Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng

Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố đà nẵng

Tính cấp thiết của đề tài

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng của mỗi quốc gia, là một phần không thể thiếu trong đời sống của con người, cho môi trường và sự phát triển bền vững Tuy nhiên nước lại là nguồn tài nguyên hữu hạn và việc đảm bảo an ninh nguồn nước là một trong những thách thức mang tính toàn cầu Lượng nước tiêu thụ trên toàn cầu đã tăng hơn sáu lần trong thế kỷ qua và khủng hoảng nước là rủi ro số một đối với sự phát triển kinh tế xã hội (KTXH)

[1] Trước sức ép của việc gia tăng dân số và sự tăng trưởng kinh tế thì tình trạng căng thẳng nguồn nước (CTN) và ô nhiễm đã trở thành những vấn đề nghiêm trọng đe dọa sức khỏe con người, môi trường sống và sự phát triển bền vững Trên toàn cầu, hai tỷ người sống ở các quốc gia mà tình trạng căng thẳng về nước cao, bốn tỷ người gặp căng thẳng nghiêm trọng về nước ít nhất một tháng mỗi năm Ước tính đến năm 2050 hơn một nửa dân số toàn cầu sẽ sống ở các vùng thiếu nước và hàng triệu người chết vì các bệnh liên quan đến thiếu và ô nhiễm nước mỗi năm [2] Ở Việt Nam đến năm 2030, dự báo nhu cầu sử dụng nước cho dân sinh và phát triển KTXH khoảng 122 tỷ m 3 /năm, tức tăng 1,5 lần so với hiện nay [3]

Sự căng thẳng nguồn nước xảy ra ở nhiều nơi, nhiều lúc đã gây ra nhiều thách thức đối với công tác quản lý, khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước Việc xác định mức độ CTN và đánh giá các tác động của nó đến sự phát triển KTXH và đời sống dân sinh có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định chính sách phù hợp nhằm đảm bảo việc cung cấp nước như trong kết luận số 36/KL-TW [4] là: “Bảo đảm số lượng, chất lượng nước phục vụ dân sinh trong mọi tình huống; đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất, kinh doanh của các ngành, lĩnh vực, đặc biệt là các ngành kinh tế quan trọng, thiết yếu; mọi người dân, mọi đối tượng được tiếp cận, sử dụng nước công bằng, hợp lý

Thành phố Đà Nẵng có vị thế quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam với mục tiêu xây dựng thành phố Đà Nẵng trở thành một trong những trung tâm kinh tế xã hội lớn của cả nước và khu vực Đông Nam Á [5] Hiện nay Đà Nẵng đã có những phát triển vượt bậc về KTXH, hệ thống cơ sở hạ tầng, quy mô đô thị ngày càng lớn mạnh và mở rộng về mọi mặt Các vấn đề liên quan tới TNN đã trở thành mối quan tâm hàng đầu của thành phố khi phải đối mặt với một tổ hợp thách thức ảnh hưởng tới khả năng cung cấp nước cho các hoạt động sản xuất và dân sinh TNN cho phát triển bền vững thành phố đang đứng trước nguy cơ suy giảm và cạn kiệt do tác động đa chiều của nhiều nhân tố giữa tự nhiên và xã hội

Liên tục trong những năm vừa qua tình trạng căng thẳng nguồn nước sinh hoạt trên địa bàn thành phố Đà Nẵng rất nghiêm trọng, nhiều khu vực đã xảy ra tình trạng thiếu nước như các mùa cạn năm 2018, 2019, 2021, 2022 Một số khu vực dân cư cuối nguồn cấp nước thuộc quận Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn, Liên Chiểu không đủ nước để sử dụng Cụ thể sáng ngày 29/3/2021, mực nước sông Yên tại trạm bơm phòng mặn An Trạch hạ xuống mức +1,44m (rất thấp so với thiết kế là +2,00m) gây khó khăn cho việc vận hành bình thường của các máy bơm, độ mặn trên sông Cẩm Lệ tại cửa thu nước của nhà máy nước Cầu Đỏ tăng cao lên đến 4.846mg/l, gấp gần 20 lần so với ngưỡng an toàn theo quy định (250 mg/l)

Hình ảnh thể hiện sự CTN trên địa bàn thành phố Đà Nẵng thời điểm tháng 3 năm 2021

Thành phố Đà Nẵng đã và đang phải đối mặt với tình trạng CTN cho dân sinh và hoạt động phát triển KTXH Trước thực trạng đó đã có nhiều dự án, đề tài nghiên cứu đề cập đến các vấn đề riêng lẻ liên quan đến TNN như đánh giá nguồn nước, cân bằng nước và phân bổ nguồn nước, dòng chảy tối thiểu, xâm nhập mặn hay tác động của việc vận hành hồ thủy điện đến XNM và cung cấp nước sinh hoạt ở hạ lưu, Kết quả nghiên cứu đã được áp dụng kịp thời vào thực tiễn quản lý, KTSDN và đã mang lại hiệu quả nhất định Tuy nhiên hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào trực tiếp và bài bản về mức độ CTN trên địa bàn Đà Nẵng

Trên thế giới đã có các nghiên cứu về mức độ CTN theo nhiều cấp và thang bậc đánh giá khác nhau như của Falkenmark (1989), OECD (2003), Smakhtin et al (2004), Rita Hochstrat (2006), AQUAREC (2006) hay F.Ali (2012) Hầu hết các nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở việc áp dụng một vài tiêu chí đánh giá cho từng khu vực nghiên cứu cụ thể với từng mục tiêu cụ thể Ở Việt Nam cũng đã có một vài nghiên cứu ban đầu đánh giá về mức độ CTN cho một vài vùng nghiên cứu nhưng vẫn còn rời rạc và chưa có phương pháp luận rõ ràng Để có cơ sở khoa học cho các nhà quản lý hoạch định chiến lược phát triển bền vững cần có phương thức định lượng mức độ CTN, và một trong những phương pháp

3 là sử dụng khung đánh giá với số chỉ số phù hợp Bộ chỉ số được xem là công cụ có độ tin cậy cao để đánh giá mức độ CTN của một vùng/LVS hay một quốc gia Vì vậy, nghiên cứu phát triển và sử dụng bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước (Water Stress Indexs - WSI) phù hợp để tìm lời giải trong bài toán đánh giá mức độ CTN là cách tiếp cận hiện đại và khả thi Luận án đề xuất khung cùng với bộ chỉ số đánh giá mức độ CTN trên cơ sở phát triển các chỉ số phù hợp với đặc trưng riêng có của thành phố Đà Nẵng

Với những lý do nêu trên, đề tài luận án “ Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước cho thành phố Đà Nẵng ” là rất cần thiết, có tính thời sự, khoa học và thực tiễn.

Mục tiêu nghiên cứu

i) Nghiên cứu phát triển được khung và bộ chỉ số WSI để đánh giá mức độ CTN phù hợp với điều kiện và đặc điểm KTSDN của thành phố Đà Nẵng ii) Đánh giá được mức độ CTN thành phố Đà Nẵng ở thời điểm hiện tại (năm 2020) và trong tương lai (năm 2030) dưới tác động của BĐKH và NBD theo bộ chỉ số WSI iii) Đề xuất được các giải pháp phù hợp dựa vào bộ chỉ số WSI nhằm giảm thiểu tình trạng CTN góp phần phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng.

Câu hỏi nghiên cứu

i) Làm thế nào để đánh giá mức độ CTN của thành phố lớn như thành phố Đà Nẵng? ii) Mức độ CTN ở thành phố Đà Nẵng như thế nào trong điều kiện hiện tại và trong tương lai dưới tác động của BĐKH và NBD? iii) Có thể cải thiện được mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng được không? Giải pháp nào để hạn chế tác động của CTN đến các hoạt động phát triển KTXH và dân sinh thành phố Đà Nẵng?

Luận điểm bảo vệ

i) Sự phát triển bền vững của thành phố Đà Nẵng là sự phản ánh một cách tổng hợp nhiều khía cạnh, trong đó có vấn đề về khai thác, sử dụng, bảo vệ TNN nói chung và vấn đề CTN nói riêng Mức độ CTN và phải được đánh giá cụ thể qua các nhân tố tác động chủ yếu với một khung đánh giá toàn diện và đầy đủ; ii) Mức độ CTN thành phố Đà Nẵng ở thời điểm hiện tại và trong tương lai dưới tác động của BĐKH và NBD có thể được định lượng thông qua bộ chỉ số; iii) Có thể áp dụng đồng bộ các giải pháp phi công trình và công trình để giảm thiểu tác động và cải thiện tình trạng CTN ở thành phố Đà Nẵng.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

* Cách tiếp cận: i) Tiếp cận theo quan điểm hệ thống: Nguồn nước của một vùng/lưu vực bao gồm nhiều thành phần, chúng tương tác và ảnh hưởng lẫn nhau Khi nghiên cứu các bài toán liên quan đến TNN cần dựa trên quan điểm hệ thống, chú trọng vào thông số thủy văn, đặc điểm TNN và hệ thống công trình với vai trò điều chỉnh phân bố TNN theo không gian, thời gian để đáp ứng các nhu cầu dùng nước của người dân và phục vụ phát triển KTXH ii) Tiếp cận theo quan điểm quản lý tổng hợp tài nguyên nước: Nguồn nước được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như sinh hoạt, dịch vụ, công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi,… NCSDN giữa các vùng là khác nhau do đặc thù trong phân bố dân cư và phát triển KTXH, bên cạnh đó là sự phân bố không đều theo cả thời gian và không gian dẫn đến sự mất cân bằng giữa nguồn cung và NCSDN Quản lý tổng hợp TNN là nguyên tắc chủ đạo trong các bài toán khai thác và sử dụng nước cũng như đề xuất các giải pháp đảm bảo vấn đề cấp nước của vùng iii)Tiếp cận theo quan điểm phát triển bền vững: Phát triển bền vững là mục tiêu hàng đầu hướng tới trong tất cả các hoạt động phát triển Luận án hướng tới phát triển bền vững TTN trên cả ba khía cạnh: mang lại hiệu quả kinh tế; được xã hội chấp nhận và bảo vệ môi trường Nguồn nước được cung ứng đầy đủ góp phần đảm bảo sự phát triển bền vững về kinh tế, xã hội và môi trường của vùng nghiên cứu

* Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây:

(1) Phương pháp thu thập, điều tra, khảo sát thực địa: nhằm bổ sung, cập nhật những thông

5 tin, số liệu liên quan đến TNN vùng hạ du LVS VGTB, sông Cu Đê thuộc thành phố Đà Nẵng, bao gồm số liệu khí tượng, thủy văn, môi trường, địa hình, kinh tế xã hội, hệ thống các công trình trên lưu vực, tình trạng KTSDN làm đầu vào cho các bài toán về CTN

(2) Phương pháp phân tích, thống kê và tổng hợp: kế thừa có chọn lọc các tài liệu đã có nhằm tập hợp, phân tích đánh giá các số liệu liên quan về TNN, đồng thời nó cũng được sử dụng để xử lý và phân tích số liệu tính toán Phương pháp này được sử dụng xuyên suốt trong toàn bộ nghiên cứu của luận án

(3) Phương pháp mô hình toán: Phương pháp mô hình toán nhằm đánh giá các tác động tích lũy, tác động tương hỗ giữa các yếu tố trên lưu vực đến chế độ thủy văn, điều kiện môi trường Cụ thể luận án đã sử dụng các mô hình MIKE-NAM, MIKE HYDRO BASIN và MIKE 11 để tính toán cân bằng, xác định nguồn nước đến và tình trạng xâm nhập mặn các vùng/lưu vực trong khu vực nghiên cứu

(4) Phương pháp GIS: Phương pháp bản đồ GIS được sử dụng để phân vùng tính toán, xây dựng bản đồ thể hiện mức độ CTN trên các vùng tính toán thuộc thành phố Đà Nẵng

(5) Phương pháp chuyên gia: Phương pháp này được sử dụng để tăng thêm nguồn thông tin và độ tin cậy trong nội dung nghiên cứu Các chuyên gia được tham vấn ý kiến gồm các nhà khoa học có kinh nghiệm thuộc các lĩnh vực tài nguyên nước, thủy văn, sinh thái môi trường từ các trường đại học, viện nghiên cứu, cơ quan quản lý ở cấp Trung ương và địa phương Luận án tham khảo ý kiến chuyên gia về tính phù hợp của bộ chỉ số được lựa chọn, mức độ ảnh hưởng của các chỉ số, phương pháp tính toán giá trị các biến số.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

* Ý nghĩa khoa học: Luận án đã cơ bản hoàn thiện cơ sở khoa học và phương pháp luận để đánh giá mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng Luận án sử dụng phương pháp Delphi kết hợp cùng quy tắc KAMET và phương pháp phân tích hệ thống phân cấp (AHP) xác định trọng số để phát triển khung đánh giá mức độ CTN gồm 4 nhóm chỉ số với 25 chỉ số thành phần có trọng số ảnh hưởng khác nhau đến mức độ CTN Bộ chỉ số cuối cùng được dùng để đánh giá mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng Kết quả đánh giá là cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tác động của việc CTN

* Ý nghĩa thực tiễn: Áp dụng bộ chỉ số vào việc tính toán đánh giá mức độ CTN thành phố Đà Nẵng ở thời điểm hiện trạng (năm 2020) và trong tương lai đến năm 2030 dưới tác động

6 của BĐKH và NBD Qua đó đề xuất được các giải pháp tổng thể giảm thiểu ảnh hưởng của CTN, góp phần giúp cho các nhà quản lý trong việc hoạch định chính sách, quy hoạch, quản lý, KTSDN Khung đánh giá này có thể làm cơ sở áp dụng cho các đô thị ven biển khác ở Việt Nam có điều kiện tương tự trên cơ sở các tài liệu, số liệu cụ thể tại từng địa phương.

Cấu trúc của luận án

Ngoài hai phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Luận án gồm 03 Chương:

- Chương 1 Tổng quan các nghiên cứu về CTN và đánh giá mức độ CTN: Phân tích thực trạng CTN cũng như tổng quan các nghiên cứu liên quan đến CTN và đánh giá mức độ CTN, từ đó xác định hướng và nội dung nghiên cứu của luận án là đánh giá mức độ CTN cho thành phố qua bộ chỉ số WSI

- Chương 2 Cơ sở khoa học, phương pháp luận và số liệu: Xây dựng khung với bộ chỉ số phù hợp đánh giá mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng dựa trên 4 nhóm chỉ số và các chỉ số thành phần Bộ chỉ số và trọng số được phát triển trên cơ sở áp dụng các phương pháp khoa học đã được minh chứng trong thực tiễn kết hợp với việc tham vấn ý kiến các chuyên gia về tính phù hợp của chỉ số trong điều kiện thực tế và độ sẵn có của số liệu liên quan

- Chương 3 Đánh giá mức độ CTN thành phố Đà Nẵng hiện trạng (năm 2020) và tương lai đến năm 2030 dưới tác động của BĐKH và NBD Qua đó đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu tác động của CTN và đảm bảo nguồn cấp nước bền vững cho thành phố Đà Nẵng

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC VÀ GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Các nghiên cứu về căng thẳng nguồn nước trên thế giới

1.1.1 Một số khái niệm và định nghĩa

Tài nguyên nước bao gồm nước mặt, nước dưới đất, nước mưa và nước biển Nguồn nước là các dạng tích tụ nước tự nhiên và nhân tạo Các dạng tích tụ nước tự nhiên bao gồm sông, suối, kênh, mương, rạch, hồ, ao, đầm, phá, các tầng chứa nước dưới đất và các dạng tích tụ nước khác được hình thành tự nhiên Các dạng tích tụ nước nhân tạo bao gồm hồ chứa thủy điện, thủy lợi, sông, kênh, mương, rạch, hồ, ao, đầm và các dạng tích tụ nước khác do con người tạo ra Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền, hải đảo Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới đất ở đất liền, hải đảo, dưới đáy biển

(Luật Tài nguyên nước 2023 [6]) Nghiên cứu này sẽ chỉ giới hạn tài nguyên nước mặt

Cạn kiệt nguồn nước là sự suy giảm nghiêm trọng về số lượng nước, làm cho nguồn nước không còn khả năng khai thác, sử dụng [6]

An ninh nguồn nước (water security): Hiện nay, cùng sử dụng thuật ngữ “an ninh nguồn nước” nhưng các tổ chức quốc tế, các quốc gia có những cách tiếp cận, định nghĩa khác nhau như Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hợp quốc (UNESCO), Ủy ban nước của Liên hợp quốc (UN-Water), Đối tác Nước toàn cầu (Global Water Partnership), Ngân hàng Thế giới (World Bank), … Tuy nhiên, định nghĩa về an ninh nguồn nước (ANNN) trong luận án được hiểu theo Luật Tài nguyên nước năm 2023 [6] như sau: An ninh nguồn nước là việc bảo đảm số lượng, chất lượng nước phục vụ dân sinh trong mọi tình huống, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng, an ninh, môi trường và giảm thiểu rủi ro, tác hại từ các thảm họa do con người và thiên nhiên gây ra liên quan đến nước [6]

Có thể thấy ANNN là một khái niệm rất rộng gồm hầu hết các khía cạnh của lĩnh vực TNN Tuy nhiên trong thực tế ANNN cho các vùng, quốc gia hay lưu vực sông chỉ liên quan đến một hoặc vài thành phần bức thiết và cần được giải quyết gọn gàng để đảm bảo đáp ứng nhu cầu dùng nước Cụ thể hiện nay đối với thành phố Đà Nẵng vấn đề bức thiết nhất là việc chưa đảm bảo cung cấp đủ nước sạch sinh hoạt cho đời sống người dân và phát triển KTXH, gây nên tình trạng căng thẳng trong vấn đề đáp ứng nhu cầu sử dụng nước

Hạn hán là một loại thiên tai phổ biến trên thế giới, gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến đời sống con người và môi trường sinh thái, nhất là ở những quốc gia có nền kinh tế phụ thuộc vào sản xuất nông nghiệp như Việt Nam Tùy theo từng lĩnh vực cụ thể mà hạn hán được hiểu theo những cách khác nhau Theo [7] thì hạn hán là hiện tượng thiếu nước trong một thời gian dài do không có mưa và cạn kiệt nguồn nước Hoặc theo [8] hạn hán là tình trạng thiếu mưa kéo dài hoặc thiếu hụt lượng mưa rõ rệt, có thể được mô tả là một giai đoạn thời tiết khô bất thường với lượng mưa thiếu kéo dài đủ để gây ra sự mất cân bằng thủy văn nghiêm trọng hay nói cách khác, hạn hán là một hiện tượng khí hậu có thể xảy ra ở hầu hết mọi nơi trên thế giới khi lượng nước sẵn có (khí quyển, bề mặt, đất hoặc nước ngầm) giảm đáng kể trong một khoảng thời gian nhất định Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) hạn hán được chia làm 4 loại: hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp và hạn kinh tế - xã hội

Trên thực tế hạn hán xảy ra không chỉ theo một loại đơn độc như hạn khí tượng, hạn thủy văn hay hạn kinh tế - xã hội mà là sự kết hợp giữa các loại hạn với nhau Vì vậy, trong luận án khái niệm hạn hán được xác định theo [7] Với cách tiếp cận này mức độ cạn kiệt nguồn nước được biểu thị thông qua sự suy giảm mực nước hoặc lưu lượng tại các trạm quan trắc và hạn hán được hiểu là sự tổ hợp của hạn thủy văn và hạn kinh tế xã hội

Khan hiếm nước (water scarcity): Khan hiếm nước (KHN) là một vấn đề ngày càng xuất hiện nhiều hơn trên thế giới và hiện có khá nhiều định nghĩa và khái niệm về KHN Theo UN-Water [9], KHN là điểm mà tại đó tác động tổng hợp của tất cả người dùng ảnh hưởng đến việc cung cấp hoặc chất lượng nước theo các thỏa thuận thể chế hiện hành trong chừng mực mà nhu cầu của tất cả các lĩnh vực, bao gồm cả môi trường không thể được đáp ứng đầy đủ FAO (2012) [10] có chung cách tiếp cận khi thừa nhận rằng KHN có thể xảy ra ở bất kỳ mức độ cung và cầu nào rằng nó có nhiều nguyên nhân khác nhau và nó có khả năng được khắc phục hoặc giảm bớt cho một số mức độ Theo đó, KHN được định nghĩa là sự mất cân bằng giữa cung và nhu cầu sử dụng nước ngọt trong một khu vực cụ thể (quốc gia, khu vực, lưu vực sông) do tỷ lệ nhu cầu cao hơn so với nguồn cung sẵn có, theo các quy định thể chế hiện hành (bao gồm cả giá cả) và điều kiện cơ sở hạ tầng KHN báo hiệu bởi nhu cầu không được thỏa mãn, căng thẳng giữa những người sử dụng, cạnh tranh về nước, khai thác nước ngầm quá mức và không đảm bảo được dòng chảy môi trường

Theo UN Glolal Compact - The CEO Water Mandate [11] định nghĩa ngắn gọn KHN là sự dồi dào hoặc thiếu hụt nguồn tài nguyên nước ngọt, nó là hàm số của lượng nước tiêu thụ của con người so với lượng tài nguyên nước ở một khu vực nhất định Như vậy, một khu vực khô cằn có rất ít nước nhưng con người không tiêu thụ nước sẽ không bị coi là “khan hiếm” mà là “khô cằn” Sự KHN là một thực tế vật lý, khách quan có thể được đo lường một cách nhất quán giữa các khu vực và theo thời gian KHN đề cập đến tình trạng thiếu nước tạm thời, đột ngột do sự gián đoạn cụ thể trong hệ thống cấp nước, nó thường gay gắt và tức thời hơn sự CTN Vì vậy, trong luận án khái niệm HKN được hiểu theo [11]

Căng thẳng nguồn nước (water stress): Căng thẳng nguồn nước (CTN) đề cập đến khả năng hoặc sự thiếu hụt khả năng đáp ứng nhu cầu nước ngọt của con người và sinh thái So với tình trạng khan hiếm, CTN là một khái niệm bao hàm và rộng hơn Nó xem xét một số khía cạnh vật lý liên quan đến TNN bao gồm sự sẵn có của nguồn nước; chất lượng nước; khả năng tiếp cận nguồn nước nghĩa là liệu người dân có thể sử dụng nguồn cung cấp nước sẵn có hay không và dòng chảy môi trường [11] Sự CTN phát triển dần dần theo thời gian khi nhu cầu vượt quá nguồn cung trong một khu vực, nó xuất phát từ các yếu tố mang tính hệ thống và đòi hỏi các giải pháp lâu dài về công tác quản lý nước và cơ sở hạ tầng tốt hơn

Theo [12] CTN là một định nghĩa toàn diện và sâu rộng hơn mà sự khan hiếm nước được coi là một phần của nó, cùng với lượng nước sẵn có về chất lượng và số lượng Căng thẳng về nước được coi là khả năng đáp ứng nhu cầu về nước của con người, trong khi khan hiếm nước đề cập đến tỷ lệ nước được sử dụng so với lượng nước sẵn có để sử dụng trong khu vực và theo thời gian, tình trạng khan hiếm nước được đo bằng số lượng vật lý (khối lượng) Ví dụ: Nếu một khu vực nào đó có trữ lượng nước bị ô nhiễm cao, điều đó có nghĩa là khu vực đó không gặp phải tình trạng KHN nhưng phải chịu áp lực rất lớn về nước vì lượng nước phần lớn không thể sử dụng được

Hình 1.1 KHN là một phần của khái niệm CTN [12]

Cùng cách tiếp cận phân biệt giữa KHN và CTN, chuyên gia về nước người Thụy Điển Falkenmark đã phát triển một trong những chỉ số được sử dụng rộng rãi nhất để đo lường căng thẳng về nước [13], chỉ số này dựa trên thước đo lượng nước sẵn có trên đầu người

10 mỗi năm trong quốc gia hoặc khu vực Để xác định mức độ CTN, các cấp độ cung ứng nước được trình bày trong Bảng 1.1 đã được phát triển Qua đó cho thấy với mức 1.700 m 3 /người/năm được sử dụng làm ngưỡng để xác định sự căng thẳng về nước và ngưỡng 1.000 m 3 /người/năm được xem là KHN

Bảng 1.1 Các ngưỡng của chỉ số Falkenmark [13]

Chỉ số (m 3 /người/năm) Tình trạng

250 mg/l) _ theo QCVN 01-1:2018/BYT

4 Nhóm chỉ số Năng lực ứng phó Ứng phó với tình trạng XNM %

Tỉ số giữa lượng nước ngọt được thay thế từ nguồn khác để pha loãng trên tổng lượng nước bị ảnh hưởng bởi XNM Lượng nước thải sinh hoạt được xử lý % Là tỉ số giữa lượng nước thải sinh hoạt được xử lý và tổng lượng nước thải sinh hoạt

Khả năng chi trả tiền nước (Thu nhập bình quân đầu người) %

Là tỉ số giữa số tiền chi trả tiền nước bình quân hằng tháng trên tổng thu nhập bình quân hằng tháng của người dân Ứng phó khi nguồn nước gặp sự cố về ô nhiễm môi trường %

Là tỉ số giữa lượng nước dự phòng cho sinh hoạt theo quy chuẩn và lượng nước cần đáp ứng khi gặp sự cố Ứng phó nhu cầu nước sinh hoạt gia tăng do du lịch cao điểm 3 tháng cuối mùa hạn %

Tỉ lệ % mức độ đáp ứng về áp lực nước tại các hộ sử dụng nước theo quy định

2.2.2 Phương pháp xác định bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước

2.2.2.1 Nguyên tắc cơ bản trong việc xác định các chỉ số căng thẳng nguồn nước

Có rất nhiều yếu tố (biến/chỉ số) liên quan đến TNN và để tính toán được chỉ số WSI cần xác định được các yếu tố chủ yếu phù hợp với điều kiện của từng vùng và phải đảm bảo được các nguyên tắc sau: (i) Phải mang tính đại diện: Các yếu tố được lựa chọn phải là các yếu tố có khả năng gây ra sự CTN; (ii) Có thể đo lường được: Các yếu tố được chọn phải có khả năng tính toán được, nếu chỉ có thể xác định một cách định tính thì sẽ không thể xác định cụ thể mức độ gây ra sự CTN; (iii) Dễ dàng thể hiện trong các công thức: Các yếu tố được lựa chọn phải có khả năng đưa được vào các công thức tính toán; và (iv) Có sẵn dữ liệu để tính toán: Các yếu tố được lựa chọn có khả năng có dữ liệu để có thể tính toán

2.2.2.2 Phương pháp lựa chọn bộ chỉ số

Luận án sử dụng phương pháp Delphi cùng bảng quy tắc KAMET (Knowledge Acquisition for Multiple Experts with Time scales) để phân tích và lựa chọn chỉ số WSI Phương pháp Delphi là một phương pháp nghiên cứu định tính có hệ thống dựa trên đánh giá của các cá nhân được xác định là chuyên gia trong chủ đề đang được xem xét [62], nó cung cấp một giải pháp lặp đi lặp lại để đạt được sự đồng thuận chung của chuyên gia về điểm số hoặc khi các phản hồi đạt được mức độ ổn định nhất định [63] Bên cạnh đó quy tắc KAMET cung cấp một ngưỡng định lượng để dừng các vòng câu hỏi Delphi tiếp theo Quá trình này bao gồm việc lựa chọn các chuyên gia, nhận phản hồi từ các chuyên gia và kiểm tra mức độ đạt yêu cầu theo bộ quy tắc KAMET PhươngphápDelphi được phát triển vào những năm 1950 bởi Olaf Helmer và Norman Dalkey thuộc Tập đoàn RAND để giải quyết một số vấn đề trong các dự án quân sự [64] Kể từ đó, nhiều ứng dụng thực tế của phương pháp đã được thực hiện trong nhiều lĩnh vực, trong đó lĩnh vực thủy văn và quản lý TNN đã và đang được áp dụng [65, 66, 67, 68]

Các bảng câu hỏi được thiết kế để tập trung vào các vấn đề, cơ hội, giải pháp hoặc dự báo Bảng câu hỏi tiếp theo được phát triển dựa trên kết quả của bảng trước đó Quá trình này sẽ dừng lại khi câu trả lời đạt được sự đồng thuận hay khi đã trao đổi đầy đủ thông tin [69] Phương pháp này yêu cầu các chuyên gia được lựa chọn phải có tính tương đồng nhau về lĩnh vực và chuyên môn, từ đó đảm bảo được sự thống nhất trong kết quả Các chuyên gia trả lời bảng câu hỏi trong hai hoặc nhiều vòng Sau mỗi vòng, các chuyên gia được cung cấp một bản tóm tắt ẩn danh về quyết định của các chuyên gia trong vòng trước cũng như lý do họ đưa ra cho các quyết định đó Quá trình lựa chọn chỉ số WSI theo phương pháp Delphi được thực hiện qua 8 bước như Hình 2.2

+ Bước 1: Xây dựng kế hoạch chi tiết cho các bước điều tra;

+ Bước 2: Lựa chọn nhóm chuyên gia có liên quan tới quá trình tham vấn Chuyên gia được lựa chọn là những người hoạt động trong lĩnh vực TNN như Thủy văn, BĐKH, Sinh thái, Môi trường, Thủy lợi, Xây dựng có trình độ tương đồng (từ thạc sĩ trở lên) và có am hiểu về vùng nghiên cứu

Phương pháp tính toán bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước WSI

Căn cứ vào bộ chỉ số như Bảng 2.6, tiến hành tính toán bộ chỉ số WSI đánh giá mức độ CTN Các chỉ số này được lựa chọn trên cơ sở các yếu tố tác động đến mức độ CTN và mỗi nhóm chỉ số lại bao gồm một hoặc nhiều chỉ số Mỗi chỉ số được đo lường bằng một hoặc nhiều biến số Các chỉ số được mô tả và diễn giải theo công thức tính toán như sau:

2.3.1 Nhóm thứ nhất: Nguồn nước và khai thác sử dụng nước (WSI_1) Ở Việt Nam, nguồn nước mặt là nguồn nước chủ yếu được sử dụng cho các mục đích như nông nghiệp (tưới và chăn nuôi), cung cấp nước cho sinh hoạt, dịch vụ, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, thủy điện, vận tải thủy, và phụ thuộc vào đặc điểm từng LVS Đi cùng cùng với nguồn nước là việc KTSDN Việc KTSDN đóng vai trò quan trọng đối với đời sống dân sinh, sự phát triển KTXH và môi trường Nguồn nước đến có khả năng khai thác càng phong phú thì lượng nước cung ứng cho từng lĩnh vực càng ổn định và đảm bảo, qua

51 đó phản ánh mức độ CTN của lưu vực/vùng Nghiên cứu đã chọn nhóm chỉ số Nguồn nước và Khai thác sử dụng nước là nhóm chỉ số thứ nhất Nhóm này bao gồm các chỉ số sau:

2.3.1.1 Độ sẵn có của nguồn nước mặt (WSI_1.1) Độ sẵn có của nguồn nước thể hiện sự phong phú về nguồn nước, đây là một đặc trưng liên quan chặt chẽ tới mức độ CTN của các LVS Nguồn nước đến càng phong phú thì mức độ CTN trên lưu vực càng nhỏ và ngược lại Trong thủy văn, mức độ phong phú của nguồn nước có thể biểu thị thông qua tiềm năng nguồn nước được đặc trưng bởi mô đun dòng chảy bình quân năm trung bình nhiều năm Mo_n (l/s-km 2 ) và mô đun dòng chảy bình quân mùa kiệt trung bình nhiều năm Mo_k (l/s-km 2 ) của lưu vực sông Mô đun dòng chảy bình quân năm/mùa kiệt được tính toán dựa vào chuỗi số liệu quan trắc thủy văn tại cửa ra lưu vực theo công thức sau:

𝐹 ∗ 10 3 (𝑙 𝑠⁄ − 𝑘𝑚 2 ) (2-5) Trong đó: Qo: Lưu lượng bình quân năm/mùa kiệt trung bình nhiều năm (m 3 /s); F: Diện tích lưu vực tính toán (km 2 )

Dựa vào tình hình thực tế biến đổi của M0các LVS ở vùng nghiên cứu và tham vấn ý kiến chuyên gia, luận án đưa ra thang điểm đánh giá chỉ số theo tỉ lệ % giá trị Mô đun dòng chảy bình quân nhiều năm với 5 cấp như Bảng 2.11

Bảng 2.11 Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.1.1) và (WSI_1.1.2)

Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.1.1), (WSI_1.1.2)

Nguồn tài liệu để tính toán

Số liệu KTTV (dòng chảy) của lưu vực

2.3.1.2 Lượng nước bình quân đầu người (WSI_1.2)

Tình trạng CTN của vùng được thể hiện bởi sức ép KTSDN thông qua lượng nước bình quân đầu người Lượng nước mặt bình quân lần lượt gồm các thời đoạn được đề cập trong Thông tư 64/2017/TT-BTNMT gồm lượng nước bình quân đầu người trên năm/mùa cạn/03 tháng liên tục kiệt nhất và tháng kiệt nhất Các chỉ số này rất có ý nghĩa trong việc xem xét lượng nước bình quân đầu người có đáp ứng được NCSDN, nhất là trong các thời đoạn tính toán dòng chảy kiệt Lượng nước mặt bình quân đầu người được tính toán theo lượng nước đến trung bình nhiều năm và số dân trên lưu vực/vùng theo các thời đoạn tính toán như sau:

1 Lượng nước mặt bình quân đầu người trong năm (WSI_1.2.1)

𝑃 (m 3 /người-năm) (2-6) Trong đó: W0: Tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm có khả năng khai thác (m 3 ); P: Tổng dân số của lưu vực/vùng (người) Đánh giá chỉ số này, luận án tham khảo chỉ số Falkenmark [13] dựa trên tổng lượng nước có sẵn cho dân số trong một vùng Thang điểm đánh giá của chỉ số như Bảng 2.12

Bảng 2.12 Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.2.1)

Thang điểm đánh giá chỉ số

Nguồn tài liệu để tính toán

Số liệu KTTV (dòng chảy) của lưu vực, niên giám thống kê

2 Lượng nước mặt bình quân đầu người trong các thời đoạn tính toán dòng chảy kiệt (WSI_1.2.2); (WSI_1.2.3) và (WSI_1.2.4)

Lượng nước mặt bình quân đầu người trong các thời đoạn tính toán dòng chảy kiệt được tính toán theo lượng nước đến trung bình nhiều năm của mùa cạn, 03 tháng kiệt nhất liên tục và tháng kiệt nhất, được xác định theo công thức như sau:

𝑃 (m 3 /người-ngày) (2-7) Trong đó: W0,k: Lần lượt là lượng nước đến trung bình nhiều năm mùa cạn, ba tháng liên tục kiệt nhất và tháng kiệt nhất (m 3 ); P: Tổng dân số của lưu vực (người)

Trên cơ sở cách đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước theo chỉ số Falkenmark, đối với mùa cạn lượng nước bình quân đầu người có thể được tính bằng cách chia các ngưỡng 500 m 3 /người/năm, 800 m 3 /người/năm, 1.000 m 3 /người/năm và 1.700 m 3 /người/năm cho số ngày trong năm là 365 ngày

Bảng 2.13 Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.2.2;_1.2.3;_1.2.4)

TT W(m 3 /người-ngày đêm ) Thang điểm đánh giá chỉ số

Nguồn tài liệu để tính toán

Số liệu KTTV (dòng chảy), niên giám thống kê

2.3.1.3 Mức độ biến đổi nguồn nước (WSI_1.3)

Nguồn nước có sự biến đổi rõ rệt theo thời gian nên sự biến đổi của chuỗi dòng chảy là một thông số phản ánh đặc điểm nguồn nước đến Trong thời gian nhiều năm, nếu LVS có nguồn nước đến biến đổi lớn thì tần số xuất hiện các cực trị (lớn nhất, nhỏ nhất) sẽ càng nhiều và như thế cơ hội xảy ra thiên tai (lũ lụt, hạn hán) sẽ càng cao dẫn đến khó khăn cho việc KTSDN, do đó chỉ số WSI_1.3 là thông số được sử dụng để đánh giá mức độ CTN Trong thủy văn sự biến động nguồn nước đến trong thời gian nhiều năm được tính toán dựa theo chuỗi số liệu quan trắc thủy văn thông qua hệ số biến đổi Cv của nguồn nước Sự biến động nguồn nước được đánh giá theo mức độ biến đổi nguồn nước đến bình quân năm (WSI_1.3.1) và bình quân mùa kiệt (WSI_1.3.2), được xác định theo công thức:

𝑄𝑜: Hệ số dòng chảy năm/mùa kiệt; 𝑄 0 = ∑ 𝑛 𝑖=1 𝑄 𝑖

𝑛 : Lượng dòng chảy trung bình năm/mùa kiệt; Q i : là lượng dòng chảy năm/mùa kiệt thứ i; i là số thứ tự năm/mùa kiệt i=1÷n; n: là tổng số năm/mùa kiệt

Tham khảo [73] cho 60 trạm đo lưu lượng dòng chảy trên cả nước với diện tích lưu vực khống chế tương ứng với cả các LVS loại nhỏ, vừa và lớn Phạm vi dao động và giá trị trung bình của CV ứng với từng loại LVS được thống kê trong Bảng 2.14

Bảng 2.14 Bảng phân loại giá trị trung bình CV theo lưu vực sông [73]

Loại sông Diện tích lưu vực (km 2 ) Phạm vi dao động của CV CV_tb

Các LVS Vu Gia, sông Cu Đê thuộc địa bàn thành phố Đà Nẵng là loại sông vừa và thuộc vùng nhiệt đới trong năm có mùa lũ, mùa kiệt nên lưu lượng dòng chảy dao động lớn, mức trung bình hệ số biến thiên dòng chảy là 0,44 Theo thống kê đề xuất thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.3.1;_1.3.2) như Bảng 2.15

Bảng 2.15 Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.3.1) và (WSI_1.3.2)

TT Cv Thang điểm đánh giá chỉ số

Nguồn tài liệu để tính toán

Số liệu thủy văn (dòng chảy năm) của lưu vực

2.3.1.4 Sức ép khai thác sử dụng nước (WSI_1.4)

Sức ép KTSDN biểu thị tỉ lệ đáp ứng NCSDN trong các lĩnh vực, là chỉ số thể hiện sự căng thẳng nguồn nước và được sử dụng để đánh giá mức độ CTN Theo từng thời đoạn tính toán, chỉ số này gồm chỉ số sức ép KTSDN bình quân năm (WSI_1.4.1) và bình quân mùa kiệt (WSI_1.4.2) Chỉ số (WSI_1.4) được xác định bằng tỷ lệ % giữa NCSDN của các ngành trên tổng lượng nước đến có khả năng khai thác và được tính theo công thức:

Trong đó: Wsd: Tổng nhu cầu SDN của các lĩnh vực trong năm/mùa kiệt (m 3 ); Wo: Tổng lượng nước đến trung bình năm/mùa kiệt (m 3 )

Raskin [61] đã đánh giá chỉ số WSI này là tỷ lệ % lượng nước sử dụng so với lượng nước sẵn có và đưa ra mức đánh giá như sau: khi khai thác từ 20÷40% lượng nước sẵn có được xem là CTN, khai thác >40% lượng nước sẵn có là CTN cao Bên cạnh đó Trung tâm Quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia [74] đã xác định bằng tỷ lệ % giữa lượng nước sử dụng và lượng nước đến: khi tỷ lệ này >1 nước bị khai thác quá mức và tỷ lệ này