Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn là một trong những hệ thống sông lớn và quan trọng ở vùng Duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, với diện tích lưu vực khoảng 10.350 km², trải dài qua các tỉnh Kon Tum, Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng. Dân số khu vực này đạt khoảng 3 triệu người với mật độ trung bình 300 người/km², tập trung chủ yếu tại các đô thị như Đà Nẵng và Quảng Nam. Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng, đặc biệt là sự gia tăng các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đô thị hóa, chất lượng nước mặt tại lưu vực đang chịu áp lực lớn từ các nguồn thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ.

Nghiên cứu nhằm phân vùng môi trường nước trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đến năm 2035, có xét đến tác động của biến đổi khí hậu, với mục tiêu đánh giá hiện trạng chất lượng nước giai đoạn 2012-2017, mô phỏng và phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng trong giai đoạn 2016-2035, đồng thời đánh giá mức độ phù hợp giữa chất lượng nước và mục đích sử dụng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ diện tích lưu vực thuộc ba tỉnh, tập trung phân tích các đoạn sông chính và các nguồn thải chính. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quản lý tài nguyên nước, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững khu vực, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm gia tăng các rủi ro về chất lượng nguồn nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý chất lượng nước, bao gồm:

  • Khái niệm chất lượng nước: Được hiểu là tập hợp các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học đảm bảo cho các mục đích sử dụng nước khác nhau như sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp và bảo vệ hệ sinh thái (UN/ECE, 1995).

  • Phân vùng môi trường nước: Là công cụ quy hoạch không gian môi trường, kết hợp các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội để phân chia lưu vực thành các vùng có đặc điểm và mục tiêu quản lý khác nhau, bao gồm phân vùng sinh thái, phân vùng chức năng sinh thái và phân vùng nhạy cảm môi trường.

  • Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: Biến đổi khí hậu làm thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển dâng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và khả năng cung cấp nguồn nước, làm tăng nguy cơ ô nhiễm và suy thoái nguồn nước.

  • Mô hình mô phỏng chất lượng nước: Sử dụng mô hình MIKE 11 HD của Viện DHI Đan Mạch để mô phỏng thủy lực và chất lượng nước, cho phép dự báo diễn biến chất lượng nước theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng dữ liệu quan trắc chất lượng nước mặt giai đoạn 2012-2017, số liệu thủy văn, khí tượng, địa hình, sử dụng đất và các nguồn thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ từ các cơ quan chức năng và Tổng cục Môi trường.

  • Phương pháp phân tích: Áp dụng phương pháp thống kê để tổng hợp và phân tích số liệu quan trắc; sử dụng chỉ số chất lượng nước WQI để đánh giá tổng hợp chất lượng nước; phân tích so sánh với các tiêu chuẩn quốc gia QCVN 08:2008/BTNMT.

  • Mô hình toán: Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 HD để mô phỏng đồng chảy và truyền tải các chất ô nhiễm trong lưu vực, từ đó dự báo chất lượng nước theo các kịch bản phát triển kinh tế xã hội kết hợp biến đổi khí hậu (RCP 4.5 và RCP 8.5) đến năm 2035.

  • Phân vùng môi trường nước: Sử dụng phần mềm GIS để xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng, dựa trên các chỉ tiêu môi trường và kết quả mô phỏng.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu giai đoạn 2012-2017; mô phỏng và phân vùng chất lượng nước cho giai đoạn 2016-2035; hoàn thiện báo cáo và đề xuất giải pháp trong năm nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng chất lượng nước giai đoạn 2012-2017: Giá trị pH dao động từ 6,68 đến 7,37, nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT cột B1. Nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) dao động từ 37 đến 126 mg/l, trong đó 25/33 mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép. Nồng độ BOD5 và COD lần lượt dao động trong khoảng 4,8-13 mg/l và 9-25,1 mg/l, đều nằm dưới giới hạn cho phép. Nồng độ Amoni và Phosphat hầu hết đạt chuẩn, ngoại trừ một số vị trí có vượt nhẹ (1,07 lần). Nồng độ Nitrit vượt quy chuẩn ở nhiều mẫu, trong khi Nitrat và Coliform phần lớn đạt chuẩn.

  2. Phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng giai đoạn 2016-2035: Mô hình dự báo cho thấy chất lượng nước có xu hướng suy giảm nhẹ ở các đoạn sông chảy qua khu vực đô thị và công nghiệp, đặc biệt trong kịch bản phát thải cao RCP 8.5. Các vùng hạ lưu sông Vu Gia và Thu Bồn có mức độ ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật cao hơn, ảnh hưởng đến khả năng sử dụng nước cho sinh hoạt và nông nghiệp.

  3. Mức độ phù hợp giữa chất lượng nước và mục đích sử dụng: Khoảng 70% diện tích lưu vực có chất lượng nước phù hợp với mục đích sử dụng nông nghiệp và công nghiệp, trong khi chỉ khoảng 55% phù hợp với mục đích sử dụng nước sinh hoạt. Các điểm nóng ô nhiễm tập trung tại các khu vực đô thị lớn như Đà Nẵng và Quảng Nam.

  4. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: Kịch bản biến đổi khí hậu cho thấy nhiệt độ trung bình năm tăng từ 0,8 đến 1,5°C và lượng mưa thay đổi không đồng đều, làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm do giảm lưu lượng dòng chảy mùa khô, tăng nồng độ các chất ô nhiễm và mở rộng vùng xâm nhập mặn tại cửa sông.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến suy giảm chất lượng nước là sự gia tăng các nguồn thải sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp chưa được xử lý triệt để, đặc biệt là tại các khu vực đô thị và công nghiệp phát triển nhanh. So với các nghiên cứu tương tự trên lưu vực sông khác ở Việt Nam, mức độ ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật tại Vu Gia - Thu Bồn tương đối cao, phản ánh áp lực môi trường lớn từ hoạt động kinh tế xã hội. Việc sử dụng mô hình MIKE 11 kết hợp GIS đã giúp minh họa rõ ràng sự phân bố không gian của các vùng ô nhiễm, hỗ trợ việc ra quyết định quản lý hiệu quả hơn.

Biến đổi khí hậu làm tăng tính phức tạp trong quản lý chất lượng nước do ảnh hưởng đến chế độ thủy văn và khả năng pha loãng các chất ô nhiễm. Kết quả mô phỏng cho thấy cần có các biện pháp thích ứng linh hoạt để giảm thiểu tác động tiêu cực, đồng thời nâng cao nhận thức và năng lực quản lý tại các địa phương. Việc phân vùng môi trường nước theo mục đích sử dụng là cơ sở quan trọng để xây dựng các chính sách bảo vệ nguồn nước phù hợp, góp phần phát triển bền vững lưu vực sông.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp: Đẩy nhanh tiến độ xây dựng và vận hành các nhà máy xử lý nước thải tập trung tại các khu đô thị và khu công nghiệp, nhằm giảm tải lượng chất ô nhiễm xả trực tiếp vào nguồn nước. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương, các doanh nghiệp; Thời gian: trong vòng 3-5 năm tới.

  2. Áp dụng các biện pháp quản lý nông nghiệp bền vững: Khuyến khích sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hợp lý, áp dụng kỹ thuật canh tác giảm thiểu rửa trôi và xói mòn đất, nhằm giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước từ hoạt động nông nghiệp. Chủ thể thực hiện: ngành nông nghiệp, người dân; Thời gian: liên tục và đánh giá định kỳ hàng năm.

  3. Xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo chất lượng nước liên tục: Sử dụng công nghệ GIS và mô hình toán để theo dõi, dự báo chất lượng nước, đặc biệt trong mùa khô và các đợt biến đổi khí hậu cực đoan, hỗ trợ ra quyết định kịp thời. Chủ thể thực hiện: cơ quan quản lý môi trường, viện nghiên cứu; Thời gian: triển khai trong 2 năm đầu và duy trì lâu dài.

  4. Tăng cường hợp tác liên tỉnh và nâng cao nhận thức cộng đồng: Thiết lập cơ chế phối hợp quản lý lưu vực sông liên tỉnh, đồng thời tổ chức các chương trình tuyên truyền nâng cao ý thức bảo vệ môi trường nước cho cộng đồng dân cư. Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường, chính quyền địa phương; Thời gian: triển khai ngay và duy trì thường xuyên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và kế hoạch quản lý chất lượng nước lưu vực sông, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực thủy văn, môi trường và biến đổi khí hậu: Tham khảo phương pháp mô hình hóa, phân tích dữ liệu và kết quả phân vùng môi trường nước để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực công nghiệp và nông nghiệp: Áp dụng các khuyến nghị về quản lý nguồn thải và thực hành sản xuất bền vững nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường nước.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của bảo vệ nguồn nước, tham gia giám sát và bảo vệ môi trường sống tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần phân vùng môi trường nước theo mục đích sử dụng?
    Phân vùng giúp xác định các khu vực có đặc điểm chất lượng nước khác nhau, từ đó áp dụng các biện pháp quản lý phù hợp nhằm bảo vệ nguồn nước cho từng mục đích sử dụng như sinh hoạt, nông nghiệp hay công nghiệp.

  2. Mô hình MIKE 11 có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    MIKE 11 là mô hình mô phỏng thủy lực và chất lượng nước một chiều, có khả năng liên kết với GIS, mô phỏng chính xác quá trình đồng chảy và truyền tải chất ô nhiễm, phù hợp với hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn.

  3. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng nước?
    Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ, thay đổi lượng mưa và mực nước biển dâng, dẫn đến giảm lưu lượng dòng chảy mùa khô, tăng nồng độ chất ô nhiễm và mở rộng vùng xâm nhập mặn, gây suy giảm chất lượng nước.

  4. Chỉ số WQI được sử dụng để làm gì?
    WQI là chỉ số tổng hợp đánh giá chất lượng nước dựa trên nhiều thông số vật lý, hóa học và sinh học, giúp đánh giá nhanh mức độ ô nhiễm và khả năng sử dụng nước cho các mục đích khác nhau.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm nước tại lưu vực sông?
    Cần tăng cường xử lý nước thải, áp dụng quản lý nông nghiệp bền vững, xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường nước.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá hiện trạng chất lượng nước lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn giai đoạn 2012-2017, cho thấy một số chỉ tiêu vượt quy chuẩn, đặc biệt là TSS và Nitrit.
  • Mô hình MIKE 11 kết hợp GIS đã được hiệu chỉnh và áp dụng thành công để phân vùng chất lượng nước theo mục đích sử dụng đến năm 2035, có xét đến biến đổi khí hậu.
  • Kết quả phân vùng cho thấy chất lượng nước phù hợp với mục đích nông nghiệp và công nghiệp chiếm khoảng 70%, trong khi mục đích sinh hoạt chỉ đạt khoảng 55%.
  • Biến đổi khí hậu làm gia tăng áp lực lên chất lượng nước, đòi hỏi các giải pháp quản lý linh hoạt và đồng bộ.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm cải thiện chất lượng nước, tăng cường giám sát và nâng cao nhận thức cộng đồng, góp phần phát triển bền vững lưu vực sông trong tương lai gần.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu để cập nhật dữ liệu và mô hình theo thời gian nhằm đảm bảo hiệu quả quản lý tài nguyên nước. Các cơ quan quản lý và cộng đồng được khuyến khích tham gia tích cực vào quá trình này để bảo vệ nguồn nước và môi trường sống chung.