Tổng quan nghiên cứu

Tài nguyên nước mặt là nguồn tài nguyên quý giá, đóng vai trò thiết yếu trong sự sống và phát triển kinh tế - xã hội. Lưu vực sông Thương, với diện tích lưu vực khoảng 3.000 km², là nguồn nước chính phục vụ sinh hoạt và sản xuất cho tỉnh Bắc Giang và các vùng lân cận. Tuy nhiên, trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH) và phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng, tài nguyên nước mặt tại đây đang chịu áp lực lớn về cả chất lượng và lượng nước. Lưu lượng dòng chảy trên sông Thương biến động mạnh theo mùa, với mùa lũ chiếm 75-85% tổng lượng dòng chảy năm, trong khi mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 20-25%. Nhiệt độ trung bình năm tại Bắc Giang có xu hướng tăng từ 0,7 đến 0,75°C trong 10 năm gần đây, cùng với sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán, mưa lớn, bão lũ.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng phương án phân bổ hợp lý tài nguyên nước mặt trên sông Thương nhằm đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt, sản xuất và bảo vệ môi trường trong điều kiện BĐKH. Nghiên cứu tập trung trên địa bàn tỉnh Bắc Giang, với phạm vi thời gian dự báo đến năm 2025, nhằm hỗ trợ các cơ quan quản lý trong hoạch định chính sách và chiến lược phát triển bền vững tài nguyên nước. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì cân bằng nước hệ thống, giảm thiểu rủi ro do thiếu nước mùa khô và ngập lụt mùa mưa, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên nguyên lý cân bằng nước hệ thống, thể hiện mối quan hệ giữa lượng nước đến, lượng nước đi và trữ lượng nước trong lưu vực. Cân bằng nước được phân tích theo hai chiều: cân bằng nước thẳng đứng và cân bằng nước nằm ngang, trong điều kiện tự nhiên và có tác động của con người.

Mô hình WEAP (Water Evaluation And Planning) được ứng dụng làm công cụ chính để mô phỏng và phân tích cân bằng nước mặt lưu vực sông Thương. WEAP là mô hình thủy văn toán học phổ biến trên thế giới, được sử dụng trong hơn 30 dự án tại nhiều quốc gia nhằm đánh giá tác động của BĐKH và khai thác sử dụng nước. Các khái niệm chính bao gồm: nhu cầu sử dụng nước (NCSDN) cho các ngành nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt; dòng chảy tối thiểu duy trì hệ sinh thái; phân bổ nguồn nước theo vùng thủy lợi; và các kịch bản biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến nguồn nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thủy văn, khí tượng, kinh tế xã hội và chất lượng nước thu thập từ 10 trạm thủy văn trên địa bàn tỉnh Bắc Giang, số liệu khai thác sử dụng nước và xả thải từ các cơ sở công nghiệp, nông nghiệp, cùng các báo cáo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh Bắc Giang đến năm 2025. Cỡ mẫu dữ liệu thủy văn là số liệu quan trắc nhiều năm, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

Phương pháp phân tích bao gồm: thống kê mô tả, phân tích xu thế biến đổi dòng chảy và nhiệt độ, đánh giá chất lượng nước theo tiêu chuẩn quốc gia, và mô phỏng cân bằng nước bằng mô hình WEAP. Phương pháp chọn mẫu là chọn các trạm quan trắc đại diện cho các vùng thủy lợi chính trên lưu vực sông Thương. Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2015 đến 2025, với các kịch bản phân bổ nước được xây dựng cho các năm 2015, 2020 và 2025, đồng thời đánh giá tác động của BĐKH theo các kịch bản phát thải khí nhà kính trung bình (B2).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Biến động dòng chảy và cân bằng nước: Lưu lượng trung bình nhiều năm trên sông Thương là khoảng 6,38 m³/s tại trạm Bắc Giang, với mùa lũ chiếm 75-85% tổng dòng chảy năm, mùa kiệt chỉ chiếm 20-25%. Dòng chảy mùa kiệt có thể giảm xuống dưới 0,3 m³/s, gây thiếu nước nghiêm trọng cho sinh hoạt và sản xuất.

  2. Nhu cầu sử dụng nước tăng cao: Tổng nhu cầu sử dụng nước mặt trên lưu vực sông Thương dự báo tăng từ khoảng 150 triệu m³ năm 2015 lên khoảng 200 triệu m³ năm 2025, trong đó nhu cầu nước cho công nghiệp và sinh hoạt chiếm tỷ trọng lớn, tăng lần lượt 30% và 25% so với năm 2015.

  3. Chất lượng nước suy giảm: Có 6 xã thuộc 4 huyện trên lưu vực sông Thương bị ô nhiễm Asen vượt tiêu chuẩn cho phép. Lượng nước thải công nghiệp chiếm tới 98,46% tổng lượng nước thải, gây ô nhiễm cục bộ nguồn nước mặt, đặc biệt tại các khu công nghiệp và đô thị như thành phố Bắc Giang, huyện Yên Dũng.

  4. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: Nhiệt độ trung bình năm tại Bắc Giang dự báo tăng từ 1,4°C vào giữa thế kỷ 21 lên 2,7°C vào cuối thế kỷ. Lượng mưa mùa mưa tăng 6-12%, trong khi lượng mưa mùa khô giảm 10-15%, làm gia tăng nguy cơ thiếu nước mùa kiệt và lũ lụt mùa mưa.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự biến động dòng chảy và suy giảm chất lượng nước là do sự gia tăng khai thác nước mặt, phát triển công nghiệp, đô thị hóa nhanh và tác động của BĐKH. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả mô hình WEAP cho thấy khả năng dự báo cân bằng nước chính xác hơn nhờ tích hợp dữ liệu thủy văn, khí tượng và kinh tế xã hội chi tiết. Biểu đồ lượng nước thiểu theo các kịch bản phân bổ nước minh họa rõ sự thiếu hụt nước vào mùa kiệt nếu không có giải pháp quản lý hiệu quả.

Việc ô nhiễm Asen và các chất ô nhiễm khác vượt tiêu chuẩn tại một số xã cảnh báo nguy cơ sức khỏe cộng đồng và cần được giám sát chặt chẽ. Tác động của BĐKH làm tăng áp lực lên nguồn nước, đòi hỏi phải có các phương án phân bổ và bảo vệ tài nguyên nước linh hoạt, thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và triển khai phương án phân bổ nước mặt hợp lý: Ưu tiên phân bổ nước cho sinh hoạt và công nghiệp trong mùa kiệt, đảm bảo dòng chảy tối thiểu duy trì hệ sinh thái. Thời gian thực hiện: ngay từ năm 2020, chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các ngành liên quan.

  2. Tăng cường giám sát và xử lý ô nhiễm nguồn nước: Thiết lập hệ thống quan trắc chất lượng nước liên tục tại các khu vực ô nhiễm Asen và nước thải công nghiệp, đồng thời nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Thời gian: 2020-2025, chủ thể: các cơ quan quản lý môi trường và doanh nghiệp.

  3. Phát triển hạ tầng thủy lợi và công trình điều tiết nước: Nâng cấp các hồ chứa, trạm bơm và kênh tưới để tăng khả năng điều tiết nước, giảm thiểu rủi ro thiếu nước mùa khô và ngập lụt mùa mưa. Thời gian: 2020-2025, chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

  4. Ứng dụng mô hình WEAP trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước: Đào tạo cán bộ kỹ thuật và xây dựng phần mềm quản lý dựa trên mô hình WEAP để cập nhật, dự báo và ra quyết định phân bổ nước hiệu quả. Thời gian: 2020-2023, chủ thể: Viện nghiên cứu thủy lợi, các trường đại học và Sở Tài nguyên.

  5. Tăng cường nhận thức và tham gia cộng đồng: Tổ chức các chương trình tuyên truyền, đào tạo về bảo vệ nguồn nước và thích ứng với BĐKH cho người dân và doanh nghiệp trong lưu vực. Thời gian: liên tục, chủ thể: các tổ chức chính quyền địa phương và cộng đồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, các phòng ban liên quan có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và giám sát tài nguyên nước.

  2. Các nhà quy hoạch và phát triển kinh tế xã hội: Sở Kế hoạch và Đầu tư, các đơn vị quy hoạch có thể tham khảo để cân đối phát triển kinh tế với bảo vệ tài nguyên nước, đặc biệt trong bối cảnh BĐKH.

  3. Doanh nghiệp và khu công nghiệp: Các nhà máy, khu công nghiệp trên lưu vực sông Thương cần hiểu rõ về nhu cầu và giới hạn nguồn nước để điều chỉnh hoạt động, giảm thiểu ô nhiễm và sử dụng nước hiệu quả.

  4. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo: Trường đại học, viện nghiên cứu thủy lợi, môi trường có thể ứng dụng mô hình WEAP và dữ liệu nghiên cứu để phát triển các đề tài tiếp theo, đào tạo chuyên môn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần phân bổ tài nguyên nước mặt hợp lý trên sông Thương?
    Phân bổ hợp lý giúp đảm bảo cung cấp đủ nước cho sinh hoạt, sản xuất và duy trì hệ sinh thái, đồng thời giảm thiểu rủi ro thiếu nước mùa khô và ngập lụt mùa mưa, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế nhanh.

  2. Mô hình WEAP có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    WEAP tích hợp dữ liệu thủy văn, khí tượng và nhu cầu sử dụng nước, cho phép mô phỏng cân bằng nước chi tiết theo các kịch bản khác nhau, hỗ trợ ra quyết định phân bổ nước hiệu quả và thích ứng với biến đổi khí hậu.

  3. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến nguồn nước sông Thương?
    Nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi, lượng mưa mùa mưa tăng nhưng mùa khô giảm, gây biến động dòng chảy lớn hơn, làm gia tăng nguy cơ thiếu nước mùa kiệt và lũ lụt mùa mưa, ảnh hưởng đến cung cấp nước và chất lượng nước.

  4. Giải pháp nào hiệu quả để giảm ô nhiễm nguồn nước mặt?
    Tăng cường xử lý nước thải công nghiệp, giám sát chất lượng nước liên tục, áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến và nâng cao nhận thức cộng đồng là các giải pháp thiết thực để giảm ô nhiễm nguồn nước.

  5. Làm thế nào để cộng đồng tham gia bảo vệ tài nguyên nước?
    Thông qua các chương trình tuyên truyền, đào tạo, khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm, báo cáo các hành vi gây ô nhiễm và tham gia giám sát nguồn nước, cộng đồng có thể góp phần bảo vệ tài nguyên nước bền vững.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng được phương án phân bổ hợp lý tài nguyên nước mặt trên sông Thương, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, sản xuất và bảo vệ môi trường trong điều kiện biến đổi khí hậu.
  • Mô hình WEAP được ứng dụng hiệu quả trong mô phỏng cân bằng nước và đánh giá các kịch bản phân bổ nước.
  • Nhu cầu sử dụng nước tăng nhanh, trong khi nguồn nước mùa kiệt giảm mạnh, đòi hỏi quản lý và phân bổ nước chặt chẽ.
  • Ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt do Asen và nước thải công nghiệp, là thách thức lớn cần được kiểm soát.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp, nâng cao năng lực giám sát và tăng cường sự tham gia của cộng đồng là hướng đi thiết thực cho phát triển bền vững tài nguyên nước lưu vực sông Thương.

Tiếp theo, cần triển khai thực hiện các giải pháp đề xuất, đồng thời cập nhật dữ liệu và mô hình để điều chỉnh chính sách phù hợp. Các cơ quan quản lý và cộng đồng được khuyến khích phối hợp chặt chẽ nhằm bảo vệ và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước mặt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.