Luận án tiến sĩ khoa học môi trường nghiên cứu tác động của biến đổi sử dụng đất đến quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước lưu vực sông công

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG KH M T NGUYỄN VĂN HIỂU NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT sĩ ĐẾN QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC ận án tiế n LƯU VỰC SÔNG CÔNG Lu LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - NĂM 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG -NGUYỄN VĂN HIỂU M T NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN KH QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC n sĩ LƯU VỰC SÔNG CÔNG tiế LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG án CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG TRONG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG Lu ận MÃ SỐ: CHUYÊN NGÀNH ĐÀO TẠO THÍ ĐIỂM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Võ Thanh Sơn PGS.TS Phạm Văn Cự HÀ NỘI - NĂM 2019 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận án sở đào tạo Viện Tài nguyên Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội, Nghiên cứu sinh (NCS) xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn, TS Võ Thanh Sơn PGS.TS Phạm Văn Cự tận tình bảo định hướng giúp NCS có kết nghiên cứu để hoàn thành luận án NCS xin bày tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo sở đào tạo Viện Tài nguyên Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội quan tâm, tạo điều kiện để M T NCS hồn tất chương trình học tập thủ tục trình thực luận án NCS xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Trường Đại học Nông lâm, Đại KH học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi thời gian cho NCS suốt thời gian làm luận án sĩ NCS xin gửi lời cảm ơn đến Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Thái n Nguyên cung cấp cho NCS số liệu thông tin phục vụ luận án tiế Trong trình thực luận án, NCS xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, án đồng nghiệp động viên, giúp đỡ có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho luận án Đặc biệt, NCS xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân suốt thời ận gian qua quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt để NCS có nhiều thời gian tập trung hoàn thành luận án Lu Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Hiểu i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu kết đề cập luận án trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu người khác Tác giả luận án Lu ận án tiế n sĩ KH M T Nguyễn Văn Hiểu ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xi MỞ ĐẦU M T Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu luận án KH Câu hỏi nghiên cứu luận điểm bảo vệ 3.1 Câu hỏi nghiên cứu sĩ 3.2 Luận điểm bảo vệ n Các đóng góp luận án tiế Giá trị khoa học thực tiễn luận án 5.1 Giá trị khoa học án 5.2 Giá trị thực tiễn ận Kết cấu luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Lu 1.1 Một số khái niệm có liên quan đến sử dụng đất tài nguyên nước 1.1.1 Các khái niệm thuật ngữ có liên quan đến sử dụng đất 1.1.2 Các khái niệm thuật ngữ có liên quan đến tài nguyên nước 1.1.3 Các khái niệm quản lý tài nguyên nước 1.1.3.1 Quản lý sử dụng bền vững tài nguyên nước 1.1.3.2 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước 10 1.1.3.3 Quản lý tổng hợp lưu vực sông 11 1.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 12 1.2.1 Các nghiên cứu sử dụng đất biến đổi sử dụng đất 12 1.2.1.1 Các nghiên cứu nước 12 iii 1.2.1.2 Các nghiên cứu Việt Nam 16 1.2.2 Các nghiên cứu sử dụng đất có liên quan đến nhu cầu nước 18 1.2.2.1 Các nghiên cứu nước 18 1.2.2.2 Các nghiên cứu Việt Nam 24 1.2.3 Các nghiên cứu sử dụng đất liên quan tới tải lượng môi trường nước 26 1.2.3.1 Các nghiên cứu giới 26 1.2.3.2 Các nghiên cứu Việt Nam 29 1.2.4 Tổng quan quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông công cụ M T quản lý 32 1.2.4.1 Các nghiên cứu giới 34 KH 1.2.4.2 Các nghiên cứu Việt Nam 36 1.2.5 Một số cơng trình nghiên cứu thực lưu vực sông Công 38 sĩ 1.3 Kết luận chương 39 n CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP tiế NGHIÊN CỨU 40 2.1 Địa điểm, đối tượng phạm vi nghiên cứu 40 án 2.1.1 Khái quát chung địa điểm nghiên cứu 40 ận 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 44 2.1.3 Phạm vi nghiên cứu 44 Lu 2.2 Nội dung nghiên cứu 45 2.3 Cách tiếp cận nghiên cứu 46 2.3.1 Tiếp cận phát triển bền vững 46 2.3.2 Tiếp cận hệ thống 46 2.3.3 Tiếp cận liên ngành 47 2.3.4 Khung nghiên cứu 47 2.4 Phương pháp nghiên cứu 49 2.4.1 Phương pháp thu thập liệu 49 2.4.1.1.Kế thừa liệu 49 2.4.1.2 Khảo sát thực địa 50 iv 2.4.2 Phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS) 51 2.4.2.1 Xác định ranh giới lưu vực sông Công 51 2.4.2.2 Phân tích khơng gian đánh giá biến đổi sử dụng đất 51 2.4.2.3 Trình bày đồ nhu cầu nước tải lượng ô nhiễm 54 2.4.3 Phương pháp tính nhu cầu sử dụng nước 55 2.4.4 Phương pháp tính tải lượng nhiễm mơi trường 57 2.4.5 Phương pháp thống kê 60 2.4.6 Phương pháp xây dựng hệ thống thông tin quản lý tài nguyên đất nước M T lưu vực sông Công 60 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 61 KH 3.1 Đánh giá thực trạng biến đổi sử dụng đất lưu vực sông Công 62 3.1.1 Hiện trạng phân loại hệ thống sử dụng đất 62 sĩ 3.1.2 Thực trạng biến đổi sử dụng đất theo nhóm 63 n 3.1.2.1 Thực trạng biến đổi sử dụng đất trồng lúa 66 tiế 3.1.2.2 Thực trạng biến đổi sử dụng đất trồng hàng năm khác 68 3.1.2.3 Thực trạng biến đổi sử dụng đất trồng lâu năm 70 án 3.1.2.4 Thực trạng biến đổi sử dụng đất 72 ận 3.1.2.5 Thực trạng biến đổi sử dụng đất dịch vụ, công cộng 74 3.1.2.6 Thực trạng biến đổi sử dụng đất sản xuất công nghiệp 76 Lu 3.1.3 Đặc điểm xu biến đổi loại hình sử dụng đất 78 3.2 Đánh giá tác động biến đổi sử dụng đất đến nhu cầu sử dụng nước lưu vực sông Công 79 3.2.1 Mối quan hệ loại hình sử dụng đất nhu cầu sử dụng nước 79 3.2.2 Đánh giá nhu cầu sử dụng nước theo loại hình sử dụng đất 80 3.2.2.1 Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng lúa 80 3.2.2.2 Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng hàng năm khác 82 3.2.2.3 Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng lâu năm 83 3.2.2.4 Nhu cầu sử dụng nước cho đất 85 3.2.2.5 Nhu cầu sử dụng nước cho đất dịch vụ, công cộng 88 v 3.2.2.6 Nhu cầu sử dụng nước cho đất sản xuất công nghiệp 90 3.2.3 Đặc điểm xu thay đổi nhu cầu sử dụng nước 92 3.3 Đánh giá tác động biến đổi sử dụng đất đến tải lượng ô nhiễm môi trường nước lưu vực sông Công 93 3.3.1 Loại hình sử dụng đất tải lượng môi trường 93 3.3.2 Đánh giá tải lượng ô nhiễm loại hình sử dụng đất 94 3.3.2.1 Tải lượng ô nhiễm đất trồng lúa 94 3.3.2.2.Tải lượng ô nhiễm đất trồng hàng năm khác 95 M T 3.3.2.3 Tải lượng ô nhiễm đất trồng lâu năm 97 3.3.2.4 Tải lượng ô nhiễm đất 99 KH 3.3.2.5 Tải lượng ô nhiễm đất dịch vụ, công cộng 101 3.3.2.6 Tải lượng ô nhiễm đất sản xuất công nghiệp 103 sĩ 3.3.3 Đặc điểm xu thay đổi tải lượng môi trường lưu vực 104 n 3.4 Đánh giá thực trạng quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Công 107 tiế 3.4.1 Thực trạng tài nguyên nước lưu vực sông Công 107 3.4.1.1 Thực trạng số lượng nước 107 án 3.4.1.2 Thực trạng môi trường nước 108 ận 3.4.2 Các công cụ quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Công 109 3.4.2.1 Công cụ thể chế 110 Lu 3.4.2.2 Công cụ kinh tế 113 3.4.2.3 Công cụ kỹ thuật 113 3.4.3 Thách thức quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Công 115 3.4.3.1 Phân bổ sử dụng nước 115 3.4.3.2 Đảm bảo chất lượng môi trường nước 116 3.4.3.3 Tổ chức thực 116 3.5 Đề xuất công cụ quản lý tổng hợp tài nguyên đất nước lưu vực sông Công 117 3.5.1 Hệ thống sở liệu quản lý tổng hợp tài nguyên đất nước 118 3.5.2 Hệ thống phần mềm quản lý tổng hợp tài nguyên đất nước 120 vi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128 Kết luận 128 Kiến nghị 129 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ 130 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 Lu ận án tiế n sĩ KH M T PHỤ LỤC .152 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Biến đổi khí hậu BĐSDĐ Biến đổi sử dụng đất BOD Nhu cầu ơxy sinh hóa Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Bộ TN&MT Bộ Tài Nguyên Môi trường CHN Đất trồng hàng năm CHXHCN Cộng hòa xã hội chủ nghĩa CLN Đất trồng lâu năm COD Nhu cầu ôxy hóa học CSD Nhóm đất chưa sử dụng CSDL Cơ sở liệu DVCC Đất dịch vụ, công cộng GDP Tổng sản phẩm quốc nội GIS Hệ thống thông tin địa lý tiế n sĩ KH M T BĐKH Đất trồng hàng năm khác HTSDĐ ận HTTT án HNK Hiện trạng sử dụng đất Hệ thống thông tin Quản lý tổng hợp tài nguyên nước KCN/CCN Khu công nghiệp/Cụm công nghiệp LNP Đất lâm nghiệp LUA Đất trồng lúa LVS Lưu vực sơng NNP Nhóm đất nơng nghiệp NTS Đất nuôi trồng thủy sản ODT Đất đô thị ONT Đất nơng thơn OTC Nhóm đất Lu IWRM viii Lu ận án tiế n sĩ KH M T Phụ lục Các đồ chuyên đề Phụ lục 5a: Các đồ trạng biến đổi sử dụng đất lưu vực sông Công BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2010 In tỷ lệ: 1/400.000 171 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2015 In tỷ lệ: 1/400.000 172 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ QUY HOẠCH SỬ DỤNG ĐẤT LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2020 In tỷ lệ: 1/400.000 173 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ BIẾN ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT LƯU VỰC SÔNG CÔNG GIAI ĐOẠN 2010-2015 In phi tỷ lệ 174 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH BIẾN ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT LƯU VỰC SÔNG CÔNG GIAI ĐOẠN 2015-2020 In phi tỷ lệ 175 Lu ận án tiế n sĩ KH M T Phụ lục 5b: Các đồ nhu cầu sử dụng nước lưu vực sông Công BẢN ĐỒ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2010 In tỷ lệ: 1/400.000 176 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2015 In tỷ lệ: 1/400.000 177 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2020 In tỷ lệ: 1/400.000 178 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2025 In tỷ lệ: 1/400.000 179 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2030 In tỷ lệ: 1/400.000 180 Lu ận án tiế n sĩ KH M T Phụ lục 5c: Các đồ tải lượng ô nhiễm lưu vực sơng Cơng BẢN ĐỒ TẢI LƯỢNG Ơ NHIỄM TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2010 In tỷ lệ: 1/400.000 181 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2015 In tỷ lệ: 1/400.000 182 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH TẢI LƯỢNG Ơ NHIỄM TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2020 In tỷ lệ: 1/400.000 183 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH TẢI LƯỢNG Ơ NHIỄM TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2025 In tỷ lệ: 1/400.000 184 Lu ận án tiế n sĩ KH M T BẢN ĐỒ DỰ TÍNH TẢI LƯỢNG Ô NHIỄM TRÊN LOẠI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG CÔNG NĂM 2030 In tỷ lệ: 1/400.000 185