Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu an ninh nguồn nước cho phát triển bền vững lưu vực sông Mã

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm nghiên cứu xây dựng được bộ chỉ số ANNN lưu vực sông Việt Nam phù hợp với đặc điểm và điều kiện khai thác sử dụng nước trên lưu vực. Ứng dụng bộ chỉ số được đề xuất để đánh giá mức độ đảm bảo ANNN cho các vùng điển hình của lưu vực sông Mã. Từ đó đề xuất một số định hướng giải pháp đảm bảo ANNN có tính khả thi và phù hợp với điều kiện thực tế của lưu vực.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ MÙI NGHIÊN CỨU AN NINH NGUỒN NƢỚC CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LƢU VỰC SƠNG MÃ Chun ngành: Mơi trường đất nước Mã số chuyên ngành: 44 03 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018 Cơng trình hồn thành Trƣờng Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Lê Đình Thành Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại: Trường Đại học Thủy Lợi vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Hiện nay, an ninh nguồn nước (ANNN) trở thành vấn đề lớn cấp thiết nhiều lưu vực sông (LVS) khu vực giới, đặc biệt LVS liên quốc gia vùng lãnh thổ khan nước Lưu vực sơng Mã đánh giá có tiềm nguồn nước dồi xảy căng thẳng khai thác sử dụng (KTSD) tài nguyên nước nguyên nhân sau: (i) Sự phân bố tài nguyên nước (TNN) không đồng theo không gian, thời gian gây lũ lụt hạn hán, ảnh hưởng lớn tới KTSD nước vùng lưu vực (ii) Thiên tai lũ lụt hạn hán hệ thống sông Mã thường xuyên xảy (iii) Chế độ thủy văn dòng chảy chính, sông nhánh thuộc LVS Mã thay đổi nhiều ảnh hưởng việc xây dựng, khai thác cơng trình sử dụng nước vừa nhỏ lưu vực Cùng với hình thời tiết bất thường, cực đoan biến đổi khí hậu (BĐKH) tác nhân gây bão, lũ lớn cạn kiệt nguồn nước lưu vực (iv) Về chất lượng nước lưu vực xảy ô nhiễm nặng số vị trí sơng Lèn, sơng Lạch Trường, sơng n, hạ lưu dòng sơng Mã Để đóng góp thêm sở khoa học thực tiễn cho công tác quy hoạch, khai thác, quản lý TNN cho phát triển bền vững KTXH bảo vệ môi trường hiệu cho LVS Mã điều kiện nay, cần thiết phải xây dựng “chỉ số an ninh nguồn nước” lưu vực công vụ cho PTBV lưu vực Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu xây dựng số ANNN lưu vực sông Việt Nam phù hợp với đặc điểm điều kiện khai thác sử dụng nước lưu vực - Ứng dụng số đề xuất để đánh giá mức độ đảm bảo ANNN cho vùng điển hình lưu vực sơng Mã Từ đề xuất số định hướng giải pháp đảm bảo ANNN có tính khả thi phù hợp với điều kiện thực tế lưu vực 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án: yếu tố TNN mặt môi trường nước mặt lưu vực sông Mã nhằm xác lập “bộ số” cho việc đảm bảo ANNN bảo vệ môi trường bền vững Phạm vi không gian: Phần LVS Mã thuộc địa phận Việt Nam (bao gồm khu vực thuộc tỉnh Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ An Thanh Hóa) Phạm vi thời gian: Xác định số an ninh nguồn nước LVS Mã năm 2015 cho tương lai tính đến năm 2030 Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Cách tiếp cận luận án: tiếp cận theo quan điểm hệ thống; quan điểm quản lý tổng hợp tài nguyên nước tiếp cận theo quan điểm phát triển bền vững Các phương pháp nghiên cứu: Phương pháp điều tra khảo sát thực địa; phương pháp kế thừa phân tích chun gia; phương pháp mơ hình tốn thủy văn mơi trường; phương pháp phân tích thống kê tổng hợp; phương pháp đồ Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Các kết nghiên cứu luận án góp phần vào việc đưa nhận thức, cập nhật kiến thức phương pháp luận ANNN Việt Nam, đặc biệt LVS Mã nơi chưa có nghiên cứu trực tiếp ANNN Ý nghĩa thực tiễn: Các kết nghiên cứu luận án góp phần nâng cao hiệu khai thác, sử dụng TNN thông qua việc đảm bảo số ANNN giải pháp bảo vệ môi trường (BVMT) bền vững cho vùng khác LVS Mã Từ mở rộng nghiên cứu cho lưu vực khác Những đóng góp luận án (1) Luận án nghiên cứu xây dựng số ANNN lưu vực sông phù hợp với điều kiện đặc điểm khai thác sử dụng nước LVS Việt Nam phục vụ PTBV kinh tế, xã hội lưu vực (2) Ứng dụng số ANNN đề xuất để tính số cho ba vùng điển hình có mức độ căng thẳng cao nguồn nước áp lực mơi trường LVS Mã Từ đề xuất số định hướng giải pháp nhằm đảm bảo ANNN cho PTBV kinh tế xã hội bảo vệ môi trường lưu vực CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ANNN VÀ GIỚI THIỆU LƢU VỰC SÔNG MÃ 1.1 Định nghĩa ANNN Hiện có nhiều định nghĩa khác ANNN kể đến số định nghĩa sau: Tổ chức cộng tác nước tồn cầu (GWP) năm 2000 đề xuất khái niệm: “ANNN đảm bảo an toàn nguồn nước cấp độ từ gia đình đến tồn cầu, có nghĩa người cung cấp đủ nước với chi phí phải phục vụ nhu cầu thiết yếu sống, đồng thời đảm bảo môi trường tự nhiên bảo tồn phát huy„„ D.Grey C.W.Sadoff năm 2007 đưa định nghĩa: „„ANNN lượng nước sẵn có, đảm bảo trữ lượng chất lượng cho sức khỏe, sinh hoạt, hệ sinh thái sản xuất tính đến khả xảy rủi ro cho người, môi trường kinh tế„„ Nói cách đơn giản, ANNN liên quan đến việc KTSD nguồn nước hạn chế ảnh hưởng tiêu cực 1.2 Tổng quan nghiên cứu ANNN Trên giới ANNN nghiên cứu từ phương pháp luận đến xây dựng số, số ANNN ứng dụng cho vùng, lĩnh vực khác Mỗi nghiên cứu có cách tiếp cận khác theo quan điểm nghiên cứu, vùng nghiên cứu có đặc điểm khác nên số ANNN, phương pháp tính khác phù hợp cho vùng Ở Việt Nam ANNN vấn đề nên có nghiên cứu vấn đề Đối với LVS Mã vấn đề bỏ ngỏ, chưa nghiên cứu Giới thiệu chung lƣu vực sông Mã 1.3 1.3.1 Lưu vực sơng Mã nhánh sơng Lưu vực sông Mã bao gồm tỉnh Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ An, Thanh Hóa Lào Tổng diện tích lưu vực 28.400 km2 phần diện tích thuộc Việt Nam 17.600 km2 chiếm 62% diện tích lưu vực, phần thuộc Lào 10.800 km2 chiếm 38% Sơng Mã có sơng nhánh lớn sau: Sông Chu, sông Bưởi, sông Cầu Chày, sông Hoạt hai phân lưu sơng Lèn Hình 1.1 Bản đồ LVS Mã vùng phụ cận 1.3.2 sông Lạch Trường Điều kiện kinh tế xã hội Dân cư văn hóa, xã hội: Theo số liệu thống kê dân số lưu vực sông Mã năm 2015 4.098.686 người Tỷ lệ tăng dân số 1,5%, tỉnh Thanh Hóa có tốc độ tăng dân số tự nhiên khoảng 0,68%, khu vực miền núi 2% Mật độ dân số bình qn tồn lưu vực 233 người/km2, cao thành phố Thanh Hóa 2.407 người/km2, thấp huyện Sốp Cộp có 31 người/km2 Các ngành kinh tế chính: Trên lưu vực có nhiều ngành kinh tế: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi, thủy sản, du lịch… nhiều khu công nghiệp (KCN): KCN Đình Hương –Tây Ga; KCN Lễ Mơn; khu kinh tế Nghi Sơn; KCN Lam Sơn nhiều cụm công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp 1.3.3 1.3.3.1 Nguồn nước LVS Mã liên quan đến ANNN bảo vệ môi trường Số lượng nước Lượng mưa năm trung bình nhiều năm: lưu vực khoảng 1.600 mm phân bố không theo không gian (giữa vùng) thời gian (các tháng) năm Tổng lượng mưa mùa mưa chiếm 70-90% tổng lượng mưa năm, tổng lượng mưa mùa khô chiếm 10-30% tổng lượng mưa năm Sự phân bố lượng mưa không gây nên mùa mưa thừa nước gây lũ lụt, mùa khô thiếu nước gây hạn hán, xâm nhập mặn D ng ch năm trung bình nhiều năm: LVS Mã khoảng 18 tỷ m3, tương ứng với lưu lượng 570 m3/s, mô đun dòng chảy 20 l/s.km2 Trong đó, phần dòng chảy sản sinh lãnh thổ Việt Nam 14,1 tỷ m3 với mô đun 25,3 l/s.km2, địa phận Lào 3,9 tỷ m3 với mô đun 11,4 l/s.km2 1.3.3.2 Đặc điểm nguồn nước LVS Mã liên quan đến ANNN b o vệ môi trường (1) Lưu vực sông Mã phần thuộc Việt Nam có phần thượng lưu thuộc Lào nên nguồn nước LVS Mã có phần sản sinh bên ngồi lãnh thổ Việt Nam, có liên quan đến sử dụng nước Lào quốc gia thượng nguồn tăng cường khai thác sử dụng (KTSD); (2) Lưu vực sơng Mã có nguồn nước dồi phân bố không theo không gian, thời gian dẫn đến mùa mưa thừa nước gây lũ lụt, mùa khô thiếu nước gây hạn hán, xâm nhập mặn; (3) Là LVS lớn miền Trung, địa hình chia cắt biến đổi phức tạp nên nguồn nước LVS Mã biến đổi diễn biến rõ rệt theo không gian (giữa khu vực) thời gian (giữa hai mùa lũ mùa kiệt) Điều tác động tới khai thác, nhu cầu sử dụng nước vùng, qua ảnh hưởng đến ANNN nhánh sông, vùng lưu vực 1.3.4 1.3.4.1 Môi trường, chất lượng nước thiên tai Về chất lượng nước Trên LV xảy ô nhiễm nặng tập trung nhánh sơng chính: nhánh sơng Bưởi, sơng Cầu Chày có dấu hiệu nhiễm; nhán sông Lèn, sông Lạch Trường, sông Yên, vùng hạ lưu dòng sơng Mã xảy nhiễm nặng tập trung điểm xả KCN, cụm công nghiệp (CCN), dòng sơng chảy qua khu dân cư đông đúc Trong tương lai KCN, CCN, thị ngày hình thành mới, mở rộng gia tăng áp lực MT 1.3.4.2 Về thiên tai môi trường LVS Mã Trên lưu vực sông Mã thường xuyên xảy thiên tai: Bão lũ lụt, hạn hán xâm nhập mặn, biến đổi khí hậu, lũ quét, sạt lở đất…đã gây thiệt hại lớn đến phát triển KTXH người LVS Mã 1.3.5 Tình hình KTSD nước quy hoạch quản lý TNN lưu vực sơng Mã Các cơng trình khai thác sử dụng nước: Trên LVS Mã có hàng trăm cơng trình thủy lợi, thủy điện xây dựng khắp nhánh sông Sự hoạt động KTSD nước cơng trình làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái (HST) mơi trường (MT) dòng sơng Qu hoạch qu n lý tài ngu ên nước LVS: Quản lý tài nguyên nước (QLTNN) LVS chủ yếu theo phương thức truyền thống; Trên LVS chưa có phương án chia sẻ phân bổ hợp lý nguồn nước ngành đảm bảo nước cho HST môi trường; Xảy mâu thuẫn xung khắc sử dụng nước vùng, ngành; Trên LVS Mã chưa có quy hoạch QLTHTNN lưu vực sông (quy hoạch TNN lưu vực sông) xây dựng phê duyệt Nhà nước; Chưa có Ban QLLVS Mã thành lập 1.4 1.4.1 Những hạn chế, tồn nghiên cứu ANNN trƣớc định hƣớng nghiên cứu luận án Những hạn chế tồn Cho đến có nhiều nghiên cứu Việt Nam lưu vực sông Mã, nhiên nghiên cứu tập trung nghiên cứu vấn đề sau: - Hầu hết nghiên cứu tập trung phần diện tích lưu vực thuộc Việt Nam sông Việt Nam có tới 63% tổng lượng dòng chảy đến từ nước ngồi Điều gây khó khăn cho Việt Nam việc chủ động nguồn nước KTSD quản lý cho phát triển KTXH bảo vệ MT; - Các nghiên cứu tập trung nghiên cứu phục vụ cho mục đích riêng lẻ khu vực mà không quan tâm đến ngành sử dụng nước khác Điều dẫn đến bất cập, thiếu bền vững TNN lưu vực; - ANNN Việt Nam vấn đề nên có nghiên cứu vấn đề Đối với LVS Mã vấn đề bỏ ngỏ, chưa nghiên cứu 1.4.2 Định hướng nghiên cứu luận án Định hướng nghiên cứu luận án tóm tắt sơ đồ hình1.2 Kết luận chƣơng 1: ANNN lĩnh vực giới Việt Nam Mặc dù có nhiều nghiên cứu ANNN giới, nhiên vùng, lưu vực có đặc điểm khác nên số ANNN khác phù hợp điều kiện vùng, lưu vực Hình 1.2 Sơ đồ nghiên cứu số ANNN LV sông Mã Ở Việt Nam nghiên cứu ANNN hạn chế, đặc biệt chưa có nghiên cứu cho LVS Trên LVS Mã, chưa có nghiên cứu trực tiếp cụ thể ANNN xảy nhiều vấn đề liên quan đến ANNN lưu vực CHƢƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC CHỈ SỐ AN NINH NGUỒN NƢỚC LƢU VỰC SÔNG VIỆT NAM 2.1 Phƣơng pháp nguyên tắc xây dựng, lựa chọn số ANNN Nghiên cứu luận án xây dựng số ANNN dựa phương pháp luận tiêu chí SMART–viết tắt Specific–Measurable –Attainable–Realistic– Times bound Tiêu chí biểu thị tình trạng ANNN chịu chi phối yếu tố: Cụ thể, dễ hiểu - Đo lường – Có thể đạt - Thực tế- Thời gian hoàn thành (Shahin Mahbod, 2007), ký tự SMART đề cập đến tiêu chí khác để đánh giá mục tiêu Trong nghiên cứu LA sử dụng tiêu chí SMART để lựa chọn xây dựng số cụ thể Bộ số ANNN lưu vực sông xây dựng, lựa chọn theo nguyên tắc: Sự phù hợp với yêu cầu đánh giá chấp nhận rộng rãi; Các số lựa chọn phải xác định rõ ràng, kiểm chứng; Có thể đo phương pháp xác chi phí giới hạn cho phép; Có độ nhạy cao, xu hướng biến đổi; Các số phải có tính đại diện tổng hợp; Số lượng số không nhiều 2.2 Nghiên cứu xây dựng số ANNN lƣu vực sông Việt Nam Trên sở phương pháp, tiêu chí SMART, nguyên tắc xây dựng số ANNN, với điều kiện cụ thể lưu vực, luận án nghiên cứu lựa chọn đưa phân tích nhóm số ANNN bao gồm 18 số: Bảng 2.1 Tổng hợp nhóm số, số ANNN lưu vực sơng Việt Nam Cơng thức tính TT Tên kí hiệu số Đơn vị I WSI(1)- Nhóm số ANNN liên quan đến nguồn nƣớc đến lƣu vực sông WSI(1,1)- Chỉ số ANNN Q dựa vào mức độ phong l/s.km2 M = x10 3 phú nguồn nước M0 F WSI(1,2)- Chỉ số ANNN n dựa vào mức độ biến đổi  K i  12  i 1 nguồn nước đến LV sơng Cv  n 1 Cv II WSI(2)- Nhóm số ANNN liên quan đến cung cấp nƣớc cho dân sinh WSI(2,1)- Chỉ số ANNN dựa vào mức độ cung cấp nước cho dân cư WSI(2,2)- Chỉ số ANNN dựa vào mức độ cung cấp nước cơng trình cấp nước tập trung WSI(2,3)- Chỉ số ANNN dựa vào mức độ bảo vệ vệ sinh nguồn nước Pat x100% P % Pp % P % x100% WVS x100% Wh Diễn giải Q: Lưu lượng bình quân năm trung bình nhiều năm lưu vực; F: diện tích lưu vực Ki: hệ số mơ đun năm thứ i; n: tổng số năm tính tốn Pat: số người cung cấp nước sạch; P: tổng số dân khu vực Pp: Số người dân cung cấp nước từ cơng trình cấp nước tập trung; P: Tổng số dân khu vực Wvs: Số hộ gia đình có hố xí hợp vệ sinh; Wh: Tổng số hộ khu vực Wsd: Lượng nước sử dụng dân cư từ cơng trình cấp nước x100% % tập trung; Wc Wc: Lượng nước cấp cơng trình cấp nước tập trung III WSI(3)- Nhóm số ANNN dựa vào mức độ khai thác sử dụng nƣớc lƣu vực sông Wsd: Tổng lượng nước sử dụng WSI(3,1)- Chỉ số ANNN Wsd lưu vực; dựa vào mức độ KTSD % x100% W: tổng lượng nước đến LV nước lưu vực W WSI(2,4)- Chỉ số ANNN dựa vào mức độ tổn thất nước cơng trình cấp nước tập trung Wsd 10 phú nguồn nước Chỉ số ANNN dựa vào mức độ biến đổi WSI(1,2) >0,4 0,4->0,3 0,3->0,2 0,2-0,1 80-90 >90 nước cho dân cư Chỉ số ANNN dựa vào mức độ cung cấp WSI(2,2) % 70-80 >80-90 >90 nước CTCNTT Chỉ số ANNN dựa vào mức độ bảo vệ vệ WSI(2,3) % 70-80 >80-90 >90 sinh nguồn nước III WSI(3)- Nhóm số ANNN dựa vào mức độ KTSD nƣớc lƣu vực sông Chỉ số ANNN dựa vào mức độ KTSD WSI(3,1) % >70 70->40 40->30 30-20 0,35-1 >1 dụng nước nông nghiệp Chỉ số ANNN dựa vào suất sử WSI(3,3) USD/m3 5,5-20 >20-50 >50 dụng nước cơng nghiệp IV WSI(4)- Nhóm số ANNN liên quan đến bảo vệ HST mơi trƣờng dòng sơng Chỉ số ANNN dựa (>10(>20vào mức độ trì WSI(4,1) m3/s 30%Q0 nước cho HST MT 20)%Q0 30)%Q0 sơng Chỉ số ANNN dựa đánh giá chất 10 WSI(4,2) 50-75 >75-90 >90 lượng nước sơng Chỉ số ANNN dựa vào xem xét ảnh hưởng KTSD nước ≥1 hồ đập thủy sơng 11 WSI(4,3) Cơng trình >3 lợi, thủy điện đến nhánh biến đổi dòng chảy suy giảm HST MT sơng V WSI(5)- Nhóm số ANNN dựa vào rủi ro thiệt hại thiên tai Chỉ số ANNN liên USD/người/ 516>1035>408512 quan đến khả WSI(5,1) 12614 năm 1035 4085 12614 ứng phó thiên tai Chỉ số ANNN liên USD/người/ 13 quan đến rủi ro, thiệt WSI(5,2) >8 8->4 4->2 2-1 40 40->20 20->10 10-5 3 3->1 1->0,5 0,5-0,25