Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon, Lào theo BĐKH (2018)

Nghiên cứu tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon, Lào trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nhằm phát triển bền vững và ứng phó hiệu quả.

• Tác giả: Vinvilay Sayaphone
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Chín
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Nghiên Cứu Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Sedon, Lào Trong Bối Cảnh Biến Đổi Khí Hậu
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước
• 1.1.1. Cơ sở lý thuyết về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước
• 1.1.2. Các nghiên cứu về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước
• 1.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến tài nguyên nước
• 1.2.1. Biến đổi khí hậu
• 1.2.2. Tác động của BĐKH đến tài nguyên nước
• 1.2.3. Tác động của BĐKH đến cân bằng nước
• 1.2.4. Các nghiên cứu về tác động của BĐKH ở Lào
• 1.3. Tổng quan về lưu vực nghiên cứu
• 1.3.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.3.2. Khí tượng, thủy văn
• 1.3.3. Xu thế biến động tài nguyên nước
• 1.3.4. Hiện trạng thủy lợi và tình hình khai thác sử dụng tài nguyên nước của vùng nghiên cứu
• 1.3.5. Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội của các ngành sử dụng nước
• 1.4. Định hướng nghiên cứu của luận án
• 1.4.1. Các tồn tại chính
• 1.4.2. Định hướng nghiên cứu
• 2. XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Xây dựng cơ sở khoa học
• 2.1.1. Cơ sở lý thuyết tính toán xác định dòng chảy trên lưu vực
• 2.1.2. Cơ sở lý thuyết tính toán nhu cầu nước của lưu vực
• 2.1.3. Cơ sở lý thuyết tính toán cân bằng nước lưu vực
• 2.2. Cơ sở dữ liệu
• 2.2.1. Giai đoạn nền (số liệu thực đo)
• 2.2.2. Giai đoạn tương lai (Kịch bản BĐKH)
• 2.3. Phương pháp tính toán nhu cầu nước cho các đối tượng dùng nước trong lưu vực
• 2.3.1. Nhu cầu sử dụng nước cho trồng trọt
• 2.3.2. Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi
• 2.3.3. Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt
• 2.3.4. Nhu cầu sử dụng nước cho công nghiệp
• 2.3.5. Nhu cầu nước sử dụng cho thủy sản
• 2.3.6. Nhu cầu sử dụng nước cho du lịch
• 2.3.7. Tổng nhu cầu nước của các ngành trên lưu vực
• 2.4. Phương pháp tính toán dòng chảy cho lưu vực
• 2.4.1. Xây dựng sơ đồ mạng sông mô hình SWAT
• 2.4.2. Thu thập dữ liệu
• 2.4.3. Xây dựng mô hình tính toán mô phỏng dòng chảy
• 2.5. Phương pháp tính toán cân bằng nước trên lưu vực
• 2.5.1. Phân chia tiểu lưu vực để tính lượng nước đến trong mô hình WEAP
• 2.5.2. Tài liệu tính toán cân bằng nước
• 2.6. Tính toán cân bằng nước cho lưu vực giai đoạn hiện tại
• 2.6.1. Tính toán xác định dòng chảy trên lưu vực ở giai đoạn hiện tại
• 2.6.2. Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực
• 2.6.3. Kết quả tính toán cân bằng nước bằng mô hình WEAP
• 2.6.4. Phân tích đánh giá kết quả cân bằng nước giai đoạn hiện tại
• 3. ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH ĐẾN SỬ DỤNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG SEDON VÀ GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ
• 3.1. Ảnh hưởng của BĐKH đến mưa và nhiệt độ
• 3.2. Ảnh hưởng của BĐKH đến nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực
• 3.2.1. Các căn cứ xác định nhu cầu nước cho tương lai
• 3.2.2. Tính toán nhiệt độ, lượng mưa theo kịch bản BĐKH
• 3.2.3. Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực ở giai đoạn 2030s
• 3.2.4. Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực ở giai đoạn 2050s
• 3.3. Ảnh hưởng của BĐKH đến dòng chảy
• 3.4. Ảnh hưởng của BĐKH đến cân bằng nước
• 3.5. Đề xuất giải pháp sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon
• 3.5.1. Các cơ sở đề xuất giải pháp
• 3.5.2. Đề xuất giải pháp
• Những hạn chế của Luận án
• Đóng góp mới của luận án

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Sedon

Nghiên cứu tài nguyên nước lưu vực sông Sedon, Lào là một chủ đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Lưu vực sông Sedon không chỉ cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp mà còn đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái địa phương. Việc hiểu rõ về tài nguyên nước trong khu vực này giúp đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả hơn.

1.1. Đặc điểm địa lý và khí hậu của lưu vực sông Sedon

Lưu vực sông Sedon nằm ở miền nam Lào, có đặc điểm địa lý đa dạng với nhiều đồi núi và đồng bằng. Khí hậu nơi đây chịu ảnh hưởng của gió mùa, với mùa mưa và mùa khô rõ rệt. Sự biến đổi khí hậu đã làm thay đổi đáng kể lượng mưa và nhiệt độ trong khu vực.

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 của khu vực. Nước không chỉ phục vụ cho sinh hoạt mà còn là nguồn lực chính cho nông nghiệp và công nghiệp. Việc quản lý tài nguyên nước hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

II. Thách thức từ Biến Đổi Khí Hậu Đối Với Tài Nguyên Nước

Biến đổi khí hậu đang tạo ra nhiều thách thức cho tài nguyên nước tại lưu vực sông Sedon. Sự gia tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa đã ảnh hưởng đến dòng chảy và chất lượng nước. Những thách thức này cần được nhận diện và giải quyết kịp thời để đảm bảo nguồn nước cho các thế hệ tương lai.

2.1. Tác động của biến đổi khí hậu đến lượng mưa

Lượng mưa tại lưu vực sông Sedon đã có sự biến động lớn trong những năm gần đây. Các nghiên cứu cho thấy lượng mưa có xu hướng tăng vào mùa lũ và giảm vào mùa kiệt, gây ra tình trạng thiếu nước trong mùa khô.

2.2. Tác động đến nhu cầu sử dụng nước

Nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp và sinh hoạt đang gia tăng do dân số tăng và biến đổi khí hậu. Việc không đáp ứng đủ nhu cầu này có thể dẫn đến khủng hoảng nước trong tương lai.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Sedon

Để nghiên cứu tài nguyên nước lưu vực sông Sedon, các phương pháp khoa học hiện đại đã được áp dụng. Việc sử dụng mô hình toán học và phân tích dữ liệu giúp đánh giá chính xác tình trạng tài nguyên nước và dự báo xu hướng trong tương lai.

3.1. Mô hình SWAT trong nghiên cứu dòng chảy

Mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) được sử dụng để mô phỏng dòng chảy và đánh giá tác động của các yếu tố môi trường đến tài nguyên nước. Mô hình này giúp dự đoán lượng nước đến và phân bố nước trong lưu vực.

3.2. Phân tích dữ liệu khí tượng và thủy văn

Việc thu thập và phân tích dữ liệu khí tượng và thủy văn là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về tình trạng tài nguyên nước. Các số liệu này giúp xác định xu hướng biến đổi khí hậu và tác động của nó đến tài nguyên nước.

IV. Giải Pháp Ứng Phó Với Biến Đổi Khí Hậu

Để ứng phó với biến đổi khí hậu, cần có các giải pháp tổng hợp nhằm bảo vệ tài nguyên nước tại lưu vực sông Sedon. Các giải pháp này không chỉ bao gồm công trình hạ tầng mà còn cần sự tham gia của cộng đồng và các bên liên quan.

4.1. Đề xuất giải pháp công trình

Các công trình thủy lợi và hệ thống tưới tiêu cần được cải thiện để tăng cường khả năng lưu trữ và phân phối nước. Việc xây dựng các hồ chứa và hệ thống tưới tiết kiệm nước sẽ giúp ứng phó với tình trạng hạn hán.

4.2. Giải pháp phi công trình

Ngoài các công trình hạ tầng, cần có các giải pháp phi công trình như nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý tài nguyên nước và khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm. Các chương trình giáo dục và đào tạo sẽ giúp người dân hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của tài nguyên nước.

V. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu về tài nguyên nước lưu vực sông Sedon đã chỉ ra những xu hướng biến đổi rõ rệt trong tài nguyên nước. Những kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể được áp dụng vào thực tiễn quản lý tài nguyên nước tại địa phương.

5.1. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu có tác động lớn đến tài nguyên nước tại lưu vực sông Sedon. Các số liệu cho thấy sự thay đổi trong dòng chảy và nhu cầu sử dụng nước, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho quản lý tài nguyên nước.

5.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn. Việc áp dụng các giải pháp đã đề xuất sẽ giúp cải thiện tình trạng tài nguyên nước và ứng phó với biến đổi khí hậu.

VI. Kết Luận và Hướng Tương Lai

Nghiên cứu tài nguyên nước lưu vực sông Sedon trong bối cảnh biến đổi khí hậu là một vấn đề cấp thiết. Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn để có những giải pháp hiệu quả hơn trong quản lý tài nguyên nước. Hướng tới tương lai, việc hợp tác giữa các bên liên quan sẽ là chìa khóa để bảo vệ tài nguyên nước.

6.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu liên tục

Nghiên cứu liên tục về tài nguyên nước và biến đổi khí hậu là cần thiết để cập nhật thông tin và đưa ra các giải pháp kịp thời. Việc theo dõi thường xuyên sẽ giúp phát hiện sớm các vấn đề và điều chỉnh chính sách quản lý.

6.2. Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu tài nguyên nước

Hợp tác quốc tế sẽ giúp chia sẻ kinh nghiệm và công nghệ trong quản lý tài nguyên nước. Các chương trình hợp tác sẽ tạo ra cơ hội để học hỏi và áp dụng các giải pháp hiệu quả từ các quốc gia khác.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Tài nguyên nước đóng vai trò thiết yếu đối với hệ sinh thái và sự phát triển kinh tế - xã hội, tuy nhiên nguồn tài nguyên này đang suy giảm cả về số lượng lẫn chất lượng dưới tác động kép của biến đổi khí hậu và áp lực khai thác. Theo các báo cáo của Tổ chức Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC), nhiệt độ trung bình bề mặt Trái Đất đã tăng gần 1°C trong giai đoạn 1880–2012; riêng giai đoạn 2003–2012 cao hơn 0,78°C so với thời kỳ 1850–1900. Tại Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, trong 50–60 năm qua, diễn biến khí hậu mang tính cực đoan rõ rệt: nhiệt độ trung bình tăng khoảng 0,5–0,8°C (xu thế tăng 0,03–0,05°C/năm), lượng mưa gia tăng mạnh trong mùa mưa nhưng sụt giảm sâu trong mùa kiệt, làm gia tăng cường độ lũ lụt và hạn hán. Theo Chiến lược Biến đổi khí hậu Quốc gia của Lào (công bố tháng 3/2010), đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình tại quốc gia này có thể tăng từ 2,5°C đến 4,2°C (hoặc lên tới 3,0°C theo các dự báo khác).

Thực tế nghiên cứu tại Lào cho thấy các công trình về tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước còn rất hạn chế. Tác giả luận án chỉ ra ba khoảng trống nghiên cứu chính chưa được giải quyết:

1. Chưa nghiên cứu dự báo diễn biến điều kiện khí tượng thủy văn, đặc biệt là diễn biến dòng chảy các lưu vực sông ở Lào, trong đó có lưu vực sông Sedon;
2. Chưa nghiên cứu chi tiết tác động cụ thể của biến đổi khí hậu đến sự thay đổi nhu cầu nước của ngành nông nghiệp và hiện tượng hạn hán do lượng mưa giảm vào mùa kiệt, tăng vào mùa mưa;
3. Chưa có nghiên cứu, tính toán, đánh giá chi tiết về tình trạng hạn hán và đề xuất hệ thống giải pháp ứng phó với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước của Lào nói chung và lưu vực sông Sedon nói riêng.

Để giải quyết các khoảng trống trên, luận án xác định hai mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Phân tích đánh giá được tiềm năng tài nguyên nước và nhu cầu sử dụng nước tổng hợp lưu vực sông Sedon hiện tại và tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu;
2. Đề xuất được các giải pháp công trình và phi công trình nhằm ứng phó với hạn hán tại lưu vực sông Sedon, đáp ứng yêu cầu sử dụng nước tổng hợp trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là hệ thống sông ngòi, dòng chảy và các đối tượng dùng nước trên lưu vực sông Sedon.

Phạm vi nghiên cứu:

• Không gian: Toàn bộ lưu vực sông Sedon với diện tích tự nhiên 703.200 ha (khoảng 7.220 km²), nằm giữa 15°–16° vĩ độ Bắc và 105°35'–106°40' kinh độ Đông. Lưu vực bao gồm 12 huyện thuộc hai tỉnh Salavan (8 huyện) và Champasak (4 huyện), cùng một phần diện tích nhỏ thuộc các tỉnh Savannakhet và Sekong.
• Thời gian: Chuỗi số liệu khí tượng quan trắc 26 năm (1990–2015); số liệu dân số và hiện trạng công trình năm 2017; các kịch bản đánh giá tương lai tập trung vào hai mốc thời gian: giai đoạn thập kỷ 2030 (2030s) và giai đoạn thập kỷ 2050 (2050s).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Cơ sở lý luận về quản lý và sử dụng tổng hợp tài nguyên nước (SDTHTNN/IWRM) được khởi xướng tại các hội nghị quốc tế ở Paris, Đan Mạch và được khẳng định chính thức tại Tuyên bố Dublin năm 1992 với hai nguyên tắc cốt lõi: "Nước phải được coi là một thứ hàng hoá" và "Tài nguyên nước cần được quản lý ở cấp thích hợp nhất". Các mô hình quản lý tài nguyên nước theo lưu vực sông đã được thiết lập và vận hành tại nhiều quốc gia như Australia, Mỹ, Mexico, Đức, Pháp, Đan Mạch, Indonesia, Malaysia, Venezuela, Trung Quốc và Sri Lanka.

Về phương diện đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước trên thế giới, IPCC (2007, 2014) và Van Vuuren và nnk (2011) đã chuẩn hóa 4 đường nồng độ khí nhà kính đại diện (RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5). Hàng loạt công trình quốc tế đã phân tích mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu, hoàn lưu nước và dòng chảy:

• Xu và nnk (2004) tại lưu vực sông Tarim (Trung Quốc) chỉ ra xu thế gia tăng lượng mưa mùa mưa và suy giảm mùa khô;
• Kundzewicz (2008) phân tích chu trình nước toàn cầu dưới áp lực bốc hơi và mưa gia tăng;
• Mizyed (2009) mô phỏng khí hậu toàn cầu để đánh giá nguồn nước và nhu cầu nước nông nghiệp tại Bờ Tây;
• Gardner (2009) dự báo biến động dòng chảy trung bình nhiều năm theo kịch bản A1B;
• Shilong Piao và nnk (2010) đánh giá tài nguyên nước Trung Quốc theo các kịch bản B1, B2, A2, ghi nhận dòng chảy sông Trường Giang có xu thế tăng trong khi sông Hoàng Hà có xu thế giảm;
• Yang Nan và nnk (2011) tổng kết khung nghiên cứu "what-if-then" gồm 4 bước chính: xác định kịch bản khí hậu, thiết lập và kiểm định mô hình thủy văn, tính toán dữ liệu đầu vào và mô phỏng dòng chảy, đánh giá tác động;
• Nigel W. Arnell và nnk (2016) sử dụng mô hình thủy văn toàn cầu với 21 mô hình CMIP3 (A1B), nhận thấy 47% diện tích lục địa tăng dòng chảy và 36% suy giảm;
• Zdzislaw Kaczmarek và nnk (1996) dùng mô hình GFDL và GISS đánh giá hệ thống nước Ba Lan;
• Doummar và nnk (2009) dùng mô hình WRM tối ưu hóa sử dụng nước hạ lưu sông Litani (Lebanon);
• Qiang Liu và nnk (2015) trên lưu vực sông Hoàng Hà cho thấy mưa tăng 10% làm dòng chảy tăng ~22%, bốc hơi tăng 10% làm dòng chảy giảm ~13%;
• Zareian và nnk (2017) tại sông Zayandeh-Rud (Iran); Probst, F và nnk (2007) ứng dụng SWAT tại Tây Phi; O và nnk (2012) tại lưu vực sông Ogun (Nigeria).

Tại Việt Nam, các nghiên cứu về cân bằng nước và biến đổi khí hậu đã được thực hiện qua các đề tài KC12-02 (Bắc Trung Bộ, 1995), quy hoạch sông Cả (2002–2004), đề tài KC-08-04 (sông Đà); nghiên cứu hệ hỗ trợ ra quyết định (DSS) và GIS của Loi N.K (2005, 2010) trên sông Đồng Nai, Nguyễn Hải Thanh (2008), Lê Cảnh Định và nnk (2011); Ngô Lê An và nnk (2016) kết hợp HadGEM3-RA, SWAT và WEAP trên lưu vực Sesan và Srepok; Ngô Chí Tuấn và nnk (2010) dùng MIKE-BASIN trên sông Cầu; Nguyễn Tuấn Anh và Lê Văn Chín (2012) dùng CROPWAT cho vùng Trung Hà – Suối Hai; Lê Văn Chín và Nguyễn Thị Hạnh (2015) tại hồ Yên Mỹ; Lê Văn Chín (2016) tại sông Ngàn Phố; Nguyễn Ngọc Anh và Đỗ Đức Dũng (2016) dùng MIKE-NAM và MIKE-BASIN cho sông Đồng Nai; Hoàng Thanh Sơn và nnk (2013) tại sông Cái Phan Rang; Nguyễn Thanh Hiền và Nguyễn Văn Tỉnh (2017) dùng WEAP cho lưu vực sông Hồng – Thái Bình.

Tại Lào, các nghiên cứu của Ủy ban sông Mekong (MRC, 2009) và Bộ Nông Lâm Thủy sản Lào (2010) mới đánh giá sơ bộ ở mức khái quát; Vilaysane Bounhieng đã dùng SWAT mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Sedon dựa trên hệ số thay đổi từ 3 mô hình GFDL, GISS, IPSL của MRC.

Vị trí của luận án: Kế thừa quy trình 4 bước của Yang Nan và nnk (2011), luận án là công trình nghiên cứu chuyên sâu đầu tiên tích hợp chuỗi công cụ gồm 4 mô hình khí hậu vùng (CCLM5-0-2 EC-EARTH, CCLM5-0-2 MPI-ESM-LR, REMO2009 MPI-ESM-LR, HadGEM3-RA), mô hình thủy văn SWAT phân chia 20 tiểu lưu vực và mô hình cân bằng nước WEAP để định lượng chi tiết cung - cầu nước và đề xuất giải pháp ứng phó hạn hán cho toàn lưu vực sông Sedon.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên khung lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo lưu vực, kết hợp các phương pháp toán học và mô hình hóa thủy văn, thủy lực và cân bằng nước:

• Khung phân tích tác động khí hậu: Tuân thủ quy trình "what-if-then" với 4 bước liên hoàn nhằm chuyển đổi các kịch bản phát thải khí nhà kính toàn cầu thành dữ liệu thủy văn và cân bằng nước cục bộ.
• Mô hình khí hậu vùng (RCM): Sử dụng 4 mô hình khí hậu vùng chi tiết hóa động lực gồm CCLM5-0-2 (EC-EARTH), CCLM5-0-2 (MPI-ESM-LR), REMO2009 (MPI-ESM-LR) và HadGEM3-RA (HadGEM2-AO) ứng với 2 kịch bản phát thải nồng độ đại diện RCP4.5 và RCP8.5.
• Mô hình mô phỏng dòng chảy SWAT (Soil and Water Assessment Tool): Xây dựng mạng lưới dòng chảy dựa trên mô hình số độ cao (DEM), phân chia lưu vực sông Sedon thành 20 tiểu lưu vực. Bản đồ loại đất được tích hợp từ tài liệu của NAFRI (2002) với các nhóm đất Cambisols, Luvisols (nhóm đất thủy văn B và C). Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định tại 2 trạm thủy văn Kongsedone và Sounvannakhily.
• Tính toán nhu cầu nước: Ứng dụng mô hình CROPWAT để tính toán bốc thoát hơi tiềm năng và nhu cầu tưới cho cây trồng theo hệ số Kc; áp dụng các định mức và tiêu chuẩn dùng nước đối với 6 đối tượng:
  1. Trồng trọt (lúa mùa, lúa khô, hoa màu);
  2. Chăn nuôi (phân chia chăn nuôi tập trung và chăn nuôi phân tán);
  3. Sinh hoạt (đô thị và nông thôn);
  4. Công nghiệp;
  5. Thủy sản;
  6. Du lịch.
• Mô hình cân bằng nước WEAP (Water Evaluation and Planning System): Thiết lập sơ đồ cân bằng nước cho 20 tiểu lưu vực cấp nước, tích hợp các thông số hồ chứa hiện trạng và quy hoạch, tính toán phân bổ nguồn nước theo từng tháng cho các ngành dùng nước.

Tên mô hình / Công cụ	Phiên bản / Thuộc tính	Mục đích sử dụng trong luận án
CCLM5-0-2 (EC-EARTH)	Mô hình khí hậu vùng (RCM)	Chi tiết hóa kịch bản mưa và nhiệt độ (RCP4.5, RCP8.5)
CCLM5-0-2 (MPI-ESM-LR)	Mô hình khí hậu vùng (RCM)	Chi tiết hóa kịch bản mưa và nhiệt độ (RCP4.5, RCP8.5)
REMO2009 (MPI-ESM-LR)	Mô hình khí hậu vùng (RCM)	Chi tiết hóa kịch bản mưa và nhiệt độ (RCP4.5, RCP8.5)
HadGEM3-RA	Mô hình khí hậu vùng (RCM)	Chi tiết hóa kịch bản mưa và nhiệt độ (RCP4.5, RCP8.5)
SWAT	Soil and Water Assessment Tool	Mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy trên 20 tiểu lưu vực
CROPWAT	Mô hình tính nhu cầu nước cây trồng	Tính toán bốc thoát hơi và nhu cầu nước tưới nông nghiệp
WEAP	Water Evaluation and Planning System	Mô phỏng cân bằng nước, điều tiết hồ chứa và lượng thiếu hụt

Nguồn dữ liệu thực chứng gồm:

• Khí tượng: Chuỗi số liệu quan trắc 26 năm (1990–2015) tại 9 trạm: KongSedon, Saravane, Selabam, Pakse, LaoNgam, Nikom34, Batieng, Paksong, Sekong.
• Thủy văn: Dữ liệu quan trắc dòng chảy tại 2 trạm KongSedon và Sounvannakhily.
• Không gian và thổ nhưỡng: Bản đồ số độ cao (DEM); bản đồ sử dụng đất và bản đồ loại đất do Viện Nghiên cứu Nông Lâm nghiệp Quốc gia Lào (NAFRI) khảo sát năm 2002.
• Kinh tế - xã hội: Số liệu thống kê dân số năm 2017 (700.622 người) và hiện trạng các hệ thống công trình thủy lợi từ Cục Thủy lợi Lào và Sở Nông Lâm nghiệp các tỉnh Saravan, Champasak.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 1 trình bày cơ sở lý luận về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước, các công trình nghiên cứu liên quan trên thế giới, tại Việt Nam và Lào, đồng thời mô tả chi tiết điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và khí tượng thủy văn của lưu vực sông Sedon.

Sông Sedon có chiều dài 254,5 km, bắt nguồn từ cao nguyên Bolaven (gần huyện Thateng, độ cao ~800 m), chảy qua Saravan (cao độ 168 m), KhongSedon (122 m) và Nanay (117 m, diện tích khống chế 6.170 km², chiếm 77% diện tích lưu vực) trước khi đổ ra sông Mekong. Các phụ lưu chính gồm HouayNamsai, Xeset, HouayKapeu, HouayPalai và HouayChampi. Tổng diện tích tự nhiên của lưu vực là 703.200 ha.

STT	Ký hiệu	Mục đích sử dụng đất	Diện tích (ha)	Tỷ lệ (%)
1	AGRL	Đất nông nghiệp	199.591	28,38
2	CMCL	Diện tích thực vật ở thể khảm >30%	2.891	0,41
3	CMCS	Diện tích thực vật ở thể khảm <30%	57.745	8,21
4	DCMS	Thể khảm lá rụng	72.002	10,24
5	DECD	Rừng rụng lá	45.938	6,53
6	EHCD	Rừng thường xanh mật độ che phủ cao	11.559	1,64
7	EMLD	Rừng thường xanh mật độ che phủ trung bình & thấp	39.743	5,65
8	EVMS	Rừng thường xanh thể khảm	5.271	0,75
9	GRAS	Đất đồng cỏ	11.601	1,65
10	MEDH	Hỗn hợp rừng thường xanh và rừng rụng lá, che phủ cao	5.946	0,85
11	MEDM	Hỗn hợp rừng thường xanh và rừng rụng lá, che phủ TB & thấp	105.269	14,97
12	MXMS	Rừng rụng lá hỗn hợp	81.345	11,57
13	REGR	Rừng tái sinh	1.615	0,23
14	URBN	Khu đô thị và xây dựng	474	0,07
15	WSDR	Cây gỗ và cây bụi khô	11.662	1,66
16	WSEV	Cây gỗ và cây bụi, rừng thường xanh	50.548	7,19
Tổng			703.200	100,00

Rừng che phủ chiếm hơn 45,77% diện tích lưu vực. Dân số toàn lưu vực năm 2017 là 700.622 người, trong đó khu vực nông thôn chiếm 662.213 người và thành thị chiếm 38.409 người.

Tỉnh / Huyện	Thành thị (người)	Nông thôn (người)	Tổng cộng (người)
I. Tỉnh Salavan	23.721	387.993	411.714
Huyện Salavan	6.264	98.011	104.275
Huyện Vapi	1.465	38.514	39.979
Huyện Khongsedone	4.630	59.761	64.391
Huyện Nakhonpheng	2.891	47.596	50.487
Huyện Laongam	4.863	68.262	73.125
Huyện Toumlan	1.244	28.664	29.908
Huyện Ta Oi	1.675	30.487	32.162
Huyện Samuoi	689	16.698	17.387
II. Tỉnh Champasak	14.688	274.220	288.908
Huyện Pakse	5.872	73.041	78.913
Huyện Sanasomboon	2.680	66.508	69.188
Huyện Bachiangchaleunsouk	2.872	55.679	58.551
Huyện Paksong	3.264	78.992	82.256
Tổng toàn lưu vực	38.409	662.213	700.622

Đặc trưng khí hậu và thủy văn:

• Nhiệt độ trung bình nhiều năm dao động từ 16°C đến 30°C; ngày nắng nóng cực đại đạt 35–36°C; ngày lạnh nhất nhiệt độ xuống 6,6–8,8°C (tháng I và II). Nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng thấp nhất đo được tại trạm Nikom34 là 6,6°C.
• Độ ẩm trung bình nhiều năm là 76%, mùa mưa đạt 88,8%, mùa khô giảm còn khoảng 63%.
• Tốc độ gió trung bình tháng từ 1,69 m/s đến 3,01 m/s (gió thịnh hành hướng Đông và Đông Bắc từ tháng IX đến tháng IV; hướng Nam và Đông Nam vào các tháng mùa hè).
• Bốc hơi: Lớn nhất vào tháng II và III (đạt khoảng 5 mm/ngày), giảm xuống 3 mm/ngày vào tháng V, VI và chỉ còn 1,5 mm/ngày vào các tháng VII, VIII, IX.
• Số giờ nắng trung bình nhiều năm đạt 17,3 giờ/ngày. Tháng III và IV đạt cao nhất (5,4–6,0 giờ/ngày); tháng VII và VIII thấp nhất (4,1–4,9 giờ/ngày).
• Lượng mưa: Phân hóa mạnh theo không gian và thời gian. Lượng mưa trung bình năm thấp nhất tại trạm Sekong (1.578,2 mm) và cao nhất tại trạm Paksong (3.511,4 mm). Áp dụng chỉ tiêu vượt tổn thất thấm 100 mm (với tần suất P ≥ 70%), mùa mưa bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng IX (chiếm 75–89% tổng lượng mưa năm); mùa khô kéo dài từ tháng X đến tháng IV năm sau (chiếm 19–26% lượng mưa năm). Các trận mưa lớn cực đoan ngày ghi nhận đạt 374,0 mm tại KongSedon (25/VI/1990) và 299,0 mm tại Saravan (18/IX/1996). Tháng mưa lớn nhất lịch sử đạt 1.489,0 mm tại Paksong (tháng VII/1999).

TT	Trạm quan trắc	Lượng mưa năm TB (mm)	Lượng mưa mùa mưa (mm)	Tỷ lệ mùa mưa (%)	Lượng mưa mùa khô (mm)	Tỷ lệ mùa khô (%)	Mưa ngày Max (mm)
1	KongSedon	1.977,3	1.663,0	84,1	314,3	15,9	374,0
2	Saravane	2.080,0	1.785,8	85,9	294,2	14,2	299,0
3	Selabam	1.877,8	1.689,8	90,0	188,1	10,0	226,0
4	Pakse	1.972,0	1.729,3	87,7	242,7	12,3	203,3
5	LaoNgam	1.747,2	1.425,3	81,6	322,0	18,4	239,0
6	Nikom 3-4	2.511,6	1.884,5	75,0	627,0	25,0	218,0
7	Batieng	2.194,9	1.885,1	85,9	309,9	14,1	255,0
8	Paksong	3.511,4	2.808,2	80,0	703,2	20,0	263,0
9	Sekong	1.578,2	1.263,4	80,1	314,8	20,0	118,0

Hiện trạng khai thác: Hệ thống công trình cấp nước nông nghiệp toàn vùng còn phân tán, thiếu công trình điều tiết lớn nên tình trạng thiếu nước trong mùa khô thường xuyên diễn ra tại các huyện thuộc tỉnh Salavan và Champasak.

Chương 2. Xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 tập trung thiết lập cơ sở dữ liệu số, xây dựng mô hình mô phỏng dòng chảy và tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông Sedon ở giai đoạn hiện tại:

• Xây dựng mô hình SWAT: Lưu vực được số hóa và chia thành 20 tiểu lưu vực dựa trên mạng lưới sông suối và bản đồ DEM. Các thông số thổ nhưỡng và thảm phủ được gán từ bản đồ đất và sử dụng đất của NAFRI.
• Hiệu chỉnh và kiểm định SWAT: Sử dụng chuỗi số liệu dòng chảy thực đo tại trạm Kongsedone và trạm Sounvannakhily. Kết quả so sánh đường quá trình dòng chảy mô phỏng và thực tế cho thấy mô hình đạt độ tin cậy cần thiết để tính toán dòng chảy đến.
• Tính toán nhu cầu nước hiện tại: Áp dụng CROPWAT tính toán nhu cầu nước cho trồng trọt (lúa vụ mùa, lúa vụ khô, hoa màu); kết hợp định mức cấp nước sinh hoạt, chăn nuôi tập trung và phân tán, công nghiệp, thủy sản và du lịch trên 20 tiểu lưu vực. Nông nghiệp chiếm tỷ trọng chi phối trong tổng nhu cầu dùng nước.
• Mô phỏng cân bằng nước hiện trạng bằng WEAP: Kết nối 20 tiểu lưu vực với hệ thống các công trình khai thác nước (hồ chứa, đập dâng, trạm bơm). Kết quả chỉ ra lượng thiếu hụt nước trung bình xuất hiện cục bộ vào các tháng cuối mùa khô (tháng II, III, IV) do dòng chảy tự nhiên kiệt quệ và khả năng trữ nước của các công trình hiện hữu bị giới hạn.

Chương 3. Ảnh hưởng của BĐKH đến sử dụng nước lưu vực sông Sedon và giải pháp ứng phó

Chương 3 trình bày các kết quả dự báo khí hậu, biến động dòng chảy, cân bằng nước trong tương lai và hệ thống giải pháp thích ứng:

• Dự tính mưa và nhiệt độ tương lai: Tính toán từ 4 mô hình RCM (CCLM5-0-2 EC-EARTH, CCLM5-0-2 MPI-ESM-LR, REMO2009 MPI-ESM-LR, HadGEM3-RA) theo 2 kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 cho giai đoạn 2030s và 2050s so với giai đoạn nền. Kết quả thể hiện xu thế gia tăng rõ rệt của nhiệt độ tối cao và tối thấp trên toàn lưu vực. Lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa có xu thế tăng, trong khi lượng mưa mùa khô biến động phức tạp và suy giảm tại nhiều trạm.
• Tác động đến dòng chảy: Dòng chảy mô phỏng tại trạm Kongsedone và trạm Sounvannakhily ở giai đoạn 2030s và 2050s có xu hướng gia tăng lưu lượng trong mùa lũ nhưng giảm sâu trong các tháng mùa kiệt, làm tăng nguy cơ lũ lụt trong mùa mưa và trầm trọng thêm tình trạng cạn kiệt nguồn nước mùa khô.
• Dự báo nhu cầu nước: Nhu cầu nước tưới nông nghiệp và tổng nhu cầu nước của các ngành gia tăng đáng kể ở cả hai giai đoạn 2030s và 2050s do nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi kết hợp với sự mở rộng diện tích sản xuất và gia tăng dân số.
• Cân bằng nước và lượng nước thiếu hụt tương lai: Kết quả mô phỏng bằng mô hình WEAP cho thấy mức độ thiếu hụt nước gia tăng mạnh cả về không gian lẫn thời gian trong các tháng mùa khô giai đoạn 2030s và 2050s theo tất cả các kịch bản RCM.
• Đề xuất giải pháp ứng phó:
  1. Giải pháp công trình: Đề xuất phương án bố trí xây dựng các công trình trữ nước và cấp nước đầu mối mới (hồ chứa, trạm bơm, đập dâng) trên các tiểu lưu vực dự kiến cho giai đoạn 2030s và tiếp tục bổ sung cho giai đoạn 2050s nhằm điều tiết dòng chảy mùa mưa để cấp nước cho mùa kiệt.
  2. Giải pháp phi công trình: Đề xuất phương án chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ lúa nước sang cây trồng cạn có mức sử dụng nước thấp hơn tại các vùng thiếu nước; áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước; hoàn thiện cơ chế phối hợp quản lý và chia sẻ nguồn nước liên ngành giữa các địa phương trên lưu vực.

Kết quả và những đóng góp mới

Về mặt khoa học và lý luận:

• Hệ thống hóa phương pháp luận khoa học trong việc tích hợp chuỗi công cụ mô hình khí hậu vùng (RCM) – mô hình thủy văn phân bố (SWAT) – mô hình nhu cầu nước cây trồng (CROPWAT) – mô hình cân bằng nước hệ thống (WEAP) phục vụ bài toán quản lý và sử dụng tổng hợp tài nguyên nước tại lưu vực sông thuộc CHDCND Lào;
• Thiết lập trình tự tính toán, mô phỏng và các bước đề xuất giải pháp công trình, phi công trình dựa trên bài toán cân bằng nước, tạo tiền đề phương pháp luận để áp dụng cho các lưu vực sông khác tại Lào.

Về mặt thực tiễn:

• Xây dựng bộ kịch bản biến đổi khí hậu chi tiết hóa cho lưu vực sông Sedon ở hai giai đoạn 2030s và 2050s theo 2 kịch bản phát thải RCP4.5 và RCP8.5 từ 4 mô hình RCM, định lượng được mức độ thay đổi nhiệt độ và lượng mưa;
• Xác định và lượng hóa cụ thể mức độ thừa, thiếu nước theo từng tháng tại 20 tiểu lưu vực cho giai đoạn hiện tại cũng như tương lai (2030s, 2050s), chỉ rõ các vùng có nguy cơ cao về thiếu hụt nước phục vụ dân sinh và phát triển kinh tế;
• Đề xuất phương án quy hoạch các công trình cấp nước đầu mối (bố trí công trình dự kiến giai đoạn 2030s và 2050s) kết hợp giải pháp chuyển đổi cơ cấu cây trồng và áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước, cung cấp luận cứ khoa học để chính quyền CHDCND Lào bố trí ngân sách đầu tư xây dựng công trình và lập quy hoạch thủy lợi cho lưu vực sông Sedon.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản luận án nêu rõ một số mặt hạn chế xuất phát từ điều kiện thực tế của vùng nghiên cứu:

• Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn tại Lào và trên lưu vực sông Sedon còn thưa thớt; chuỗi số liệu quan trắc lịch sử trong giai đoạn 1970 đến nay còn hạn chế và không đầy đủ, phải sử dụng dữ liệu khí tượng dạng lưới toàn cầu để bù đắp các đoạn thiếu hụt;
• Số lượng trạm thủy văn quan trắc dòng chảy phục vụ hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy văn SWAT còn ít (chỉ có 2 trạm là Kongsedone và Sounvannakhily);
• Tồn tại độ bất định vốn có từ các mô hình khí hậu toàn cầu và mô hình khí hậu vùng khi mô phỏng các biến đổi khí hậu tương lai;
• Các dự báo về nhu cầu nước dài hạn chịu sự chi phối của các giả định quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Cần tiếp tục thu thập, đo đạc bổ sung số liệu khí tượng thủy văn chi tiết trên lưu vực;
• Đánh giá sâu hơn về mức độ bất định của chuỗi mô hình khí hậu;
• Mở rộng nghiên cứu tương tác giữa nguồn nước mặt và nước dưới đất, cũng như xây dựng quy chế vận hành tối ưu liên hồ chứa khi các công trình mới được đưa vào hoạt động.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng thực tiễn và tham khảo chuyên môn đối với các cơ quan quản lý và nghiên cứu:

• Đối với cơ quan quản lý nhà nước tại Lào: Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp cho Bộ Tài nguyên và Môi trường Lào, Cục Thủy lợi Lào, Sở Nông Lâm nghiệp các tỉnh Saravan, Champasak và Sekong trong việc phân bổ vốn đầu tư công trình thủy lợi, lập quy hoạch tài nguyên nước và xây dựng kế hoạch hành động thích ứng với biến đổi khí hậu.
• Đối với các viện nghiên cứu và trường đại học: Là tài liệu tham khảo cho giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước, Thủy văn học, Quản lý tài nguyên nước và Môi trường. Quy trình tích hợp SWAT – CROPWAT – WEAP là một nghiên cứu trường hợp điển hình cho các lưu vực sông khu vực Đông Nam Á.
• Đối với Ủy hội sông Mekong (MRC): Cung cấp dữ liệu chi tiết ở cấp tiểu lưu vực phục vụ cho các chương trình phát triển lưu vực (BDP) và chương trình sử dụng nước (WUP).

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu vực sông Sedon có vị trí địa lý, phạm vi hành chính và đặc điểm địa hình như thế nào?
Lưu vực sông Sedon có tổng diện tích tự nhiên 703.200 ha (khoảng 7.220 km²), nằm ở phía Nam nước Lào (tọa độ 15°–16°N, 105°35'–106°40'E). Sông dài 254,5 km, bắt nguồn từ cao nguyên Bolaven gần huyện Thateng (cao độ ~800 m) chảy xuống Saravan (168 m), KongSedon (122 m) và Nanay (117 m). Lưu vực trải dài trên 12 huyện thuộc hai tỉnh Salavan (8 huyện: Salavan, Vapi, Khongsedone, Nakhonpheng, Laongam, Toumlan, Ta Oi, Samuoi) và Champasak (4 huyện: Pakse, Sanasomboon, Bachiangchaleunsouk, Paksong), cùng một phần nhỏ thuộc Sekong và Savannakhet. Dân số toàn lưu vực năm 2017 là 700.622 người (nông thôn 662.213 người, thành thị 38.409 người).

2. Chế độ mưa trên lưu vực sông Sedon phân hóa theo mùa ra sao và lượng mưa cực đoan nhất từng ghi nhận là bao nhiêu?
Lượng mưa trung bình năm biến thiên từ 1.578,2 mm (Sekong) đến 3.511,4 mm (Paksong). Căn cứ theo chỉ tiêu vượt tổn thất thấm 100 mm (P ≥ 70%), mùa mưa diễn ra từ tháng V đến tháng IX, chiếm 75–89% tổng lượng mưa năm (mưa tập trung nhiều nhất vào tháng VII và VIII, chiếm 53–60% tổng lượng mưa năm); mùa khô kéo dài từ tháng X đến tháng IV năm sau, chỉ chiếm 19–26% lượng mưa năm. Lượng mưa tháng lớn nhất ghi nhận được là 1.489,0 mm tại Paksong (tháng VII/1999). Lượng mưa một ngày lớn nhất quan trắc được là 374,0 mm tại KongSedon (ngày 25/VI/1990) và 299,0 mm tại Saravan (ngày 18/IX/1996).

3. Luận án đã sử dụng những công cụ mô hình nào để giải quyết bài toán nghiên cứu?
Luận án sử dụng tổ hợp 4 công cụ mô hình chính:

• 4 mô hình khí hậu vùng (RCM) gồm CCLM5-0-2 (EC-EARTH), CCLM5-0-2 (MPI-ESM-LR), REMO2009 (MPI-ESM-LR) và HadGEM3-RA (HadGEM2-AO) theo 2 kịch bản phát thải RCP4.5 và RCP8.5;
• Mô hình SWAT để mô phỏng dòng chảy mưa - dòng chảy trên 20 tiểu lưu vực (hiệu chỉnh, kiểm định tại trạm Kongsedone và Sounvannakhily);
• Mô hình CROPWAT để tính toán bốc thoát hơi và nhu cầu nước tưới nông nghiệp;
• Mô hình WEAP để mô phỏng cân bằng nước và tính toán lượng thiếu hụt nước tại 20 tiểu lưu vực.

4. Kết quả cân bằng nước chỉ ra tình trạng thiếu hụt nguồn nước diễn biến như thế nào qua các giai đoạn?
Ở giai đoạn hiện tại, lưu vực đã xuất hiện tình trạng thiếu nước cục bộ trong các tháng cuối mùa khô (tháng II, III, IV) tại một số tiểu lưu vực do dòng chảy tự nhiên suy giảm và thiếu công trình trữ nước. Trong tương lai (giai đoạn 2030s và 2050s), dưới tác động của biến đổi khí hậu (nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi, lượng mưa mùa khô biến động giảm) cùng áp lực tăng trưởng kinh tế - xã hội, mức độ thiếu hụt nước mở rộng cả về diện tích và thời gian thiếu hụt theo tất cả các kịch bản RCM, đe dọa trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và đời sống dân sinh.

5. Luận án đề xuất những giải pháp chủ yếu nào để ứng phó với nguy cơ thiếu nước trên lưu vực sông Sedon?
Luận án đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ gồm hai nhóm:

• Giải pháp công trình: Bố trí xây dựng bổ sung các công trình cấp nước và trữ nước đầu mối (hồ chứa, đập dâng, trạm bơm) theo các phương án quy hoạch dự kiến cho giai đoạn 2030s và giai đoạn 2050s nhằm tích trữ nước lũ để bổ hòa dòng chảy mùa kiệt;
• Giải pháp phi công trình: Chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ lúa nước sang cây trồng cạn có mức tiêu thụ nước thấp hơn; áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước; tăng cường công tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước và hoàn thiện cơ chế điều phối khai thác nước liên ngành giữa các địa phương trên lưu vực.

Kết luận

Luận án tiến sĩ kỹ thuật của tác giả Vinvilay Sayaphone đã thực hiện nghiên cứu toàn diện về khai thác, sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon trong bối cảnh biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế. Bằng việc tích hợp các mô hình RCM, SWAT, CROPWAT và WEAP, luận án đã định lượng được tiềm năng dòng chảy, nhu cầu dùng nước của 6 ngành và mức độ thiếu hụt nước chi tiết cho 20 tiểu lưu vực ở hiện tại cũng như các giai đoạn tương lai 2030s và 2050s. Các giải pháp công trình trữ nước đầu mối kết hợp giải pháp phi công trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng và tưới tiết kiệm nước được đề xuất là cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch thủy lợi và quản lý bền vững tài nguyên nước tại CHDCND Lào.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu. Sự cần thiết và cấp bách về việc nghiên cứu tác động của BĐKH đến bài toán khai thác sử dụng và quản lý bền vững tài nguyên nước. Chương 2: Xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu. Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán nhu cầu nước trên lưu vực dựa trên các đối tượng sử dụng nước khác nhau theo các tiêu chuẩn đã được quy định.

Mô phỏng cân bằng nước, phân tích đến việc đánh giá khả năng nguồn nước trên lưu vực sông Sedon. Chương 3: Ảnh hưởng của BĐKH đến sử dụng nước lưu vực sông Sedon và giải pháp ứng phó. Thể hiện kết quả tính toán mô phỏng dòng chảy trong tương lai và kết quả tính toán cân bằng nước cho giai đoạn 2030s, 2050s. Từ đó đề xuất các giải pháp công trình trước mắt và lâu dài, đồng thời đề xuất một số giải pháp phi công trình chính.

Từ các vấn đề tồn tại và biểu hiện không bền vững về tài nguyên nước của lưu vực sông Sedon, tác giả đã đề xuất khung chương trình tổng quát và các giải pháp công trình và phi công trình chủ yếu mang tính định hướng cho phát triển bền vững tài nguyên nước của lưu vực sông Sedon. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước 1.1 Cơ sở lý thuyết về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước Tài nguyên nước đóng một vai trò đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường, là nhân tố quyết định sự tồn tại và phát triển bền vững của quốc gia. Tài nguyên nước đang ngày càng khan hiếm, suy giảm cả về số lượng và chất lượng. Việc quản lý, khai thác và sử dụng có hiệu quả tài nguyên nước có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của con người.

Giải quyết các vấn đề liên quan đến tài nguyên nước cần thiết phải xem xét các yếu tố có liên quan trên quan điểm tổng hợp, toàn diện và mục tiêu cuối cùng là đạt được sự hài hòa trong phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường. Trước đây tài nguyên nước được quản lý theo hướng tiếp cận đơn ngành, theo các đơn vị sử dụng nước riêng lẻ và không có sự kết nối. Để thay đổi nhận thức và cách tiếp cận về quản lý tài nguyên nước, tuyên bố Dublin năm 1992 đã nêu rõ "Sử dụng tổng hợp tài nguyên nước là một quá trình đẩy mạnh phối hợp phát triển và quản lý tài nguyên nước, đất và các tài nguyên liên quan, sao cho tối đa hoá các lợi ích kinh tế và phúc lợi xã hội một cách công bằng mà không phương hại đến tính bền vững của các hệ sinh thái thiết yếu", đây được coi là nền tảng của công tác quản lý tổng hợp nguồn nước. Như vậy, sử dụng tổng hợp tài nguyên nước không đơn thuần là việc lập quy hoạch, kế hoạch mà đây là một quá trình, trong đó cần nỗ lực quản lý theo hướng tổng hợp, cần giải quyết tốt các mối quan hệ tương tác giữa con người và tự nhiên; giữa đất và nước; giữa nước mặt và nước dưới đất; giữa khối lượng và chất lượng; giữa thượng lưu và hạ lưu; giữa nước ngọt và các vùng ven biển; giữa trong nước và ngoài nước; giữa các đối tượng sử dụng nước.

Sử dụng tổng hợp tài nguyên nước (SDTHTNN) được nhìn nhận với ý nghĩa là một quá trình để sử dụng tài nguyên nước ngày một hiệu lực hơn vì mục tiêu phát triển bền vững; một quan điểm bao trùm từ trách nhiệm nhà nước đến trách nhiệm của các tổ chức và cộng đồng trong việc khai thác sử dụng hiệu quả tài nguyên nước và một cách tiếp cận vận dụng hài hòa các dạng thể chế quản lý tài nguyên và dịch 7 vụ nước trong ngành nước. Lào đang trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đã dẫn đến nhu cầu sử dụng nước phục vụ dân sinh và PTKT ngày càng lớn, trong khi nguồn nước có hạn vàngày càng bị đe dọa dưới tác động của BĐKH. Trước tình hình đó, Lào cần củng cố mạnh mẽ công tác sử dụng tổng hợp tài nguyên nước, hoàn thiện chính sách về quản lý và bảo vệ nguồn nước hướng tới sự phát triển bền vững của đất nước.2 Các nghiên cứu về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước BĐKH và quản lý nước là sự thay đổi hệ thống khí hậu do có các nguyên nhân tự nhiên, con người gây nên kéo dài trong nhiều năm. Với mức độ khai thác nguồn nước mạnh, lượng chất thải ngày càng nhiều, nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt nguồn nước gia tăng.

Việc quản lý tổng hợp tài nguyên nước có thể diễn ra trong những phạm vi không gian khác nhau, với đối tượng được nghiên cứu ở nhiều nước là lưu vực sông. Khái niệm này được đưa ra trong hội nghị Quốc tế về thuỷ văn ở Paris, trong hội nghị tại Đan Mạch. và được khẳng định ở hội nghị Quốc tế về nước và môi trường ở Dublin. Theo đó, có hai nguyên lý: “Nước phải được coi là một thứ hàng hoá” và “Tài nguyên nước cần được quản lý ở cấp thích hợp nhất”.

Từ năm 1977, vấn đề về nước đã được đề cập đến tại rất nhiều Hội nghị thượng đỉnh Quốc tế. Vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nước (QLTHTNN) theo lưu vực sông được tiến hành ở nhiều nước như Australia, Mỹ, Mexico, Đức, Pháp, Đan Mạch, Indonesia, Malaysia, Venezuela. Để thực thi QLTHTNN, ở nhiều quốc gia đã hình thành các tổ chức quản lý các lưu vực sông (LVS) theo mô hình thích hợp. Các nước đang phát triển cũng lập ra các uỷ ban lưu vực sông như Trung Quốc, Srilanka,.

nhưng hoạt động còn hạn chế. Nghiên cứu QLTHTNN theo LVS đang được các nước và tổ chức Quốc tế quan tâm. Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước được tiến hành nhằm mục đích khai thác hợp lý, bảo vệ TNN và phát triển bền vững. Quản lý và quy hoạch lưu vực sông được hiểu là một nỗ lực nhằm xác định việc sử dụng tối ưu nguồn nước sẵn có với những áp lực về nhu cầu sử dụng nước.

8 Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về tài nguyên nước và quản lý nước như: Đề tài KC12-02- Cân bằng bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước vùng Bắc Trung bộ (1995); Quy hoạch tổng hợp nguồn nước lưu vực sông Cả (2002- 2004); đề tài nghiên cứu KC-08-04 “Xây dựng mô hình quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường lưu vực sông Đà” và các công trình khác, nhưng hệ thống hỗ trợ ra quyết định DSS trong quản lý nước và đất thì còn rất khiêm tốn, có thể nhận thấy qua một số công trình: (1) Loi N.K đã nghiên cứu hệ DSS phục vụ quản lý bền vững tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai – Việt Nam (2005), nghiên cứu “Ứng dụng GIS và thuật toán AHP trong nghiên cứu quản lý bền vững tài nguyên thiên nhiên vùng thượng nguồn lưu vực sông Đồng Nai” (2010); (2) Thiết kế hệ hỗ trợ ra quyết định phục vụ quy hoạch sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của nhóm nghiên cứu Nguyễn Hải Thanh, trường ĐHNN Hà Nội (2008). (3) Tích hợp GIS và kỹ thuật tối ưu hóa đa mục tiêu để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp của nhóm Lê Cảnh Định và nnk (2011); (4) Dự án: Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên đất và nước lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, Quảng Nam - Đà Nẵng; (5) Dự án hợp tác CHLB Đức về “ Xây dựng bộ công cụ hỗ trợ ra quyết định trong quản lý lưu vực sông - áp dụng cho lưu vực sông Thạch Hãn v. Ủy hội sông Mekong (trong đó Lào cũng là một quốc gia thành viên tham dự) đang tiến hành các chương trình lớn trong đó có các chương trình liên quan chặt chẽ với nhau: Quản lý lưu vực (BDP), Chương trình sử dụng nước (WUP) (với 3 hợp phần: Mô hình toán, Môi trường, Thể chế), Quản lý lũ (FMM). Mục tiêu là quản lý tổng hợp hạ lưu Mekong, phát triển bền vững theo hiệp định của Ủy hội Mekong: Phát triển tối ưu về nguồn nước cho nông nghiệp, thủy điện, giao thông thủy; chống lũ, thủy sản, du lịch.; Bảo vệ môi trường, tài nguyên thiên nhiên, thủy hải sản, cân bằng sinh thái.

Ở Lào công tác QLTHTNN đang được triển khai ở tất cả các cấp từ trung ương đến địa phương; từ nhận thức, khái niệm đến hành đồng thực tiễn với nhiều chương trình, kế hoạch, đối với nhiều lưu vực sông trên các vùng miền, trong đó có các nghiên cứu tập trung giải quyết các bài toán về quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, quy hoạch quản lý lưu vực sông., nhưng phần lớn các nghiên cứu đó là của các 9 lĩnh vực riêng lẻ, chưa được tập hợp trong một khung phân tích tổng hợp làm cơ sở cho việc ra những quyết sách và quyết định lớn. Vì vậy, nghiên cứu sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon, Lào trong bối cảnh BĐKH được đặt ra như là một nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài luận án tiến sĩ của tác giả.2 Tổng quan về biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến tài nguyên nước 1.1 Biến đổi khí hậu 1.1 Khái niệm Biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự thay đổi trạng thái của khí hậu có thể nhận dạng được bằng việc đánh giá thay đổi của trị số trung bình và/hoặc các thay đổi thuộc tính của nó và tiếp tục tiếp diễn theo thời gian dài (tính từ thập kỷ hoặc hơn). Đối với định nghĩa của IPCC, BĐKH là bất cứ sự thay đổi nào về khí hậu theo thời gian, dù là sự thay đổi do biến đổi tự nhiên hay là do tác động của con người. Theo Công ước khung của Liên Hiệp Quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC), BĐKH là do các tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu, làm tăng thêm sự BĐKH tự nhiên.[1] Tuy có sự khác biệt trong định nghĩa về khái niệm BĐKH, nhưng các số liệu quan trắc là các bằng chứng cho thấy sự gia tăng đáng kể về nhiệt độ không khí toàn cầu và nhiệt độ đại dương từ năm 1850 trở lại đây.2 Biểu hiện của Biến đổi khí hậu Sự nóng lên của hệ thống khí hậu toàn cầu rất rõ ràng với biểu hiện là sự tăng nhiệt độ không khí và đại dương, sự tan băng diện rộng, dẫn đến sự tăng mực nước biển trung bình toàn cầu (Hình 1.