Bài viết xác định trọng số của các nhân tố tác động tới an ninh nguồn nước lưu vực sông Đồng Nai thông qua phương pháp phân tích thứ bậc mờ được sử dụng để đạt được mục tiêu đề ra. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÁNH GIÁ AN NINH NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH THỨ BẬC MỜ (FUZZY AHP) Nguyễn Trúc Lê Trường Đại học Kinh tế, Đại học Quốc gia Hà Nội Tóm tắt: Mục tiêu nghiên cứu xác định trọng số (mức độ nguy cơ) nhân tố tác động tới an ninh nguồn nước (ANNN) lưu vực sông Đồng Nai Phương pháp phân tích thứ bậc mờ (Fuzzy AHP) sử dụng để đạt mục tiêu đề ra, lẽ phương pháp sử dụng phổ biến nghiên cứu giới Trong nghiên cứu này, liệu thu thập thơng qua q trình điều tra khảo sát Kết nghiên cứu cho thấy nhóm nguy gây ANNN lớn nhóm yếu tố mơi trường, nhóm yếu tố thị, nhóm yếu tố thiên tai liên quan tới tính chống chịu nước, nhóm yếu tố kinh tế, nhóm yếu tố gia đình Từ khóa: An ninh nguồn nước, lưu vực sơng Đồng Nai, mơ hình phân tích thứ bậc mờ Summary: The purpose of the study is to determine the importance weights of the factors causing water insecurity on the “Dong Nai” river In this study, the Fuzzy Analytic Hierarchy Process (AHP) is applied to achieve the objective, because of its popularity The study is conducted based on survey data of managers in the 11 provinces and city The results show that the group of environment factors is the most affecting group to water security, followed by by urban factors, natural disasters related to water resistance factors, economic factors, and household factors Keywords: Water security, Dong Nai river basin, Fuzzy Analytic Hierarchy Process GIỚI THIỆU CHUNG* Từ thập kỷ nay, an ninh nguồn nước không vấn đề quốc gia mà trở thành vấn đề tồn cầu Số liệu cơng bố Báo cáo Phát triển nước giới (2015) cho thấy, giới thiếu hụt khoảng 40% nguồn cung cấp nước đến 2030 Đảm bảo an ninh nguồn nước (ANNN) trở thành vấn đề cấp bách thiết tồn hành tinh nói chung khu vực, quốc gia nói riêng hệ thống nguồn nước chung toàn cầu Là số quốc gia xem có trữ lượng nước dồi dào, Việt Nam phải đối đầu với thách thức to lớn an ninh nguồn nước (ANNN) tác động tổng hợp tự nhiên (phân bố nguồn nước không đồng đều, phụ thuộc mạnh mẽ vào nguồn nước sơng bên ngồi ,…) nhân sinh (các hoạt động phát triển liên quan đến sử dụng nước, chất lượng nguồn nước, chu trình nước, khả sinh thủy phân phối nguồn nước theo không gian thời gian,…) Trong đó, Việt Nam chưa có cơng cụ pháp lý với chế tài đủ mạnh để bảo đảm ANNN cho phát triển bền vững Tuy có vai trị to lớn phát triển, bình quân tổng lượng nước chia cho đầu người năm lưu vực sông Đồng Nai thuộc loại thấp Việt Nam Mặc dù có vai trị to lớn việc cung cấp nước để phát triển lãnh thổ động Việt Nam, chất lượng nước hệ thống sông suy giảm theo chiều xấu ảnh hưởng mạnh đến ANNN toàn lưu vực sơng nói chung phần hạ nguồn nơi có hoạt động KT-XH động hiên nói riêng Tình hình khan nước lưu vực sơng Đồng Nai đến mức báo động khẩn cấp Năm 2005 bình quân đầu người 2.486 m3/năm (100%), năm 2010 mức 2.098 m3/người/năm (84%); ngưỡng 4.000 m3/người mức thiếu nước theo tiêu chuẩn Hội Ngày nhận bài: 05/01/2020 Ngày thông qua phản biện: 10/02/2020 Ngày duyệt đăng: 12/02/2020 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tài nguyên nước Quốc tế (IWRA) Theo dự báo tốc độ gia tăng dân số phát triển kinh tế vùng, bình quân đầu người 1.770 m3/người/năm (71,2%, năm 2020), giảm 1.475 m3/người/năm (59,3%, năm 2040) mức khan nước Thực tiễn nêu cho thấy vấn đề ANNN cảnh báo với phân tích rủi ro ảnh hưởng đến phát triển KT-XH, nhiên chưa có nghiên cứu hệ thống chuyên sâu ANNN lãnh thổ Việt Nam nói chung lưu vực sơng Đồng Nai nói riêng Đề xuất giải pháp đảm bảo an ninh nguồn nước, quản lý, sử dụng nước tiết kiệm, hiệu điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng vấn đề cấp thiết PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong nghiên cứu này, phương pháp phân tích thứ bậc trình bày Chang (1996) “Applications of the extent analysis method on fuzzy AHP” đăng “European Journal of Operational Research” sử dụng để xác định trọng số nhóm nguy gây ANNN Phương pháp sử dụng biến ngôn ngữ để biểu diễn đánh giá so sánh đưa hội đồng định Nội dung phương pháp sau: Đặt: X = { x1, x2, …, xn} tập hợp n đối tượng; G = {g1, g2, …, gm} tập hợp m mục tiêu so sánh Theo phương pháp Chang (1996) đối tượng xi biểu diễn tương ứng với đối tượng so sánh, ký hiệu gi Theo đó, đối tượng xi so sánh với m mục tiêu, ta ký hiệu sau: M 1gi , M g2i , , M mgi ; với i = 1, 2, …., n; j = 1,2,…., m (trong giá trị M gji số mờ tam giác) Bước 1: Tính giá trị số mờ tổng hợp cho đối tượng thứ i theo công thức: m n m Si M M gji j 1 i 1 j 1 1 j gi (1) m Trong đó: m m m j M l , m , j j u j ; gi j 1 j 1 j 1 j 1 n m n n 1 j n j , n , n M g li , mi , ui M gi n u i 1 i 1 i 1 j 1 i 1 j 1 i 1 i mi li i 1 i 1 i 1 n m 1 i (2) Bước 2: Tính mức độ quan hệ so sánh số mờ: V ( S1 S ) sup min( M1 ( x), M (y)) (3) y x 1 if m1 m2 if l2 u1 Theo đó, V ( S1 S ) 0 l2 u1 others l2 u1 m1 m2 (4) Bước 3: Tính mức độ khả xảy quan hệ số mờ tốt số mờ lại: V (S S1, S2 , Sn ) V ( S S1 ) and(S S2 ) and ( S Sn ) V ( S Si ) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 KHOA HỌC (với i = 1, 2,…., n) CƠNG NGHỆ (5) Bước 4: Tính véc tơ W’: W ' (d '( A1 ), d '( A2 ), , d '( An ))T (6) với giả định rằng: d '( Ai ) minV(Si St ) i= 1,2,…., n; t= 1, 2, ….n; i ≠ t Trọng số chuẩn hóa: W (d ( A1 ), d ( A2 ), ,d(An ))T & W Wi n i Wi Hình 1: Bản đồ lưu vực sông Đồng Nai (7) 3.2 Kết phân tích i 1 3.2.1 Xác định tiêu chí đánh giá ANNN Khi ta có W số không mờ KẾT QUẢ THẢO LUẬN NGHIÊN CỨU VÀ 3.1 Giới thiệu khái quát lưu vực sông Đồng Nai Hệ thống sông Đồng Nai hệ thống sông nội địa dài Việt Nam; lớn thứ nhì diện tích lưu vực (38.600 km2, sau lưu vực hệ thống sơng Cửu Long), hồn tồn nằm lãnh thổ Việt Nam Lưu vực sông Đồng Nai phủ ranh giới 11 tỉnh thành phố khu vực phía Nam Tây Nguyên: Lâm Đồng, Đắk Nơng, Bình Dương, Bình Phước, Long An, Tây Ninh, Bình Thuận, Ninh Thuận, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu Thành phố Hồ Chí Minh Đây khu vực phát triển KTXH động nước Ước tính 14,6 triệu người cư trú lưu vực; đồng thời có khoảng 17 triệu người sử dụng nước sơng Đồng Nai để sản xuất, vận chuyển, dịch vụ sinh hoạt, đóng góp 63% GDP cơng nghiệp, 41% GDP dịch vụ 28% GDP nơng nghiệp tồn quốc Nhu cầu sử dụng nước tất ngành năm 2015 khoảng 11 tỷ m3 tăng 43% nhu cầu sử dụng nước tại; đến năm 2020 khoảng 128 tỷ m3 Bộ tiêu chí đánh giá an ninh nguồn nước áp dụng cho lưu vực sông Đồng Nai xây dựng dựa khung đánh giá ANNN Diễn đàn nước Châu Á - Thái Bình Dương (2013) khuyến nghị cho nước khu vực Châu ÁThái Bình Dương Bộ số thuộc nhóm số là: ANNN hộ gia đình, ANNN phục vụ hoạt động kinh tế, ANNN cho đô thị, ANNN môi trường ANNN khả phục hồi nguồn nước sau thảm họa 3.2.2 Kết phân cấp mức độ tác động nhân tố tới ANNN Trong nghiên cứu này, phương pháp phân tích thứ bậc sử dụng để xác định mức độ tác động (nguy cơ) nhóm nhân tố cấp nhóm nhân tố cấp gây ANNN hình Hình 2: Mơ hình thứ bậc cho việc xác định trọng số nhân tố Quy trình tính tốn thực theo TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ bước đây: a) Xác định số nhóm số Kết phân tích số liệu điều tra nhận thức người dân cấp quản lý bảo vệ ANNN cho thấy có 05 nhóm nguy gây ANNN, với 15 tiêu chí Mơ hình Fuzzy AHP sử dụng để xác định mức độ tác động (nguy cơ) nhóm nhân tố cấp nhóm nhân tố cấp ANNN Bảng 1: Phân cấp nhân tố an ninh nguồn nước lưu vực sơng Đồng Nai Nhóm số Chỉ số B1 - Nhóm yếu tố An AMT1 - Chất lượng nước (Chỉ số chất lượng nước WQI) ninh nguồn nước môi AMT2 - Điều tiết nước lớp phủ trường AMT3 - Bổ cập nước từ mưa B2 - Nhóm yếu tố an ninh nguồn nước gia đình NGD1 - Khả tiếp cận tới nguồn nước cấp (mật độ sông suối) NGD2 - Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt (mật độ dân số) NGD3 - Nhu cầu sử dụng nước (mật độ giao thông) B3 - Nhóm yếu tố LTC1 - Tai biến ngập lụt & xâm nhập mặn thiên tai liên quan tới LTC2 - Tai biến hạn hán tính chống chịu LTC3 - Tính nhạy cảm (độ dốc) nước B4 - Nhóm yếu tố An NKT1 - Tổng nhu cầu sử dụng nước kinh tế ninh nguồn nước kinh NKT2 - Hiệu sử dụng nước ngành kinh tế tế NKT3 - Năng suất tổng hợp (WRU) phát triển KT-XH B5 - Nhóm yếu tố An ninh nguồn nước đô thị YDT1 - Nhu cầu sử dụng nước dân số đô thị (tiêu chuẩn sử dụng nước đô thị x tổng dân số đô thị) YDT2 - Mật độ dân số YDT3 - Diện tích đất đô thị b) Xây dựng ma trận so sánh cặp Giá trị so sánh trung bình cặp nhân tố cấp trình bày bảng ma trận so sánh cặp Satty sau: Bảng 2: Ma trận so sánh cặp nhóm tiêu chuẩn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 KHOA HỌC B1 B2 B3 B4 B5 DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9 DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9 B1 EI EI EI EI EI EI EI EI EI (VSI) (MI) (MI) (SI) (VSI) (MI) (MI) (SI) (SI) B2 SI MI MI SI VSI MI MI SI SI EI EI EI EI EI EI EI EI EI B3 SI EI SI EI SI EI SI EI SI (VSI) (MI) (SI) EI (VSI) (MI) (SI) EI VSI B4 EXI SI MI EI EXI SI MI EI MI MI EI (SI) MI MI EI (SI) MI SI DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9 DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9 DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 (SI) EI (SI) EI (SI) EI (SI) EI (SI) (EXI) (SI) (MI) EI (EXI) (SI) (MI) EI (MI) SI VSI MI SI SI VSI MI SI EI VSI MI SI EI (VSI) (MI) EI SI (MI) (MI) EI SI (MI) (SI) (MI) EXI EI (SI) MI EI EI EI EI EI EI EI EI EI (SI) MI EI SI (MI) EI (SI) MI EI (VSI) (MI) SI (VSI) MI SI (MI) EI (SI) MI EI SI (MI) EI EI EI EI EI EI EI EI EI EI (VSI) (MI) SI (VSI) MI c) Tính mức độ quan hệ so sánh hai số mờ Với kết thu trên, sử dụng phương CÔNG NGHỆ B5 (SI) (VSI) (MI) (SI) (SI) (VSI) (MI) (SI) (VSI) MI (EXI) EI SI (MI) (EXI) EI (SI) EXI VSI MI (SI) VSI (MI) SI SI EI VSI VSI MI (SI) VSI (MI) SI SI EI VSI EI EI EI EI EI trình tính tốn số mờ để tính mức độ quan hệ so sánh số mờ Kết thể bảng sau: Bảng 3: Mức độ quan hệ so sánh số mờ nhân tố nhóm V S(B1)≥ S(B2)≥ S(B3)≥ S(B4)≥ S(B5)≥ S(B1) 0.52413 0.865696 0.591437 0.907961 S(B2) 1 1 S(B3) 0.656696 0.725 S(B4) 0.938179 1 S(B5) 0.61462 0.957006 0.682501 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ d) Tính trọng số nhân tố Từ kết tính tốn thu được, áp dụng cơng thức tính trọng số, ta kết trọng số nhân tố trình bày bảng sau: Bảng 4: Trọng số nhân tố xếp hạng Trọng số Xếp hạng Trọng số nhóm tiêu nhóm tiêu nhân tố tổng chí chí hợp AMT1 0.051723 0.013299 12 AMT2 0.487231 0.125277 AMT3 0.461047 0.118545 NGD1 0.030388 0.004095 14 NGD2 0.487231 0.065661 NGD3 0.144532 0.019478 11 LTC1 0.052998 0.011797 13 LTC2 0.130813 0.029117 10 LTC3 0.487231 0.108452 NKT1 0.244227 0.03714 NKT2 0.487231 0.074094 NKT3 0.214034 0.032548 YDT1 0.306365 0.071523 YDT2 0.011544 0.002695 15 YDT3 0.487231 0.113747 Các nhóm Trọng Nhóm nhân tố (B) số (B) tiêu chí B1 (mơi trường) B2 (hộ gia đình) B3 (chống chịu) B4 (kinh tế) B5 (đô thị) 0.257121 0.134765 0.222588 0.152071 0.233455 Xếp hạng Thông qua bảng ta thấy, nhóm yếu tố An ninh nguồn nước mơi trường có trọng số cao 0.257121, từ cho thấy vai trị nhóm nhân tố quan trọng nhân tố ảnh hưởng tới an ninh nguồn nước Tiếp theo Nhóm yếu tố An ninh nguồn nước thị, Nhóm yếu tố thiên tai liên quan tới tính chống chịu nước, Nhóm yếu tố An ninh nguồn nước kinh tế, Nhóm yếu tố an ninh nguồn nước gia đình Hình 2: Bản đồ tổng hợp an ninh nguồn nước lưu vực sơng Đồng Nai TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 KHOA HỌC Cũng từ bảng số liệu cho thấy tiêu chí có trọng số cao là: Điều tiết nước lớp phủ, Bổ cập nước từ mưa, Diện tích đất thị, Tính nhạy cảm (độ dốc) Trong đó, trọng số tiếu chí AMT2 lớn (0.125277), tương ứng với tiêu chí AMT2 có tầm quan trong nhân tố ảnh hưởng đến an ninh nguồn nước, tiếp đến xếp vị trí thứ Bổ cập nước từ mưa (0.118545), thứ trọng số tiêu chí Diện tích đất thị (0.113747), xếp thứ tiêu chí Tính nhạy cảm (độ dốc) (0.108452) Tiêu chí NGD1 YDT2 đánh giá không thực quan trọng để định mức độ trội nhân tố ảnh hưởng đến an ninh nguồn nước KẾT LUẬN Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích thứ bậc để xác định mức độ tác động nhân tố tới ANNN Kết phân tích cho thấy nhóm nguy gây ANNN lớn nhóm nhân tố mơi trường, nhóm yếu tố thị, nhóm yếu tố thiên tai liên quan tới tính chống chịu nước, nhóm yếu tố kinh tế, nhóm yếu tố gia đình Trong nhóm nhân tố môi trường: Điều tiết nước lớp phủ xác định mức tác động lớn tới ANNN, tiếp đến bổ cập nước từ mưa, Chất lượng nước (Chỉ số chất lượng nước WQI) suy giảm; CƠNG NGHỆ Trong nhóm nhân tố khả ứng phó với thảm họa liên quan đến nguồn nước: nguy lớn gây ANNN tính nhạy cảm (độ dốc), tiếp đến tai biến hạn hán tai biến ngập lụt & xâm nhập mặn; Trong nhóm nhân tố nguồn nước thị: nguy lớn gây ANNN khu vực gia tăng diện tích đất thị, tiếp đến nhu cầu sử dụng nước dân số đô thị, cuối gia tăng mật độ dân số cư dân; Trong nhóm nhân tố kinh tế: nguy lớn gây ANNN khu vực hiệu sử dụng nước ngành kinh tế, tiếp đến suất tổng hợp phát triển kinh tế xã hội, cuối suất tổng hợp phát triển kinh tế xã hội; Trong nhóm nhân tố hộ gia đình: nguy lớn gây ANNN khu vực Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt (mật độ dân số), tiếp đến nhu cầu sử dụng nước (mật độ giao thông), cuối khả tiếp cận tới nguồn nước cấp (mật độ sông suối) Lời cảm ơn: Nghiên cứu sản phẩm đề tài: “Nghiên cứu đánh giá an ninh nguồn nước phục vụ xây dựng quy hoạch tài nguyên nước: áp dụng thử nghiệm lưu vực sông Đồng Nai”, mã số BĐKH.12/16-20 thuộc chương trình Khoa học cơng nghệ ứng phó với biến đổi khí hậu, quản lý tài nguyên môi trường giai đoạn 2016-2020 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thành Dung (2014) An ninh nguồn nước - vấn đề an ninh phi truyền thống Tạp chí Giáo dục lý luận số 220 [2] Vũ Trọng Hồng (2015) An ninh nguồn nước - thách thức bật Bản tin Chính sách Tài ngun - Mơi trường - Phát triển bền vững, số 18, quý 2, trang 3-4 [3] Lê Bắc Huỳnh (2013) Suy giảm tài nguyên nước nguy an ninh nguồn nước Việt Nam Tạp chí Nhịp cầu Trí thức, số 4, NXB Chính trị Quốc Gia [4] Anagnostopoulos, K.P., Gratziou, M., and Vavatsikos, A.P (2007) Using the fuzzy analytic hierarchy process for selecting wastewater facilities at prefecture level European TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ Water 19/20: 15-24 [5] [6] Chang, D.Y 1996 Applications of the extent analysis method on fuzzy AHP European Journal of Operational Research 95, no 3: 649-655 Pahl-Wost, C., Palmer, M., Richards, K (2013) Enhancing water security for the benefits of humans and nature - the role of governance, Current Opinion in Environmental Sustainability, 5:676-684, ScienceDirect, 2013 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 58 - 2020 ... tai liên quan tới tính chống chịu nước, Nhóm yếu tố An ninh nguồn nước kinh tế, Nhóm yếu tố an ninh nguồn nước gia đình Hình 2: Bản đồ tổng hợp an ninh nguồn nước lưu vực sơng Đồng Nai TẠP CHÍ... nhân tố cấp ANNN Bảng 1: Phân cấp nhân tố an ninh nguồn nước lưu vực sơng Đồng Nai Nhóm số Chỉ số B1 - Nhóm yếu tố An AMT1 - Chất lượng nước (Chỉ số chất lượng nước WQI) ninh nguồn nước môi AMT2... sông Đồng Nai hệ thống sông nội địa dài Việt Nam; lớn thứ nhì diện tích lưu vực (38.600 km2, sau lưu vực hệ thống sông Cửu Long), hoàn toàn nằm lãnh thổ Việt Nam Lưu vực sông Đồng Nai phủ ranh