Khi xây dựng các phương án phân bổ nguồn nước phải dựa trên khả năng và hiện trạng sử dụng nước ở một lưu vực sông. Trong thời kỳ hạn hán, thiếu nước, lượng nước có thể phân bổ không đáp ứng đầy đủ các nhu cầu, người quản lý sẽ đề xuất trình tự các bước cơ bản và nội dung tính toán của một phương pháp phân bổ nguồn nước lưu vực sông dựa trên cơ sở hiện trạng khai thác, sử dụng nước [16], [18], [29], [37], [41].
2.2.3.1. Cơ sở của phương pháp:
Cơ sở lựa chọn phương pháp là tôn trọng cơ cấu sử dụng nước hiện trạng và áp dụng cơ cấu đó trong việc tính toán phân bổ nguồn nước khi
xảy ra hạn hán, thiếu nước. Cụ thể là khi hạn hán, thiếu nước, khả năng nguồn nước chỉ có thể đáp ứng được một phần (chẳng hạn 80%) của tổng nhu cầu nước của các tiểu vùng, các đối tượng dùng nước trong LVS, thì các tiểu vùng, các đối tượng đều phải chấp nhận chịu cắt “giảm đều” nhu cầu nước của mình theo cùng tỷ lệ “thiếu nước” đó. Điều đó có nghĩa là, mỗi vùng, mỗi đối tượng chỉ nhận được 80% lượng nước theo nhu cầu bình thường của mỗi vùng, mỗi đối tượng [61].
Tại sao cơ cấu sử dụng nước hiện trạng lại được coi là cơ sở để phân bổ nguồn nước? Bởi vì với mỗi nguồn nước, việc sử dụng nước đã được hình thành trong quá trình phát triển kinh tế-xã hội của vùng. Nhu cầu dùng nước và khả năng đáp ứng của nguồn nước đối với vùng đang khai thác, sử dụng nguồn nước đó đã được “cân bằng”?. Do vậy, cơ cấu sử dụng nước hiện trạng giữa các đối tượng dùng nước cũng được hình thành trong quá trình lịch sử đó và đã “chấp nhận được” hay “ổn định” như hiện trạng [62], [69].
Ở LVS có khả năng dồi dào về nước trong khi nhu cầu khai thác, sử dụng nước nước chưa nhiều, thì đặc điểm về điều kiện tự nhiên và phát triển KTXH đã hình thành nên cơ cấu sử dụng nước hiện trạng.
2.2.3.2. Các bước thực hiện phân bổ hợp lý nguồn nước mặt cho lưu sông Vu Gia - Thu Bồn
Hình 2.2 mô tả sơ đồ quá trình PBNNM trên lưu vực sông được luận án đề xuất để lập PBNNM cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Quá trình gồm các bước cơ bản như: (1) xác định phạm vi lưu vực; (2) đánh giá hiện trạng; (3) dự báo xu thế; (4) xây dựng kịch bản và (5) lập phương án PBNNM.
1. Xác định phạm vi lưu vực/ phân vùng tính toán
2. Đánh giá hiện trạng
3. Dự báo xu thế
Các lượng nước cần bảo đảm(Q dòng chảy tối thiểu, nhu cầu thiết
yếu, dự trữ ưu tiên
4. Xây dựng kịch bản phân bổ nguồn nước mặt 5.Lập phương án phân bổ nguồn nước mặt Phạm vi lưu vực/ phân vùng tính toán
2. Sử dụng nước và nhu cầu nước 1. Tài nguyên nước
3. Quản lý TNN
Nguồn nước Hiện trạng sử dụng nước
Phạm vi và mục đích sử dụng nước của các nguồn nước/chức năng nguồn
Nguồn nước nước
Nhu cầu sử dụng nước
Lượng nước có thể phân bổ
CÁC KỊCH BẢN PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC Theo tháng, mùa, năm trong các điều kiện: bình
thường, thiếu nước
CÁC PHƯƠNG ÁN PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC Theo tháng, mùa, năm trong các điều kiện: bình
thường, thiếu nước
Hình 2.2: Sơ đồ quá trình lập phân bổ nguồn nước lưu vực sông
[Nguồn Luận án]
1 - Xác định phạm vi lưu vực, phân vùng tính toán
Giai đoạn đầu tiên của bất cứ một quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước nói chung và phân bổ nguồn nước nói riêng là xác định phạm vi lưu vực, nhằm xác định biên hệ thống phân bổ nguồn nước LVS gồm: vị trí, phạm vi không gian lưu vực nghiên cứu, phân chia vùng tính toán, xác định các điểm phân bổ (điểm kiểm soát).
Hiện nay, các công cụ rất phổ biến được sử dụng để xác định phạm vi lưu vực và phân vùng tính toán được tích hợp trong các gói phần mềm như: Mapinfor, Arcgis, Delta Mapper, Global Maper hoặc thậm chí sử dụng
GoogleEarth… Để phân chia phạm vi không gian lưu vực sông nghiên cứu, xác định các lớp thông tin như: sông suối, thảm phủ, các công trình khai thác… các công cụ trên sử dụng bản đồ nền và sau đó áp dụng kỹ thuật dò tìm đường bao lưu vực, dò tìm hướng chảy của sông, suối. Các kết quả này được sử dụng để tính tỷ lệ phần trăm diện tích của mỗi vùng tính toán thuộc lưu vực sông nghiên cứu, đồng thời xác định các số liệu thống kê số lượng nguồn nước, diện tích, dân số, số lượng và loại hình công trình khai thác ở mỗi vùng tính toán.
2 - Đánh giá hiện trạng nguồn nước, khai thác sử dụng và quản lý
Đánh giá hiện trạng nguồn nước mặt thực hiện bằng phân tích thống kê và sử dụng công cụ mô hình toán thủy văn. Tổng lượng nước mặt hiện có được tính theo trung bình tháng, mùa, năm và các mức bảo đảm khác nhau. Các tần suất bảo đảm thường được sử dụng là 50%, 85% và 95% với ý nghĩa là các năm nước trung bình, năm ít nước và năm thiếu nước.
Tổng lượng tài nguyên nước mặt hiện có NMTTN (triệu m3) tính như sau:
NMTTN = NMNS + NMNgS + NMHC (2.1)
Trong đó:
NMNS : Tổng lượng nước nội sinh, xác định bằng mô hình toán thủy văn;
NMNgS : Tổng lượng nước ngoại sinh, xác định bằng mô hình toán thủy văn;
NMHC : Tổng dung tích hiệu dụng của các hồ chứa trong vùng lập quy hoạch, xác định bằng thống kê thu thập số liệu.
Để có được thông tin, dữ liệu về các công trình hạ tầng, khai thác sử dụng nước và đặc điểm vật lý, kỹ thuật của các công trình, phương pháp đánh giá được thực hiện thông qua điều tra, thu thập, phân tích tài liệu và tham vấn cấp quản lý địa phương và các chủ hộ.
Thông tin, dữ liệu về hệ thống quản lý tài nguyên nước, gồm: thống kê các giải pháp, chính sách quản lý TNN hiện có, bộ máy tổ chức và nhân lực
tham gia công tác quản lý và lập quy hoạch tổng hợp lưu vực sông có trên vùng nghiên cứu. Trên cơ sở đó, phân tích và đưa ra những tồn tại, thách thức chủ yếu. Đây là cơ sở để hình thành giải pháp về quản lý trong quá trình lập và thực hiện quy hoạch cũng như phân bổ nguồn nước.
3 - Dự báo xu thế diễn biến nguồn nước đến và nhu cầu sử dụng nước
1) Dự báo xu thế diễn biến nguồn nước đến các vùng tính toán
Mục đích dự báo xu thế diễn biến nguồn nước là xác định nhóm các năm nhiều nước, năm trung bình và nhóm năm ít nước trong quá khứ và trong thời kỳ quy hoạch. Trên lưu vực sông, diễn biến nguồn nước được tính toán dựa trên mô hình thủy văn theo tháng, mùa, năm. Kết quả này xác lập kịch bản nền (base line) cho lưu vực trong thời kỳ tính toán.
2) Xác định lượng nước có thể phân bổ
Hình 2.3 mô tả các thành phần nước của hệ thống nguồn nước cần được tính toán trong quá trình
phân bổ nguồn nước mặt. Hệ thống nguồn nước được xem xét, đánh giá bao gồm: (1) Tổng tài nguyên nước tại các vùng tính toán, trên toàn lưu vực nghiên cứu; (2) Lượng nước có thể sử
dụng; (3) Lượng nước có thể phân bổ.
Hình 2.3: Sơ đồ tính toán lượng nước mặt có thể phân bổ
Trong Luận án, lượng nước có thể phân bổ là một cách tiếp cận hoàn toàn mới so với các quan điểm phân bổ tài nguyên nước trước đây, khái niệm này có trong Thông tư 42/2015/TT-BTNMT.
Xác định lượng nước có thể phân bổ giữ vị trí cốt lõi của quá trình phân bổ nguồn nước (Hình 2.3), đồng thời là đầu vào quan trọng trong quá trình xây dựng kịch bản và phương án phân bổ nguồn nước.
3) Dự báo nhu cầu sử dụng nước trong kỳ quy hoạch * Nhu cầu nước cho sinh hoạt:
Nhu cầu nước cho sinh hoạt hàng tháng SH (m3/tháng/người) trong kỳ quy hoạch là tổng của nhu cầu nước cho sinh hoạt đô thị và nông thôn. Nhu cầu này được dựa trên cơ sở áp dụng định mức, tiêu chuẩn cấp nước bình quân đầu người do nhà nước quy định tương ứng với từng mốc thời gian xác định, cụ thể:
SH = (TCi x T x Nj) (2.2)
Trong đó: TCi tiêu chuẩn cấp nước bình quân đầu người m3/ngày-đêm; T
số ngày trong từng tháng; Nj dự báo số dân ở thành thị, nông thôn trong vùng
nghiên cứu, sử dụng công thức đường cong xu hướng và được xác định như sau:
Nj = N0 x (1 + r)n (2.3)
Trong đó: N0 số dân hiện tại ở thành thị và nông thôn, xác định theo niên giám thống kê; r mức tăng tỷ lệ % dân số hàng năm trong thời kỳ dự báo, xác định theo tài liệu niên giám thống kê; n số năm dự báo (được xét cùng kỳ quy hoạch).
2) Nhu cầu nước cho nông nghiệp (gồm tưới và chăn nuôi):
Nhu cầu nước tưới hàng tháng T (m3/tháng) với từng loại cây trồng được xác định như sau:
T = (kij x CTj)
Trong đó: kij mức tưới cho các loại cây trồng m3/ha/vụ, xác định theo tài liệu thu thập, phân tích thời vụ của cây trồng trên vùng nghiên cứu để tính toán cho các tháng; CTj số hecta canh tác của mỗi loại cây trồng, xác định theo tài liệu niên giám thống kê.
Nhu cầu cấp nước cho chăn nuôi CN (m3/tháng) được xác định như sau:
CN = (Vi x TCj x T) (2.5)
Trong đó: Vi dự báo số vật nuôi gia súc, gia cầm trong vùng nghiên cứu và được xác định tương tự như công thức 2.3. TCj định mức cấp nước cho vật nuôi m3/ngày-đêm; T số ngày trong từng tháng.
3) Nhu cầu nước cho công nghiệp:
Ba cách tính nhu cầu sử dụng nước được sử dụng cho công nghiệp được tính phổ biến trong quy hoạch tổng hợp TNN gồm:
- Áp dụng tiêu chuẩn dùng nước cho công nghiệp tập trung và phân tán QCVN 01:2008: đối với các khu công nghiệp tập trung, nhu cầu sử dụng nước được xác định từ 45 đến 80 m3/ha/ngày-đêm.
- Sử dụng tổng giá trị sản xuất mang lại của cả ngành công nghiệp gồm tập trung và phân tán, nhu cầu sử dụng nước được xác định theo trung bình: 200 m3/1.000 USD.
- Sử dụng công thức đường cong xu hướng tương tự công thức 2.3:
CNj = CN0 x (1 + r)n (2.6)
Trong đó: CN0 lượng nước sử dụng nước hiện tại cho công nghiệp, xác định theo tài liệu điều tra thu thập, phân tích thống kê; r mức tăng tỷ lệ % nhu cầu sử dụng nước hàng năm trong thời kỳ dự báo; n số năm dự báo (được xét cùng kỳ quy hoạch).
4) Nhu cầu nước cho thủy sản [33]:
Nuôi trồng thủy sản có hình thức NTTS nước lợ và NTTS nước ngọt, nuôi trồng chủ yếu là ao hồ nhỏ, mặt nước lớn và ruộng trũng.
- Nuôi trồng thủy sản ao hồ nhỏ, mặt nước lớn: theo quy trình nuôi
trồng thủy sản thì độ sâu nước cần phải đảm bảo để thả cá là: Ao hồ nhỏ có chiều sâu từ 1,5 - 2,0m, mặt nước lớn từ 2,0 - 3,0m. Một năm thường nuôi khoảng 2 đến 3 vụ. Mức nước ban đầu lấy vào cải tạo ao 0,3 - 0,5 m. Mỗi tháng thay nước từ 1÷ 2 lần từ 20-30% lượng nước trong ao tùy theo chất lượng nước và mức nước trong ao.
Hiện trạng diện tích nuôi trồng thủy sản nước ngọt trong vùng vào loại trung bình, đa phần các ao hồ có diện tích nhỏ nằm rải rác trong khu dân cư.
Tính toán nhu cầu nước ngọt cho 1 ha trong 1 vụ nuôi (6 tháng). Trong điều kiện nuôi thâm canh như sau:
+ Lượng nước duy trì thường xuyên: 1,5m x 10.000 m2 = 15.000 m3 + Lượng nước cải tạo ao trước khi nuôi: 0,5 m x 10.000 m2 =5.000 m3 + Lượng nước cần thay trong quá trình nuôi: 0,3 m x 10 lần x 10.000 m2 = 30.000 m3.
+ Lượng nước tổn thất do ngấm, bốc hơi, rò rỉ trong quá trình cấp, phụ thuộc vào tính chất đất, điều kiện khí hậu, biện pháp gia cố chống mất nước; sơ bộ lấy bằng 10% lượng nước cấp vào ao 0,1 x 50.000 m3 = 5.000 m3.
Tổng cộng nhu cầu nước cho 1 vụ nuôi: 55.000 m3/ha/vụ
- Nuôi trồng thủy sản nước lợ: Tôm được nuôi 2 vụ/năm. Vụ 1 từ tháng
I, tháng II đến tháng V, tháng VI. Vụ 2 từ tháng VI, tháng VII đến tháng IX. Độ sâu nước trong ruộng từ 1,2 ÷1,5m.
Nhu cầu nước ngọt cho 1 ha trong 1 vụ nuôi là 55.000 m3 trong điều kiện nuôi thâm canh. Đối với nuôi trồng thủy sản nước lợ, lượng nước ngọt cần pha loãng phụ thuộc vào độ mặn của nước biển và vật nuôi. Độ mặn vùng ven biển Quảng Nam - Đà Nẵng dao động từ 29 ÷ 32‰, độ mặn thích hợp cho nuôi tôm từ 15 ÷ 25‰. Theo các tài liệu nghiên cứu và thực tế, lượng nước ngọt cần pha loãng chiếm khoảng 1/3 tổng nhu cầu nước, tức là khoảng 18.000 m3/ha/vụ.
5) Nhu cầu nước cho dòng chảy tối thiểu [23], [40].
Theo Thông tư 64/2017/TT-BTNMT, lượng nước bảo đảm dòng chảy tối thiểu tại các vị trí trên sông được xác định nằm trong phạm vi từ lưu lượng tháng nhỏ nhất đến lưu lượng trung bình của 3 tháng nhỏ nhất, trong đó:
a) Lượng nước tối thiểu duy trì dòng sông được xác định nằm trong giới hạn từ giá trị dòng chảy tháng nhỏ nhất đến trung bình ba tháng nhỏ nhất tại các điểm tính toán.
b) Lượng nước bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng nước của các đối tượng sử dụng nước là các giá trị dòng chảy bảo đảm để các công trình khai thác, sử dụng nước hoạt động bình thường; đối với đoạn sông không có công trình khai thác, sử dụng nước thì lượng nước duy trì dòng chảy tối thiểu tính bằng lượng nước duy trì dòng sông.
c) Lượng nước duy trì dòng chảy tối thiểu trên sông được xác định để tính toán lượng nước phân bổ là lượng nước có giá trị bảo đảm duy trì dòng sông và bảo đảm lượng nước tối thiểu cho các đối tượng khai thác, sử dụng nước.
4 - Xây dựng kịch bản phân bổ nguồn nước
Ít nhất cần xây dựng 2 kịch bản để phản ánh sự không chắc chắn. Nhiều hơn 4 được chứng minh là không thực tiễn về mặt tổ chức. Các kịch bản này được phân tích sau đó để lựa chọn được kịch bản (i) rất có khả năng xảy ra; (ii) được mong muốn hướng đến và (iii) khả thi trong thực hiện và chấp nhận trong thực tiễn. Từ kịch bản được chọn, 3 phương án PBNNM được xây dựng để xem xét các giải pháp, hướng đi phù hợp nhất [16], [17], [18], [38], [41], [7].
5 - Lập quy trình phân bổ nguồn nước mặt
Nội dung kịch bản và phương án ở vị trí trung tâm giữa thiết lập bài toán với mô phỏng hệ thống PBNNM. Trong đó, kịch bản là cơ sở để thiết lập tính toán mô phỏng hệ thống phân bổ, phương án đóng vai trò làm liên kết giữa mô phỏng với quết định lựa chọn PBNNM. Có ít nhất ba phương án
được thiết lập cho kịch bản đã được lựa chọn để bảo đảm cho phép phân tích đánh giá, so sánh chéo và tính thống kê giữa các phương án.
Trong Luận án sẽ lập các bước thực hiện phân bổ nguồn nước mặt phù hợp, sử dụng các phương pháp khoa học, công cụ kỹ thuật hiện đại mang tích logic, định lượng và có cấu trúc là những yêu cầu và điều kiện tiên quyết để giải quyết 3 vấn đề nghiên cứu.
Vấn đề 1: Xây dựng chi tiết quá trình phân bổ hợp lý nguồn nước mặt cho lưu vực sông, phù hợp với hướng tiếp cận của quốc tế và quy định của hệ thống pháp quy Nhà nước Việt Nam.
Vấn đề 2: Xác định được phương pháp tính toán lượng nước có thể phân bổ trong PBNNM cho lưu vực sông, khả thi ứng dụng, phù hợp với tình hình thực tế số liệu và quy mô tính toán để phục vụ cho bài toán quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông ở trong nước.
Vấn đề 3: Xây dựng được phương pháp, công cụ và tiêu chí làm cơ sở phân tích, lựa chọn phương án PBNNM.