. ách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
2.3.7. Tổng nhu cầu nước hiện trạng tần suất 85%
Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước của các hộ sử dụng nước trên lưu vực thu được kết quả tổng nhu cầu sử dụng nước của từng vùng theo tháng, tổng lượng nước sử dụng trên toàn lưu vực (bảng 2.28). Tổng nhu cầu sử dụng nước năm 2017 tại nơi dùng nước trên lưu vực sông ả là 1822,97 triệu m3.
Trên toàn bộ lưu vực, trong các hộ dùng nước chính hiện nay thì ngành nông nghiệp là hộ sử dụng nước chủ yếu, chiếm 82,12% tổng nhu cầu dùng nước, tiếp đến là nước sử dụng cho công nghiệp là 9,10%, nhu cầu nước cho sinh hoạt là 3,25% và nước cho thủy sản (1,45%) và chăn nuôi (1,53%) chiếm tỷ trọng nhỏ nhất. Hiện tại nhu cầu nước cho du lịch chưa xét tới.
Bảng 2.28: Tổng nhu cầu nước tại nơi dùng nước năm 2017
Đơn vị: 106 m3 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng Vùng I 9,59 12,68 16,79 17,94 10,87 9,28 27,37 25,27 4,27 9,76 6,80 7,69 158,31 II 6,01 7,86 11,68 6,94 1,52 14,41 19,57 7,49 11,32 3,51 2,78 5,52 98,62 III 15,58 20,30 29,59 17,83 2,77 40,45 43,67 18,34 22,57 12,57 5,54 15,61 244,80 IV 5,36 6,67 9,04 10,12 4,84 10,24 14,12 9,78 5,92 5,11 5,19 4,12 90,50 V 10,53 10,78 13,57 13,64 20,46 13,61 14,58 11,14 2,14 1,13 1,37 12,68 125,63 VI 7,64 7,99 9,98 9,03 2,02 6,46 18,04 12,21 7,97 5,51 1,55 5,24 93,65 VII 14,14 13,52 14,86 17,78 16,40 14,72 19,65 15,20 2,82 1,24 1,12 8,87 140,34 VIII 27,44 22,91 34,76 49,89 34,35 36,10 42,72 19,91 7,73 2,27 2,56 32,35 312,97 IX 3,85 3,21 5,13 6,99 4,16 2,95 4,23 2,19 1,03 0,16 0,17 4,87 38,94 X 4,88 4,91 5,09 9,01 3,50 4,35 7,35 6,33 0,64 0,34 0,37 6,01 52,78 XI 3,25 3,32 3,62 5,23 1,70 2,12 5,23 3,38 0,17 0,14 0,17 4,04 32,37 XII 6,45 6,35 6,03 12,38 5,61 4,07 9,55 7,38 0,52 0,38 0,40 7,59 66,71 XIII 24,86 25,57 35,47 77,48 40,83 18,08 39,87 22,61 4,75 2,36 2,40 32,04 320,36 XIV 4,29 4,61 6,59 7,73 3,86 2,90 6,37 3,98 1,01 0,29 0,39 4,96 46,97 Tổng 143,87 150,67 202,18 261,99 152,88 179,75 272,31 165,22 72,86 44,78 30,81 151,60 1822,97
Hình 2.2: Cơ cấu nhu cầu nước hiện trạng của các hộ dùng nước chủ yếu
2.3.8. K t quả tính toán nhu cầu nước năm 2030
a, Xu thế phát triển dân số, nguồn nhân lực
Theo định hướng phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh thuộc lưu vực sông ả, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên đến năm 2030 là 1,0%, dân số đến 2030 dự báo khoảng 4.014.288 người.
Bảng 2.29: Dân số các thời kỳ trong vùng nghiên cứu
Vùng Dân số
Tổng Thành thị Nông thôn
Năm 2017 3.609.860 521.035 3.169.825
Năm 2030 4.014.288 1.266.200 2.748.088
b, Mục tiêu phát triển kinh tế
- Về tăng trưởng kinh tế: Phấn đấu từ nay đến năm 2030 tốc độ tăng trưởng kinh tế tăng bình quân 13,5%/năm, thời kỳ 2016-2030 tăng 13%/năm, thời kỳ 2021 -2030 tăng 14%/năm.
- Về cơ cấu kinh tế: Chuyển dịch dần từ cơ cấu Nông nghiệp - Dịch vụ - Công nghiệp sang Công nghiệp - Dịch vụ - Nông nghiệp vào năm 2030. Dự kiến đến năm 2030 cơ cấu kinh tế như sau: ông nghiệp - xây dựng chiếm 42%, Dịch vụ chiếm 44%, Nông nghiệp chiếm 14%.
- Thu nhập GDP/người (giá hiện hành): Phấn đấu đến năm 2030 đạt khoảng 58 triệu đồng/người/năm. Thu hẹp khoảng cách thu nhập/người so với mức bình quân chung cả nước đạt 85% năm 2017 và đến năm 2030 đạt 94%.
c, Phương hướng phát triển các ngành kinh tế * Phát triển Nông nghiệp
Tăng trưởng nông, lâm, thuỷ sản đạt 14%/năm thời kỳ 2016 - 2030;
- Dự kiến sử dụng đất vùng nghiên cứu đến 2030 như sau: Đất nông nghiệp là 1.547.398,1 ha (Đất sản xuất nông nghiệp: 365.901,8 ha, đất lâm nghiệp 1.162.663,9 ha, đất nuôi trồng thủy sản 15.679,54 ha, đất nông nghiệp khác 1.256,5 ha).
- Dự kiến diện tích gieo trồng một số loại cây trồng chính đến 2030 như sau: Diện tích lúa đông xuân 108.170ha, diện tích lúa hè thu: 82.486ha, lúa mùa 26.310ha, diện tích ngô 89.165ha.
- hăn nuôi: Phát triển mạnh chăn nuôi cả về quy mô và chất lượng đàn gia súc, gia cầm theo hướng sản xuất hàng hoá, nâng tỷ trọng chăn nuôi trong giá trị sản xuất nông nghiệp. Phấn đấu đưa tổng số lượng đàn gia súc gia cầm toàn vùng đến năm 2020 là : Đàn trâu 425.461 con, đàn bò 683.223 con, đàn lợn 2.189.953 con, đến năm 2030: Đàn trâu 534.781 con, đàn bò 1.038.766 con, đàn lợn 3.398.718 con.
- Lâm nghiệp: Phấn đấu đến 2030 đưa diện tích đất lâm nghiệp từ 1.085.898ha lên 1.162.663,9 ha (tăng 76.765,9 ha). Phấn đấu hàng năm trồng mới từ 15.000-20.000ha rừng, chú trọng trồng rừng kinh tế và phấn đấu đưa độ che phủ của rừng đạt 60% vào năm 2030.
- Nuôi trồng thủy sản: Tiếp tục phát triển khai thác hải sản xa bờ, đẩy mạnh nuôi trồng thuỷ sản trên các diện tích mặt nước, đa dạng hình thức nuôi và cơ cấu giống nuôi, đặc biệt chú trọng nuôi trồng thuỷ sản nước ngọt và nuôi biển với các đối tượng có giá trị kinh tế cao. Phấn đấu ổn định sản lượng khai thác ở mức 50-55 ngàn tấn/năm, tăng nhanh sản lượng nuôi trồng lên khoảng 50 ngàn tấn vào năm 2030 để đạt tổng sản lượng thuỷ hải sản 100-105 ngàn tấn vào năm 2030.
Đến năm 2030 phấn đấu tăng diện tích nuôi trồng thủy sản trong vùng đạt 15.679,5 ha, trong đó diện tích nuôi trồng nước mặn lợ dự kiến 3.285ha, diện tích nuôi trồng nước ngọt 12.394,5 ha.
* Phát triển công nghiệp: Tập trung phát triển các ngành có tiềm năng và lợi thế của
địa phương như khai khoáng, luyện kim, vật liệu xây dựng, công nghiệp chế biến nông, lâm, thủy sản,... Đồng thời, chú trọng phát triển các ngành công nghiệp có hàm lượng công nghệ cao như cơ khí chế tạo, điện tử và công nghệ thông tin, vật liệu mới thay thế nhập khẩu.
Phát triển các cụm công nghiệp, cụm làng nghề quy mô nhỏ và vừa ở các huyện, thị trong vùng. Phấn đấu đến 2030 Các cụm công nghiệp trên tất cả các huyện (đến năm 2030 mỗi huyện, thị xã, thành phố có từ 2-3 cụm công nghiệp-tiểu thủ công nghiệp).
d, Nhu cầu sử dụng nước theo phương án quy hoạch đến năm 2030
Dựa trên phương hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2030 tiến hành tính toán nhu cầu sử dụng nước trên các vùng với các hộ sử dụng nước chính. Kết quả tổng hợp nhu cầu nước cho toàn vùng được trình bày trong Bảng 2.30.
Bảng 2.30: Tổng nhu cầu nước tại nơi dùng nước năm 2030 (P = 85%) Đơn vị: 106 m3 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng Vùng I 7,92 7,71 8,0 17,61 22,61 10,5 18,95 29,7 11,14 5,72 5,26 7,5 152,65 II 5,99 7,9 11,49 8,5 3,92 10,56 16,19 6,8 9,82 3,01 3,89 6,3 94,38 III 14,5 20,75 31,01 18,85 2,77 34,97 39,08 16 20,91 11,4 6,31 15 231,43 IV 43,3 43,78 53,73 72,88 66,26 55,41 59,18 47,4 13,48 10,8 10,8 49 525,74 V 12,3 12,72 15,91 22,5 20,66 16,51 17,5 13,6 2,38 2,15 1,68 15 152,86 VI 6,72 7,32 9,14 8,61 2,07 5,08 14,33 10,6 5,84 5,36 1,57 5,2 81,86 VII 12,7 11,92 14,2 16,92 19,39 16,34 20,12 14,9 3,54 1,55 1,41 8,5 141,54 VIII 40,7 34,43 45,57 65,75 57,03 56,61 63,03 29,5 20,7 17,3 17,5 47 495,58 IX 3,77 3,11 4,84 7,67 5,75 4,76 6,11 2,46 1,17 0,28 0,34 4,4 44,62 X 3,18 3,6 5,37 9,66 5,42 4,02 9,14 7,03 0,62 0,52 0,59 4,2 53,29 XI 1,9 1,99 2,57 4,58 2,12 2,2 4,76 3,15 0,39 0,31 0,33 2,6 26,98 XII 5,51 5,51 6,38 15,23 8,56 4,45 10,14 8,9 0,81 0,65 0,67 6,6 73,37 XIII 37,7 36,02 47,73 86,64 57,14 28,85 56,21 38,8 20,74 18,6 18,3 43 482,03 XV 3,47 3,6 5,6 8,21 4,67 3,96 7,17 4,2 2,16 0,67 1,11 3,4 47,69 Tổng
Bảng 2.31: Mức tăng nhu cầu nước các ngành
Đơn vị: 106 m3
Ngành Nhu cầu nước các ngành Mức tăng
Năm 2017 Năm 2030 Nông nghiệp 1652,3 1952,82 300,52 (18,19%) Sinh hoạt 77,6 117,2 39,6 (51,03%) ông nghiệp 21,7 439,44 417,74 Thủy Sản 34,6 42,31 7,71 (22,28%) hăn nuôi 36,6 52,74 16,14 (44,1%) Tổng 1822,8 2604,51 42,89%
Từ kết quả tính toán nhu cầu nước đến năm 2030 cho thấy tổng lượng nước sử dụng đến năm 2030 đã tăng lên đáng kể (khoảng hơn 24%). Trong khi ở giai đoạn hiện tại đã xảy ra hạn hán, thiếu nước trong mùa kiệt, đến năm 2030 với nhu cầu tăng thêm nói trên nếu không có những giải pháp phù hợp, bao gồm cả bổ sung các công trình và các giải pháp phi công trình thì mức độ thiếu hụt nguồn nước trong mùa kiệt sẽ căng thẳng hơn rất nhiều.
2.4 Phân tích lựa chọn công cụ tính to n cân bằng n ớc cho l u vực sông
2.4.1 hương pháp tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông ả
* Nguyên lý cân bằng nước
Cân bằng nước là nguyên lý chủ yếu được sử dụng cho tính toán, quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Nó biểu thị mối quan hệ cân bằng giữa lượng nước đến, nước đi và lượng trữ của một khu vực, một lưu vực hoặc của một hệ thống sông trong điều kiện tự nhiên hay có sử dụng của con người.
Dựa trên nguyên tắc cơ bản của phương trình cân bằng nước:
Qđến - Qdùng = Q (2-8) Wđến - Wdùng = W (2-9) Trong đó:
+ Qđến: Dòng chảy đến tại nút tính toán (m3/s),
+ Wđến: Tổng lượng dòng chảy đến tại nút tính toán (m3), + Wdùng: Tổng lượng nước dùng tại nút tính toán (m3).
Nguồn nước đến của một hệ thống sông, chịu ảnh hưởng rất nhiều khi các công trình thủy lợi, thủy điện, các công trình cấp nước sinh hoạt, công nghiệp và các công trình khai thác nguồn nước khác trên hệ thống tác động. Do đó việc đánh giá nguồn nước đến của một hệ thống sông phải được xem xét trên quan điểm hệ thống, phải xét đến yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước, để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương nằm trong lưu vực sông. Cần tính toán sơ đồ khai thác nguồn nước của hệ thống sông, có xét đến nhu cầu dùng nước của các khu tưới, lượng nước dùng cho sinh hoạt và công nghiệp của các nhà máy nước trong hệ thống.
Việc đánh giá mức độ ảnh hưởng đến khả năng nguồn nước của hệ thống sông, khi các công trình sử dụng nguồn nước đi vào vận hành phải trên quan điểm phát triển bền vững nguồn nước, duy trì môi trường sinh thái và nhu cầu sử dụng nước ở hạ lưu sông hiện tại và trong tương lai.
Bài toán này chỉ có thể giải quyết được bằng các mô hình tính toán cân bằng nước theo lưu vực sông, điều này cũng rất phù hợp trong công tác quản lý tài nguyên nước theo lưu vực mà Luật Tài nguyên nước đã quy định.
2.4.2. hương pháp lu n tính toán cân bằng nước cho lưu vực sông ả
Trên quan điểm hệ thống, thì lưu vực sông Cả là một hệ thống phức tạp, mà bài toán cân bằng bao gồm nhiều mục tiêu, nhiều nội dung, nhiều giải pháp và nhiều cấp độ khác nhau cần được giải quyết một cách đồng bộ và hài hòa.
(1) Mục tiêu cân bằng hệ thống lưu vực sông Cả:
- Đánh giá tài nguyên nước mặt phân bố theo không gian và thời gian. - Đánh giá nhu cầu và hiện trạng khai thác tài nguyên nước trong lưu vực.
- Tính toán cân bằng nước hiện trạng, đánh giá và xem xét khả năng sử dụng hợp lý TNN tại chỗ và có kế hoạch phân bổ lại từ nơi thừa sang nơi thiếu nước. Và đưa ra phương án quy hoạch để đáp ứng nhu cầu nước.
- Tính toán cân bằng nước ứng với phương án quy hoạch cho giai đoạn 2030 trong điều kiện BĐKH nhằm xác định khả năng đáp ứng nhu cầu qua các giai đoạn.
(2) Xác định hệ thống cân bằng:
Từ tài nguyên nước và hiện trạng khai thác tài nguyên nước trên LVSC, hệ thống cân bằng nước được thiết lập từ 5 “hệ thống” cơ bản sau đây:
- Hệ thống nguồn (nguồn cung cấp): Gồm 3 thành phần chính là nước mặt, nước mưa và nước ngầm, trong đó, nước mặt là đối tượng nhiều nhất và quan trọng nhất (trong luận văn chưa xét đến nước ngầm). Nước mặt có chất lượng xấu như nước mặn trên 4 g/l, nước chua phèn có pH < 5, nước thải dân sinh, công nghiệp chưa qua xử lý hay xử lý chưa đạt yêu cầu… đều không nằm trong thành phần cân bằng nước. Ngoài ra, nước hồi quy cũng được xem xét ở những khía cạnh và góc độ khác nhau.
- Hệ thống sử dụng nước (nhu cầu nước): Gồm 3 thành phần chính là dân sinh, công nghiệp và nông nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi). Ngoài ra, nhu cầu nước cho bảo vệ môi trường, du lịch/dịch vụ, nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi, phát điện và các ngành khác cũng được xem xét ở các góc độ khác nhau.
- Hệ thống phương tiện trữ và cấp nước (hệ thống công trình): Gồm các công trình đập và hồ chứa thủy điện, đập và hồ chứa chuyên tưới, trạm bơm, kênh chuyển nước, cống, đập, đê ngăn mặn…
- Hệ thống thời gian cân bằng: Bài toán cân bằng được thực hiện bởi các thời đoạn phát triển chính là (i) hiện trạng (2017) và tương lai (2030). Các thời đoạn này cũng trùng với các thời đoạn trong các kịch bản BĐKH của Bộ TN&MT.
- Hệ thống không gian cân bằng: toàn bộ vùng nghiên cứu thuộc thuộc LVS Cả.
2.4.3. hân tích lựa chọn mô hình tính toán cân bằng nước
* Các mô hình tính toán cân bằng nước
Trong những năm gần đây, những nghiên cứu ứng dụng mô hình toán cân bằng nước trên lưu vực sông như một công cụ hỗ trợ quản lý tổng hợp tài nguyên nước khi xem xét phát triển nguồn nước, quy hoạch tài nguyên nước, điều hành quản lý nguồn nước
trên một lưu vực sông ở trên thế giới cũng như ở trong nước ngày càng diễn ra mạnh mẽ và chủ động thúc đẩy. Việc áp dụng công cụ mô hình toán cân bằng nước tham gia vào quá trình quản lý tổng hợp lưu vực nhằm giúp cho nhà quản lý, các hộ ngành sử dụng nước trên lưu vực có cái nhìn tổng hợp và toàn diện hơn về nguồn tài nguyên nước trên lưu vực, đồng thời các bên liên quan tìm kiếm sự đồng thuận, chia sẻ cơ hội và định hướng khai thác nguồn nước trên lưu vực đáp ứng cho các mục tiêu trước mắt và lâu dài.
Có thể điểm qua một số mô hình đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới như sau: a) Mô hình MITSIM
MITSIM là một mô hình tính toán cân bằng nước trên một lưu vực do Học viện kỹ thuật Massachusetts (Hoa Kỳ) phát triển.
Khả năng ứng dụng: Đây là mô hình mô phỏng, một công cụ để đánh giá, định hướng việc quy hoạch và quản lý một lưu vực sông. Mục đích chung của mô hình là đánh giá về mặt thuỷ văn và kinh tế của các phuơng án khai thác nguồn nước. Đặc biệt mô hình có thể đánh giá các tác động của các phương án khai thác nguồn nước của các hệ thống tưới, hồ chứa (gồm cả nhà máy thuỷ điện), cấp nước sinh hoạt và công nghiệp tại nhiều vị trí khác nhau. Ngoài ra mô hình còn xem xét đến việc khai thác nước ngầm.
Kết quả nghiên cứu theo mô hình có thể đáp ứng những vấn đề sau: - Mô phỏng nhiều phương án phát triển nguồn nước trong thời gian ngắn;
- ân đối và lựa chọn các phương án với các mục tiêu khai thác nguồn nước khác nhau: Chống lũ, phát điện, tưới;
- Lựa chọn phương án điều tiết hồ chứa;
- Lựa chọn công trình ưu tiên theo trình tự quy hoạch.
Mô hình MITSIM có hạn chế là bộ nhớ chỉ mô tả được 100 nút, 35 nút hồ chứa, 20 nút khu tưới trong đó không có nút phân lưu. Tổ chức cập nhật số liệu còn cứng nhắc vì vào trực tiếp trên file theo format định sẵn. hưa sử dụng menu vào điều hành chương
trình, chưa áp dụng kỹ thuật đồ hoạ vào lập trình để có thể kết xuất dưới dạng hình vẽ. b) Mô hình WEAP
WEAP (The Water Evaluation and Planning System) là sản phẩm của Viện nghiên cứu Môi trường Stockholm- SEI (Stockholm Environment Institute) nghiên cứu và phát triển. Phần mềm này có thể mô phỏng được hệ thống tài nguyên nước trong lưu vực một cách trực quan. Phần mềm cũng có thể đưa ra rất nhiều kịch bản về việc sử dụng