Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực

Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.Nghiên cứu đánh giá An ninh nguồn nước lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và phát triển lưu vực.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ NGỌC VIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ AN NINH NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT TRIỂN LƯU VỰC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ NGỌC VIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ AN NINH NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT TRIỂN LƯU VỰC Ngành: Thủy văn học Mã số: 44 02 24 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Mai Đăng GS.TS Lê Đình Thành HÀ NỘI, NĂM 2024 LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu quy định Nghiên cứu sinh Lê Ngọc Viên i LỜI CÁM ƠN Trải qua trình học tập nghiên cứu, luận án Nghiên cứu sinh (NCS) hoàn thành Lời cho phép NCS gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu quý Thầy, Cô giáo Trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện thuận lợi để NCS hoàn thành luận án Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, NCS xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Mai Đăng, GS.TS Lê Đình Thành, hai người Thầy tận tình hướng dẫn NCS từ ngày tìm hiểu, định hướng nghiên cứu suốt trình thực hồn thành luận án NCS xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô giáo Bộ mơn Thủy văn Biến đổi khí hậu, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Phòng đào tạo Nhà trường hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho NCS trình học tập, nghiên cứu thực luận án Trân trọng cảm ơn tập thể lãnh đạo viên chức trường Cao đẳng Công nghệ, Kinh tế Thủy lợi miền Trung tạo điều kiện để NCS tập trung học tập hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu Trong trình nghiên cứu, NCS nhận tư vấn, góp ý từ nhà khoa học, chuyên gia bộ, ngành lĩnh vực liên quan, hỗ trợ thông tin, tài liệu từ cán quản lý, kỹ thuật cơng ty khai thác cơng trình thủy lợi, nhà máy thủy điện, cơng ty cấp nước,… nhân NCS xin bày tỏ biết ơn giúp đỡ, hỗ trợ quý báu Cuối cùng, NCS xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho NCS suốt thời gian học tập, nghiên cứu ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .4 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu 4 Câu hỏi nghiên cứu luận điểm bảo vệ 4.1 Câu hỏi nghiên cứu 4.2 Luận điểm bảo vệ Hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu 5.1 Hướng tiếp cận 5.2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn .5 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Cấu trúc Luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ AN NINH NGUỒN NƯỚC 1.1 Tình hình nghiên cứu ANNN giới 1.1.1 Các định nghĩa ANNN .8 1.1.2 Một số quan điểm tiếp cận ANNN 10 1.1.3 Một số nghiên cứu ANNN khung đánh giá ANNN giới 12 1.2 Tình hình nghiên cứu ANNN Việt Nam lưu vực nghiên cứu 19 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ANNN Việt Nam 19 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ANNN lưu vực sông VGTB .22 1.3 Tổng hợp số khía cạnh, biến số dùng khung đánh giá ANNN 22 1.4 Một số hạn chế nghiên cứu ANNN định hướng giải luận án .22 1.4.1 Một số hạn chế nghiên cứu ANNN nói chung lưu vực sông VGTB .22 1.4.2 Định hướng nghiên cứu 23 Kết luận chương 24 iii CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC, THỰC TIỄN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ AN NINH NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN 26 2.1 Cơ sở khoa học, thực tiễn phương pháp đánh giá ANNN lưu vực sông 26 2.1.1 Quan điểm đánh giá ANNN 26 2.1.2 Nguyên tắc lựa chọn số để xây dựng khung đánh giá ANNN cho lưu vực sông 27 2.1.3 Phương pháp lựa chọn, xác định số đánh giá 28 2.1.4 Phương pháp xác định trọng số AHP (Analysis Hierarchy Process) 32 2.1.5 Phương pháp tính tốn số ANNN (WSI) 38 2.1.6 Lập đồ đánh giá ANNN 42 2.2 Xây dựng khung đánh giá ANNN cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 44 2.2.1 Lựa chọn, xác định số đánh giá ANNN 44 2.2.2 Tính tốn trọng số số thành phần khung đánh giá 56 2.3 Tài liệu, số liệu sử dụng tính tốn, đánh giá ANNN 58 2.3.1 Số liệu quan trắc 59 2.3.2 Dữ liệu mưa từ mơ hình GCM .62 2.3.3 Dữ liệu viễn thám 63 2.3.4 Niên giám thống kê, tài liệu điều tra 64 2.3.5 Các kịch BĐKH, phát triển lưu vực 64 CHƯƠNG TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ AN NINH NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN 66 3.1 Giới thiệu lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 66 3.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình khí hậu 66 3.1.2 Tình hình hạn hán, lũ lụt lưu vực 67 3.1.3 Đánh giá sơ tình hình quản lý, khai thác tài nguyên nước lưu vực .69 3.2 Đánh giá trạng ANNN lưu vực sông VGTB 71 3.2.1 Khía cạnh 1: Tiềm nguồn nước (WSI1) .71 3.2.2 Khía cạnh 2: Chất lượng nước (WSI2) 83 3.2.3 Khía cạnh 3: Thiên tai (WSI3) 93 3.2.4 Khía cạnh 4: Khả đáp ứng nhu cầu nước (WSI4) 97 3.2.5 Khía cạnh 5: Các hoạt động phát triển lưu vực (WSI5) 99 iv 3.2.6 Bản đồ trạng ANNN lưu vực .109 3.3 Đánh giá ANNN lưu vực VGTB điều kiện có xét đến tác động BĐKH PTLV 111 3.3.1 Các yếu tố khí hậu chủ yếu tác động đến tình trạng ANNN lưu vực tương lai 111 3.3.2 Tác động hoạt động PTLV đến tình trạng ANNN lưu vực tương lai 112 3.3.3 Tính tốn xác định diễn biến giá trị mưa cực trị phương pháp chi tiết hóa mơ hình khí hậu tồn cầu (GCM) 113 3.3.5 Bản đồ ANNN xét đến ảnh hưởng yếu tố BĐKH PTLV 128 3.4 Định hướng số giải pháp cải thiện ANNN trạng thời kỳ tương lai xét đến tác động BĐKH, phát triển lưu vực 130 3.4.1 Đối với kịch trạng 131 3.4.2 Đối với kịch xét đến BĐKH hoạt động phát triển lưu vực: .133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .137 Những kết đạt 137 Những đóng góp .140 Tồn hướng hướng nghiên cứu .141 Kiến nghị để cải thiện ANNN cho lưu vực sông VGTB 141 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO 143 PHỤ LỤC 150 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ hướng nghiên cứu 24 Hình 2.1 Sơ đồ khối phương pháp PAM .29 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên tắc SMART 30 Hình 2.3 Sơ đồ khối xây dựng khung đánh giá ANNN 31 Hình 2.4 Sơ đồ khối xác định trọng số yếu tố theo phương pháp AHP [59] .35 Hình 2.5 Sơ đồ khối tính tốn, xây dựng đồ số ANNN 39 Hình 2.6 Sơ đồ khối bước chuẩn hóa biến số, tính tốn số WSI 41 Hình 2.7 Sơ đồ phương pháp tính tốn, lập đồ số ANNN 42 Hình 2.8 Sơ đồ phương pháp chập đồ số ANNN .43 Hình 2.9 Biểu đồ trọng số biến thị Tiềm nước mặt (WSI1-1) .56 Hình 2.10 Biểu đồ trọng số biến thị Nguồn thải (WSI 2-1) 56 Hình 2.11 Biểu đồ trọng số biến thị Mức độ cải thiện chất lượng nước (WSI 2-3) .57 Hình 2.12 Biểu đồ trọng số biến thị Kinh tế - Xã Hội (WSI 5-2) 57 Hình 2.13 Biểu đồ trọng số biến thị Đơ thị hóa (WSI 5-3) 57 Hình 2.14 Biểu đồ trọng số biến thị Quản lý lưu vực (WSI 5-4) 57 Hình 2.15 Biểu đồ trọng số thị Khía cạnh Tiềm nguồn nước (WSI 1) .57 Hình 2.16 Biểu đồ trọng số thị khía cạnh Chất lượng nước (WSI 2) 57 Hình 2.17 Biểu đồ trọng số thị khía cạnh Thiên tai (WSI 3) 58 Hình 2.18 Biểu đồ trọng số thị khía cạnh Các hoạt động PT LV (WSI 5) .58 Hình 2.19 Biểu đồ trọng số khía cạnh số ANNN tổng hợp Lưu vực 58 Hình 2.20 Bản đồ mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông VGTB 59 Hình 3.1 Lưu vực sơng VGTB [47] 66 Hình 3.2 Phân chia tiểu lưu vực tính tốn 72 Hình 3.3 Bản đồ modun dịng chảy năm lưu vực sơng VGTB .74 Hình 3.4 Bản đồ modun dịng chảy mùa kiệt lưu vực sơng VGTB 75 Hình 3.5 Bản đồ phân cấp số modun dòng chảy năm WSI 1-1-1 76 Hình 3.6 Bản đồ phân cấp số modun dòng chảy mùa kiệt WSI 1-1-2 .76 Hình 3.7 Bản đồ giá trị số Cv dịng chảy kiệt - WSI 1-1-3 77 Hình 3.8 Bản đồ phân cấp số biến động dòng chảy kiệt - Cv-kiệt (WSI 1-1-3) 78 Hình 3.9 Bản đồ đẳng trị mưa năm lưu vực sơng VGTB 79 Hình 3.10 Bản đồ phân cấp số Lượng mưa bình quân năm (WSI1-2-1) 79 Hình 3.11 Bản đồ tiềm nước ngầm lưu vực sông VGTB .80 Hình 3.12 Bản đồ phân cấp số Khả khai thác nước ngầm 81 Hình 3.13 Bản đồ phân cấp ANNN số Khả giữ nước LVS VGTB 83 Hình 3.14 Bản đồ phân cấp ANNN số Hoạt động canh tác nơng nghiệp 84 Hình 3.15 Bản đồ phân cấp ANNN số Hoạt động chăn ni gia súc .85 vi Hình 3.16 Bản đồ phân cấp ANNN số Hoạt động chăn nuôi gia cầm 86 Hình 3.17 Bản đồ phân cấp ANNN số Hoạt động nuôi trồng thủy sản 87 Hình 3.18 Bản đồ phân cấp ANNN số Hoạt động dịch vụ du lịch 88 Hình 3.19 Bản đồ phân cấp ANNN số Số lần vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép .89 Hình 3.20 Bản đồ phân cấp ANNN số Tỷ lệ số xã có HT nước thải sinh hoạt chung .90 Hình 3.21 Bản đồ phân cấp ANNN số Tỷ lệ số xã có thu gom rác thải 91 Hình 3.22 Bản đồ phân cấp số Khả cấp nước theo QC02 - 2009 BYT 92 Hình 3.23 Bản đồ ngập lụt tần suất 5% lưu vực sông VGTB .93 Hình 3.24 Bản đồ ngập lụt tần suất 10% lưu vực sơng VGTB .93 Hình 3.25 Bản đồ phân cấp ANNN số Độ sâu ngập lụt WSI3-1-1 .94 Hình 3.26 Bản đồ số SPI 12 tháng lưu vực sông VGTB 95 Hình 3.27 Bản đồ phân cấp ANNN số SPI 12 tháng WSI3-2-1 95 Hình 3.28 Bản đồ phân cấp ANNN số Ảnh hưởng XNM WSI3-3-1 97 Hình 3.29 Bản đồ mức độ thiếu nước lưu vực sơng VGTB 98 Hình 3.30 Bản đồ phân cấp ANNN số Mức độ thiếu nước WSI4-1-1 99 Hình 3.31 Bản đồ phân cấp ANNN số cho/nhận nước 100 Hình 3.32 Bản đồ phân cấp ANNN số Dân trí .102 Hình 3.33 Bản đồ phân cấp ANNN số Thu nhập bình quân đầu người 102 Hình 3.34 Bản đồ phân cấp ANNN số Dịch vụ y tế .103 Hình 3.35 Bản đồ hệ số biến đổi số NDVI 104 Hình 3.36 Bản đồ phân cấp ANNN số Mức độ suy giảm diện tích xanh 105 Hình 3.37 Bản đồ phân cấp ANNN biến số Mật độ dân số 106 Hình 3.38 Bản đồ phân cấp ANNN số Nguồn vốn đầu tư cho hoạt động cung cấp nước, quản lý, xử lý rác thải nước thải 107 Hình 3.39 Bản đồ phân cấp ANNN số Sự phát triển sở hạ tầng khu vực nông thôn (tỉ lệ số xã đạt chuẩn nông thôn mới) WSI5-4-2 108 Hình 3.40 Bản đồ phân cấp ANNN số Tỷ lệ cán quản lý lĩnh vực quan quản lý nhà nước (cấp huyện) có chun mơn phù hợp .109 Hình 3.41 Bản đồ trạng ANNN lưu vực sông VGTB 110 Hình 3.42 Kết phương pháp hiệu chỉnh sai số cho mơ hình RCM: (a) ACCESS (b) CCSM (c), CSIRO (d), HadGEM (e) MPI-GCM trạm Đà Nẵng 116 Hình 3.43 Kết hiệu chỉnh sai số cho mô hình ACCESS (a) CCSM (b), CSIRO (c), HadGEM (d) MPI-GCM- (e) trạm Nông Sơn .117 Hình 3.44 Kết đánh giá thống kê biểu đồ Boxplot cho mơ hình GCMs (2 kịch bản) với mưa thực đo trạm Đà Nẵng 118 Hình 3.45 Kết đánh giá thống kê biểu đồ Boxplot cho mơ hình GCM (2 kịch RCP) với số liệu thực đo trạm Nông Sơn 118 vii Hình 3.46 Xu mưa cho kịch RCP 4.5 trạm: a) Đà Nẵng, b) Hiên, c) Nông Sơn, d) Hội An, e) Khâm Đức, f) Trà My 119 Hình 3.47 Xu mưa cho kịch RCP 8.5 trạm: a) Đà Nẵng, b) Hiên, c) Nông Sơn, d) Hội An, e) Khâm Đức, f) Trà My 120 Hình 3.48 Hàm phân bố Gama lũy tích mưa phân vị thứ 95 (P95p, mm), số ngày mưa lớn hàng năm (Prcp, day), lượng mưa ngày liên tiếp lớn (R5dp, mm) cho (PD) tương lai (FU) mơ hình GCMs với kịch RCP 4.5 8.5 trạm Đà Nẵng 121 Hình 3.49 Hàm phân phối Gama lũy tích mưa phân vị thứ 95 (P95p, mm), số ngày mưa lớn hàng năm (Prcp, day), lượng mưa ngày liên tiếp lớn (R5dp, mm) cho (PD) tương lai (FU) mơ hình GCMs với kịch RCP 4.5 8.5 trạm Nông Sơn 122 Hình 3.50 Hàm phân phối xác suất Gamma (PDF) tổng số ngày có mưa (Ptot), tần suất đợt khô hạn lớn hàng năm (Pcdd) cường độ mưa ngày (SDII) cho thời kỳ (PD) tương lai (FU) mơ hình GCMs với kịch RCP4,5 8.5 trạm Đà Nẵng 124 Hình 3.51 Hàm phân phối xác suất Gamma (PDF) tổng số ngày có mưa (Ptot), tần suất đợt khơ hạn lớn hàng năm (Pcdd) cường độ mưa ngày (SDII) cho thời kỳ (PD) tương lai (FU) mơ hình GCMs với kịch RCP4,5 8.5 trạm Nông Sơn 125 Hình 3.52 Bản đồ ANNN lưu vực điều kiện BĐKH (RCP 4.5) PTLV 128 Hình 3.53 Bản đồ ANNN lưu vực điều kiện BĐKH (RCP 8.5) PTLV 129 viii