Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Trà Khúc, với diện tích khoảng 3.240 km², là hệ thống sông lớn nhất tỉnh Quảng Ngãi, chiếm khoảng 55% diện tích tự nhiên của tỉnh. Dân số trên lưu vực năm 2012 đạt khoảng 1,647 triệu người, trong đó hơn 81% cư trú tại vùng đồng bằng với mật độ dân số lên tới gần 530 người/km², trong khi vùng núi chỉ khoảng 62 người/km². Tình trạng phân bổ và khai thác tài nguyên nước trên lưu vực này đang đối mặt với nhiều thách thức do sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước trong các ngành kinh tế - xã hội, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và hiện tượng hạn hán, lũ lụt ngày càng diễn biến phức tạp.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng và phân bổ tài nguyên nước mặt trên lưu vực sông Trà Khúc, giai đoạn hiện trạng năm 2012 và dự báo đến năm 2020. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế chính như sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp và thủy sản, đồng thời đề xuất các phương án phân bổ nước hợp lý nhằm đảm bảo hiệu quả sử dụng và bảo vệ môi trường. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Trà Khúc thuộc tỉnh Quảng Ngãi và một phần huyện Kon Plong, tỉnh Kon Tum, với dữ liệu khí tượng thủy văn, dân số, và kinh tế xã hội được thu thập từ các trạm quan trắc và niên giám thống kê năm 2012.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp công cụ hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước, giúp các nhà quản lý và các bên liên quan có cái nhìn toàn diện về nguồn nước, từ đó đưa ra các quyết định phân bổ nước hợp lý, giảm thiểu xung đột lợi ích và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết cân bằng nước: Định nghĩa cân bằng nước là sự thay đổi lưu lượng dòng chảy còn lại sau khi trừ đi lưu lượng lấy đi và lưu lượng đi ra, là nguyên lý chủ yếu trong tính toán, quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Lý thuyết này giúp xác định vùng có đủ nước, thừa nước hay thiếu nước trong các điều kiện phát triển khác nhau.

  • Mô hình MIKE BASIN: Là mô hình mô phỏng cân bằng nước hệ thống sông do Viện Thủy lực Đan Mạch phát triển, cho phép mô phỏng dòng chảy, phân bổ nước và đánh giá các kịch bản khai thác sử dụng nước trên lưu vực. Mô hình sử dụng mạng lưới sông và các điểm nút để mô phỏng các hoạt động liên quan đến nước, đồng thời áp dụng các nguyên tắc ưu tiên phân bổ nước như ưu tiên cục bộ và ưu tiên toàn bộ.

  • Khái niệm phân bổ tài nguyên nước: Bao gồm các nguyên tắc công bằng, hợp lý, ưu tiên sử dụng nước sinh hoạt, bảo vệ dòng chảy môi trường, và cân đối lợi ích giữa các ngành kinh tế và vùng thượng lưu, hạ lưu.

Các khái niệm chính bao gồm: cân bằng nước, phân bổ tài nguyên nước, dòng chảy môi trường, ưu tiên sử dụng nước, và mô hình mạng sông.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn từ các trạm đo mưa, trạm thủy văn trên lưu vực sông Trà Khúc; số liệu dân số, kinh tế xã hội, diện tích gieo trồng, số lượng gia súc, giá trị sản xuất công nghiệp từ niên giám thống kê tỉnh Quảng Ngãi năm 2012 và các báo cáo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp thống kê, phân tích hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước mặt; phân vùng tiểu lưu vực dựa trên đặc điểm địa hình, mạng lưới sông ngòi và hệ thống công trình khai thác nước.

  • Phương pháp mô hình hóa: Ứng dụng mô hình MIKE BASIN để mô phỏng cân bằng nước và phân bổ nguồn nước trên lưu vực, xây dựng các kịch bản khai thác sử dụng nước hiện tại và dự báo đến năm 2020. Mô hình được vận hành trên nền ArcView GIS, cho phép tích hợp dữ liệu không gian và thời gian, đồng thời áp dụng các nguyên tắc ưu tiên phân bổ nước phù hợp với quy định pháp luật và thực tiễn quản lý.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu năm 2012, mô phỏng hiện trạng và dự báo đến năm 2020, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp trong giai đoạn nghiên cứu từ năm 2012 đến 2013.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Trà Khúc với 12 tiểu lưu vực, dữ liệu khí tượng thủy văn trên 20 năm, số liệu dân số và kinh tế xã hội toàn lưu vực. Phương pháp chọn mẫu dựa trên phân vùng tiểu lưu vực và các nhóm ngành sử dụng nước chính nhằm đảm bảo tính đại diện và khả năng áp dụng kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhu cầu sử dụng nước hiện tại (2012): Tổng nhu cầu nước trên lưu vực sông Trà Khúc khoảng 140,680 triệu m³/năm, trong đó sinh hoạt chiếm 41,881 triệu m³ (29.7%), nông nghiệp 49,949 triệu m³ (35.5%), công nghiệp 9,894 triệu m³ (7%), thủy sản 1,110 triệu m³ (0.8%) và môi trường chiếm phần còn lại. Vùng hạ lưu có nhu cầu sử dụng nước cao hơn vùng thượng lưu, với tổng nhu cầu khoảng 85,310 triệu m³ so với 55,370 triệu m³ ở thượng lưu.

  2. Dự báo nhu cầu sử dụng nước đến năm 2020: Tổng nhu cầu nước dự kiến tăng lên khoảng 180,236 triệu m³/năm, tăng khoảng 28% so với hiện trạng. Trong đó, nhu cầu nước cho sinh hoạt tăng lên 72,790 triệu m³ (tăng 74%), nông nghiệp tăng nhẹ lên 39,328 triệu m³, công nghiệp tăng mạnh lên 13,680 triệu m³ (tăng 38%), thủy sản tăng lên 1,349 triệu m³. Vùng hạ lưu vẫn chiếm tỷ trọng lớn với 113,000 triệu m³, trong khi thượng lưu khoảng 67,236 triệu m³.

  3. Phân vùng tiểu lưu vực và đặc điểm sử dụng nước: Lưu vực được chia thành 12 tiểu lưu vực với các ngành sử dụng nước chính khác nhau. Vùng thượng lưu chủ yếu sử dụng nước cho sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp quy mô nhỏ; vùng hạ lưu tập trung nhiều khu công nghiệp, đô thị và diện tích nuôi trồng thủy sản lớn.

  4. Cân bằng nước và phân bổ nguồn nước: Mô hình MIKE BASIN cho thấy trong điều kiện hiện tại và dự báo đến năm 2020, lưu vực sông Trà Khúc có nguy cơ thiếu nước vào mùa khô, đặc biệt ở các tiểu lưu vực hạ lưu. Tỷ lệ phân bổ nước ưu tiên cho sinh hoạt và duy trì dòng chảy môi trường được đề xuất chiếm khoảng 10% tổng nhu cầu nước, nhằm bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh và đảm bảo an sinh xã hội.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng nhu cầu nước là sự phát triển dân số, mở rộng diện tích gieo trồng và tăng trưởng công nghiệp, đặc biệt là các khu công nghiệp tập trung tại vùng hạ lưu. Sự phân bố không đồng đều về địa hình và khí hậu cũng ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước, với mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 7 gây ra tình trạng thiếu nước nghiêm trọng.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, việc ứng dụng mô hình MIKE BASIN cho phép mô phỏng chi tiết và linh hoạt các kịch bản phân bổ nước, hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước hiệu quả hơn. Kết quả mô hình có thể được trình bày qua biểu đồ lượng nước sử dụng theo ngành và theo tháng, bảng phân bổ nước theo tiểu lưu vực, giúp minh họa rõ ràng sự biến động và ưu tiên phân bổ nước.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp cơ sở khoa học cho các quyết định quy hoạch, phân bổ nước hợp lý, giảm thiểu xung đột lợi ích giữa các ngành và vùng, đồng thời bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Trà Khúc.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và thực hiện kế hoạch phân bổ nước theo mô hình MIKE BASIN: Áp dụng mô hình để cập nhật và điều chỉnh kế hoạch phân bổ nước hàng năm, ưu tiên đảm bảo nước sinh hoạt và duy trì dòng chảy môi trường, đặc biệt trong mùa khô. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ngãi, thời gian: ngay từ năm 2024.

  2. Tăng cường quản lý và giám sát khai thác sử dụng nước: Thiết lập hệ thống giám sát lưu lượng nước tại các điểm nút quan trọng, kiểm soát chặt chẽ việc khai thác nước trái phép, đảm bảo tuân thủ quy định phân bổ nước. Chủ thể: Ban Quản lý lưu vực sông, các cơ quan chức năng, thời gian: 2024-2026.

  3. Phát triển các công trình điều hòa dòng chảy và tích trữ nước: Xây dựng hoặc nâng cấp các hồ chứa, đập nhỏ nhằm điều tiết dòng chảy, giảm thiểu tình trạng thiếu nước mùa khô và giảm thiểu lũ lụt mùa mưa. Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, thời gian: 2025-2030.

  4. Khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và công nghệ tưới tiên tiến trong nông nghiệp: Áp dụng các phương pháp tưới nhỏ giọt, tưới phun nhằm giảm lượng nước sử dụng, nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất nông nghiệp. Chủ thể: Trung tâm Khuyến nông, các hợp tác xã nông nghiệp, thời gian: 2024-2028.

  5. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và các bên liên quan: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo về quản lý và sử dụng tài nguyên nước bền vững, tạo sự đồng thuận trong phân bổ nước giữa các ngành và vùng. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, các tổ chức xã hội, thời gian: liên tục từ 2024.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và quy hoạch vùng: Luận văn cung cấp công cụ và dữ liệu phân tích chi tiết giúp hoạch định chính sách phân bổ nước hợp lý, giảm thiểu xung đột lợi ích và nâng cao hiệu quả quản lý.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước: Đây là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng mô hình MIKE BASIN trong thực tiễn, phương pháp phân tích nhu cầu và cân bằng nước trên lưu vực sông.

  3. Các cơ quan phát triển nông nghiệp và công nghiệp địa phương: Thông tin về nhu cầu sử dụng nước và dự báo tăng trưởng giúp các đơn vị này lập kế hoạch sử dụng nước hiệu quả, phù hợp với quy hoạch chung của lưu vực.

  4. Các tổ chức bảo vệ môi trường và cộng đồng dân cư: Luận văn nhấn mạnh vai trò của dòng chảy môi trường và ưu tiên nước sinh hoạt, giúp các tổ chức này tham gia giám sát và đề xuất các giải pháp bảo vệ nguồn nước bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình MIKE BASIN là gì và tại sao được sử dụng trong nghiên cứu này?
    Mô hình MIKE BASIN là công cụ mô phỏng cân bằng nước hệ thống sông, giúp đánh giá và phân bổ nguồn nước trên lưu vực. Nó được sử dụng vì khả năng tích hợp dữ liệu không gian và thời gian, mô phỏng linh hoạt các kịch bản khai thác nước, hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước hiệu quả.

  2. Nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Trà Khúc hiện nay như thế nào?
    Nhu cầu nước năm 2012 khoảng 140,680 triệu m³/năm, trong đó sinh hoạt chiếm gần 30%, nông nghiệp chiếm hơn 35%, công nghiệp và thủy sản chiếm phần còn lại. Vùng hạ lưu có nhu cầu cao hơn vùng thượng lưu do mật độ dân cư và phát triển công nghiệp lớn.

  3. Làm thế nào để đảm bảo cân bằng nước trong điều kiện biến đổi khí hậu và tăng trưởng dân số?
    Cần áp dụng các mô hình cân bằng nước như MIKE BASIN để dự báo và phân bổ nước hợp lý, ưu tiên nước sinh hoạt và duy trì dòng chảy môi trường, đồng thời phát triển công trình điều hòa dòng chảy và khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm.

  4. Các giải pháp chính để khắc phục tình trạng thiếu nước trên lưu vực là gì?
    Bao gồm xây dựng kế hoạch phân bổ nước dựa trên mô hình, tăng cường giám sát khai thác, phát triển công trình điều hòa nước, áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm và nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng nước bền vững.

  5. Luận văn có thể hỗ trợ các bên liên quan như thế nào trong quản lý tài nguyên nước?
    Luận văn cung cấp dữ liệu, phương pháp và công cụ mô hình hóa giúp các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng hiểu rõ hơn về tình hình tài nguyên nước, từ đó đưa ra các quyết định phân bổ và sử dụng nước hiệu quả, giảm thiểu xung đột và bảo vệ môi trường.

Kết luận

  • Luận văn đã ứng dụng thành công mô hình MIKE BASIN để tính toán cân bằng và phân bổ tài nguyên nước mặt trên lưu vực sông Trà Khúc, với dữ liệu hiện trạng năm 2012 và dự báo đến năm 2020.
  • Nhu cầu sử dụng nước tăng mạnh trong các ngành sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp, đặc biệt tại vùng hạ lưu, đặt ra thách thức lớn cho quản lý tài nguyên nước.
  • Phân vùng tiểu lưu vực và xác định thứ tự ưu tiên sử dụng nước giúp xây dựng các kịch bản phân bổ nước hợp lý, đảm bảo an sinh xã hội và bảo vệ môi trường.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý, giám sát, phát triển công trình và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm ứng phó với tình trạng thiếu nước và biến đổi khí hậu.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công cụ hỗ trợ cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và các bên liên quan trong việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước bền vững trên lưu vực sông Trà Khúc.

Next steps: Triển khai áp dụng mô hình MIKE BASIN trong kế hoạch phân bổ nước hàng năm, tăng cường giám sát và xây dựng các công trình điều hòa dòng chảy. Mời các nhà quản lý và chuyên gia liên quan tham gia thảo luận và hoàn thiện các giải pháp quản lý tài nguyên nước.

Call to action: Các cơ quan quản lý tài nguyên nước và phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Ngãi cần phối hợp chặt chẽ để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, đảm bảo phát triển bền vững và an toàn nguồn nước cho cộng đồng.