Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Cái Nha Trang giữ vị trí huyết mạch trong cấu trúc an ninh tài nguyên nước và phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Khánh Hòa với tổng lượng dòng chảy đạt 2,078 tỷ mét khối mỗi năm. Với quy mô dân số phục vụ khoảng 546.124 người, lượng nước sẵn có tính theo bình quân đầu người chỉ đạt khoảng 3.804 mét khối trên người mỗi năm, tương đương 29,0% mức trung bình toàn quốc và thấp hơn đáng kể so với ngưỡng trung bình của thế giới. Hiện tượng này đưa lưu vực sông Cái vào nhóm thủy vực nghèo tài nguyên nước theo tiêu chuẩn quốc tế. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn tập trung vào sự suy thoái nghiêm trọng về chất lượng nước mặt, tình trạng xâm nhập mặn sâu vào nội đồng và áp lực ô nhiễm do các hoạt động nhân sinh dọc hạ lưu.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể của công trình nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng số lượng, chất lượng nước mặt sông Cái giai đoạn 2008 đến 2010, phân tích các nguồn thải gây suy thoái môi trường và xây dựng khung giải pháp quản lý tổng hợp tài nguyên nước bền vững. Phạm vi không gian nghiên cứu được giới hạn trên diện tích 140 kilômét vuông thuộc vùng hạ lưu sông Cái, bao gồm 20 phường, thị trấn và 26 xã trải dài qua địa bàn huyện Diên Khánh và thành phố Nha Trang. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo nguồn nước cấp sinh hoạt an toàn với công suất hiện hữu 73.000 mét khối trên ngày đêm và định hướng mở rộng lên 125.000 mét khối trên ngày đêm, đồng thời cung cấp nước tưới ổn định cho hơn 500 héc-ta đất sản xuất nông nghiệp và bảo tồn hệ sinh thái đầm phá, ven biển Nha Trang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên nền tảng của lý thuyết Quản lý tổng hợp tài nguyên nước theo Tuyên bố Dublin, nhấn mạnh tính liên ngành, tiếp cận theo ranh giới lưu vực tự nhiên thay vì địa giới hành chính và xem nước là một tài sản kinh tế có giá trị xã hội. Bên cạnh đó, luận văn tích hợp lý thuyết suy thoái chất lượng nước mặt và sức tải môi trường thủy vực ven biển, kết hợp với các mô hình động lực học dòng chảy sông ngòi chịu tác động của thủy triều. Khung lý thuyết này giúp làm sáng tỏ mối tương quan giữa sự phân hóa lưu lượng mùa kiệt với sự gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm.

Các khái niệm then chốt được vận dụng xuyên suốt gồm có: sức tải môi trường tiếp nhận, độ khoáng hóa của nước, ranh giới xâm nhập mặn, nhu cầu oxy hóa học và vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm phân. Với đặc thù sông Cái có chiều dài 75 kilômét, diện tích lưu vực 2.000 kilômét vuông, mật độ lưới sông 0,8 kilômét trên kilômét vuông và độ dốc trung bình 3,7 phần nghìn, mô hình nghiên cứu đã định lượng hóa các ngưỡng giới hạn theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT cột A2. Tiêu chuẩn này quy định rõ các ngưỡng tối đa như hàm lượng chất rắn lơ lửng không quá 30 miligam trên lít, nhu cầu oxy sinh hóa ở 20 độ C không vượt quá 6 miligam trên lít và mật độ Coliform giới hạn dưới 5.000 đơn vị MPN trên 100 mililít.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ chuỗi số liệu quan trắc định kỳ liên tục trong 3 năm từ năm 2008 đến năm 2010 do Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Khánh Hòa và Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miền Trung thực hiện. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 36 đợt khảo sát, lấy mẫu phân tích tại 4 trạm quan trắc trọng điểm dọc theo 22 kilômét hạ lưu sông Cái, bao gồm trạm Đồng Trăng, trạm Thanh Minh, trạm Nhà máy nước Võ Cạnh và trạm Cầu đường Sắt. Phương pháp lấy mẫu đại diện hỗn hợp tầng mặt được triển khai nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn phân tích lý hóa và sinh học hiện hành.

Phương pháp xử lý số liệu bao gồm thống kê mô tả, phân tích xu thế chuỗi thời gian và phương pháp đối sánh trực tiếp với các giới hạn quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT. Đặc biệt, nghiên cứu ứng dụng phương pháp Hệ thông tin địa lý thông qua phần mềm MapInfo để số hóa bản đồ lưu vực, thể hiện trực quan không gian phân bố nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm và ranh giới xâm nhập mặn. Việc lựa chọn tổ hợp các phương pháp này xuất phát từ nhu cầu đánh giá biến động môi trường đa chiều, hỗ trợ xác định chuẩn xác các điểm nóng suy thoái chất lượng nước phục vụ ra quyết định quản lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích mẫu nước thực nghiệm trong giai đoạn 2008 đến 2010 đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng về hiện trạng thủy văn và môi trường sông Cái:

Thứ nhất, ô nhiễm vi sinh vật diễn ra ở mức báo động trên toàn bộ các trạm quan trắc hạ lưu. Mật độ Coliform tại trạm Thanh Minh năm 2010 đạt mức 324.255 MPN trên 100 mililít, vượt quy chuẩn cho phép tới 64,9 lần; tại trạm Cầu Sắt đạt 351.000 MPN trên 100 mililít, vượt chuẩn 70,2 lần. Ngay cả khu vực cửa thu nước của Nhà máy nước Võ Cạnh, chỉ số Coliform cũng duy trì ở mức cao từ 19.170 đến 19.727 MPN trên 100 mililít, gấp gần 4 lần giới hạn an toàn nguồn cấp nước loại A2.

Thứ hai, hàm lượng chất rắn lơ lửng và ô nhiễm dầu mỡ khoáng có xu hướng gia tăng mạnh. Chỉ số TSS tại trạm Thanh Minh năm 2010 tăng vọt lên 101,0 miligam trên lít, vượt tiêu chuẩn 3,37 lần; tại trạm Đồng Trăng đạt 75,0 miligam trên lít, vượt chuẩn 2,5 lần. Đồng thời, hàm lượng dầu mỡ khoáng tại các trạm dao động từ 0,36 đến 0,618 miligam trên lít, cao gấp 18 đến 30,9 lần so với giới hạn cho phép 0,02 miligam trên lít.

Thứ ba, hiện tượng xâm nhập mặn vào mùa khô đe dọa trực tiếp đến hoạt động sản xuất và cấp nước đô thị. Tại trạm Cầu Sắt, hàm lượng ion Clorua ghi nhận ở mức 1.503,5 miligam trên lít, vượt ngưỡng quy chuẩn 400 miligam trên lít tới 3,76 lần. Vào các tháng mùa kiệt, nồng độ Clorua tại Vĩnh Ngọc lên tới 11.740 miligam trên lít và tổng độ khoáng hóa tại Vĩnh Phương đạt 1.890 miligam trên lít, đẩy ranh giới mặn tiến sâu từ 6 đến 10 kilômét về phía thượng lưu. Tình trạng này khiến khoảng 70 đến 100 héc-ta đất trồng lúa tại xã Vĩnh Ngọc bị bỏ hoang thường xuyên.

Thứ tư, sự phân bổ dòng chảy có sự chênh lệch cực đoan giữa hai mùa. Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm tới 79,6% tổng lượng nước cả năm với lưu lượng trung bình đạt 1.962 mét khối trên giây, trong khi mùa kiệt chỉ chiếm 20,4% với lưu lượng 503 mét khối trên giây. Lưu lượng tháng kiệt nhất tại trạm Đồng Trăng giảm sâu chỉ còn 7,00 mét khối trên giây, làm suy giảm nghiêm trọng khả năng tự làm sạch tự nhiên của dòng sông.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm chất lượng nước sông Cái bắt nguồn từ sự cộng hưởng của các yếu tố nhân vi sinh và tự nhiên. Mật độ vi sinh vật Coliform tăng cao chủ yếu do nguồn nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý của hàng chục nghìn hộ dân ven sông và nước thải từ các cơ sở chăn nuôi gia súc tại Diên Khánh xả trực tiếp vào dòng chảy. Việc gia tăng hàm lượng TSS có mối liên hệ mật thiết với nạn khai thác cát trái phép tại các xã Vĩnh Phương và Diên Lâm, kết hợp cùng hiện tượng xói lở bờ sông và sự rửa trôi của hơn 2.000 tấn phân bón hóa học cùng 20 tấn thuốc bảo vệ thực vật mỗi năm từ các cánh đồng nông nghiệp. Nguồn ô nhiễm dầu khoáng được xác định phát sinh từ hoạt động của hơn 2.100 tàu thuyền đánh bắt và vận tải thủy không có hệ thống thu gom cặn dầu đạt chuẩn.

Khi thể hiện dữ liệu qua biểu đồ diễn biến thời gian và bảng so sánh các trạm, xu hướng biến thiên chỉ ra rằng hàm lượng oxy hòa tan có xu hướng suy giảm rõ rệt từ thượng lưu về hạ lưu, giảm từ 7,58 miligam trên lít tại Đồng Trăng xuống 5,57 miligam trên lít tại Cầu Sắt. Ngược lại, hàm lượng chất dinh dưỡng phosphat tăng dần từ 0,012 miligam trên lít lên 0,0324 miligam trên lít khi dòng chảy tiến dần về khu vực đô thị. Mức độ ô nhiễm sắt ghi nhận vượt chuẩn nhẹ tại các trạm thượng nguồn, đạt từ 1,096 đến 1,553 miligam trên lít, phản ánh đặc tính địa hóa thổ nhưỡng của lưu vực. Các kết quả này chứng minh rằng nguồn nước thô cung cấp cho các nhà máy nước sinh hoạt đang chịu rủi ro rất lớn nếu không có các biện pháp kiểm soát nguồn thải vùng đệm.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phục hồi và bảo vệ bền vững tài nguyên nước sông Cái Nha Trang, luận văn đề xuất 5 nhóm giải pháp chiến lược:

Thứ nhất, đầu tư xây dựng kiên cố hóa đập ngăn mặn vĩnh cửu tại khu vực cầu Vĩnh Phương thay thế cho đập tạm bằng đất cát hiện nay. Dự án cần được triển khai hoàn thành trước năm 2028, do Ủy ban nhân dân tỉnh Khánh Hòa và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn làm chủ đầu tư, với mục tiêu chặn đứng triệt để xâm nhập mặn, kiểm soát nồng độ Clorua dưới 250 miligam trên lít và khôi phục nguồn nước tưới cho 100 héc-ta đất nông nghiệp bị nhiễm mặn.

Thứ hai, đẩy nhanh tiến độ nâng cấp hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tập trung của thành phố Nha Trang và thị trấn Diên Khánh. Dự án hướng tới mục tiêu nâng công suất xử lý đạt 50.000 mét khối trên ngày đêm trước năm 2028, bảo đảm 100% nước thải sinh hoạt và nước thải từ cụm công nghiệp Đắc Lộc, Diên Phú đạt chuẩn QCVN 14:2008 và QCVN 40:2011 trước khi xả ra lưu vực, do Công ty Cấp thoát nước Khánh Hòa chủ trì thực hiện.

Thứ ba, thiết lập hành lang bảo vệ nguồn nước và kiên quyết đình chỉ 100% các điểm khai thác cát trái phép trên sông Cái trước quý 4 năm 2027. Hoạt động này do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp cùng Công an tỉnh Khánh Hòa thực thi, nhằm giảm thiểu độ đục, đưa hàm lượng chất rắn lơ lửng trung bình về dưới 30 miligam trên lít và ngăn chặn sạt lở 2 bên bờ sông.

Thứ tư, triển khai công cụ kinh tế thông qua cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng và áp dụng phí bảo vệ môi trường đối với các cơ sở chế biến thủy sản, du lịch và đóng tàu ven sông. Nguồn kinh phí thu được sẽ tái đầu tư vào việc trồng mới và phục hồi 200 héc-ta rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Khánh Vĩnh trong giai đoạn 2027 đến 2030, do Chi cục Kiểm lâm phối hợp với Sở Tài chính điều phối.

Thứ năm, hiện đại hóa mạng lưới giám sát bằng việc lắp đặt 6 trạm quan trắc tự động liên tục đo đạc các thông số DO, pH, độ mặn và TSS dọc hạ lưu trước năm 2027, giúp truyền dữ liệu trực tiếp 24/7 về trung tâm quản lý để kịp thời ứng phó sự cố ô nhiễm nguồn nước cấp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng sau:

Nhóm thứ nhất là các cơ quan quản lý nhà nước như Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng Ủy ban nhân dân tỉnh Khánh Hòa. Luận văn cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng và khung quản lý tổng hợp để xây dựng quy hoạch lưu vực sông, phê duyệt đánh giá tác động môi trường và phân vùng chức năng nguồn nước đến năm 2030.

Nhóm thứ hai là các đơn vị vận hành công trình cấp thoát nước và hạ tầng môi trường, tiêu biểu như Công ty Cổ phần Cấp thoát nước Khánh Hòa và Ban Quản lý các Khu công nghiệp. Doanh nghiệp có thể ứng dụng các chỉ số hóa lý và mô hình xâm nhập mặn để điều chỉnh quy trình xử lý nước tại nhà máy nước Võ Cạnh và xây dựng kịch bản cấp nước an toàn trong mùa khô.

Nhóm thứ ba là giảng viên, học viên cao học và sinh viên thuộc các chuyên ngành Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Tài nguyên nước, Thủy văn học và Địa lý học. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp tích hợp GIS trong phân tích chất lượng nước và phương pháp tiếp cận quản lý thủy vực ven biển miền Trung.

Nhóm thứ tư là các tổ chức phát triển bền vững, doanh nghiệp lữ hành du lịch sinh thái và cộng đồng cư dân địa phương. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ thiết kế các chương trình truyền thông nâng cao ý thức bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu rác thải sinh hoạt và phát triển các tour du lịch sinh thái đường thủy thân thiện với môi trường.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm vi sinh vật Coliform nghiêm trọng trên sông Cái Nha Trang là gì? Tình trạng này bắt nguồn từ việc nước thải sinh hoạt của hàng chục nghìn hộ dân cư dọc hai bên bờ sông và các cơ sở chăn nuôi gia súc tại huyện Diên Khánh chưa qua hệ thống xử lý đạt chuẩn mà xả thẳng ra nguồn tiếp nhận, khiến mật độ Coliform tại trạm Thanh Minh và Cầu Sắt vượt quy chuẩn từ 64 đến 70 lần.

Hiện tượng xâm nhập mặn tại hạ lưu sông Cái diễn biến phức tạp nhất vào khoảng thời gian nào trong năm? Xâm nhập mặn xảy ra khốc liệt nhất vào các tháng cao điểm mùa khô từ tháng 2 đến tháng 8 hàng năm, khi lưu lượng dòng chảy kiệt giảm sâu xuống mức 7,00 mét khối trên giây, khiến ranh giới mặn tiến sâu 6 đến 10 kilômét về phía thượng nguồn và nồng độ Clorua tại Cầu Sắt vượt chuẩn 3,76 lần.

Nạn khai thác cát trái phép gây ra những tác động tiêu cực cụ thể nào đối với môi trường nước sông Cái? Hoạt động bơm hút cát trái phép làm gia tăng đột biến hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS lên mức 101 miligam trên lít, khuếch tán các chất dinh dưỡng từ trầm tích đáy gây chua hóa nguồn nước, đồng thời làm thay đổi động lực dòng chảy dẫn đến sạt lở nghiêm trọng bờ sông tại khu vực Vĩnh Phương và Diên Lâm.

Chỉ số dầu mỡ khoáng vượt ngưỡng quy chuẩn có ảnh hưởng như thế nào đến nguồn nước sinh hoạt? Hàm lượng dầu mỡ khoáng đo được từ 0,36 đến 0,618 miligam trên lít, vượt chuẩn từ 18 đến 30,9 lần do hoạt động xả thải của hơn 2.100 tàu thuyền cơ giới, tạo ra màng váng ngăn cản quá trình hòa tan oxy tự nhiên, làm giảm lượng DO và gây khó khăn lớn cho công nghệ xử lý nước cấp đô thị.

Khung quản lý tổng hợp tài nguyên nước đóng vai trò then chốt ra sao đối với sự phát triển của khu vực nghiên cứu? Mô hình này giúp chuyển dịch phương thức quản lý đơn ngành sang liên ngành, kết nối chặt chẽ giữa bảo vệ rừng đầu nguồn Khánh Vĩnh với kiểm soát ô nhiễm đô thị Nha Trang, bảo đảm điều tiết hài hòa nguồn nước cho cả sinh hoạt đô thị, sản xuất nông nghiệp và phát triển du lịch sinh thái.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng hóa bức tranh toàn diện về số lượng và chất lượng nước sông Cái Nha Trang giai đoạn 2008 đến 2010, chứng minh lưu vực đang thuộc diện nghèo tài nguyên nước với mức 3.804 mét khối trên người mỗi năm.
  • Xác định rõ các nguy cơ ô nhiễm cốt lõi bao gồm tải lượng vi sinh vật Coliform vượt chuẩn tới 70,2 lần, hàm lượng dầu mỡ khoáng vượt ngưỡng 30,9 lần và tình trạng chất rắn lơ lửng tăng cao do khai thác khoáng sản.
  • Làm sáng tỏ quy luật xâm nhập mặn mùa khô với ranh giới mặn ăn sâu từ 6 đến 10 kilômét, cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác để loại bỏ rủi ro cho hai trạm cấp nước sạch Võ Cạnh và Xuân Phong.
  • Thiết lập hệ thống 5 giải pháp quản lý tổng hợp tài nguyên nước mang tính khả thi cao, gắn kết chặt chẽ giữa công trình đập ngăn mặn kiên cố, hạ tầng xử lý nước thải và công cụ kinh tế chi trả dịch vụ môi trường rừng.
  • Lộ trình hành động giai đoạn 2026 đến 2030 đòi hỏi sự vào cuộc đồng bộ của chính quyền và cộng đồng nhằm bảo tồn dòng sông Cái, hướng tới mục tiêu bảo đảm an ninh nguồn nước và phát triển đô thị Nha Trang bền vững.