L ượng nước nềnYêu cầu nước
4) Khung luật pháp và thể chế
4.1.2. Khái niệm mô hình quản lý lưu vực sông và các thành phần mô hình
Mô hình quản lý tài nguyên nước được xây dựng nhằm trợ giúp cho các hoạt
động quy hoạch và quản lý nước trên lưu vực sông đạt các mục tiêu đặt ra.
Hiện nay, việc quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước lưu vực sông là yêu cầu tiên quyết của tất cả các sông trên thế giới nhằm từng bước khắc phục các tồn tại đã gây nên sự khủng hoảng về quản lý nước của thế kỷ trước và thực hiện mục tiêu phát triển bền vững. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước là cách tiếp cận đầu tiên để thực hiện phát triển bền vững tài nguyên nước tại các lưu vực sông, bao gồm cả các lưu vực sông quốc gia và lưu vực sông quốc tế.
Tại cấp lưu vực sông, các quyết định phân chia nguồn nước muốn đạt được hiệu quả phải xem xét một cách rộng hơn về cả về khía cạnh kinh tế lẫn kỹ thuật. Các công cụ chính sách cũng cần được thiết kế để giúp cho việc thực thi các quyết định này. Ngoài ra cũng rất cần sử dụng các mô hình toán khi xem xét các phương án và lựa chọn quyết định được hợp lý.
Vấn đề quản lý sử dụng hiệu quả và bền vững tài nguyên nước của lưu vực sông trong một thời gian khá dài vừa qua đã được sự quan tâm rộng khắp của thế giới. Thí dụ
như trong chương 18 của Chương trình nghị sự 21 đã nhấn mạnh tới yêu cầu "việc xây dựng và phát triển các cơ sở dữ liệu, các mô hình dự báo, mô hình quy hoạch kinh tế và các phương pháp cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước, tối ưu hóa việc phân chia
nguồn nước dưới các ràng buộc kinh tế xã hội của lưu vực sông" [UNCE, 1998]. Điều
đó cho thấy yêu cầu và phạm vi mà các mô hình quản lý nước cấp lưu vực sông cần phải đề cập và giải quyết.
Từ khái niệm của quản lý tổng hợp tài nguyên nước đã nêu trong chương 1 cho thấy quản lý tài nguyên nước bao gồm các biện pháp công trình và các chính sách và quy tắc để̉ dùng cho quản lý thuộc các biện pháp phi công trình.
Về vấn đề này trong quản lý tài nguyên nước truyền thống luôn chú ý đến việc thiết kế các công trình sử dụng nước sao cho phù hợp và đảm bảo an toàn trong hoạt
động khai thác sử dụng. Tuy nhiên trong mấy thập kỷ gần đây, các ý kiến về sử dụng các biện pháp phi công trình nhất là cải tiến thể chế chính sách quản lý nước, cải tiến phương pháp quản lý vận hành,... luôn được quan tâm và nhấn mạnh nhiều hơn đối với những người làm công tác quản lý và nghiên cứu về tài nguyên nước.
Trong quản lý tài nguyên nước, các nhà thủy văn học thì cố gắng nghiên cứu để
tối ưu hóa các quy luật hoạt động của hệ thống thủy văn. Các nhà kinh tế thì luôn cố
gắng áp dụng các phương pháp tối ưu trong việc phân phối nguồn nước để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất. Những nhà xã hội học thì đi sâu nghiên cứu về đặc tính các cộng đồng sử dụng nước và phương thức cho họ tham gia vào quá trình quản lý cùng với các cơ quan.
Việc quản lý tài nguyên nước lưu vực sông theo xu hướng trên càng đòi hỏi phải áp dụng những phương pháp và kỹ thuật mới để tổng hợp tất cả các khía cạnh kinh tế, kỹ thuật, môi trường, xã hội, thể chế, luật pháp vào trong khuôn khổ của việc điều hành quản lý tài nguyên nước. Đó cũng là những yêu cầu mới đối với việc ứng dụng phương pháp mô hình toán, nhưng ngày nay với yêu cầu cao hơn là mô phỏng bài toán quy hoạch và quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước của lưu vực sông trong những ràng buộc của điều kiện kinh tế, xã hội của lưu vực nhằm đạt được sự bền vững trong khai thác và sử dụng tài nguyên.
Các mô hình quản lý tài nguyên nước lưu vực sông đã phát triển và ngày một mở
rộng và nâng cao hơn trong bối cảnh như trên nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của kinh tế xã hội. Nó vẫn dựa trên phương pháp mô phỏng hệ thống hay tối ưu hóa một hệ
thống phức tạp và các thành phần bên trong của hệ thống quản lý tài nguyên nước [Mostert E.,1999].
Các thành phần của mô hình
Để có thể hiểu rõ về cấu trúc của mô hình quản lý tài nguyên nước lưu vực sông, chúng ta cần phải hiểu rõ về hệ thống tài nguyên nước lưu vực sông và các thành phần của nó.
Một hệ thống nguồn nước lưu vực sông có ba thành phần:
−Thành phần nguồn: Đó là phần lưu vực hứng nước và các thủy vực chứa nước (như sông, kênh, các hồ tự nhiên và hồ chứa, các tầng chứa nước ngầm) tạo nguồn nước cho sử dụng của con người.
−Thành phần sử dụng nước: Đó là các khu vực sử dụng nước, bao gồm các khu tưới, khu công nghiệp hay dân cư, và nơi sử dụng nước ngay tại nguồn cho các mục tiêu phát điện, nghỉ ngơi giải trí, duy trì hệ sinh thái và môi trường.
−Các thành phần trung gian như là hệ thống dẫn nước, các nhà máy xử lý nước, hoặc nơi sử dụng lại nước.
Trên hệ thống nguồn nước của lưu vực sông có nhiều quá trình cùng diễn ra có liên quan tới nhau đó là:
−Quá trình của khí quyển để tạo thành mưa cung cấp nguồn vào cho lưu vực sông (mô hình động học khí quyển).
−Các quá trình vật lý để tạo thành dòng chảy trên lưu vực sông (các quá trình tổn thất như bốc thoát hơi, thấm, thẩm thấu xuống sâu, hình thành dòng chảy mặt và sát mặt, dòng chảy ngầm cung cấp nước cho sông) có thể mô phỏng bằng các mô hình thủy văn tất định.
−Các quá trình lấy nước biểu thị qua hoạt động của các công trình như đập, hồ
chứa, trạm bơm từ sông hoặc từ giếng khoan để lấy nước ngầm, có thể mô phỏng bằng mô hình quản lý vận hành công trình (các quy tắc vận hành...).
−Các quá trình tiêu thụ và sử dụng nước có thể mô phỏng bằng các mô hình tính toán và dự báo nhu cầu nước (tưới, sinh hoạt và công nghiệp,...).
−Các quá trình tiêu nước thừa, có thể mô phỏng bằng các mô hình tiêu nước (khu đô thị và nông nghiệp,... ).
−Các quá trình xử lý nước tại các trạm hay nhà máy xử lý nước thải, biểu thị
qua mô hình hệ thống xử lý nước thải.
Tất cả các quá trình trên đều gắn kết trong một hệ thống và được biểu đạt trong mô hình toán quản lý tài nguyên nước lưu vực sông.
Vấn đề quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông nói chung đều phải bắt đầu từ
các thủy vực chứa nước là sông, các hồ chứa và các tầng trữ nước ngầm hay nói cách khác từ điều kiện nguồn nước của các thủy vực hiện có. Quá trình quản lý là quá trình xây dựng và ra các quyết định phân bỏ nguồn nước cho các người dùng trên cơ sở xem xét các mối quan hệ giữa nguồn và nhu cầu, các ràng buộc về kinh tế xã hội, các quy
định chính sách và thể chế nhằm đạt được các lợi ích kinh tế mà không suy thoái các
điều kiện môi trường.
Mô hình tổng quát của quản lý tài nguyên nước lưu vực sông được biểu thị như
hình 4-1 trong đó các quyết định và mối quan hệ về sử dụng nước được xây dựng ở các mức khác nhau. Mục đích của mô hình là xây dựng được các phương án quản lý sử
dụng nước và ra quyết định phù hợp với thực tế, thu được tối đa các lợi ích về kinh tế
xã hội cho tất cả các yêu cầu dùng nước ngay tại dòng sông hay trên các khu vực dùng nước của lưu vực bên ngoài dòng sông.
Nấc kiểm soát trên cùng của hệ thống khống chế các quyết định quản lý tài nguyên nước là các điều khoản về mặt thể chế (như quyền sử dụng nước, các quy định về kinh tế như giá nước, các khuyến khích, trợ giá hay xử phạt do vi phạm các tiêu chuẩn môi trường,...). Chúng ràng buộc và chi phối các quyết định vận hành hệ thống thủy văn cũng như các quyết định về quản lý và sử dụng nước tại mỗi vị trí của hệ
thống.
Quản lý việc cung cấp nước, như là cung cấp nước tưới chịu sự chi phối của các quy tắc thể chế quản lý tài nguyên nước cũng như các khuyến khích về mặt kinh tế. Hệ
thống thủy văn trên lưu vực sông tương tác với hệ thống quản lý và sử dụng nước, hệ
thống thủy văn bị chi phối của hệ thống sử dụng nước, và cũng cùng thời gian, hệ thống sử dụng nước lại là các ràng buộc của hệ thống thủy văn.
Quản lý số lượng và chất lượng nước trên lưu vực sông dựa trên cơ sở vận hành các hệ thống công trình như là hệ thống hồ chứa, tầng chứa nước dưới đất, và trên cơ sở
sử dụng liên hợp hệ thống nước mặt và nước ngầm. Sự biến đổi của dòng chảy và chuyển vận các vật chất trong nước sông được xem xét trong toàn bộ lưu vực sông, bao gồm dòng chảy trong sông, các hồ chứa, các tầng chứa nước dưới đất, các kênh dẫn nước và các nơi tập trung nước và nước tại các vị trí sử dụng như khu tưới, khu đô thị
và công nghiệp.
Sự liên kết giữa nguồn nước và các vị trí dùng nước, giữa các vị trí sử dụng nước
ở thượng lưu và hạ lưu là các mối liên kết rất quan trọng, chúng phải bao gồm cả các thành phần nước hồi quy vào trong mô hình toán. Sựđiều phối nguồn nước theo không gian trên toàn bộ lưu vực sông, cũng như sự biến đổi của các chất ô nhiễm và nhu cầu nước cũng được xem xét và mô phỏng bằng các mô hình toán học dựa trên cơ sở nguồn nước của hệ thống sông được sử dụng một cách tổng hợp.
Từ các phân tích trên có thể thấy rằng mô hình quản lý lưu vực sông là một mô hình tổng hợp có thể bao gồm các mô hình thành phần như là:
(1). Quản lý tổng hợp số lượng và chất lượng nước.
(2). Quản lý nguồn nước tại các hệ thống con: như là quản lý vận hành hồ chứa, quản lý nước dưới đất, quản lý sử dụng nước mặt và nước ngầm.
(3). Quản lý tưới và tiêu.
Trong lĩnh vực quản lý, có những mô hình tổng hợp thủy văn - kinh tế nước trong đó mô phỏng chi tiết các khía cạnh kinh tế của việc sử dụng nước, mô hình trợ
giúp cho việc ra quyết định dưới dạng một hệ thống trợ giúp ra quyết định dựa trên cơ
sở hệ thông tin địa lý (GIS based Decision Support Systems). Phần sau giới thiệu cụ thể