất nước đến P85% (năm kiệt) và P95% (năm rất kiệt), lượng nước mặt sẵn có sau khi đã trừ đi dòng chảy tối thiểu và nhu cầu sinh hoạt không đủ đáp ứng đồng thời cho mọi ngành sản xuất trong các tháng 1, tháng 2 và tháng 3. Tỷ lệ thiếu hụt nước tại các tiểu lưu vực hạ du như Cà Lồ, sông Công và hạ lưu sông Cầu lên tới 20% đến 38% vào cao điểm mùa khô.

2. Chênh lệch vượt trội về Giá trị kinh tế sử dụng nước (GTKTSDN) giữa các ngành: Ngành công nghiệp có GTKTSDN cao nhất, dao động từ hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn đồng/m³ nước tiêu thụ, nhờ giá trị gia tăng sản phẩm lớn tại 19.882 ha khu công nghiệp tập trung. Ngành nuôi trồng thủy sản trên 10.329,23 ha mặt nước đạt hiệu quả kinh tế trung bình khá. Ngược lại, ngành trồng trọt (chiếm 150.098 ha diện tích lúa nước, tương đương 73,8% tổng diện tích đất canh tác) có GTKTSDN thấp nhất, chỉ đạt khoảng 1.400 đến 3.500 đồng/m³ nước tưới.

3. Ưu thế vượt trội của Kịch bản phân bổ tối ưu hóa kinh tế (Kịch bản 2): Khi so sánh giữa Kịch bản 1 (phân bổ cơ học theo tỷ lệ nhu cầu quy hoạch) và Kịch bản 2 (phân bổ theo thứ tự ưu tiên GTKTSDN kết hợp điều tiết tưới hợp lý) đến năm 2020:

   • Cả hai kịch bản đều bảo đảm 100% nhu cầu nước sinh hoạt và dòng chảy duy trì hệ sinh thái.
   • Ở tần suất kiệt P95%, Kịch bản 1 gây thiếu nước nghiêm trọng cho các khu công nghiệp, dẫn tới tổng thiệt hại kinh tế lưu vực tăng vọt.
   • Kịch bản 2 giúp cắt giảm từ 25% đến 40% tổng thiệt hại kinh tế cho toàn vùng bằng cách ưu tiên cấp đủ nước cho công nghiệp và thủy sản giá trị cao, đồng thời áp dụng các giải pháp chuyển đổi cơ cấu tưới tiết kiệm cho nông nghiệp.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện trên phản ánh đúng thực trạng cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch mạnh mẽ tại lưu vực sông Cầu. Nông nghiệp tuy là ngành tiêu thụ nước lớn nhất (chiếm trên 70% tổng lượng nước khai thác) nhưng tạo ra giá trị kinh tế cận biên trên mỗi mét khối nước thấp hơn nhiều so với công nghiệp và dịch vụ. Khi hạn hán xảy ra, việc cắt giảm nước cơ học đồng đều giữa các ngành theo địa giới hành chính sẽ gây tổn thất tài chính rất nặng nề cho các trung tâm công nghiệp lớn như Bắc Ninh hay Thái Nguyên.

Dữ liệu mô phỏng trong nghiên cứu được minh họa trực quan thông qua các bảng cân bằng nước chi tiết theo từng tháng, bản đồ phân vùng 5 tiểu lưu vực và biểu đồ mạng lưới nút WEAP thể hiện dòng chảy chuyển tiếp. So sánh với các nghiên cứu quốc tế tại lưu vực sông Murray-Darling (Úc) và sông Lerma-Chapala (Mexico), kết quả của luận văn khẳng định rằng việc tích hợp giá trị kinh tế vào mô hình phân bổ nước là giải pháp cốt lõi để giải quyết mâu thuẫn thượng - hạ lưu. Phương pháp luận này hoàn toàn phù hợp với thực tiễn Việt Nam, đóng vai trò hoàn thiện các quy định kỹ thuật của Thông tư 42/2015/TT-BTNMT.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả tính toán mô hình và phân tích kinh tế, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

1. Ban hành Quy chế điều hòa, phân bổ tài nguyên nước mặt liên tỉnh trên lưu vực sông Cầu: Ủy ban Lưu vực sông Cầu phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng Ủy ban nhân dân 6 tỉnh xây dựng quy chế chia sẻ nguồn nước trong mùa kiệt, lấy Kịch bản 2 làm căn cứ điều phối, cam kết bảo đảm 100% chỉ tiêu nước sinh hoạt và duy trì lưu lượng dòng chảy tối thiểu tại các trạm kiểm soát trước năm 2020.

2. Hiện đại hóa hệ thống quan trắc và tích hợp phần mềm WEAP trong vận hành công trình: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh chủ trì nâng cấp hệ thống giám sát tự động tại các hồ chứa lớn (hồ Núi Cốc, hồ Bảo Lạc, hồ Đại Lải), số hóa quy trình vận hành liên hồ theo thời gian thực, phấn đấu giảm tỷ lệ thất thoát nước tưới trong hệ thống kênh mương từ mức ước tính trên 30% xuống dưới 18% trong giai đoạn 2018-2022.

3. Áp dụng chính sách định giá nước và cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng gắn với GTKTSDN: Sở Tài chính và Sở Tài nguyên và Môi trường các địa phương tham mưu cơ chế thu tiền cấp quyền khai thác nước mặt sát với giá trị kinh tế thực tế của từng ngành, điều tiết tối thiểu 15% đến 20% nguồn thu từ các khu công nghiệp để tái đầu tư bảo vệ thảm phủ thực vật và rừng đầu nguồn tại Bắc Kạn và Thái Nguyên.

4. Chuyển đổi cơ cấu cây trồng và áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước: Trung tâm Khuyến nông và các Hợp tác xã nông nghiệp hướng dẫn nông dân trên 203.259,87 ha đất canh tác chuyển đổi mùa vụ hợp lý trong các tháng kiệt cao điểm (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau), mở rộng kỹ thuật tưới nông lộ phơi và tưới nhỏ giọt, giảm áp lực tiêu thụ nước mặt khoảng 10% đến 15% mà vẫn bảo đảm năng suất cây trồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp tiếp cận của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng:

1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Cục Quản lý Tài nguyên nước, Viện Quy hoạch Thủy lợi, Sở Tài nguyên và Môi trường của 6 tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu có thể trực tiếp ứng dụng quy trình tính toán và bộ thông số mô hình để lập đề án quy hoạch phân bổ tài nguyên nước theo Thông tư 42/2015/TT-BTNMT.

2. Đơn vị khai thác công trình thủy lợi và cấp nước: Các Công ty Khai thác công trình thủy lợi và doanh nghiệp cấp nước sạch đô thị sử dụng kết quả dự báo dòng chảy kiệt và nhu cầu dùng nước để lập kế hoạch điều tiết hồ chứa, tối ưu hóa lịch lấy nước phục vụ nông nghiệp và công nghiệp.

3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Các nhà nghiên cứu thuộc chuyên ngành Thủy văn học, Kỹ thuật tài nguyên nước, Kinh tế tài nguyên và Môi trường tại các trường đại học khối khoa học tự nhiên, thủy lợi có thể tham khảo luận văn như một tài liệu chuẩn mực về kết hợp mô hình MIKE NAM, WEAP và phương pháp số dư RIM.

4. Ban quản lý các khu công nghiệp và doanh nghiệp sản xuất: Các nhà đầu tư hạ tầng khu công nghiệp tại Thái Nguyên, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc tham khảo số liệu cân bằng nước để chủ động phương án trữ nước, tái sử dụng nước thải tuần hoàn và đánh giá rủi ro an ninh nguồn nước cho dự án.

Câu hỏi thường gặp

1. Giá trị kinh tế sử dụng nước (GTKTSDN) đóng vai trò gì trong bài toán phân bổ nước mặt sông Cầu?
   GTKTSDN đóng vai trò là thước đo định lượng để xác định thứ tự ưu tiên cấp nước giữa các ngành sản xuất khi nguồn nước bị thiếu hụt. Thay vì cắt giảm nước cơ học đồng đều, việc căn cứ vào GTKTSDN giúp phân bổ nguồn nước khan hiếm cho các ngành tạo ra giá trị cao hơn (như công nghiệp, thủy sản chất lượng cao), từ đó giảm thiểu tối đa tổn thất tài chính toàn lưu vực.

2. Mô hình MIKE NAM và WEAP được phối hợp vận hành như thế nào trong nghiên cứu?
   Mô hình MIKE NAM được sử dụng để mô phỏng dòng chảy từ mưa cho 4 tiểu lưu vực chưa có số liệu đo đạc liên tục dựa trên dữ liệu khí tượng từ 6 trạm quan trắc. Kết quả dòng chảy mô phỏng từ MIKE NAM sau đó được nạp làm dữ liệu đầu vào (Inflow) cho mô hình WEAP để thiết lập mạng lưới cân bằng cung - cầu, tính toán phân bổ dòng chảy theo các kịch bản tần suất P85% và P95%.

3. Làm thế nào để bảo đảm nhu cầu nước sinh hoạt và môi trường sinh thái khi tài nguyên nước bị suy giảm?
   Theo quy trình quy hoạch của Thông tư 42/2015/TT-BTNMT, lượng nước duy trì dòng chảy tối thiểu và nhu cầu sinh hoạt thiết yếu của 2,51 triệu dân luôn được khấu trừ ưu tiên tuyệt đối trước khi xác định lượng nước mặt có thể phân bổ. Chỉ phần dung tích nước còn lại mới được đưa vào bài toán tối ưu hóa phân chia cho trồng trọt, chăn nuôi, công nghiệp và thủy sản.

4. Vì sao Kịch bản 2 lại cho hiệu quả kinh tế cao hơn Kịch bản 1 trong điều kiện năm kiệt P95%?
   Ở Kịch bản 1, việc phân bổ nước dựa thuần túy trên quy mô diện tích và nhu cầu thiết kế dẫn đến tình trạng các khu công nghiệp bị cắt giảm nước trong mùa khô, gây thiệt hại doanh thu rất lớn. Kịch bản 2 điều tiết lượng nước tưới nông nghiệp thông qua các biện pháp tiết kiệm nước, ưu tiên cấp đủ nước cho công nghiệp, giúp cắt giảm 25% đến 40% tổng thiệt hại kinh tế toàn vùng.

5. Phương pháp số dư (RIM) tính toán giá trị kinh tế của nước trong nông nghiệp dựa trên nguyên lý nào?
   Phương pháp số dư (RIM) xác định phần đóng góp của nước bằng cách lấy tổng giá trị sản lượng nông nghiệp thu được trừ đi toàn bộ chi phí sản xuất ngoài nước (gồm chi phí giống, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, máy móc, ngày công lao động). Phần giá trị thặng dư còn lại chia cho tổng lượng nước tưới tiêu thụ sẽ phản ánh chính xác giá trị kinh tế biên của 1 m³ nước.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công khung phương pháp luận hoàn chỉnh tích hợp mô hình thủy văn MIKE NAM, mô hình cân bằng nước WEAP và các phương pháp định giá kinh tế nước (RIM, MP, IA) theo đúng định hướng Thông tư 42/2015/TT-BTNMT trên lưu vực sông Cầu rộng 6.030 km².
• Định lượng chính xác nguồn nước mặt có thể phân bổ và mức độ thâm hụt dòng chảy kiệt tại 5 tiểu lưu vực ở các tần suất thiết kế P85% và P95%, chỉ rõ các điểm nghẽn thiếu nước tại trung và hạ lưu.
• Xác lập bộ số liệu GTKTSDN cho các ngành kinh tế chính, chứng minh sự chênh lệch lớn về hiệu quả kinh tế giữa sản xuất công nghiệp và nông nghiệp truyền thống.
• Đánh giá và chứng minh Kịch bản phân bổ 2 giúp giảm thiểu từ 25% đến 40% thiệt hại kinh tế so với kịch bản truyền thống trong điều kiện hạn hán nghiêm trọng, đồng thời bảo đảm an sinh xã hội và dòng chảy sinh thái.
• Đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc giúp chuyển đổi phương thức quản trị tài nguyên nước từ ranh giới hành chính sang quản lý tổng hợp theo lưu vực sông, hướng tới phát triển bền vững vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2018 đến 2022, các cơ quan quản lý cần đẩy mạnh việc chuẩn hóa cơ sở dữ liệu số và áp dụng các kịch bản phân bổ này vào thực tiễn điều hành liên tỉnh. Quý cơ quan quản lý, viện nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm có thể khai thác các mô hình và thuật toán chi tiết trong luận văn để phục vụ công tác quy hoạch, điều hành tài nguyên nước hiệu quả và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu và kết luận đƣợc chia thành 3 chƣơng: Chƣơng 1. Tổng quannghiên cứu; Chƣơng 2.Phƣơng pháp tiếp cận bài toán phân bổ nguồn nƣớc mặt trên lƣu vực sông Cầu; Chƣơng 3.Kết quả phân bổ nguồn nƣớc mặt lƣu vực sông Cầu. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Giới thiệu về lƣu vực sông Cầu 1.

Đặc điểm địa lý tự nhiên 1. Vị trí địa lý Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn ở nƣớc ta, có vị trí địa lý kinh tế quan trọng, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng nhƣ về lịch sử phát triển KTXH. Tổng diện tích toàn lƣu vực đạt khoảng 6.030 km2, bao gồm toàn bộ diện tích tỉnh Thái Nguyên và một phần diện tích của các tỉnh Bắc Kạn, Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội.1: Vị trí địa lý lƣu vực sông Cầu 1. Địa hình Lƣu vực sông Cầu c địa hình đa dạng và phức tạp mang đặc trƣng của ba dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng.

Núi trung bình c độ cao lớn hơn 1000m phân bố theo các đƣờng phân nƣớc phía bắc và phía tây bắc của lƣu vực, đỉnh núi thƣờng nhọn với sƣờn rất dốc (đạt tới 40-450. Vùng núi thấp, đồi trung bình đƣợc phân bố chủ yếu ở các vùng Chợ Đồn, Bắc Kạn, Định H a, Thác Bƣởi, Đại Từ. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Đồi thấp đƣợc phân bố xen kẽ trong các thung lũng rộng, c độ cao trung bình khoảng 15- 20m với lớp phong h a tƣơng đối dầy, nằm trong thung lũng của các núi đồi nhƣ vùng Chợ Chu, Nông Hạ, Núi Hồng, Giang Tiên, Tân Cƣơng, Phổ Yên, Đa Phúc, Vĩnh Yên. Vùng đồng bằng: Độ cao trung bình từ 15m trở xuống chủ yếu do sự bồi đắp của phù sa sông Cầu.

Trong vùng địa hình bằng phẳng đ còn nhiều đồi núi sót lại trên cao 100m nhƣ núi Mỏ Thổ, Sơn Dƣơng cấu tạo bằng diệp thạch mầu đỏ tƣơi Triát, phù sa cổ đƣợc phân bố ở vùng hạ du của sông Công, sông Cà Lồ, sông Cầu. Nhìn chung địa hình lƣu vực thấp dần theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam, độ dốc biến đổi từ 00 đến 600, phổ biến nhất là từ 150-250. Địa chấtthủy văn: trên lƣu vực sông Cầu có mặt của nhiều loại thành tạo địa chất khác nhau, từ các thành tạo có tuổi rất trẻ cho đến kỷ Cambri với thành phần biến đổi từ trầm tích vụn bở hiện đại đến những loại đá trầm tích biến chất, macma có tuổi cổ đến rất cổ. Trên lƣu vực có 4 tầng chứa nƣớc lỗ hổng, 21 tầng chứa nƣớc khe nứt và 2 tầng rất nghèo nƣớc.

Trong đ cả 4 tầng chứa nƣớc thuộc tầng chứa nƣớc lỗ hổng và 4 tầng chứa nƣớc (tầng trầm tích cacbonat hệ tầng Bắc Sơn, tầng trầm tích Devon hệ tầng Tốc Tác, tầng trầm tích Devon hệ tầng Nà Quản và tầng trầm tích Silua-Devon hệ tầng Pia Phƣơng) thuộc tầng chứa nƣớc khe nứt là những tầng chứa nƣớc chính đƣợc khai thác phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho các tỉnh trên lƣu vực. Thổ nhưỡng Trên lƣu vực sông Cầu c 6 nh m đất chính: Nh m đất phù sa: Tập trung phần lớn ở vùng hạ lƣu thuộc địa phận tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, S c Sơn (Hà Nội). Nh m đất xám và xám bạc màu: Phân bố ở Yên Phong (Bắc Ninh), Sóc Sơn (Hà Nội), Việt Yên (Bắc Giang). Nh m đất x i mòn trơ sỏi đá: Phân bố chủ yếu ở 3 huyện Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ (Thái Nguyên).

Nh m đất dốc tụ và lầy thụt: Phân bố ở một số vùng của huyện Phổ Yên, Phú Bình, Đồng Hỷ, Định Hóa (Thái Nguyên) và Bạch Thông, Chợ Đồn (Bắc Kạn). Nh m đất đỏ vàng: Phân bố chủ yếu ở thƣợng lƣu và trung lƣu của lƣu vực. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nh m đất mùn vàng đỏ trên núi: Phát triển ở độ cao trên 600m, chủ yếu phân bố ở các huyện Bạch Thông, Chợ Đồn (Bắc Kạn) và Đại Từ (Thái Nguyên). Thảm thực vật Trên lƣu vực sông Cầu độ che phủ rừng đạt khoảng 60 đƣợc đánh giá vào loại trung bình, rừng nguyên sinh một phần đã bị thay thế bằng rừng tái sinh nghèo, tỷ lệ mất rừng tự nhiên hàng năm khoảng trên 1 /năm.

Hệ thực vật có khoảng gần 1000 loài, động vật có gần 500 loài; trong đ c nhiều loài động, thực vật thuộc loại quý hiếm hoặc đặc biệt quý hiếm. Hệ động thực vật trong lƣu vực rất phong phú và đa dạng. Theo thống kê các nhà khoa học đã phát hiện đƣợc ở Bắc Kạn: có 831 thực vật bậc cao thuộc 537 chi và 145 họ trong đ c 250 loài cây thuốc, trên 120 loài cây cho gỗ và 52 loài thực vật quý hiếm cần đƣợc bảo vệ, khoảng 420, 91 chi, 28 bộ thuộc 4 lớp động vật; Thái Nguyên có 134 loài cây thuộc 39 họ, có 3 loài gỗ quý, 100 loài cây thuốc, 422 loài động vật, thuộc 91 họ, 28 bộ, 4 lớp động vật (chim, thú, bò sát, ếch nhái) trong đ hổ, báo, gấu, lợn rừng, hƣơu, nai gần nhƣ tuyệt chủng. Vĩnh Phúc c trên 620 loại thực vật trong đ c nhiều loại gỗ quý nhƣ pơmu, các loài thảo dƣợc quý, trên 120 loài chim, khoảng trên 45 loài thú trong đ c nhiều loại quý hiếm nhƣ Cầy mực (Articrs breatoirong), S c bay (Petranrists), vƣợn, v.

Khí hậu Khí hậu trên lƣu vực sông Cầu mang đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam. Có một mùa đông lạnh dị thƣờng, ít nắng và mƣa phùn nhiều nên đã phá vỡ tính điển hình của khí hậu nhiệt đới, tuy nhiên n đã g p phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu, là tiền đề cho sự phát triển một hệ sinh thái phong phú mà những vùng nhiệt đới hay ôn đới điển hình thƣờng không c đƣợc Khí hậu miền Bắc Việt Nam n i chung, lƣu vực sông Cầu n i riêng thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gi mùa. Nhƣ trên đã trình bày khí hậu trong năm hình thành hai mùa r rệt.Mùa hè n ng m mƣa nhiều, mùa đông lạnh, khô và ít mƣa.1: Tốc độ gi trung bình tháng và năm trong lƣu vực sông Cầu Đơn vị: m/s Th ng TT Trạm Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TT Trạm Th ng Năm 1 Bắc Kạn 1,4 1,5 1,3 1,2 1,2 1,0 0,9 0,8 0,9 1,1 1,4 1,3 1,2 2 Định Hoá 1,2 1,3 1,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 3 Thái Nguyên 1,4 1,5 1,5 1,7 1,8 1,5 1,5 1,3 1,3 1,4 1,3 1,5 1,5 4 Tam Đảo 3,1 3,0 3,2 3,1 3,2 2,8 2,7 2,3 3,1 3,5 3,3 3,0 3,0 5 Vĩnh Yên 1,5 1,7 1,8 2,0 2,0 1,7 1,7 1,4 1,1 1,1 1,2 1,2 1,5 6 Bắc Ninh 1,9 2,2 3,1 2,2 2,2 2,1 2,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,8 1,9 Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Sự tác động của hoàn lƣu khí quyển tới địa hình lƣu vực tạo nên chế độ khí hậu riêng cho lƣu vực sông. Tốc độ gi trung bình tháng và năm trong lƣu vực sông Cầu biến động theo địa hình và độ cao khá r rệt.

Các khu thuộc đồng bằng hạ du sông nhƣ Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang tốc độ gi trung bình năm đạt khoảng 1,2 đến 1,9 m/s., còn vùng núi cao Tam Đảo đạt tới 3 m/s. Nắng – Nhiệt độ Lƣu vực c số giờ nắng trung bình cả năm dao động từ 1200h - 1800h/năm. Vùng Tam Đảo c số giờ nắng ít nhất khoảng 1270 h/năm còn vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Bắc Giang c số giờ nắng nhiều nhất: 1700 - 1800 h/năm. Nhiệt độ trung bình của không khí hàng năm dao động từ 18 - 230C , thấp nhất là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 200C, cao nhất là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hoà, Tân Yên, v.2: Nhiệt độ không khí trung bình tháng, tối cao và tối thấp trong thời k quan trắc tại các trạm trên lƣu vực Th ng TT Trạm Y u tố Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ToC 14,6 16,0 19,2 21,7 26,1 27,3 27,1 26,7 25,7 22,9 19,1 15,8 21,8 1 Bắc Kạn Tmax 30,8 33,2 34,4 37,8 38,8 39,4 37,8 37,4 36,6 34,1 33,6 30,7 39,4 Tmin -0,9 3,6 5,3 10,4 15,3 16,5 18,7 19,8 13,7 8,5 4,0 -1,0 -1,0 ToC 15,1 16,4 19,5 23,3 26,7 27,9 28,1 27,5 26,3 23,6 19,8 16,5 22,6 2 Định Hoá Tmax 31,3 34,6 35,9 35,7 39,6 38,1 37,7 37,8 37,0 33,9 32,8 30,8 39,6 Tmin 0,5 3,2 6,5 11,4 16,2 18,3 20,2 20,5 14,8 8,1 4,9 -0,4 -0,4 3 Thái Nguyên ToC 15,6 16,8 19,7 23,5 27,0 28,4 28,5 27,9 26,9 24,4 20,7 17,4 23,1 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Th ng TT Trạm Y u tố Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tmax 31,1 33,5 35,7 35,2 39,4 39,5 38,8 37,5 36,7 34,9 34,0 30,6 39,5 Tmin 3,0 4,2 6,1 12,9 16,4 19,7 20,5 21,7 16,3 10,2 7,2 3,2 3,0 ToC 10,9 12,2 15,2 18,7 21,6 23,1 23,1 22,7 21,6 19,1 15,8 12,8 18,1 4 Tam Đảo Tmax 25,1 28,8 30,6 32,1 33,1 33,1 31,6 31,1 30,3 29,5 26,5 24,5 33,1 Tmin 0,4 0,2 2,0 5,3 9,5 14,3 16,2 17,3 10,6 9,1 4,5 1,1 0,2 ToC 16,5 17,5 20,4 24,0 27,6 29,0 29,2 28,7 27,3 25,0 21,5 18,1 23,7 5 Vĩnh Yên Tmax 31,4 33,1 36,6 35,8 39,4 40,2 39,2 37,4 36,0 34,3 33,7 30,3 40,2 Tmin 3,7 5,0 9,9 13,8 16,3 20,4 21,1 21,8 17,4 13,1 8,9 4,4 3,7 ToC 15,8 17,4 20,2 23,4 27,1 28,6 28,9 28,3 27,2 24,5 20,8 17,7 23,3 6 Bắc Ninh Tmax 31,0 31,2 33,1 32,9 37,9 39,5 36,7 35,8 34,1 33,1 33,1 30,2 39,5 Tmin 5,3 5,9 10,2 13,4 17,0 21,3 20,5 21,8 16,8 12,2 8,6 4,9 4,9 Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn 1.

Độ ẩm không khí Độ m không khí trung bình nhiều năm ở các vùng trên lƣu vực dao động từ 81- 87 các vùng núi còn nhiều cây rừng, c mƣa nhiều thì độ m cao hơn. Nơi c độ m cao nhất là vùng núi Tam Đảo rồi đến vùng Bắc Kạn, Định Hoá, Đình Lập, vùng c độ m thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Động, Bắc Giang.