Tổng quan nghiên cứu

Dự án ngọt hóa Gò Công, tỉnh Tiền Giang, có diện tích tự nhiên khoảng 54.400 ha, trong đó diện tích canh tác là 37.500 ha với dân số khoảng 480.000 người. Được nghiên cứu từ thập niên 70 và hoàn thành cơ bản vào năm 1990, dự án đã nâng cao năng suất nông nghiệp, tăng sản lượng lúa lên hơn 3,8 lần và thu nhập người dân tăng khoảng 3 lần so với trước khi có dự án. Mục tiêu chính của dự án là ngăn mặn xâm nhập từ biển Đông và các sông cửa Tiểu, Vàm Cỏ trong mùa khô, dẫn ngọt tưới cho toàn khu vực với thời gian ngọt 10 tháng/năm, tiêu úng và xổ phèn trong mùa mưa, đồng thời cung cấp nước sinh hoạt và cải thiện môi trường.

Tuy nhiên, biến đổi khí hậu và nước biển dâng đặt ra thách thức lớn cho hệ thống thủy lợi hiện có. Theo kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường, mực nước biển dâng dự báo tăng 0,33 m vào năm 2050, 0,71 m vào năm 2080 và 1,00 m vào năm 2100. Do đó, việc nghiên cứu lập quy trình vận hành hệ thống thủy lợi dự án Gò Công để thích ứng với nước biển dâng là cấp thiết nhằm đảm bảo hiệu quả sử dụng nguồn nước, bảo vệ sản xuất nông nghiệp và môi trường sinh thái vùng dự án.

Nghiên cứu tập trung đánh giá khả năng hoạt động của các cống, kênh vừa và nhỏ trong hệ thống, phân tích sự phù hợp với quy hoạch và khả năng thích ứng với ba kịch bản nước biển dâng. Qua đó đề xuất giải pháp vận hành, cải tạo công trình và quy trình vận hành hệ thống nhằm phục vụ đa mục tiêu: tưới tiêu, sinh hoạt, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững vùng dự án.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết quản lý tài nguyên nước bền vững: Nhấn mạnh việc sử dụng hiệu quả nguồn nước trong điều kiện biến đổi khí hậu, đảm bảo cân bằng giữa nhu cầu sản xuất và bảo vệ môi trường.
  • Mô hình thủy lực MIKE 11: Ứng dụng mô hình thủy lực và truyền chất để mô phỏng dòng chảy, phân bố mặn và vận hành hệ thống công trình thủy lợi trong vùng triều, từ đó đánh giá khả năng cấp nước và kiểm soát mặn.
  • Khái niệm thích ứng biến đổi khí hậu: Tập trung vào việc điều chỉnh quy trình vận hành và cải tạo công trình để giảm thiểu tác động của nước biển dâng và xâm nhập mặn.
  • Khái niệm quy hoạch tổng thể vùng ngọt hóa: Phân vùng sản xuất, xác định thời vụ và yêu cầu chất lượng nước phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu hiện trạng thủy văn, khí tượng, địa chất, địa hình, chất lượng nước, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và hệ thống công trình thủy lợi từ các cơ quan chức năng và các nghiên cứu trước đây.
  • Phương pháp điều tra thực địa: Đánh giá hiện trạng hoạt động của các công trình thủy lợi, khảo sát chất lượng nước, phỏng vấn cán bộ quản lý và người dân để xác định các vấn đề tồn tại.
  • Phân tích thống kê và mô hình hóa: Sử dụng phương pháp thống kê để xử lý số liệu khí tượng thủy văn, phân tích diễn biến mặn qua các năm; ứng dụng mô hình MIKE 11 để mô phỏng dòng chảy, phân bố mặn và đánh giá các kịch bản vận hành hệ thống.
  • Phương pháp chuyên gia và phỏng vấn: Thu thập ý kiến chuyên gia trong lĩnh vực thủy lợi, biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước để hoàn thiện quy trình vận hành.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2009 đến 2011, tập trung vào đánh giá hiện trạng, mô phỏng các kịch bản nước biển dâng và đề xuất giải pháp vận hành thích ứng.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ các công trình cống vừa và nhỏ trong vùng dự án, với hơn 54 công trình được khảo sát và phân tích. Phương pháp chọn mẫu là toàn bộ nhằm đảm bảo tính đại diện và đầy đủ cho hệ thống thủy lợi vùng triều. Phân tích dữ liệu kết hợp giữa mô hình thủy lực và thống kê nhằm đưa ra các kết luận khoa học và thực tiễn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Khả năng hoạt động của các công trình thủy lợi: Hệ thống gồm hơn 54 công trình cống, trong đó cống Xuân Hòa và Vàm Giồng giữ vai trò chủ lực. Mực nước thủy triều lớn nhất tại các cống chính dao động từ 1,57 m đến 1,87 m (tần suất 1%), trong khi mực nước thấp nhất có thể xuống tới -2,97 m (tần suất 99%). Các công trình này đã ngăn mặn hoàn toàn diện tích 54.400 ha, phục vụ tưới cho 28.800 ha đất canh tác, nâng hệ số quay vòng đất lên 2,42 lần.

  2. Diễn biến xâm nhập mặn và ảnh hưởng nước biển dâng: Qua 9 năm (2001-2009), thời gian xuất hiện độ mặn 4 g/l tại cống Vàm Giồng kéo dài từ 39 đến 134 ngày/năm, tại cống Xuân Hòa từ 15 đến 49 ngày/năm, và tại cống Gò Công lên đến 186 ngày/năm. Mô hình MIKE 11 cho thấy với kịch bản nước biển dâng 0,33 m đến 1,00 m, phạm vi xâm nhập mặn sẽ sâu hơn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng cấp nước ngọt.

  3. Hiệu quả dự án và các hạn chế hiện tại: Sau khi hoàn thành, sản lượng lúa tăng hơn 3,8 lần, thu nhập người dân tăng khoảng 3 lần. Tuy nhiên, hệ thống kênh dẫn nước chưa được mở rộng đúng thiết kế, nhiều kênh bị bồi lắng, gây khó khăn cho việc cấp nước ở vùng xa công trình đầu mối. Ô nhiễm nguồn nước vào mùa khô do nước thải sinh hoạt và sản xuất chưa được xử lý triệt để.

  4. Quản lý vận hành còn nhiều bất cập: Hiện chưa có quy trình vận hành hệ thống đồng bộ, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thực tiễn. Việc vận hành chưa đáp ứng tốt yêu cầu đa mục tiêu như tưới, tiêu, sinh hoạt và bảo vệ môi trường, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hạn chế là do thiết kế ban đầu chưa tính đến biến đổi khí hậu và nước biển dâng, cũng như thiếu quy trình vận hành khoa học dựa trên mô hình thủy lực. So sánh với các nghiên cứu trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, việc ứng dụng mô hình MIKE 11 và xây dựng quy trình vận hành thích ứng là xu hướng tất yếu để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ diễn biến mặn theo năm tại các cống chính, bảng thống kê diện tích tưới tiêu và sản lượng nông nghiệp trước và sau dự án, cũng như bản đồ phân vùng kinh tế và quy hoạch thủy lợi vùng dự án. Việc áp dụng mô hình thủy lực giúp dự báo chính xác khả năng cấp nước và điều chỉnh vận hành công trình phù hợp với từng kịch bản nước biển dâng, từ đó giảm thiểu rủi ro cho sản xuất và dân sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và áp dụng quy trình vận hành hệ thống thủy lợi dựa trên mô hình thủy lực MIKE 11: Điều chỉnh lịch vận hành các cống chính và các công trình vừa, nhỏ theo từng kịch bản nước biển dâng nhằm tối ưu hóa việc cấp nước ngọt và ngăn mặn. Chủ thể thực hiện: Công ty khai thác công trình thủy lợi Tiền Giang, trong vòng 1 năm.

  2. Nâng cấp, cải tạo hệ thống kênh dẫn nước và công trình đầu mối: Nạo vét, mở rộng kênh Xuân Hòa, Vàm Giồng và các kênh trục chính để đảm bảo lưu lượng nước tưới tiêu, giảm bồi lắng và ngập úng cục bộ. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Tiền Giang, trong 2-3 năm.

  3. Tăng cường công tác quản lý, bảo dưỡng và giám sát chất lượng nước: Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng nước và mực nước thủy triều, xử lý nước thải sinh hoạt và sản xuất trước khi xả ra kênh rạch nhằm giảm ô nhiễm. Chủ thể thực hiện: Công ty khai thác công trình thủy lợi phối hợp với chính quyền địa phương, liên tục hàng năm.

  4. Đào tạo nâng cao năng lực quản lý vận hành và nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức tập huấn cho cán bộ quản lý và người dân về quy trình vận hành mới, bảo vệ công trình và môi trường nước. Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Thủy lợi, các tổ chức xã hội, trong vòng 1 năm.

  5. Phát triển hệ thống đê bao và công trình điều tiết nội đồng: Xây dựng các công trình điều tiết nước riêng biệt cho vùng nuôi trồng thủy sản và vùng trồng lúa nhằm tăng hiệu quả sử dụng nước và giảm thiểu xung đột sử dụng đất. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, trong 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và vận hành công trình thủy lợi: Nhận được hướng dẫn chi tiết về quy trình vận hành hệ thống thủy lợi thích ứng với biến đổi khí hậu, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác công trình.

  2. Các nhà quy hoạch tài nguyên nước và phát triển nông thôn: Có cơ sở khoa học để xây dựng các kế hoạch phát triển bền vững, điều chỉnh quy hoạch phù hợp với kịch bản nước biển dâng và biến đổi khí hậu.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành quy hoạch và quản lý tài nguyên nước: Tham khảo mô hình thủy lực MIKE 11 ứng dụng thực tiễn, phương pháp phân tích dữ liệu và xây dựng quy trình vận hành hệ thống thủy lợi vùng triều.

  4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư vùng dự án: Hiểu rõ về tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và các giải pháp thích ứng nhằm nâng cao nhận thức, phối hợp bảo vệ công trình và môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần xây dựng quy trình vận hành hệ thống thủy lợi mới cho dự án Gò Công?
    Do biến đổi khí hậu và nước biển dâng làm thay đổi điều kiện thủy văn, quy trình vận hành hiện tại dựa trên kinh nghiệm chưa đáp ứng được yêu cầu đa mục tiêu, cần quy trình khoa học dựa trên mô hình thủy lực để tối ưu hóa cấp nước và ngăn mặn.

  2. Mô hình MIKE 11 được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    MIKE 11 mô phỏng dòng chảy và phân bố mặn trong hệ thống kênh rạch, giúp đánh giá khả năng cấp nước và hiệu quả vận hành các công trình thủy lợi dưới các kịch bản nước biển dâng khác nhau.

  3. Các kịch bản nước biển dâng được áp dụng trong nghiên cứu là gì?
    Ba kịch bản gồm: Kịch bản 1 với mực nước dâng 0,33 m (năm 2050), Kịch bản 2 với 0,71 m (năm 2080), và Kịch bản 3 với 1,00 m (năm 2100), theo dự báo của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

  4. Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước trong vùng dự án như thế nào?
    Nguồn nước mặt bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt, chăn nuôi và sản xuất chưa được xử lý, nồng độ COD trên 30 mg/l và vi khuẩn E. coli vượt mức quy định, ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để thích ứng với nước biển dâng?
    Bao gồm xây dựng quy trình vận hành linh hoạt dựa trên mô hình thủy lực, nâng cấp hệ thống kênh và công trình đầu mối, tăng cường quản lý và bảo dưỡng, xử lý ô nhiễm nước, đào tạo nâng cao năng lực và phát triển công trình điều tiết nội đồng.

Kết luận

  • Dự án ngọt hóa Gò Công đã nâng cao năng suất nông nghiệp và thu nhập người dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội vùng Tiền Giang.
  • Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đặt ra thách thức lớn cho hệ thống thủy lợi hiện có, đòi hỏi phải có quy trình vận hành thích ứng khoa học.
  • Ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 giúp đánh giá chính xác khả năng cấp nước và kiểm soát mặn dưới các kịch bản nước biển dâng.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cấp công trình, xây dựng quy trình vận hành, tăng cường quản lý và bảo vệ môi trường nhằm đảm bảo phát triển bền vững.
  • Tiếp tục nghiên cứu, triển khai thực hiện quy trình vận hành và giải pháp thích ứng trong vòng 1-3 năm tới để bảo vệ hiệu quả dự án và nâng cao đời sống người dân vùng dự án.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững vùng ngọt hóa Gò Công trước tác động của biến đổi khí hậu!