Trước các thách th c v quan điểm của công tác cấp nước như trên, đề t i được thực hiện nhằm tìm ra phương th c xây dựng kế hoạch, lộ trình cung cấp nước thích nghi hướng nhằm hỗ trợ công
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Môi trường Đất – Nước
Mã ngành: 62440303
ĐINH DIỆP ANH TUẤN
PHÂN TÍCH TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NƯỚC CẤP PHỤC VỤ LỰA CHỌN QUY HOẠCH CHIẾN LƯỢC
AN TOÀN CẤP NƯỚC ĐÔ THỊ VÙNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG – TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU THÀNH PHỐ SÓC TRĂNG
Cần Thơ, 2021
Trang 2CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Người hướng dẫn chính: PGS.TS Nguyễn Hiếu Trung
Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường
Họp tại:
Vào lúc:
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ
Thư viện Quốc gia Việt Nam
Trang 32
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
[1] Đinh Diệp Anh Tuấn, Nguyễn Hiếu Trung, Bùi Anh
Thư, 2019 Đánh giá hiện trạng chất lượng nước m t phục vụ hai thác cấp nước cho th nh phố Sóc Tr ng Tạp chí hoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 55, Số 4 61-70
[2] Đinh Diệp Anh Tuấn, Huỳnh Thị Mỹ Nhiên, Nguyễn
Hiếu Trung, 2018 Tính toán thể tích bể ch a nước mưa quy m hộ gia đình ở th nh phố Sóc Tr ng, t nh Sóc Tr ng Tạp chí hoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 54, Số 3 12-29
[3] Đinh Diệp Anh Tuấn, Nguyễn Hiếu Trung, Bùi Anh
Thư, 2019 Assessing existing surface water supply sources in the Vietnamese Mekong delta: case study of Can Tho, Soc Trang, and Hau Giang provinces Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering Volume 62, No 4 65-70
[4] Hồ Yến Ngân, Huỳnh Vương Thu Minh, Đinh Diệp Anh Tuấn, Nguyễn Hiếu Trung, 2015 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng
đến hạ thấp cao độ nước dưới đất ở th nh phố Sóc tr ng Tạp chí hoa học Trường Đại học Cần Thơ Số M i trường 2015 129-138
Trang 4Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết
Nghiên c u về cấp nước đ thị, đ c biệt cho các đ thị ven biển ở vùng ven biển là bài toán ph c tạp trong bối cảnh tác động biến đổi khí hậu v nước biển dâng hiện tại Các qui hoạch cấp nước truyền thống trước đây thường xem xét trên cơ sở đáp ng nhu cầu
sử dụng nước, chưa xem xét hết những kịch bản của những yếu tố liên quan cấp nước, dẫn đến sự gia t ng về công suất v chi phí đầu
tư cho các hệ thống cấp nước Do đó, các phương án cấp nước được lựa chọn, thiết kế thường có công suất lớn, chưa mang tính linh hoạt, thích nghi với những thay đổi bất lợi trong tương lai
Hiện nay, đảm bảo an toàn cấp nước cho các đ thị ven biển ĐBSCL đang đối m t với nhiều thách th c, quá trình đ thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng đã l m gia t ng nhu cầu cấp nước v đ t ra những áp lược khai thác nguồn cấp nước Nước ngầm
là nguồn cấp nước chính cho các đ thị hiện nay, tuy nhiên nguồn nước n y đang bị suy giảm cả về chất v lượng Nước m t được đánh giá là nguồn nước ngọt thay thế chính cho nước ngầm nhưng việc khai thác nguồn nước n y cũng g p nhiều hó h n bởi sự sẵn có của nguồn nước m t cho cấp nước đang bị sụt giảm Đ c biệt, tình trạng xâm nhập m n diễn ra ngày càng gay gắt hơn v tình trạng ô nhiễm nguồn nước m t bởi sự xả thải từ các hoạt động sản xuất, sinh hoạt,
đã gây ra nhiều trở ngại để khai thác nguồn nước m t cho cấp nước
đ thị
Trong thời gian gần đây, hái niệm Quản lý nước đ thị tổng hợp (IUWM) được xem là cách tiếp cận mang tính chiến lược để đảm bảo cung cấp đủ nước cho sự phát triển toàn diện cho đ thị Nhiều nghiên c u xem xét khai thác kết hợp các nguồn nước khi thực hiện qui hoạch cấp nước Ở ĐBSCL, Nh nước đã ban h nh quy hoạch cấp nước vùng ĐBSCL với quan điểm hạn chế khai thác nước ngầm, đồng thời khai thác các nguồn nước thay thế và bổ sung như nước m t, nước lợ, nước mưa cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất Trước các thách th c v quan điểm của công tác cấp nước như trên, đề t i được thực hiện nhằm tìm ra phương th c xây dựng kế hoạch, lộ trình cung cấp nước thích nghi hướng nhằm hỗ trợ công tác cấp nước sạch chống chịu với mọi kịch bản bất lợi về nguồn nước có thể xảy ra trong tương lai
Trang 5- Thiết lập các kịch bản nhu cầu cấp nước của TP.Sóc Tr ng
- Đánh giá v xác định ngưỡng thích ng tới hạn của hệ thống cấp nước và các giải pháp cấp nước theo quy hoạch của TP.Sóc
1.3 Tính mới và ý nghĩa thực tiễn của luận án
Nghiên c u đã xây dựng hung đánh giá, thiết lập kế hoạch cấp nước thích nghi biến đổi khí hậu (CRWSF) cho vùng ven biển ĐBSCL Nghiên c u đã áp dụng thử nghiệm hung đề xuất để phân tích, tính toán và thiết lập kế hoạch cấp nước thích nghi cụ thể cho thành phố Sóc Tr ng, góp phần hỗ trợ cho việc ban hành các quyết định liên quan trong công tác quy hoạch cấp nước của thành phố, nâng cao khả n ng tiếp cận nguồn nước sạch của cư dân, đồng thời góp phần đảm bảo sự phát triển bền vững và an sinh xã hội
* Điểm mới của đề tài:
Nghiên c u đã ết hợp 3 phương pháp quy hoạch thích ng biến đổi khí hậu gồm: ngưỡng tiếp cận thích ng, đánh giá lộ trình thích ng và phân tích thực tế phương án để xây dựng một phương
Trang 6pháp thiết lập kế hoạch cấp nước thích nghi cho những khu vực có nguồn nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố thay đổi bất định
Các qui hoạch cấp nước truyền thống thường xem xét trên cơ
sở đáp ng nhu cầu sử dụng nước, dẫn đến sự gia t ng về công suất
v chi phí đầu tư cho các hệ thống cấp nước Do đó, cách tiếp cận thiết lập kế hoạch cấp nước thích nghi cũng cho thấy sự linh hoạt và phù hợp trong bối cảnh thay đổi khí hậu ở vùng ĐBSCL
Nước ngầm v nước m t thường được xem là các nguồn cấp nước chính ở vùng ĐBSCL Nghiên c u n y đã áp dụng cách tiếp cận khai thác nước tổng hợp cho vùng nghiên c u Phương pháp lựa chọn khu vực hai thác nước m t và phân tích thể tích bể ch a nước mưa tối ưu tại vùng đ thị đã được nghiên c u đề xuất Các phương pháp n y đã cho thấy tính đơn giản và khả n ng ng dụng thực tế cao
2.1 Khu vực nghiên cứu thí điểm
Thành phố Sóc Tr ng l đ thị ven biển vùng ĐBSCL, được chọn lựa làm vùng nghiên c u thí điểm bởi: (1) TP.Sóc Tr ng l một thành phố có qui mô vừa v mang các nét đ c trưng của các đ thị ven biển ĐBSCL (2) Các vấn đề liên quan đến nguồn nước thì thành phố Sóc Tr ng đều đang g p phải (như xâm nhập m n, khai thác nước ngầm, sụp lún đất, tốc độ đ thị hoá cao…) Thêm v o đó, (3) Sóc Tr ng, Bạc Liêu, C Mau đều có nguồn nước cấp chính từ nước dưới đất, tuy nhiên so với Bạc Liêu và Cà Mau là các t nh có nguồn nước cấp hầu như phụ thuộc ho n to n v o nước ngầm thì Sóc Tr ng
là t nh còn có khả n ng hai thác nước m t cho cấp nước Bên cạnh
đó, theo báo cáo của SOCTRANGWACO (2019), các giếng khai thác nước ngầm đã xảy ra tình trạng hạ thấp mực nước, lưu lượng khai thác giảm đáng ể v độ m n tại các giếng đều t ng cao hơn so với trước đây, một số giếng hai thác nước cho thành phố đã ngừng hoạt động bởi tình trạng trên Do đó, nghiên c u thí điểm cho thành phố Sóc Tr ng mang tính cấp bách v điển hình cho vùng nghiên
Trang 7để xác định khả n ng chống chịu của các giải pháp cấp nước và thời điểm cần có đầu tư giải pháp cấp nước bổ sung Tuy nhiên, mỗi phương án cấp nước có thể được mở rộng, thay đổi qui m đầu tư hay kết hợp với phương án hác để tạo sự linh hoạt, thích ng với các thay đổi không chắc chắn, do đó phương pháp phân tích thực tế phương án theo tình huống được áp dụng, để định lượng hiệu quả và xác định giá trị phương án trong tương lai M c dù, ngưỡng thích
ng tới hạn và giá trị phương án có thể được xác định tuy nhiên để thiết lập kế hoạch cấp nước thích nghi, phương pháp đánh giá lộ trình thích ng được áp dụng để phân tích hiệu quả của các phương
án theo các bước thời gian, sau đó sẽ tập hợp lại để so sánh với các kịch bản thay đổi trong tương lai nhằm tạo ra kế hoạch thích nghi có tính chống chịu cao với mọi kịch bản bất lợi có thể trong tương lai
2.3 Các bước thực hiện nghiên cứu
Dựa trên cách tiếp cận kết hợp kết hợp 3 cách tiếp cận: Ngưỡng thích ng tới hạn (adaptation tipping points) - Phân tích tiến hóa phương án (Real option analysis) - Đánh giá lộ trình thích ng (adaptation pathways, đề t i đã thiết lập các bước thực hiện trường hợp nghiên c u thí điểm cho thành phố Sóc Tr ng theo sơ đồ như Hình 2.1
Trang 8Hình 2.1 Các bước thực hiện nghiên c u và thiết lập kế hoạch cấp nước thích nghi BĐ H (CRWSF)
Trang 98
Bước 1 - Đánh giá hiện trạng tiềm năng khai thác nguồn nước
Bước 1 được thực hiện nhằm phân tích giới hạn, khả
n ng hai thác các nguồn nước cấp cho thành phố Sóc Tr ng Đồng thời, nghiên c u được thực hiện cũng để xác định xu hướng, kịch bản ảnh hưởng bất lợi đến quá trình khai thác nguồn nước cấp
Bước 2 – Thiết lập các kịch bản nhu cầu cấp nước
Bước này thực hiện nhằm phân tích nhu cầu cấp nước của thành phố Sóc Tr ng theo các ịch bản sử dụng nước của hách h ng đấu nối đường ống cấp nước
Bước 3 – Tổng hợp giải pháp cấp nước hiện có và theo qui hoạch
Bước 3 thực hiện nhằm tổng hợp và hệ thống hóa các
th ng tin liên quan đến những giải pháp cấp nước hiện có và theo quy hoạch/chủ trương đã phê duyệt cho thành phố Sóc
Tr ng
Bước 4 – Xác định ngưỡng thích ứng tới hạn của các giải pháp
Được thực hiện nhằm xác định thời điểm m lượng nước sản xuất được từ các giải pháp cấp nước không thể đáp
ng nhu cầu dùng nước sạch của thành phố Sóc Tr ng ết quả nghiên c u của Bước 1, Bước 2 v Bước 3 được sử dụng
l m th ng tin đầu vào cho nghiên c u phân tích ở Bước 4 Ngưỡng thích ng tới hạn của các giải pháp cấp nước cũng l những thời điểm mà hệ thống cấp nước cần được bổ sung thêm giải pháp cấp nước mới Tại mỗi ngưỡng thích ng tới hạn, các giải pháp đề xuất ở Bước 5 được bổ sung vào Bước 4 để xác định những giải pháp có thể đảm bảo đáp ng nhu cầu dùng nước cho những n m tiếp theo Nếu lượng nước
từ các giải pháp cấp nước hiện có và theo qui hoạch có thể cung cấp đủ nhu cầu dùng nước sạch của thành phố trong tương lai, các giải pháp n y được phân tích giá trị của giải pháp (ở Bước 6)
Bước 5 – Đề xuất và đánh giá nhanh các giải pháp cấp nước bổ sung
Bước n y được thực hiện nhằm (1) tập hợp những phương án/giải pháp cấp nước bổ sung; (2) Xác định tiêu chí
hỗ trợ lựa chọn phương án/giải pháp; (3) Đánh giá nhanh theo
Trang 10tiêu chí để triển khai thực hiện phương án/giải pháp Những phương án/giải pháp cấp nước đề xuất ở Bước n y được chuyển lại (Bước 4) để đánh giá ngưỡng thích ng tới hạn Bên cạnh đó, ết quả nghiên c u (2) và (3) của Bước n y được chuyển đến những Bước tiếp theo để hỗ trợ đánh giá, lựa chọn phương án/giải pháp
Bước 6 – Phân tích giá trị kinh tế của các phương án/giải pháp
Bước nghiên c u n y được thực hiện nhằm xác định quy mô của phương án/giải pháp có thể mang lại giá trị kinh tế cao trong quá trình khai thác, vận hành hệ thống cấp nước tại khu vực nghiên c u Các phương án/giải pháp cấp nước có thể đảm bảo nhu cầu dùng nước trong tương lai (xác định ở Bước
4 v Bước 5) được thực hiện phân tích ở bước này Nếu các phương án/giải pháp có giá trị kinh tế h ng cao, các phương án/giải pháp cấp nước mới cần được bổ sung thêm (ở Bước 5)
Bước 7 – Xây dựng lộ trình cấp nước thích ứng
Các thời điểm cần bổ sung giải pháp cấp nước được xác định từ kết quả đánh giá ngưỡng thích ng tới hạn (Bước 4) Tại các thời điểm mà giải pháp cấp nước tới hạn thì giải pháp cấp nước được lựa chọn dựa kết quả phân tích giá trị kinh tế (Bước 6), kết hợp với kết quả đánh giá nhanh theo tiêu chí của phương án/giải pháp (Bước 5), kịch bản ảnh hưởng bất lợi đến quá trình khai thác nguồn nước cấp
3.1 Hiện trạng tiềm năng khai thác nguồn cấp nước
Nguồn nước ngầm
3.1.1
Hiện nay, trên địa bàn thành phố Sóc Tr ng có 25 giếng hai thác nước ngầm tập trung cho cấp nước đ thị Qua kết quả phân tích dữ liệu công suất khai thác trong thời gian gần đây, tổng lượng nước nhạt khai thác từ các giếng đang có xu hướng sụt giảm, m c dù đơn vị cấp nước đã xin phép xây dựng thêm giếng khoan mới
Kết quả phân tích dữ liệu chất lượng nước của các giếng hai thác nước ngầm cho thấy h m lượng độ m n Clorua (Cl-
) trong nước đang có xu hướng gia t ng, đ c biệt các giếng khai thác nước dưới đất ở tầng qp2-3
, một số giếng có h m lượng độ
Trang 1110
m n vượt hơn giá trị cho phép (Cl ≤ 250 mg/L) Hầu hết các
ch tiêu quan trắc chất lượng nước (N_NH4
+, N_NO2
, N_NO3
, SO4
-2+
, tổng Fe) đều đáp ng giá trị cho phép
Kết quả phân tích hồi qui tuyến tính độ m n và trữ lượng nước ngầm khai thác cho thấy tổng lưu lượng nước có thể khai thác của các giếng được xây dựng từ trước n m 2013 trên địa bàn thành phố có thể giảm khoảng 34,42% đến n m
2025
Tiềm năng khai thác nguồn nước mặt
3.1.2
a Nhận xét về trữ lượng nguồn nước sông Hậu
Lưu lượng dòng chảy trung bình của s ng Hậu hoảng 2.440 m3/s, lưu lượng dòng chảy thấp nhất (từ tháng 3 đến tháng 5) v o những n m h hạn nhất (2010 v 2016) hoảng
691 m3/s, tương ng với 59.702.400 m3
/ngày Lưu lượng dòng chảy n y vẫn cao hơn rất nhiều so với tổng nhu cầu sử dụng nước sạch của th nh phố Sóc Tr ng ( hoảng 49.450 m3
/ngày) Như vậy, trữ lượng nguồn nước m t của s ng Hậu có thể đảm bảo cung cấp đủ nhu cầu dùng nước sạch cho th nh phố Sóc
Tr ng
b Đánh giá diễn biến độ mặn trong nước mặt
ết quả đánh giá diễn biến độ m n Clorua trong nước
m t tại các trạm quan trắc của t nh Sóc Tr ng từ 2005-2018 cho thấy mùa h 2015-2016 là giai đoạn nước m t bị ảnh hưởng n ng nề bởi xâm nhập m n Nước sông/rạch tại khu vực An Lạc Tây có tần suất bị nhiễm m n thấp nhất (12,8%) trong t nh, h m lượng độ m n Clorua trung bình (734 mg/L) không quá cao, phù hợp với công nghệ khử m n RO cho cấp nước Khu vực này được lựa chọn để khai thác nguồn nước
m t (Hình 3.1)
Trang 12Hình 3.1Khu vực nguồn nước m t bị ảnh hưởng bởi
xâm nhập m n thấp
c Các chỉ tiêu ô nhiễm nước mặt
Các ch tiêu ô nhiễm TSS, BOD5, COD, Fe tổng và tổng Coliform thường xuất hiện tại những sông/rạch trên địa bàn huyện Kế Sách Do đó, các đơn vị cấp nước cần lưu ý hi triển khai những giải pháp hai thác nước m t ở những khu vực này
d Khảo sát và quan trắc chất lượng nước
Kết quả khảo sát thực tế tại khu vực H.Kế Sách, hướng xâm nhập m n gây ảnh hưởng đến khu vực này chủ yếu từ sông Hậu đi v o các ênh rạch nội đồng v hướng xâm nhập
m n thay đổi theo chế độ thủy triều Do đó các c ng trình
ng n m n, trữ nước cần được thiết kế để giảm thiểu nước m n xâm nhập từ hướng này
Trong giai đoạn xâm nhập m n gay gắt n m 2016, h m lượng độ m n khu vực n y thường dao động từ 470-929 mg/L, vượt giá trị cho phép Do đó, nếu khai thác nước m t ở khu vực này, cần có phương án trữ nước ngọt trong thời gian đợt
m n kéo dài
Trang 1312
e Kịch bản xâm nhập mặn và khai thác nước mặt
Kết quả ghi nhận thực tế n m 2016, hầu hết các nhà máy nước m t cho thành phố ngừng hoạt động (gần 2 tháng) thời gian xâm nhập m n, do đó n m n y được lựa chọn làm kịch bản n m xâm nhập m n cực đoan Tuy nhiên n m 2017, các nhà máy này vẫn có thể hoạt động ổn định vào xâm nhập
m n, n m n y được xem l n m tình trạng xâm nhập m n bình thường Do đó, n m 2016 v 2017 được chọn làm 2 kịch bản xâm nhập m n, như sau (Hình 3.2):
+ Kịch bản tình trạng xâm nhập m n bình thường (SW1): Các nh máy hai thác nước m t vẫn hoạt động ổn định
+ Kịch bản tình trạng xâm nhập m n cực đoan (SW2): Các nhà máy khai thác m t hiện hữu ngưng hoạt động Nguồn nước m t tại vị trí nhà máy Hồ Đắc Kiện (như quy hoạch) chưa bị nhiễm m n kéo dài, tuy nhiên xâm nhập m n có thể kéo dài ở những n m tương lai (giai đoạn trung và dài hạn)
a N m 2016 (n m cực đoan)
Trang 14b N m 2017 (n m bình thường) Hình 3.2 Xâm nhập m n n m cực đoan v n m bình thường
Tiềm năng khai thác nguồn nước mưa
Qua ết quả hảo sát thực tế 102 hộ dân ở th nh phố Sóc Tr ng, t lệ hộ đang thu gom v sử dụng nước mưa h ng cao Nhu cầu dùng nước của các hộ thường từ 300 - 500 lít/ngày ích thước mái nh phổ biến từ 50-100 m2, diện tích
hu n viên ng i nh dự iến bố trí bể ch a nước từ 1-5 m2
b Độ tin cậy và thể tích bể chứa nước mưa tối ưu
ết quả tính toán tỷ lệ đáp ng nhu cầu dùng nước (độ tin cậy) của bể ch a nước mưa cho thấy thể tích bể ch a <3,5
m3 có độ tin cậy cao Tuy nhiên, thể tích bể ch a từ 1-2 m3 có giá trị tối ưu cho vùng nghiên c u
c Tiềm năng sử dụng nước mưa tại TP.Sóc Trăng
Kết quả phân tích cho thấy thu gom nước mưa có thể là
Trang 1514 giải pháp bổ sung nguồn nước, góp phần giảm nhu cầu dùng cấp nước (kịch bản nhu cầu dùng nước thấp-WD3) Giải pháp này cần kết hợp những giải pháp hác để đảm bảo cấp nước Với thể tích bể ch a nước mưa tối ưu từ 1-2 m3, có thể góp phần giảm nhu cầu sử dụng nước của thành phố khoảng 7.836-8.464 m3/ngày vào thời gian mùa mưa
Tiềm năng khai thác nước lợ (khử mặn)
3.1.4
Công nghệ lọc thẩm thấu ngược RO được đánh giá phù hợp để xử lý nguồn nước lợ ở vùng ven biển ĐBSCL Bên cạnh đó, nhiều nghiên c u đã dự báo đơn giá hử m n bằng công nghệ RO sẽ sẽ giảm nhờ vào các công nghệ cải tiến Công nghệ khử m n RO đã được áp dụng tại khu vực nghiên c u (v o n m 2017) Bên cạnh đó, hầu hết các chuyên gia được tham vấn đều cho rằng công nghệ khử m n có tiềm
n ng ng dụng và có thể được khai thác kết hợp với nguồn
n ng lượng m t trời dồi dào ở vùng nghiên c u trong tương lai, góp phần giảm đơn giá hử m n Qua đó cho thấy, khai thác nguồn nước lợ có thể được triển khai ở vùng nghiên c u vào những n m sắp đến, như giải pháp bổ sung nguồn nước
trong những tình huống khan hiếm nước ngọt
3.2 Mục đích sử dụng nước và các kịch bản nhu cầu cấp nước
Hiện trạng sử dụng nước hộ gia đình
3.2.1
Ưu tiên sử dụng nước máy
Kết quả điều tra cho thấy các hộ thường ưu tiên sử dụng nước máy cho Ăn uống/nấu nướng/rửa chén bát, tắm rửa Tưới cây/Rửa sân/xe/chuồng trại là những mục đích h ng ưu tiên
để sử dụng nước máy Gi t giũ v xối rửa/vệ sinh thường được khoảng 30,06% và 26,37% tổng số hộ ưu tiên sử dụng nước máy
Sẵn lòng chi trả
Hiện nay, số tiền chi trả h ng tháng cho các hóa đơn tiền sử dụng nước máy của 4 nhóm hộ gia đình được thể hiện như Hình 3.3 Theo kết quả khảo sát, phần lớn các hộ có thể chi trả t ng thêm cao nhất 20% so với tổng số tiền hóa đơn sử dụng nước hiện nay nếu tình trạng khan hiếm nước xảy ra