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

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Lê Đình Thành

vào lúc giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Hiện nay, an ninh nguồn nước (ANNN) đã trở thành vấn đề lớn và rất cấp thiết đối với nhiều lưu vực sông (LVS) và khu vực trên thế giới, đặc biệt là những LVS liên quốc gia và các vùng lãnh thổ khan hiếm nước

Lưu vực sông Mã được đánh giá là có tiềm năng nguồn nước khá dồi dào nhưng vẫn xảy ra các căng thẳng trong khai thác sử dụng (KTSD) tài nguyên nước do những nguyên nhân sau: (i) Sự phân bố tài nguyên nước (TNN) không đồng đều theo không gian, thời gian đã gây ra lũ lụt và hạn hán, ảnh hưởng rất lớn tới KTSD nước giữa các vùng trên lưu vực (ii) Thiên tai lũ lụt và hạn hán trên hệ thống sông Mã thường xuyên xảy ra (iii) Chế độ thủy văn trên dòng chảy chính, trên các sông nhánh thuộc LVS Mã đã thay đổi rất nhiều do ảnh hưởng của việc xây dựng, khai thác các công trình sử dụng nước vừa và nhỏ trên lưu vực Cùng với các hình thế thời tiết bất thường, cực đoan và biến đổi khí hậu (BĐKH) là tác nhân chính gây bão, lũ lớn và cạn kiệt nguồn nước trên lưu vực (iv) Về chất lượng nước trên lưu vực đã xảy ra ô nhiễm nặng tại một

số vị trí trên sông Lèn, sông Lạch Trường, sông Yên, hạ lưu dòng chính sông

Mã Để đóng góp thêm các cơ sở khoa học và thực tiễn cho công tác quy hoạch, khai thác, quản lý TNN cho phát triển bền vững KTXH và bảo vệ môi trường hiệu quả hơn cho LVS Mã trong điều kiện hiện nay, cần thiết phải xây dựng các

“chỉ số an ninh nguồn nước” của lưu vực như một công vụ cho PTBV lưu vực

2 Mục tiêu nghiên cứu

- 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

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án: là các yếu tố TNN mặt và môi trường nước

mặt lưu vực sông Mã nhằm xác lập “bộ chỉ số” cho việc đảm bảo ANNN và bảo vệ môi trường bền vững

Phạm vi không gian: Phần LVS Mã thuộc địa phận Việt Nam (bao gồm khu

vực thuộc các tỉnh Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ An và Thanh Hóa)

Phạm vi thời gian: Xác định các chỉ số an ninh nguồn nước LVS Mã năm 2015

và cho tương lai tính đến năm 2030

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận của luận án: tiếp cận theo quan điểm hệ thống; quan điểm quản

lý tổng hợp tài nguyên nước và 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 và phân tích chuyên gia; phương pháp mô hình toán thủy văn môi trường; phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp; phương pháp bản đồ

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: Các kết quả nghiên cứu của luận án góp phần vào việc đưa

nhận thức, cập nhật kiến thức và phương pháp luận về ANNN ở Việt Nam, đặc biệt là LVS Mã nơi chưa có các nghiên cứu trực tiếp về ANNN

Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của luận án sẽ góp phần nâng cao

hiệu quả khai thác, sử dụng TNN thông qua việc đảm bảo các chỉ số ANNN và các giải pháp bảo vệ môi trường (BVMT) bền vững cho các vùng khác nhau của LVS Mã Từ đó có thể mở rộng nghiên cứu cho các lưu vực khác

6 Những đóng góp mới của luận án

(1) Luận án đã nghiên cứu xây dựng được bộ chỉ số ANNN của lưu vực sông phù hợp với điều kiện và đặc điểm khai thác sử dụng nước của các LVS ở Việt Nam phục vụ PTBV kinh tế, xã hội của lưu vực

(2) Ứng dụng bộ chỉ số ANNN đã đề xuất để tính chỉ số cho ba vùng điển hình

có mức độ căng thẳng cao về nguồn nước và áp lực môi trường của LVS Mã

Từ đó đề xuất một số định hướng giải pháp nhằm đảm bảo ANNN cho PTBV kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường của lưu vực

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ANNN VÀ GIỚI THIỆU LƯU VỰC SÔNG MÃ

Hiện nay đã có nhiều định nghĩa khác nhau về ANNN có thể kể đến một số định nghĩa như sau:

Tổ chức cộng tác vì nước toàn cầu (GWP) năm 2000 đã đề xuất khái niệm:

“ANNN là sự đảm bảo an toàn nguồn nước ở mọi cấp độ từ gia đình đến toàn cầu, có nghĩa là mọi người đều được cung cấp đủ nước sạch với chi phí phải chăng phục vụ các nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống, đồng thời đảm bảo môi trường tự nhiên được bảo tồn và phát huy„„

D.Grey và C.W.Sadoff năm 2007 đã đưa ra định nghĩa: „„ANNN là lượng nước sẵn có, đảm bảo về trữ lượng và chất lượng cho sức khỏe, sinh hoạt, hệ sinh thái và sản xuất đã tính đến khả năng xảy ra rủi ro cho con người, môi trường

và nền kinh tế„„ Nói một cách đơn giản, ANNN liên quan đến việc KTSD nguồn nước trong khi hạn chế các ảnh hưởng tiêu cực

Trên thế giới ANNN đã được nghiên cứu từ phương pháp luận đến xây dựng bộ chỉ số, chỉ số ANNN và ứng dụng cho các vùng, lĩnh vực khác nhau Mỗi nghiên cứu có các cách tiếp cận khác nhau theo quan điểm của từng nghiên cứu, mỗi vùng nghiên cứu có đặc điểm khác nhau nên các chỉ số ANNN, phương pháp tính khác nhau phù hợp cho từng vùng

Ở Việt Nam ANNN đang là vấn đề mới nên có rất ít các nghiên cứu về vấn đề này Đối với LVS Mã hiện nay vấn đề này còn đang bỏ ngỏ, chưa được nghiên cứu

Hình 1.1 Bản đồ LVS Mã và vùng

phụ cận

1.3.1 Lưu vực sông Mã và các nhánh sông chính

Lưu vực sông Mã bao gồm các tỉnh Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ

An, Thanh Hóa và Lào Tổng diện tích lưu vực là 28.400 km2

trong đó phần diện tích thuộc Việt Nam là 17.600 km2 chiếm 62% diện tích lưu vực, phần thuộc Lào 10.800 km2chiếm 38% Sông Mã có 4 sông nhánh lớn như sau: Sông Chu, sông Bưởi, sông Cầu Chày, sông Hoạt và hai phân lưu chính là sông Lèn và sông Lạch Trường

1.3.2 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 là 4.098.686 người Tỷ lệ tăng dân số 1,5%, trong đó tỉnh Thanh Hóa có tốc độ tăng dân số tự nhiên khoảng 0,68%, ở khu vực miền núi 2% Mật độ dân

số bình quân toàn lưu vực 233 người/km2, cao nhất là thành phố Thanh Hóa 2.407 người/km2, thấp nhất là huyện Sốp Cộp chỉ 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… và nhiều các khu công nghiệp (KCN): KCN Đình Hương –Tây Ga; KCN Lễ Môn; khu kinh tế Nghi Sơn; KCN Lam Sơn và nhiều các cụm công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

1.3.3 Nguồn nước LVS Mã liên quan đến ANNN và bảo vệ môi trường

1.3.3.1 Số lượng nước

Lượng mưa năm trung bình nhiều năm: trên lưu vực khoảng 1.600 mm nhưng

phân bố không đều theo không gian (giữa các vùng) và thời gian (các tháng) trong năm Tổng lượng mưa mùa mưa chiếm 70-90% tổng lượng mưa năm,

tổng lượng mưa mùa khô chỉ chiếm 10-30% tổng lượng mưa năm Sự phân bố lượng mưa không đều đã gây nên mùa mưa thừa nước gây lũ lụt, mùa khô thiếu nước gây hạn hán, xâm nhập mặn

ứng với lưu lượng 570 m3

/s, mô đun dòng chảy là 20 l/s.km2 Trong đó, phần dòng chảy sản sinh trên lãnh thổ Việt Nam là 14,1 tỷ m3 với mô đun 25,3 l/s.km2, trên địa phận Lào 3,9 tỷ m3 với mô đun 11,4 l/s.km2

(2) Lưu vực sông Mã có nguồn nước dồi dào nhưng phân bố không đều 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 một LVS lớn ở miền Trung, địa hình chia cắt biến đổi phức tạp nên nguồn nước LVS Mã biến đổi và diễn biến rất rõ rệt theo không gian (giữa các khu vực) và thời gian (giữa hai mùa lũ và mùa kiệt) Điều đó sẽ tác động tới khai thác, nhu cầu sử dụng nước giữa các vùng, qua đó ảnh hưởng đến ANNN các nhánh sông, các vùng trên lưu vực

1.3.4 Môi trường, chất lượng nước và thiên tai

1.3.4.1 Về chất lượng nước

Trên LV đã xảy ra ô nhiễm nặng tập trung ở các nhánh sông chính: trên nhánh sông Bưởi, sông Cầu Chày đã có dấu hiệu ô nhiễm; trên nhán sông Lèn, sông Lạch Trường, sông Yên, vùng hạ lưu dòng chính sông Mã đã xảy ra ô nhiễm nặng tập trung tại điểm xả của các KCN, cụm công nghiệp (CCN), các dòng

sông chảy qua các khu dân cư đông đúc Trong tương lai các KCN, CCN, đô thị ngày càng hình thành mới, mở rộng sẽ gia tăng áp lực đối với MT

1.3.4.2 Về thiên tai và môi trường trên LVS Mã

Trên lưu vực sông Mã thường xuyên xảy ra thiên tai: Bão và lũ lụt, hạn hán và xâm nhập mặn, biến đổi khí hậu, lũ quét, sạt lở đất…đã gây thiệt hại lớn đến sự phát triển KTXH và con người trên LVS Mã

1.3.5 Tình hình KTSD nước và quy hoạch quản lý TNN lưu vực sông Mã

Các công trình khai thác sử dụng nước: Trên LVS Mã đã có hàng trăm công

trình thủy lợi, thủy điện được xây dựng trên khắp các nhánh sông Sự hoạt động KTSD nước của các công trình đã làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái (HST) và môi trường (MT) dòng sông

Qu hoạch và qu n lý tài ngu ên nước LVS: Quản lý tài nguyên nước

(QLTNN) trên LVS chủ yếu vẫn theo phương thức truyền thống; Trên LVS chưa có phương án chia sẻ và phân bổ hợp lý nguồn nước giữa các ngành cũng như đảm bảo nước cho HST và môi trường; Xảy ra mâu thuẫn xung khắc trong

sử dụng nước giữa các vùng, giữa các ngành; Trên LVS Mã chưa có quy hoạch QLTHTNN lưu vực sông (quy hoạch TNN lưu vực sông) được xây dựng và phê duyệt của Nhà nước; Chưa có Ban QLLVS Mã được thành lập

hướng nghiên cứu của luận án

Hình 1.2 Sơ đồ nghiên cứu chỉ số

ANNN LV sông Mã

- Các nghiên cứu mới chỉ tập trung nghiên cứu phục vụ cho từng mục đích riêng lẻ trong khu vực mà không quan tâm đến các ngành sử dụng nước khác Điều này đã dẫn đến sự bất cập, thiếu bền vững TNN trong lưu vực;

- ANNN tại Việt Nam hiện nay đang là vấn đề mới nên có rất ít các nghiên cứu

về vấn đề này Đối với LVS Mã hiện nay vấn đề này còn đang bỏ ngỏ, chưa được nghiên cứu

1.4.2 Định hướng nghiên cứu của luận án

Định hướng nghiên cứu của luận

án được tóm tắt trong sơ đồ hình1.2

Ở Việt Nam nghiên cứu về ANNN còn rất hạn chế, đặc biệt chưa có nghiên cứu cho các LVS Trên LVS Mã, chưa có nghiên cứu trực tiếp và cụ thể

về ANNN và đã xảy ra nhiều vấn đề liên quan đến ANNN trên lưu vực

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC CHỈ SỐ AN NINH NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VIỆT NAM

Nghiên cứu của luận án xây dựng bộ chỉ số ANNN dựa trên phương pháp luận của tiêu chí SMART–viết tắt của Specific–Measurable –Attainable–Realistic–

Times bound Tiêu chí này biểu thị tình trạng ANNN chịu sự chi phối bởi 5 yếu tố: Cụ thể, dễ hiểu - Đo lường được – Có thể đạt được - Thực tế- Thời gian hoàn thành (Shahin và Mahbod, 2007), mỗi một ký tự SMART đề cập đến một tiêu chí khác nhau để đánh giá mục tiêu Trong nghiên cứu LA sử dụng tiêu chí SMART để lựa chọn và xây dựng các chỉ số cụ thể

Bộ chỉ số ANNN lưu vực sông được xây dựng, lựa chọn theo các nguyên tắc:

Sự phù hợp với yêu cầu đánh giá và được chấp nhận rộng rãi; Các chỉ số được lựa chọn phải được xác định rõ ràng, có thể kiểm chứng; Có thể đo được bằng một phương pháp chính xác và chi phí trong giới hạn cho phép; Có độ nhạy cao, chỉ ra được các xu hướng biến đổi; Các chỉ số phải có tính đại diện tổng hợp; Số lượng chỉ số không quá nhiều

Trên cơ sở phương pháp, các tiêu chí SMART, các nguyên tắc khi xây dựng bộ chỉ số ANNN, cùng với các điều kiện cụ thể của lưu vực, luận án đã nghiên cứu lựa chọn và đưa ra phân tích 6 nhóm chỉ số ANNN bao gồm 18 chỉ số:

Bảng 2.1 Tổng hợp các nhóm chỉ số, chỉ số ANNN lưu vực sông Việt Nam

I WSI(1)- Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến nguồn nước đến lưu vực sông

1

WSI(1,1)- Chỉ số ANNN

dựa vào mức độ phong

phú của nguồn nước M 0

l/s.km 2

0

3 x10 Q

M = F

 Q: Lưu lượng bình quân năm trung bình nhiều năm lưu vực;

F: diện tích lưu vực

2

WSI(1,2)- Chỉ số ANNN

dựa vào mức độ biến đổi

nguồn nước đến LV sông

Cv

n

2 i

i 1 v

dựa vào mức độ cung cấp

nước sạch cho dân cư

dựa vào mức độ cung cấp

nước sạch của các công

P: Tổng số dân trong khu vực

5

WSI(2,3)- Chỉ số ANNN

dựa vào mức độ bảo vệ

vệ sinh nguồn nước

W

W sd : Lượng nước sử dụng của dân cư từ công trình cấp nước tập trung;

W c : Lượng nước cấp của công trình cấp nước tập trung

III WSI(3)- Nhóm chỉ số ANNN dựa vào mức độ khai thác sử dụng nước của lưu vực sông

W: tổng lượng nước đến LV

8

WSI(3,2)- Chỉ số ANNN

dựa vào năng suất sử

dụng nước của nông

nghiệp

USD/m 3 GDPNN

WNN

GDP NN : Tổng sản phẩm GDP trong nước của ngành nông nghiệp; W NN : Tổng lượng nước

sử dụng trong nông nghiệp

9

WSI(3,3)- Chỉ số ANNN

dựa vào năng suất sử

dụng nước của công

nghiệp

USD/m3 GDPCN

WCN

GDP CN : Tổng sản phẩm GDP trong nước của ngành công nghiệp; W CN : Tổng lượng nước

sử dụng trong công nghiệp

IV WSI(4)- Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến bảo vệ HST và môi trường dòng sông

dựa trên đánh giá chất

lượng nước/ô nhiễm

nước trên sông chính

dựa vào xem xét ảnh

hưởng KTSD nước của

các hồ đập thủy lợi, thủy

điện đến biến đổi dòng

chảy và suy giảm HST và

MT sông

Công trình

Số công trình, vị trí, chức năng hoạt động của công trình

V WSI(5)- Nhóm chỉ số ANNN dựa vào các rủi ro thiệt hại do thiên tai

13

WSI(5,1)- Chỉ số ANNN

liên quan đến khả năng

ứng phó thiên tai USD/người/năm

liên quan đến rủi ro, thiệt

hại do bão lũ USD/người/năm

bl

W P

W bl : Thiệt hại do bão, lũ; P: Số dân trên lưu vực trong năm

Quản lý tài nguyên nước

Đánh giá dựa vào cơ sở luật pháp, trình độ và kết quả thực hiện QLTNN trên lưu vực sông, đặc biệt là thực hiện QLTHTNN

18

WSI(6,2)- Chỉ số ANNN

dựa vào kết qảu thực hiện

QLTHLVS

Quản lý lưu vực sông

Đánh giá dựa vào cơ sở luật pháp, trình độ và kết quả thực hiện quản lý tổng hợp LVS (QLTHLVS)

Chỉ số tổng hợp ANNN lưu vực sông được tính theo công thức:

(1) Chỉ số ANNN của nhóm chỉ số: Được tính theo phương pháp trọng số trên

cơ sở điểm số của các chỉ số ANNN và được xác định theo công thức sau:

m

j i, j

j 1 i

Trong đó: WSIi: Chỉ số ANNN của nhóm chỉ số thứ i; WSIi,j: Điểm số của chỉ

số thứ j của nhóm thứ i; i: Số thứ tự của nhóm; j: Số thứ tự của chỉ số j=1-m; m

Tổng số chỉ số ANNN của một nhóm; vj: Trọng số của chỉ số thứ j; v: Tổng

trọng số của một nhóm chỉ số

(2) Chỉ số ANNN của vùng: Tổng hợp chỉ số ANNN của các nhóm chỉ số trên

lưu vực hay khu vực có liên quan và phụ thuộc lẫn nhau được tính theo phương

pháp trọng số của các nhóm chỉ số theo công thức sau:

(3) Phân mức đ m b o ANNN: Trên cơ sở chỉ số ANNN của vùng, của nhóm

chỉ số nghiên cứu phân mức đảm bảo ANNN làm 5 mức từ 1 đến 5 như sau:

Nếu WSI = 1: Đảm bảo ANNN ở mức rất thấp (rất không đảm bảo ANNN)

2: Đảm bảo ANNN ở mức thấp (không đảm bảo ANNN) 3: Đảm bảo ANNN ở mức trung bình (Đảm bảo được ANNN) 4: Đảm bảo ANNN ở mức cao

5: Đảm bảo ANNN ở mức rất cao

Do đặc điểm các LVS khác nhau khi áp dụng cho LVS Mã nghiên cứu chỉ lựa

chọn 17 chỉ số có mức độ tin cậy cao và đặc trưng tốt nhất cho đảm bảo ANNN

lưu vực Các chỉ số, nhóm chỉ số và phân cấp mức độ đảm bảo ANNN của các

chỉ số trên LVS Mã được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Tổng hợp các chỉ số, thang đánh giá ANNN LVS Mã

Thang đánh giá và mức độ đảm bảo ANNN Rất

I WSI(1)- Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến nguồn nước đến lưu vực sông

1 Chỉ số ANNN dựa

vào mức độ phong WSI(1,1) l/s.km2 <10 10-20 >20-40 >40-60 >60

phú của nguồn nước

2

Chỉ số ANNN dựa

vào mức độ biến đổi

của nguồn nước đến

sinh nguồn nước WSI(2,3) % <60 60-70 >70-80 >80-90 >90

III WSI(3)- Nhóm chỉ số ANNN dựa vào mức độ KTSD nước của lưu vực sông

vào năng suất sử

dụng nước của nông

nghiệp

WSI(3,2) USD/m 3 <0,1 0,1-0,2 >0,2-0,35 >0,35-1 >1

8

Chỉ số ANNN dựa

vào năng suất sử

dụng nước của công

(>10- 30)%Q 0 >30%Q 0

lợi, thủy điện đến

biến đổi dòng chảy

và suy giảm HST và

MT sông

WSI(4,3) Công trình >3 3 2

≥1 trên sông nhánh

quan đến rủi ro, thiệt

hại do bão lũ WSI(5,2)

quan đến rủi ro, thiệt

hại do xâm nhập mặn WSI(5,4) ‰ >3 3->1 1->0,5 0,5-0,25 <0,25

VI WSI(6)- Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến quản lý tài nguyên nước, quản lý lưu vực sông

16 Chỉ số ANNN dựa

vào kết quả thực hiện

QLTHTNN

WSI(6,1) Cơ sở luật pháp, thể chế chính sách QLTNN, nguồn nhân

lực, trình độ quản lý, kết quả thực hiện nhiệm vụ quản lý

17

Chỉ số ANNN dựa

vào kết qủa thực hiện

QLTHLVS

WSI(6,2) Cơ sở luật pháp, thể chế chính sách QLLVS, cơ quan

QLLVS, trình độ quản lý và KQ thực hiện nhiệm vụ quản lý