I. Tổng Quan Nghiên Cứu Phân Bổ Nước Lưu Vực Vu Gia Thu Bồn
Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn (VGTB) đang chịu áp lực ngày càng tăng do sự thay đổi nhanh chóng của các đặc điểm ven sông. Những thay đổi này, bao gồm tăng trưởng đô thị hóa, công nghiệp hóa và dân số quá đông, tạo ra những mối đe dọa rõ ràng ảnh hưởng đến sức khỏe của tự nhiên và sự phát triển bền vững. Xu hướng này đã chuyển hướng tiếp cận của các nhà nghiên cứu đối với quản lý nước Vu Gia - Thu Bồn, từ đơn giản sang phức tạp hơn, xem xét nhiều khía cạnh như dòng chảy môi trường, tối ưu hóa lợi nhuận kinh tế hoặc xung đột lợi ích tiềm tàng. Nghiên cứu về phân bổ nước Vu Gia - Thu Bồn như một phản ứng đối với yêu cầu về một cơ chế phân bổ nước hiện đại bằng cách áp dụng các tiêu chuẩn tích hợp của quản lý tài nguyên nước và quy hoạch tuyến tính.
1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm lưu vực sông Vu Gia
Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn nằm ở khu vực Duyên hải miền Trung Việt Nam với tổng diện tích lưu vực là 10350 km2, phần lớn thuộc tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng, một phần nhỏ thuộc tỉnh Kon Tum với 301 km2. Lưu vực sông VGTB (16 03’ - 14 55’ N; 107 15’ - 108 24’ E) giáp với lưu vực sông Cu Đê ở phía Bắc; lưu vực sông Trà Bồng và Sê San ở phía Nam; Lào ở phía Tây và Biển Đông và lưu vực sông Tam Kỳ ở phía Đông. Lưu vực này bao phủ 17 quận, huyện và thành phố của Kon Tum, Quảng Nam và Đà Nẵng.
1.2. Đặc điểm địa hình và khí hậu khu vực Vu Gia Thu Bồn
Địa hình lưu vực sông VGTB bị chia cắt mạnh và nghiêng từ tây sang đông, tạo thành bốn loại địa hình chính: núi, đồi, đồng bằng và ven biển. Mùa khô ở lưu vực sông VGTB bắt đầu vào tháng 1 và kéo dài đến tháng 8, với tổng lượng mưa trung bình chiếm 30% tổng lượng mưa hàng năm. Ba tháng có mật độ mưa thấp nhất là tháng Hai, tháng Ba và tháng Tư. Lượng mưa giảm mạnh nhất vào tháng Hai ở lưu vực sông Vu Gia và tháng Ba ở lưu vực sông Thu Bồn, chiếm 1% tổng lượng mưa hàng năm.
II. Thách Thức Quản Lý Nguồn Nước Vu Gia Thu Bồn Bị Đe Dọa
Các vấn đề tồn tại trong lưu vực sông VGTB có thể được mô tả cả một cách cụ thể và tổng quát. Nhìn chung, việc xây dựng quản lý lưu vực tích hợp ở VGTB đang đối mặt với các vấn đề tương tự như các sông khác ở Việt Nam. Đó là sự chồng chéo của bộ máy nhà nước gây khó khăn trong việc bổ sung vào chiến lược quy hoạch tài nguyên nước. Có nhiều hơn hai bộ tham gia vào việc xử lý các tài sản liên quan, đặc điểm này được coi là một trong những lý do chính làm giảm tính khả thi của các nghiên cứu về phân bổ nước Vu Gia - Thu Bồn. Điều này khiến các vấn đề liên quan đến khai thác quá mức, chất lượng nước hoặc thay đổi chế độ dòng chảy trở nên nguy hiểm.
2.1. Sự chồng chéo trong quản lý và quy hoạch tài nguyên nước
Trong khi Bộ Tài nguyên và Môi trường (MoNRE) chịu trách nhiệm giám sát quản lý tài nguyên nước, các công trình thủy lợi dọc theo dòng chảy do nhiều Bộ khác phụ trách, ví dụ như Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (MARD) hoặc Bộ Xây dựng (MoC), yếu tố này gây ra sự nhầm lẫn trong việc ban hành các quy định về khai thác nước hoặc xả chất ô nhiễm vào sông giữa MoNRE và các bộ khác.
2.2. Tác động của các công trình thủy điện đến dòng chảy và phân bổ nước
Vấn đề phức tạp nhất xảy ra ở lưu vực sông VGTB là quy định về các hồ chứa. Đến nay, lưu vực có 4 dự án thủy điện lớn và 820 công trình thủy lợi bao gồm 72 hồ chứa, 546 đập tràn và 202 trạm bơm. Quy hoạch thủy điện ở dòng chính Vu Gia - Thu Bồn đến năm 2020 đề xuất xây dựng 10 nhà máy thủy điện với tổng công suất 1.200 MW. Nhiều nghiên cứu về ngập lụt và hạn hán cho thấy tác động của hồ chứa rất nghiêm trọng. Quản lý không hợp lý việc trữ và xả nước trong hồ chứa gây ra những tác động bất lợi đến hạ lưu như xâm nhập mặn năm 2012 tại cửa sông Hàn và ngập lụt năm 2009 ở nhiều nơi tại Quảng Nam.
2.3. Thiếu sự tham gia của cộng đồng vào quá trình lập kế hoạch
Sự tham gia của các bên liên quan vào việc lập kế hoạch phân bổ tài nguyên nước không được tính đến một cách tích cực và không mang lại hiệu quả, đặc biệt là cộng đồng dân cư sống trong khu vực nghiên cứu. Trên thực tế, các ủy ban được thành lập ở một số lưu vực trên toàn quốc không hoạt động hiệu quả; liên kết giữa các quận hành chính không tạo ra hiệu quả quản lý. Việc xây dựng các khu công nghiệp, đập ở thượng nguồn và tăng cường đô thị hóa dẫn đến tăng chất thải nguy hại và ô nhiễm, suy thoái các khu vực ven biển, làm nảy sinh xung đột trong việc phân bổ nước hạ lưu (Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, 2014).
III. SWAT Linear Programming Phương Pháp Phân Bổ Nước Hiệu Quả
Để đưa ra các giải pháp, mô hình Soil Water Assessment Tool (SWAT) được áp dụng để đánh giá lượng nước sẵn có trong lưu vực và công cụ Excel Solver được sử dụng để giải các phương trình Linear Programming (LP). Một giá trị cụ thể về khối lượng nước trong lưu vực là thành phần quan trọng nhất dẫn đến khả năng áp dụng kết quả phân bổ nước. Đánh giá khách quan về khả năng tiếp cận nước là cực kỳ quan trọng để đảm bảo đáp ứng nhu cầu và nguồn cung, SWAT chịu trách nhiệm thực hiện nhiệm vụ này. Việc sử dụng LP được giới thiệu bằng cách xây dựng hàm mục tiêu và các ràng buộc liên quan; sau đó, Microsoft Excel được sử dụng để giải các phương trình.
3.1. Ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá nguồn nước Vu Gia Thu Bồn
Mô hình SWAT được sử dụng để mô phỏng các quá trình thủy văn trong lưu vực và đánh giá tài nguyên nước Vu Gia - Thu Bồn sẵn có. Dữ liệu đầu vào bao gồm thông tin về địa hình, sử dụng đất, loại đất, khí tượng thủy văn (mưa, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, bức xạ mặt trời) và các công trình thủy lợi. Mô hình SWAT tính toán lượng dòng chảy, bốc hơi, thấm và các thành phần khác của chu trình nước để xác định lượng nước có thể phân bổ.
3.2. Sử dụng Linear Programming để tối ưu hóa phân bổ nước
Linear Programming (LP) được sử dụng để xây dựng một kế hoạch phân bổ nước Vu Gia - Thu Bồn tối ưu hóa lợi ích kinh tế. Hàm mục tiêu là tối đa hóa tổng doanh thu từ việc cung cấp nước cho các ngành khác nhau, có xét đến các ràng buộc về lượng nước sẵn có, nhu cầu nước của các ngành và các chính sách ưu tiên. Các kết quả của LP cho thấy cách phân bổ nước cho các ngành khác nhau để đạt được lợi ích kinh tế cao nhất.
IV. Kết Quả Nghiên Cứu Phân Bổ Nước Tối Ưu Cho Vu Gia Thu Bồn
Nghiên cứu này đề xuất kế hoạch phân bổ nước tối ưu trong lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Các mục tiêu cụ thể là: (1) Tính toán tổng lượng nước có thể phân bổ trong lưu vực sông VGTB; (2) Xác định nhu cầu nước của các ngành và giá nước trong lưu vực; (3) Xây dựng và giải toán học hàm mục tiêu và các ràng buộc hướng tới mục tiêu của nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào tổng quan về các nghiên cứu trước đây về quy hoạch phân bổ nước và lập trình tuyến tính.
4.1. Xác định lượng nước có thể phân bổ trong lưu vực sông
Nghiên cứu tính toán tổng lượng nước sẵn có để phân bổ trong lưu vực bằng mô hình SWAT, xét đến các yếu tố như lượng mưa, dòng chảy, bốc hơi và lượng nước sử dụng cho môi trường. Kết quả cho thấy lượng nước có thể phân bổ thay đổi theo mùa và theo vị trí địa lý trong lưu vực.
4.2. Phân tích nhu cầu nước của các ngành và giá nước
Nghiên cứu xác định nhu cầu nước của các ngành sử dụng nước chính trong lưu vực, bao gồm nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và du lịch. Đồng thời, nghiên cứu cũng tìm hiểu về giá nước hiện hành và tiềm năng trong khu vực. Thông tin này được sử dụng để xây dựng hàm mục tiêu trong mô hình LP.
4.3. Kế hoạch phân bổ nước tối ưu hóa lợi ích kinh tế
Kết quả giải mô hình LP cho thấy kế hoạch phân bổ nước tối ưu hóa lợi ích kinh tế cho lưu vực sông. Kế hoạch này đề xuất phân bổ nước cho các ngành khác nhau dựa trên giá trị kinh tế của việc sử dụng nước trong mỗi ngành, đồng thời đáp ứng các ràng buộc về lượng nước sẵn có và nhu cầu nước tối thiểu cho các mục đích thiết yếu.
V. Ứng Dụng Kết Luận Quản Lý Nguồn Nước Vu Gia Thu Bồn
Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý lưu vực tích hợp và sử dụng các công cụ tiên tiến như SWAT và Linear Programming để đưa ra các quyết định phân bổ nước hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách và các nhà quản lý tài nguyên nước trong việc lập kế hoạch và quản lý tài nguyên nước Vu Gia - Thu Bồn một cách bền vững. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan để đảm bảo việc thực hiện thành công các kế hoạch phân bổ nước và giải quyết các xung đột về sử dụng nước Vu Gia - Thu Bồn.
5.1. Đề xuất các giải pháp quản lý nước bền vững
Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất một số giải pháp quản lý nước Vu Gia - Thu Bồn bền vững, bao gồm: (1) Tăng cường hiệu quả sử dụng nước trong nông nghiệp thông qua các kỹ thuật tưới tiết kiệm; (2) Khuyến khích sử dụng nước tuần hoàn trong công nghiệp; (3) Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc tiết kiệm nước; (4) Xây dựng các cơ chế chia sẻ nước công bằng và minh bạch.
5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về an ninh nguồn nước
Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa phân bổ nước Vu Gia - Thu Bồn về mặt kinh tế. Tuy nhiên, trong tương lai, cần có các nghiên cứu sâu hơn về các khía cạnh khác của an ninh nguồn nước Vu Gia - Thu Bồn, như đánh giá rủi ro do biến đổi khí hậu, ô nhiễm nguồn nước và các tác động xã hội của các quyết định phân bổ nước.
