Luận văn thạc sĩ ứng dụng mô hình mike basin trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước mặt lưu vực sông trà khúc

Luận văn thạc sĩ ứng dụng mô hình Mike Basin trong quy hoạch phân bổ tài nguyên nước mặt lưu vực sông Trà Khúc, hiệu quả và bền vững.

• Tác giả: Lê Thế Trung
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Viết Ổn
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước
• Đề tài: Ứng Dụng Mô Hình Mike Basin Trong Quy Hoạch Phân Bổ Tài Nguyên Nước Mặt Lưu Vực Sông Trà Khúc
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Mô hình Mike Basin

Mô hình Mike Basin là công cụ mạnh mẽ trong quy hoạch tài nguyên nước, đặc biệt trong việc phân bổ tài nguyên nước trên các lưu vực sông. Mô hình này cho phép mô phỏng và phân tích các kịch bản khác nhau về sử dụng nước, giúp đưa ra các quyết định quản lý hiệu quả. Trong nghiên cứu này, Mike Basin được áp dụng để tính toán cân bằng nước và phân bổ nguồn nước cho lưu vực sông Trà Khúc. Mô hình này không chỉ hỗ trợ trong việc dự báo nhu cầu nước mà còn giúp xác định các giải pháp tối ưu trong điều kiện thiếu nước.

1.1. Tổng quan về Mike Basin

Mike Basin là một mô hình thủy văn tích hợp, được sử dụng rộng rãi trong quản lý tài nguyên nước. Nó cho phép mô phỏng các quá trình thủy văn, từ dòng chảy đến phân bổ nước. Mô hình này đặc biệt hữu ích trong việc phân tích các kịch bản khác nhau, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu khoa học. Trong nghiên cứu này, Mike Basin được sử dụng để phân tích lưu vực sông Trà Khúc, giúp xác định các vấn đề liên quan đến tài nguyên nước mặt và đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả.

1.2. Ứng dụng Mike Basin trong lưu vực sông Trà Khúc

Trong lưu vực sông Trà Khúc, Mike Basin được sử dụng để tính toán cân bằng nước và phân bổ tài nguyên nước cho các ngành kinh tế khác nhau. Mô hình này giúp xác định lượng nước thiếu hụt trong các điều kiện khác nhau, từ đó đề xuất các giải pháp phân bổ nước hợp lý. Kết quả từ mô hình cho thấy sự cần thiết của việc quản lý nguồn nước một cách bền vững, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng nhu cầu sử dụng nước.

II. Quy hoạch tài nguyên nước

Quy hoạch tài nguyên nước là quá trình quan trọng trong việc đảm bảo sử dụng bền vững nguồn nước. Trong nghiên cứu này, quy hoạch tài nguyên nước được thực hiện dựa trên việc phân tích nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế trên lưu vực sông Trà Khúc. Các kịch bản quy hoạch được xây dựng dựa trên dữ liệu thực tế và mô phỏng bằng Mike Basin, giúp đưa ra các giải pháp phân bổ nước hiệu quả.

2.1. Nhu cầu sử dụng nước hiện tại và tương lai

Nghiên cứu đã phân tích nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế trên lưu vực sông Trà Khúc trong giai đoạn hiện tại và dự báo đến năm 2020. Kết quả cho thấy sự gia tăng đáng kể nhu cầu nước, đặc biệt trong các ngành nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Việc sử dụng Mike Basin giúp dự báo chính xác lượng nước cần thiết và đề xuất các giải pháp phân bổ nước hợp lý.

2.2. Giải pháp quy hoạch nước

Dựa trên kết quả từ Mike Basin, nghiên cứu đề xuất các giải pháp quy hoạch nước nhằm đảm bảo sử dụng bền vững nguồn nước trên lưu vực sông Trà Khúc. Các giải pháp bao gồm việc tăng cường quản lý nguồn nước, cải thiện hiệu quả sử dụng nước và xây dựng các công trình tích trữ nước. Những giải pháp này không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn chuẩn bị cho các thách thức trong tương lai.

III. Phân bổ tài nguyên nước

Phân bổ tài nguyên nước là quá trình quan trọng trong việc đảm bảo công bằng và hiệu quả trong sử dụng nước. Trong nghiên cứu này, phân bổ tài nguyên nước được thực hiện dựa trên kết quả từ Mike Basin, giúp xác định lượng nước cần thiết cho các ngành kinh tế khác nhau trên lưu vực sông Trà Khúc. Các kịch bản phân bổ được xây dựng dựa trên điều kiện thực tế và dự báo nhu cầu nước trong tương lai.

3.1. Nguyên tắc phân bổ nước

Nghiên cứu đề xuất các nguyên tắc phân bổ tài nguyên nước dựa trên nhu cầu sử dụng và khả năng cung cấp của nguồn nước. Các nguyên tắc này bao gồm việc ưu tiên cấp nước cho sinh hoạt, đảm bảo công bằng trong phân bổ nước và tăng cường hiệu quả sử dụng nước. Việc áp dụng các nguyên tắc này giúp đảm bảo sử dụng nước một cách bền vững và công bằng.

3.2. Kịch bản phân bổ nước

Dựa trên kết quả từ Mike Basin, nghiên cứu đã xây dựng các kịch bản phân bổ tài nguyên nước cho lưu vực sông Trà Khúc. Các kịch bản này bao gồm điều kiện bình thường và điều kiện thiếu nước nghiêm trọng. Kết quả cho thấy sự cần thiết của việc điều chỉnh nhu cầu sử dụng nước và tăng cường quản lý nguồn nước trong các điều kiện khác nhau.

IV. Quản lý tài nguyên nước

Quản lý tài nguyên nước là yếu tố then chốt trong việc đảm bảo sử dụng bền vững nguồn nước. Trong nghiên cứu này, quản lý tài nguyên nước được thực hiện dựa trên kết quả từ Mike Basin, giúp xác định các vấn đề liên quan đến tài nguyên nước mặt trên lưu vực sông Trà Khúc. Các giải pháp quản lý được đề xuất nhằm đảm bảo sử dụng nước hiệu quả và bền vững.

4.1. Giải pháp chính sách và thể chế

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp chính sách và thể chế nhằm tăng cường quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Trà Khúc. Các giải pháp này bao gồm việc xây dựng các quy định pháp lý, tăng cường sự tham gia của cộng đồng và nâng cao năng lực quản lý nguồn nước. Những giải pháp này giúp đảm bảo sử dụng nước một cách công bằng và hiệu quả.

4.2. Bảo vệ và phục hồi tài nguyên nước

Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp bảo vệ và phục hồi tài nguyên nước trên lưu vực sông Trà Khúc. Các giải pháp này bao gồm việc cải tạo các nguồn nước bị ô nhiễm, tăng cường bảo vệ các khu vực đầu nguồn và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước. Những giải pháp này giúp đảm bảo sử dụng nước một cách bền vững trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC 1.1 Tổng quan về phân bổ tài nguyên nước trên Thế giới Trên thế giới, từ xa xưa, nguồn nước đã được chia sẻ, phân bổ trên cơ sở các tiêu chí của xã hội để duy trì cho cộng đồng có nước dùng cho sinh hoạt, vệ sinh và sản xuất hàng hóa. Các cộng đồng xã hội đã xây dựng cơ sở hạ tầng và các công trình để duy trì việc chia sẻ này. Tuy nhiên, sự phát triển của xã hội cùng với sự hiểu biết về phân phối hàng hóa đã nảy sinh các vấn đề mới về chia sẻ phân bổ nước. Trong bối cảnh đó, nước dần dần được coi như một thứ hàng hóa và người ta đã đưa ra những nguyên tắc có thể giúp việc quản lý chia sẻ phân bổ nguồn nước trên cơ sở coi nước là hàng hóa.

Đồng thời, cũng có những nguyên tắc kinh tế áp dụng trong tình huống thiếu nước. Bên cạnh đó, cũng có các công cụ và giải pháp thực tế hỗ trợ cho việc phân bổ nước trên cơ sở nhu cầu người sử dụng, tính chí phí thực của nước, kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội, và thị trường về nước. Bằng cách đưa ra các hình thức, cơ chế phân bổ thích hợp, cần thiết để đạt được sự phân bổ tối ưu tài nguyên nước. Có một số tiêu chí thường được dùng để so sánh các hình thức phân bổ khác nhau, đó là: Có tính linh hoạt trong phân bổ cấp nước sao cho nước có thể chuyển từ việc dùng cho nhu cầu này sang cho nhu cầu khác, chuyển từ nơi này sang nơi khác mỗi khi có yêu cầu cần thay đổi để có thể đem lại lợi nhuận cao với chi phí thấp nhất; Bảo đảm an toàn về quyền sở hữu cho người sử dụng để họ có thể áp dụng các biện pháp cần thiết để sử dụng tài nguyên nước một cách có hiệu quả.

Tiêu chí Bảo đảm an toàn không xung đột với tiêu chí Linh hoạt chừng nào nguồn nước dự trữ vẫn đủ đáp ứng các nhu cầu không định trước; Có tính đến chi phí cơ hội thực do người sử dụng nước phải trả cho việc cung cấp tài nguyên nước để cho các nhu cầu khác hoặc các yếu tố khách quan trở thành yếu tố chủ quan. Điều này cho phép việc phân bổ nước có tính đến nhu cầu nước cho môi trường với giá trị phi thị trường (chẳng hạn như cấp nước bảo Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước -5- đảm đời sống thủy sinh). Điều này cũng hướng việc sử dụng TNN tới các hoạt động có giá trị lợi nhuận cao nhất; Có khả năng dự báo về kết quả của phương án phân bổ để phương án phân bổ tốt nhất có thể đem lại giá trị vật chất thực tế và giảm thiểu sự không chắc chắn; Có tính công bằng trong phương án phân bổ thể hiện ở chỗ bất cứ người nào muốn dùng nước cũng đều có thể có cơ hội kiếm được lợi nhuận như nhau từ việc sử dụng nước; Sự chấp nhận của xã hội để phương án phân bổ đạt được các giá trị và mục tiêu đã đề ra và vì thế được chấp nhận bởi các nhóm lợi ích khác nhau trongxã hội; Có tính hiệu quả để phương án phân bổ làm thay đổi tình trạng hiện tại như suy thoái NDĐ hay ô nhiễm nước, và vì thế hướng tới mục tiêu chính sách mong muốn; Có tính bền vững và khả thi về hành chính để có thể thực hiện cơ chế phânbổ và cho phép tác động của chính sách luôn được duy trì và phát huy. Tại một số quốc gia, kinh nghiệm đề xuất các phương pháp, cơ chế phân bổ chia sẻ nguồn nước như sau: Cơ chế phân bổ trên cơ sở chi phí giá thành: Kinh nghiệm điển hình của loại này là ở Pháp với việc thiết kế giá bán nước xuất phát từ mục tiêu mà giá bán phải phản ánh được là: Trong thời kỳ căng thẳng, giá bán nước bao gồm cả chi phí vận hành cộng với chi phí đầu tư công trình dài hạn; Trong thời kỳ không căng thẳng, giá bán nước chỉ tính theo chi phí vận hành; Tiết kiệm lượng nước sử dụng bằng hình thức thu phí môi trường; Cơ chế điều tiết thông qua thị trường mua bán nước: Kinh nghiệm điển hình của lọai này có thể thấy ở thị trường mua bán nước ở Chi Lê; ở Ngân hàng trao đổi nước khi hạn hán ở California (Mỹ); ở Thị trường trao đổi mua bán nước ngầm ở Ấn Độ; và việc chuyển nước tại các tiểu bang Niu-Sao-Oel, Nam Úc, Queensland, Victoria của Úc.

Hình thức thị trường mua bán nước, chuyển nước vừa có mặt lợi, vừa có mặt bất lợi. Chẳng hạn như đối với vùng mua nước, các Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước -6- lợi ích bao gồm làm tăng thu nhập của người dân, bảo vệ môi trường sinh thái, khôi phục và bảo vệ nguồn nước dưới đất; tuy nhiên, đối với vùng bán nước, việc bán nước cũng có một số hậu quả như làm xói mòn đất và tăng lượng người thất nghiệp Cơ chế phân bổ trên cơ sở nhu cầu người sử dụng: Cơ chế phân bổ trên cơ sở nhu cầu của người sử dụng thường được áp dụng trong Hợp tác xã dùng nước hay các Hội dùng nước. Đây là một hình thức có thể thấy ở nhiều nơi trên thế giới như bang Utah của Mỹ, vùng Tamil Nadu của Ấn Độ, v. Các HTX dùng nước được hình thành trên cơ sở tự nguyện của những người có nhu cầu dùng nước.

Họ cùng nhau đầu tư xây dựng công trình và tự quản lý, phân bổ nước theo nhu cầu của các thành viên trên cơ sở mức đóng góp đầu tư xây dựng công trình. Hình thức này có ưu điểm là sử dụng nước có hiệu quả và tránh được xung đột về sử dụng nguồn nước. Tuy nhiên, các Hợp tác xác dùng nước không có khả năng đầu tư xây dựng các công trình hồ, đập có quy mô lớn. Cơ chế phân bổ trên cơ sở khả năng của nguồn nước: Điển hình của phương pháp pháp bổ này là kinh nghiệm của Trung Quốc trong việc quản lý lưu vực sông Hoàng Hà.

Theo đó, Ủy ban Bảo vệ Sông Hoàng Hà (YRCC) quản lý, vận hành trực tiếp các vị trí lấy nước và các hồ chứa quan trọng và phân bổ nguồn nước cho các địa phương trên cơ sở khả năng của nguồn nước, với việc phân cấp quản lý và chia sẻ trách nhiệm. Cụ thể là, Ủy ban YRCC cấp phép lượng nước cho mỗi tỉnh hoặc khu tự trị và kiểm tra lưu lượng nước tại ranh giới các tỉnh. Chính quyền của tỉnh có trách nhiệm đối với lượng nước được phân bổ và sử dụng lượng nước đó theo quy định của địa phương mình. Lượng nước phân bổ cho mỗi tỉnh được điều chỉnh tăng hoặc giảm một trong các tỷ lệ với tổng lưu lượng dòng chảy tự nhiên được dự báo.

Lượng nước tăng thêm hay giảm đi của mỗi tỉnh đó lại được Ủy ban YRCC kiểm soát qua lưu lượng nước sông tại các vị trí ở ranh giới các tỉnh. Ủy ban YRCC xây dựng kế hoạch và thực hiện kế hoạch phân bổ hàng năm và hàng tháng. Phương pháp phân bổ này có sự can thiệp của Nhà nước và cộng đồng thông qua một ủy ban bảo vệ lưu vực sông và mang tính công bằng đối với các Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước -7- địa phương. Trong tình huống thiếu nước các địa phương đều phải chịu rủi ro như nhau và phải chủ động điều chỉnh nhu cầu nước của mình.

Việc giám sát chặt chẽ nguồn nước tại các vị trí thuộc ranh giới vào ra của con sông chảy qua các tỉnh là một kinh nghiệm tốt có thể áp dụng đối với các lưu vực sông liên tỉnh ở Việt Nam.2 Tình hình phân bổ tài nguyên nước tại Việt Nam Ở trong nước, đã có một số nghiên cứu về phân bổ nguồn nước trên cơ sở hiệu ích kinh tế sử dụng nước. Các nghiên cứu này sử dụng công cụ mô hình GAMS để phân tích các phương án phân bổ nước tối ưu cho các lưu vực sông Đồng Nai, sông Hồng. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân, kết quả của các nghiên cứu này vẫn chưa được pháp quy hóa và chưa được ứng dụng trong thực tế. Các dự án phát triển nguồn nước những năm 80 chủ yếu của Viện Quy hoạch thủy lợi dưới dạng các dự án quy hoạch chuyên ngành có liên quan đến nguồn nước với các tên gọi như quy hoạch thủy lợi; quy hoạch tưới, tiêu; quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước và bảo vệ môi trường, thời kỳ đó việc tính toán cân bằng nước chủ yếu áp dụng công cụ mô hình MITSIM chạy trên môi trường DOS.

Sau những năm 2000 đặc biệt là sau năm 2002 với sự hỗ trợ nguồn lực và công nghệ từ các tổ chức nước ngoài, tiêu biểu nhất là tổ chức DANIDA của Đan Mạch đã hợp tác hỗ trợ thực hiện dự án “Tăng cường năng lực các viện ngành nước” và đưa bộ công cụ mô hình MIKE do DHI (viện thủy lực Đan Mạch) phát triển vào ứng dụng rộng rãi và mạnh mẽ ở Việt Nam, từ đó việc tính toán cân bằng nước ngoài cơ quan đầu mối là Viện Quy hoạch Thủy lợi với kinh nghiệm và thực tiễn sử dụng mô hình MITSIM cùng với “người dùng mới” từ các cơ quan thuộc Viện Khoa học Thủy lợi (nay là Viện nghiên cứu Thủy lợi); các trường Trường Đại học (tiêu biểu là Đại học Thủy lợi); các Viện nghiên cứu …vv đã bắt đầu tiếp cận ứng dụng mô hình MIKE BASIN. Gần đây, tham gia vào việc tính toán cân bằng nước trên các lưu vực sông ở Việt Nam ngoài việc ứng dụng mô hình MITSIM (đã được cải tiến chạy trên môi trường for Window), mô hình WEAP, mô hình IQQM (tích hợp trong bộ MRC Toolbox của Ủy hội sông Mêkong quốc tế) thì còn có thêm mô hình Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước -8- MIKE BASIN (do Viện Thuỷ lực Đan Mạch – DHI xây dựng) tham gia vào việc tính toán cân bằng, phân bổ nguồn nước và lập kế hoạch sử dụng nước.3 Tổng quan vùng nghiên cứu 1.1 Vị trí địa lý Hệ thống sông Trà Khúc là hệ thống sông lớn nhất tỉnh Quảng Ngãi, có diện tích lưu vực 3.240 km2, chiếm khoảng 55% diện tích tự nhiên của tỉnh. Lưu vực sông nằm trên địa bàn các huyện Sơn Hà, Sơn Tây, Trà Bồng, Ba Tơ, Sơn Tịnh, Tư Nghĩa, Nghĩa Hành, TP.