Luận án CS Võ Thị Ngọc Giàu - Phương pháp luận đánh giá quản lý tài nguyên nước mặt ĐBSCL: Nghiên cứu sông Cần Thơ

Nghiên cứu xây dựng phương pháp luận đánh giá công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, tập trung xét trường hợp sông Cần Thơ làm

• Tác giả: Võ Thị Ngọc Giàu
• Người hướng dẫn: PGs. Nguyễn Hiếu Trung
• Trường học: Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Môi trường Đất và Nước
• Đề tài: Xây dựng cơ sở phương pháp luận để đánh giá và định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực Đồng bằng sông Cửu Long: trường hợp nghiên cứu sông Cần Thơ
• Loại tài liệu: Luận án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp luận đánh giá tài nguyên nước mặt

Phương pháp luận đánh giá tài nguyên nước mặt là hệ thống các nguyên tắc, phương pháp và công cụ khoa học dùng để phân tích, đánh giá hiện trạng và xu hướng biến đổi tài nguyên nước. Khu vực đồng bằng sông Cửu Long chịu ảnh hưởng mạnh từ chế độ thủy văn sông Mekong. Nghiên cứu sông Cần Thơ đóng vai trò mô hình điển hình. Đánh giá bao gồm nhiều khía cạnh: chất lượng nước, trữ lượng, khả năng tái tạo. Phương pháp luận cần kết hợp thu thập số liệu thực địa, phân tích phòng thí nghiệm và mô phỏng toán học. Cơ sở dữ liệu dài hạn giúp nhận diện xu hướng biến đổi. Công tác quản lý tài nguyên nước đòi hỏi nền tảng khoa học vững chắc. Phương pháp luận xây dựng phải phù hợp điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội vùng nghiên cứu.

1.1. Vai trò của tài nguyên nước mặt trong phát triển bền vững

Tài nguyên nước mặt là nguồn sống thiết yếu cho sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp. Tại đồng bằng sông Cửu Long, nước mặt phục vụ tưới tiêu cho vùng lúa lớn nhất cả nước. Cần Thơ là trung tâm kinh tế trọng điểm. Áp lực khai thác ngày càng tăng do đô thị hóa và công nghiệp hóa. Quản lý hiệu quả tài nguyên nước mặt đảm bảo an ninh nguồn nước cho các thế hệ tương lai. Phương pháp đánh giá khoa học là nền tảng cho mọi quyết định quản lý.

1.2. Đặc điểm tự nhiên và thủy văn lưu vực sông Cần Thơ

Sông Cần Thơ là phân lưu quan trọng thuộc hệ thống sông Hậu. Lưu vực có diện tích rộng, chịu ảnh hưởng chế độ bán nhật triều. Mùa mưa từ tháng năm đến tháng mười một, mùa khô từ tháng mười hai đến tháng tư. Nguồn nước phụ thuộc lớn vào dòng chảy từ sông Mekong qua Campuchia. Đặc điểm địa hình thấp, phẳng khiến vùng dễ bị ngập úng. Chất lượng nước biến động theo mùa và chịu tác động từ hoạt động kinh tế xã hội trong lưu vực.

II. Phân tích các vấn đề quản lý tài nguyên nước mặt hiện nay

Công tác quản lý tài nguyên nước mặt tại đồng bằng sông Cửu Long đối mặt nhiều thách thức. Ô nhiễm nguồn nước gia tăng do nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp chưa qua xử lý. Cạn kiệt nước mùa khô do biến đổi khí hậu và khai thác thượng nguồn. Xâm nhập mặn đe dọa vùng ven biển. Thiếu cơ sở dữ liệu đồng bộ và liên tục phục vụ đánh giá. Các phương pháp đánh giá truyền thống chưa đáp ứng yêu cầu quản lý tổng hợp. Phân cấp quản lý giữa các địa phương còn chồng chéo. Cần xây dựng phương pháp luận toàn diện, tích hợp đa nguồn số liệu. Phương pháp luận phải hỗ trợ dự báo xu hướng và đề xuất giải pháp phù hợp.

2.1. Thực trạng ô nhiễm và suy thoái nguồn nước mặt

Chất lượng nước sông Cần Thơ biến động mạnh theo thời gian và không gian. Các chỉ tiêu BOD, COD, coliform thường vượt quy chuẩn cho phép. Nguồn ô nhiễm chính gồm nước thải đô thị, khu công nghiệp và hoạt động nuôi trồng thủy sản. Bùn đáy sông tích tụ chất ô nhiễm lâu dài. Mùa khô nồng độ chất ô nhiễm tăng cao do dòng chảy yếu. Hệ sinh thái thủy sinh bị suy giảm nghiêm trọng. Việc giám sát chất lượng nước chưa được thực hiện thường xuyên và hệ thống.

2.2. Hạn chế trong phương pháp đánh giá truyền thống

Phương pháp đánh giá truyền thống dựa chủ yếu vào quan trắc định kỳ tại các trạm cố định. Số liệu thu thập rời rạc, thiếu tính liên tục. Phương pháp thống kê đơn giản chưa phản ánh đầy đủ diễn biến phức tạp. Thiếu công cụ mô phỏng để dự báo xu hướng biến đổi. Chi phí quan trắc cao nhưng hiệu quả khai thác dữ liệu thấp. Kết quả đánh giá thường滞后 so với thực tế quản lý. Cần tích hợp công nghệ mới như viễn thám, mô hình toán và hệ thống thông tin địa lý.

III. Xây dựng cơ sở phương pháp luận đánh giá và quản lý nguồn nước

Phương pháp luận đánh giá tài nguyên nước mặt cần xây dựng trên nguyên tắc tổng hợp và liên ngành. Bước đầu tiên là hệ thống hóa dữ liệu thủy văn, chất lượng nước và kinh tế xã hội. Tiếp theo áp dụng các chỉ số đánh giá đa tiêu chí. Sử dụng mô hình toán học để mô phỏng quá trình vận hành dòng chảy và phân bố chất ô nhiễm. Mô hình Mike 11, Mike 21 và WASP được ứng dụng rộng rãi. Kết hợp phân tích định lượng với đánh giá định tính từ chuyên gia và cộng đồng. Xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội. Đánh giá tác động đa chiều đến tài nguyên nước. Từ đó đề xuất định hướng quản lý phù hợp với từng giai đoạn phát triển.

3.1. Ứng dụng mô hình toán trong đánh giá chất lượng và trữ lượng nước

Mô hình toán học là công cụ đắc lực trong đánh giá tài nguyên nước. Mô hình thủy động lực mô phỏng dòng chảy và vận chuyển chất ô nhiễm. Mô hình Mike 11 tính toán chế độ dòng chảy một chiều. Mô hình Mike 21 mô phỏng dòng chảy hai chiều phù hợp vùng đồng bằng. Mô hình WASP đánh giá chất lượng nước đa thông số. Hiệu chỉnh mô hình bằng số liệu thực đo đảm bảo độ tin cậy. Kết quả mô hình giúp dự báo diễn biến tài nguyên nước dưới các kịch bản khác nhau. Từ đó hỗ trợ ra quyết định quản lý hiệu quả.

3.2. Xây dựng hệ thống chỉ số đánh giá đa tiêu chí

Hệ thống chỉ số đánh giá đa tiêu chí tích hợp nhiều yếu tố phản ánh trạng thái tài nguyên nước. Nhóm chỉ số chất lượng nước gồm pH, DO, BOD, COD, nitrat, phosphat. Nhóm chỉ số trữ lượng gồm lưu lượng dòng chảy, mực nước, diện tích ngập. Nhóm chỉ số áp lực gồm mật độ dân số, diện tích công nghiệp, lượng phân bón. Trọng số từng chỉ số được xác định bằng phương pháp AHP hoặc Delphi. Tổng hợp chỉ số thành điểm đánh giá tổng thể. Hệ thống chỉ số phải phù hợp điều kiện địa phương và dễ áp dụng thực tiễn.

IV. Kết luận và định hướng ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước

Nghiên cứu đã xây dựng cơ sở phương pháp luận đánh giá tài nguyên nước mặt phù hợp với điều kiện đồng bằng sông Cửu Long. Phương pháp luận kết hợp hiệu quả giữa thu thập số liệu thực địa, phân tích phòng thí nghiệm và mô phỏng toán học. Hệ thống chỉ số đa tiêu chí cung cấp cái nhìn toàn diện về trạng thái tài nguyên nước. Mô hình toán giúp dự báo xu hướng biến đổi dưới tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội. Trường hợp nghiên cứu sông Cần Thơ minh chứng tính khả thi của phương pháp luận. Kết quả là cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông. Định hướng tương lai cần mở rộng áp dụng cho toàn vùng đồng bằng sông Cửu Long.

4.1. Giá trị khoa học và thực tiễn của phương pháp luận đề xuất

Phương pháp luận đề xuất có giá trị khoa học ở chỗ hệ thống hóa cách tiếp cận đánh giá tài nguyên nước đa chiều. Tích hợp hiệu quả giữa phương pháp định lượng và định tính. Ứng dụng công nghệ mô hình toán tiên tiến phù hợp điều kiện Việt Nam. Giá trị thực tiễn thể hiện qua khả năng áp dụng trực tiếp cho quản lý lưu vực sông Cần Thơ. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu đáng tin cậy cho nhà quản lý. Phương pháp có thể nhân rộng cho các lưu vực sông khác trong vùng đồng bằng.

4.2. Định hướng phát triển và áp dụng trong tương lai

Định hướng tương lai cần hoàn thiện cơ sở dữ liệu tài nguyên nước toàn vùng đồng bằng. Đầu tư hệ thống quan trắc tự động liên tục tại các vị trí chiến lược. Nâng cấp mô hình toán tích hợp tác động biến đổi khí hậu chi tiết hơn. Xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định trực tuyến cho nhà quản lý. Đào tạo nguồn nhân lực có kỹ năng vận hành công cụ đánh giá hiện đại. Tăng cường hợp tác quốc tế trong chia sẻ dữ liệu và kinh nghiệm quản lý lưu vực sông xuyên quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá mà tự nhiên ban tặng cho loài người. Tuy vậy, nguồn tài nguyên nước đang ngày càng khan hiếm về khối lượng và chất lượng. Việc quản lý, khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên nước có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của con người, (Đoàn Thế Lợi, 2014). Rủi ro do biến đổi khí hậu và dòng chảy môi trường Việt Nam là một trong những quốc gia hứng chịu thiên tai lớn nhất ở Đông Á và Thái Bình Dương.

Theo dự báo, từ những năm 2040 trở đi, lượng mưa toàn quốc vào mùa khô sẽ giảm trong khi lượng mưa trong mùa mưa sẽ đạt mức cực đại. Những bằng chứng đã cho thấy nguyên nhân là do sự bất cập về thiết kế cơ sở hạ tầng và khả năng chống chịu thấp. Hạ tầng cơ sở hiện tại không phù hợp để thích ứng với những rủi ro thiên tai (bão lũ và hạn hán), một trong những lý do khác nữa là do tình trạng bảo dưỡng kém. Quản lý tài nguyên nước và quy hoạch lưu vực sông phù hợp là chìa khóa để nâng cao khả năng chống chịu trước các thiên tai và bảo vệ tính mạng, tài sản của người dân.

Những đợt hạn hán gần đây càng làm cho việc sụt giảm dòng chảy thêm nghiêm trọng (World Bank, 2019). Đứng trước các tác động và thách thức của biến đổi khí hậu (BĐKH), phát triển thượng lưu và những vấn đề xảy ra ngay tại lưu vực sông Cửu Long, Chính phủ đã ban hành Nghị quyết 120/NQ-CP ngày 17/11/2017 về phát triển bền vững ĐBSCL thích ứng với BĐKH (http://www.vn/Pages/trien- khai-lap-quy-hoach-tong-hop-luu-vuc-song-cuu-long. Sông Cần Thơ cũng như các sông khác của vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), là một trong các nhánh sông chính của sông Hậu nằm ngay vị trí trung tâm của thành phố Cần Thơ (TP. Cần Thơ) chảy qua ba quận, huyện trung tâm là quận Ninh Kiều, quận Cái Răng và huyện Phong Điền.

Theo kết quả giám sát ô nhiễm môi trường ở TP. Cần Thơ gần như tất cả các kênh mương cấp thoát nước chính trong địa bàn thành phố đã và đang bị ô nhiễm ở mức báo động, (Trung tâm quan trắc tài nguyên và môi trường TP. Chính vì vậy, làm thế nào để đánh giá và định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực ĐBSCL nói chung và TP. Cần Thơ nói riêng là một nhiệm vụ quan trọng, là một yêu cầu cấp thiết, do đó cần thiết phải tiến hành nghiên cứu “Xây dựng cơ sở phương pháp luận để đánh giá và định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long: trường hợp nghiên cứu sông Cần Thơ” giúp đánh giá diễn biến chất lượng nước lưu vực sông 1 Cần Thơ cũng như đánh giá cân bằng nước và dự báo chất lượng nước và trữ lượng nước trong tương lai.

Từ đó, xây dựng cơ sở phương pháp luận để định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt nhằm các mục tiêu sau: 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu xây dựng quy trình phương pháp luận làm cơ sở để đánh giá chất lượng và trữ lượng nước nhằm định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long.2 Mục tiêu cụ thể + Đánh giá diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Cần Thơ giai đoạn 2010-2019. + Đánh giá khả năng chịu tải của lưu vực sông Cần Thơ trong kịch bản hiện tại và kịch bản phát triển tương lai 2030 và 2050. + Đánh giá cân bằng nước bao gồm dự báo nhu cầu và trữ lượng nước lưu vực sông Cần Thơ trong trong kịch bản hiện tại và kịch bản phát triển tương lai 2030 và 2050. + Từ kết quả nghiên cứu trên, đề xuất xây dựng quy trình cơ sở phương pháp luận đánh giá trữ lượng và chất lượng nước nhằm định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực ĐBSCL.3 Giả thuyết và câu hỏi nghiên cứu - Nhu cầu sử dụng nước trong thời gian tới có sự thay đổi so với hiện tại.

- Sự phát triển kinh tế xã hội có ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng nước trong tương lai. - Lượng nước của sông Cần Thơ có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước trong tương lai nhưng về chất lượng nước có thể sẽ không đáp ứng được (ô nhiễm chất lượng nước, ô nhiễm hữu cơ hoặc kim loại nặng). - Giải pháp quản lý tài nguyên nước mặt thích ứng với biến đổi khí hậu cần quan tâm đến quản lý và xử lý nguồn thải tập trung ảnh hưởng đến chất lượng nước thời điểm hiện tại là cần thiết, làm cơ sở cho chiến lược quản lý tài nguyên nước mặt trong tương lai. Vậy câu hỏi đặt ra là: - Chất lượng nước khu vực nghiên cứu hiện tại đang diễn biến như thế nào, có bị ô nhiễm hay chưa? Nguyên nhân gây ô nhiễm và những yếu tố nào tác động đến chất lượng nước khu vực nghiên cứu? Các giải pháp kinh tế (hệ thống thu gom nước thải, hệ thống xử lý nước thải tập trung, tăng phí xả thải, công cụ kinh tế xử phạt hành chính.) và phi kinh tế (thay đổi thói quen sống 2 tập trung ven sông và xả thải trực tiếp ra sông) có thể cải thiện chất lượng nước khu vực nghiên cứu? - Sự tác động của gia tăng dân số (tăng nhu cầu sử dụng nước) và biến đổi khí hậu (lưu lượng nước trên sông thay đổi) sẽ ảnh hưởng như thế nào đến bài toán cân bằng nước khu vực nghiên cứu? - Quy trình công tác quản lý nào phù hợp cho khu vực nghiên cứu có thể định hướng và quản lý tốt tài nguyên nước mặt trong ngữ cảnh tương lai? 1.3 Nội dung nghiên cứu Đánh giá chất lượng nước bằng các thông số môi trường phân tích và chỉ số VN-WQI của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Đánh giá trữ lượng, chất lượng nước và khả năng chịu tải của sông Cần Thơ theo kịch bản nền và các kịch bản tương lai. Tính toán cân bằng nước cho kịch bản nền và các kịch bản tương lai. Từ kết quả nghiên cứu, xây dựng cơ sở phương pháp luận để đánh giá và định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.

Đối tượng nghiên cứu Chất lượng nước, trữ lượng nước và khả năng chịu tải của tài nguyên nước mặt lưu vực sông Cần Thơ và nhu cầu sử dụng nước của người dân ở lưu vực sông Cần Thơ trong hiện tại và kịch bản phát triển tương lai 2030 và 2050. Phạm vi nghiên cứu Đánh giá chất lượng nước, trữ lượng nước và khả năng chịu tải của tài nguyên nước mặt lưu vực sông Cần Thơ và nhu cầu sử dụng nước của người dân ở lưu vực sông Cần Thơ trong hiện tại và kịch bản phát triển tương lai 2030 và 2050. Trong phạm vi nghiên cứu, chỉ tập trung phân tích hiện trạng chất lượng và trữ lượng nước đoạn sông cần Thơ chảy qua 3 quận, huyện Ninh Kiều, Cái Răng và Phong Điền; chưa đánh giá khả năng bị tác động chất lượng và trữ lượng nước của thượng nguồn và sông Hậu cùng với tác động của nước mưa chảy tràn,. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.

Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu đóng góp kiến thức về phương pháp luận để xây dựng cơ sở định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt. 3 - Đóng góp thêm thông tin khoa học phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu về lĩnh vực tài nguyên nước tại các trường Đại học hoặc ứng dụng nghiên cứu các lưu vực sông tương tự. Ý nghĩa thực tiễn - Đánh giá được diễn biến chất lượng tài nguyên nước mặt của khu vực nghiên cứu qua giai đoạn 10 năm. - Xây dựng mô hình tính toán cân bằng nguồn nước và xây dựng được cơ sở phương pháp luận để định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt phục vụ cho sự phát triển kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu.

* Điểm mới của đề tài: - Đánh giá chất lượng nước sông Cần Thơ qua giai đoạn 10 năm (2010-2019). - Đánh giá và khả năng tự làm sạch (mức độ tiếp nhận nước thải) của khu vực nghiên cứu với các kịch bản hiện tại và kịch bản phát triển tương lai 2030-2050. - Ứng dụng và đánh giá các ưu điểm của công thức đánh giá chất lượng nước VN-WQI mới theo quyết định 1460/QĐ-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường bao gồm đánh giá được nhóm thông số chất hữu cơ, nhóm kim loại nặng và bộ trọng số của từng WQI thành phần cho khu vực nghiên cứu.” - Tích hợp được phần mềm HECRAS và WEAP vào nghiên cứu - Xây dựng được quy trình cơ sở phương pháp luận để đánh giá và định hướng công tác quản lý tài nguyên nước mặt khu vực vùng ĐBSCL. 4 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan các kinh nghiệm liên quan quản lý tài nguyên nước trên thế giới và Việt Nam 2.

Tổng quan các kinh nghiệm liên quan đến quản lý tài nguyên nước trên thế giới. Nghiên cứu của David R. Purkey (2000) sử dụng mô hình WEAP để đánh giá và quản lý nguồn nước trong điều kiện biến đổi khí hậu. Tác giả xây dựng các mô hình về hồ chứa, sông, dòng chảy ở khu vực Bắc Mỹ và dựa vào kịch bản biến đổi khí hậu khi nhiệt độ tăng 100C và lượng mưa giảm 50% vào năm 2020, từ đó đưa ra các biện pháp ứng phó.

Theo Nguyễn Phương Nhung (2011) WEAP đã được áp dụng trong nhiều dự án trên thế giới trong công tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước, bao gồm: (1) Trung Quốc: xây dựng các kịch bản hỗ trợ công tác phân bổ nguồn nước giữa các hộ sử dụng; (2) Châu Phi: các dự án liên quan đến phát triển nguồn nước; (3) Trung Đông: xây dựng các phương án phát triển nguồn nước và các kịch bản phân bổ nguồn nước ở Isrel và Palestin; (4) Ấn Độ và Nêpal: các phương án khai thác và bảo vệ nguồn nước trong các điều kiện khác nhau; (5) California, Mỹ: Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến hệ sinh thái. Một nghiên cứu cụ thể Brian A. Joyce et al. (2011) đã ứng dụng hệ thống đánh giá và quản lý nguồn nước (WEAP) nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và xác định các kế hoạch ứng phó tiềm năng, từ đó thay đổi biện pháp quản lý nguồn nước sử dụng trong nông nghiệp tại thung lũng Califonia.

Joyce et al.