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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN ĐẠI TRUNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 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 NGUYỄN ĐẠI TRUNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Mã số: 9580212 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.TS NGUYỄN ANH ĐỨC 2.GS.TS NGUYỄN TRUNG VIỆT HÀ NỘI, NĂM 2024 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Nguyễn Đại Trung i LỜI CÁM ƠN Lời tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Trung Việt TS Nguyễn Anh Đức tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo, khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, mơn Thủy văn Biến đổi khí hậu, Trường Đại học Thủy Lợi Trường Cao đẳng Công nghệ - Kinh tế Thủy lợi miền Trung, giúp đỡ tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận án Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới nhà khoa học, thầy cô đồng nghiệp với tình cảm lịng chân thành động viên, dành nhiều thời gian công sức giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báu suốt trình nghiên cứu thực luận án Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình quan tâm, động viên, khích lệ, ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi để tác giả yên tâm thực hoàn thành luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Câu hỏi nghiên cứu Luận điểm bảo vệ Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC VÀ GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1 Các nghiên cứu căng thẳng nguồn nước giới 1.1.1 Một số khái niệm định nghĩa 1.1.2 Tổng quan nghiên cứu căng thẳng nguồn nước giới .10 1.1.3 Tổng quan nghiên cứu xác định mức độ căng thẳng nguồn nước .15 1.2 Các nghiên cứu nước thành phố Đà Nẵng 24 1.2.1 Các nghiên cứu căng thẳng nguồn nước Việt nam 24 1.2.2 Một số nghiên cứu gần tài nguyên nước có liên quan LVS Vu Gia Thu Bồn thành phố Đà Nẵng 26 1.3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu thành phố Đà Nẵng 28 1.3.1 Đặc điểm tự nhiên KTXH khu vực nghiên cứu 28 1.3.2 Đặc điểm tài nguyên nước 29 1.3.3 Hiện trạng khai thác sử dụng nước 32 1.4 Những tồn tại, hạn chế CTN thành phố định hướng nghiên cứu .34 1.4.1 Những tồn hạn chế nghiên cứu đánh giá mức độ CTN thành phố Việt Nam 34 1.4.2 Định hướng nghiên cứu luận án 35 1.5 Kết luận chương 36 iii CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC 37 2.1 Lựa chọn hướng tiếp cận khung đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước 37 2.2 Phương pháp luận xác định số căng thẳng nguồn nước 39 2.2.1 Cấu trúc số đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước 39 2.2.2 Phương pháp xác định số căng thẳng nguồn nước 41 2.2.3 Xác định trọng số cho số .46 2.3 Phương pháp tính tốn số căng thẳng nguồn nước WSI 50 2.3.1 Nhóm thứ nhất: Nguồn nước khai thác sử dụng nước (WSI_1) 50 2.3.2 Nhóm thứ hai: Hệ sinh thái mơi trường (WSI_2) 57 2.3.3 Nhóm thứ ba: Cung cấp nước sinh hoạt từ CTCNTT (WSI_3) 60 2.3.4 Nhóm thứ tư: Năng lực ứng phó với tình trạng CTN (WSI_4) 63 2.3.5 Tổng hợp số đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước 64 2.4 Phương pháp mô hình tốn 68 2.4.1 Mô diễn biến tài nguyên nước 68 2.4.2 Cơ sở liệu tính tốn .69 2.4.3 Mơ hình MIKE NAM tính tốn thủy văn 70 2.4.4 Mơ hình MIKE HYDRO BASIN tính tốn cân nước .74 2.4.5 Mơ hình thủy động lực học MIKE 11 (HD, AD) 76 2.5 Phân ngưỡng mức độ căng thẳng nguồn nước 80 2.6 Kết luận chương 81 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU 82 3.1 Hiện trạng căng thẳng nguồn nước địa bàn thành phố Đà Nẵng 82 3.1.1 Khả đáp ứng nguồn nước LVS Cu Đê Túy Loan 82 3.1.2 Hạ lưu sông Vu Gia Thu Bồn An Trạch, Bàu Nít Tứ Câu 83 3.1.3 Thực trạng căng thẳng nguồn nước, thiếu nước thành phố Đà Nẵng 84 3.2 Dự báo nhu cầu sử dụng nước xác định dòng chảy Đà Nẵng 85 3.2.1 Tính tốn dự báo nhu cầu sử dụng nước .86 3.2.2 Tính tốn xác định dòng chảy thành phố Đà Nẵng .91 3.3 Tính tốn số đánh giá mức độ CTN thành phố Đà Nẵng 97 iv 3.3.1 Tính tốn số 97 3.3.2 Mức độ căng thẳng nguồn nước qua số 120 3.3.3 Đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước thành phố Đà Nẵng .124 3.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ CTN thành phố Đà Nẵng .127 3.4.1 Cơ sở khoa học thực tiễn đề xuất giải pháp 127 3.4.2 Định hướng giải pháp chung nhằm giảm thiểu tình trạng căng thẳng nguồn nước 128 3.4.3 Phân tích lựa chọn giải pháp ưu tiên, phù hợp cho thành phố Đà Nẵng 130 3.4.4 Đánh giá hiệu giải pháp giảm thiểu mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng 138 3.5 Kết luận chương 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .141 Những kết đạt luận án 141 Những đóng góp luận án .142 Tồn hướng nghiên cứu tiếp .142 Kiến nghị 143 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 KHN phần khái niệm CTN .9 Hình 1.2 Bốn khía cạnh tình trạng KHN 13 Hình 1.3 Mức độ ảnh hưởng khan nước đến GDP 15 Hình 1.4 Phân bố số vùng căng thẳng TNN thành phố Jakarta, Indonesia 20 Hình 1.5 Tình trạng khan nước đô thị 22 Hình 1.6 Khung đánh giá số an ninh nguồn nước đô thị (UWSI) 23 Hình 1.7 Bản đồ hành thành phố Đà Nẵng 28 Hình 1.8 Mạng lưới sông suối thành phố Đà Nẵng 29 Hình 1.9 Phạm vi xâm nhập mặn vùng cửa sông thuộc Đà Nẵng 32 Hình 1.10 Sơ đồ khối tổng thể trình nghiên cứu luận án 36 Hình 2.1 Sơ đồ khối xác định khung nghiên cứu mức độ CTN 39 Hình 2.2 Quy trình tham vấn lựa chọn số WSI theo phương pháp Delphi 43 Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn trọng số theo phương pháp AHP 47 Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn biến số chuẩn hóa thành số WSI 49 Hình 2.5 Sơ đồ tính xác định dòng chảy thành phố Đà Nẵng 68 Hình 2.6 Sơ đồ mạng lưới trạm KTTV LVS VGTB (Nguồn: Đài KTTV tỉnh Quảng Nam) 69 Hình 2.7 Sơ đồ phân chia tiểu lưu vực sông VGTB .71 Hình 2.8 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Nơng Sơn Thạnh Mỹ .72 Hình 2.9 Phân chia TLV sơng Cu Đê 73 Hình 2.10 Kết hiệu chỉnh lưu vực Thượng Nhật từ 1981÷1996 73 Hình 2.11 Kết kiểm định lưu vực Thượng Nhật từ 1997÷2014 .73 Hình 2.12 Sơ đồ tính tốn mơ hình MIKE HYDRO Basin cho LVS VGTB 75 Hình 2.13 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình MIKE HYDRO BASIN LVS VGTB 75 Hình 2.14 Sơ đồ mơ xâm nhập mặn vào sơng phương pháp mơ hình 76 Hình 2.15 Sơ đồ thủy lực sơng VGTB thiết lập mơ hình MIKE 11 76 Hình 2.16 Bố trí biên nhập lưu mơ hình 77 Hình 2.17 Sơ đồ mạng lưới sơng Cu Đê mơ hình MIKE 11 .79 Hình 2.18 Ranh giới xâm nhập mặn lớn vào thời kỳ tháng năm 2017 sông Cu Đê 79 Hình 3.1 Sơ đồ phân vùng SDN theo LVS thuộc thành phố Đà Nẵng 86 Hình 3.2 Phân bố lượng dịng chảy bình qn giai đoạn 1980÷2016 95 Hình 3.3 Phân bổ lượng dịng chảy bình qn giai đoạn 2016÷2035 97 Hình 3.4 Tỉ lệ thất nước địa bàn TP Đà Nẵng giai đoạn 2015÷2021 115 Hình 3.5 Điểm đánh giá nhóm số (WSI_1) năm 2020 122 Hình 3.6 Điểm đánh giá nhóm số (WSI_1) năm 2030 122 Hình 3.7 Điểm đánh giá nhóm số WSI_2 năm 2020 .123 Hình 3.8 Điểm đánh giá nhóm số WSI_2 năm 2030 .123 vi Hình 3.9 Điểm đánh giá nhóm số WSI_3 năm 2020 .123 Hình 3.10 Điểm đánh giá nhóm số WSI_3 năm 2030 123 Hình 3.11 Điểm đánh giá nhóm số WSI_4 năm 2020 124 Hình 3.12 Điểm đánh giá nhóm số WSI_4 năm 2030 124 Hình 3.13 Biểu đồ mức độ CTN thành phố Đà Nẵng năm 2020 124 Hình 3.14 Biểu đồ mức độ CTN thành phố Đà Nẵng năm 2030 126 Hình 3.15 Biểu đồ so sánh mức độ CTN thành phố Đà Nẵng năm 2020 năm 2030 .127 Hình 3.16 Vị trí hồ chứa nước Sơng Bắc LVS Cu Đê 132 Hình 3.17 Vị trí cần tăng cường độ che phủ rừng địa bàn thành phố Đà Nẵng 134 Hình 3.18 Tương quan cấp lưu lượng Ái Nghĩa với ranh giới XNM sông Hàn Cầu Đỏ - Nguồn 137 Hình 3.19 Vị trí đề xuất đập ngăn mặn sơng Hàn – Cầu Đỏ 137 Hình 3.20 So sánh số căng thẳng nguồn nước có chưa có giải pháp 138 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các ngưỡng số Falkenmark 10 Bảng 1.2 Tác động thiếu nước Hoa Kỳ ngành nông nghiệp .14 Bảng 1.3 Khung đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước Jakarta 19 Bảng 1.4 Khung đánh giá ANNN Lạc Dương 20 Bảng 1.4 Khung đánh giá ANNN sinh hoạt thành phố Addis Ababa, Ethiopia 21 Bảng 1.6 Khung đánh giá an ninh nguồn nước đô thị thành phố Ibb, Yemen .23 Bảng 1.7 Khung đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước khu vực Nam Trung Bộ 25 Bảng 1.8 Khung đánh giá ANNN cho thành phố Hà Nội 25 Bảng 1.9 Khung đánh giá mức độ khan nước cho thành phố Hồ Chí Minh .26 Bảng 1.10 Nguồn nước sơng lưu vực 30 Bảng 1.11 Trữ lượng nước đất khai thác 31 Bảng 1.12 Các đặc trưng thủy triều vịnh Đà Nẵng 31 Bảng 1.12 Hiện trạng cơng trình cấp nước sinh hoạt sản xuất phi nông nghiệp .33 Bảng 2.1 Đặc điểm tỷ lệ tới hạn (Căng thẳng nguồn nước) 38 Bảng 2.2 Bộ số đề xuất ban đầu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước 40 Bảng 2.3 Mẫu câu hỏi mức độ liên quan số đánh mức độ CTN đô thị 43 Bảng 2.4 Bảng Quy tắc KAMET phân tích đánh giá sử dụng phương pháp Delphi 44 Bảng 2.5 Kết xin ý kiến chuyên gia số 45 Bảng 2.6 Kết số đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước 46 Bảng 2.7 Bảng mức độ ưu tiên chuẩn 47 Bảng 2.8 Ma trận so sánh cặp 48 Bảng 2.9 Véc tơ trọng số .48 Bảng 2.10 Bảng phân loại số ngẫu nhiên RI 48 Bảng 2.11 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.1.1) (WSI_1.1.2) 51 Bảng 2.12 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.2.1) 52 Bảng 2.13 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.2.2;_1.2.3;_1.2.4) 52 Bảng 2.14 Bảng phân loại giá trị trung bình CV theo lưu vực sơng .53 Bảng 2.15 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.3.1) (WSI_1.3.2) 53 Bảng 2.17 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.4.1), (WSI_1.4.2) 54 Bảng 2.17 Mức đánh giá chất lượng nước theo VN_WQI 55 Bảng 2.18 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.5) .55 Bảng 2.19 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.6) .56 Bảng 2.20 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.7) .56 Bảng 2.21 Thang điểm đánh giá số (WSI_1.8) .57 Bảng 2.22 Phần trăm (%) Q0 cho tính tốn DCMT theo phương pháp Tennant 58 Bảng 2.23 Thang điểm đánh giá số (WSI_2.1) .58 Bảng 2.24 Thang điểm đánh giá số (WSI_2.2) .59 Bảng 2.25 Thang điểm đánh giá số (WSI_2.3) .59 viii