Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu an ninh nguồn nước cho phát triển bền vững lưu vực sông Mã

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:191

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm ứng dụng bộ chỉ số được đề xuất để đánh giá mức độ đảm bảo ANNN cho các vùng điển hình của lưu vực sông Mã. Từ đó đề xuất một số định hướng giải pháp đảm bảo ANNN có tính khả thi và phù hợp với điều kiện thực tế của lưu vực.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu an ninh nguồn nước cho phát triển bền vững lưu vực sông Mã

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ MÙI NGHIÊN CỨU AN NINH NGUỒN NƢỚC CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LƢU VỰC SÔNG MÃ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ MÙI NGHIÊN CỨU AN NINH NGUỒN NƢỚC CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LƢU VỰC SÔNG MÃ Chuyên ngành: Môi trƣờng đất và nƣớc Mã số: 9.44.03.03 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Lê Đình Thành HÀ NỘI, NĂM 2018
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Nguyễn Thị Mùi i
LỜI CẢM ƠN Trải qua quá trình học tập và nghiên cứu, luận án nghiên cứu của tác giả đã hoàn thành. Trƣớc những thành quả đạt đƣợc ngoài sự nỗ lực của bản thân, tác giả cũng đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của thầy, cô giáo; gia đình; bạn bè và đồng nghiệp. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới GS.TS.Lê Đình Thành, ngƣời đã hƣớng dẫn chính tác giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Văn Thắng; PGS.TS Nguyễn Mai Đăng cùng các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trƣờng và bộ môn Quản lý môi trƣờng, Khoa sau Đại học trƣờng Đại học Thủy Lợi đã hƣớng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Trân trọng cảm ơn trƣờng Đại học Hồng Đức và khoa Kỹ Thuật Công nghệ đã tạo điều kiện thời gian cho tác giả tập trung học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu. ii
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................x MỞ ĐẦU………… .........................................................................................................1 1.Tính cấp thiết của đề tài luận án ...................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................3 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................4 4. Hƣớng tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu...............................................................4 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ..................................................................6 6. Cấu trúc luận án ...........................................................................................................7 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ AN NINH NGUỒN NƢỚC VÀ GIỚI THIỆU LƢU VỰC SÔNG MÃ ....................................................................................................8 1.1 Khái niệm về an ninh nguồn nƣớc .....................................................................8 1.2 Nghiên cứu về an ninh nguồn nƣớc trên thế giới...............................................9 1.2.1 Những nghiên cứu về phƣơng pháp luận an ninh nguồn nƣớc ...................9 1.2.2 Nghiên cứu về khung an ninh nguồn nƣớc ...............................................11 1.2.3 Nghiên cứu các chỉ số an ninh nguồn nƣớc ..............................................13 1.3 Các nghiên cứu ANNN ở Việt Nam ................................................................20 1.4 Nghiên cứu liên quan đến ANNN lƣu vực sông Mã .......................................22 1.5 Giới thiệu lƣu vực sông Mã .............................................................................24 1.5.1 Lƣu vực sông Mã và các nhánh sông chính ..............................................24 1.5.2 Điều kiện kinh tế xã hội lƣu vực ...............................................................26 1.5.3 Nguồn nƣớc lƣu vực sông Mã liên quan đến ANNN và bảo vệ môi trƣờng…. ...............................................................................................................28 1.5.4 Môi trƣờng, chất lƣợng nƣớc và thiên tai .................................................32 1.5.5 Khai thác sử dụng nƣớc và quy hoạch quản lý TNN lƣu vực sông Mã ....37 1.6 Những hạn chế, tồn tại về nghiên cứu ANNN trƣớc đây và định hƣớng nghiên cứu của luận án ..........................................................................................................39 1.6.1 Những hạn chế và tồn tại...........................................................................39 1.6.2 Định hƣớng nghiên cứu của luận án .........................................................39 Kết luận chƣơng 1: ........................................................................................................41 iii
CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC CHỈ SỐ AN NINH NGUỒN NƢỚC LƢU VỰC SÔNG VIỆT NAM ........................................................................42 2.1 Phƣơng pháp và nguyên tắc xây dựng các chỉ số ANNN ................................42 2.1.1 Phƣơng pháp xây dựng chỉ số ANNN ......................................................42 2.1.2 Nguyên tắc xây dựng và lựa chọn các chỉ số ANNN ...............................43 2.2 Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ số ANNN lƣu vực sông Việt Nam ....................44 2.2.1 Các nhóm chỉ số ANNN lƣu vực sông Việt Nam .....................................44 2.2.2 Tổng hợp các chỉ số ANNN lƣu vực sông Việt Nam ...............................61 2.2.3 Xác định chỉ số tổng hợp an ninh nguồn nƣớc lƣu vực sông Việt Nam ...64 2.3 Đề xuất các chỉ số ANNN lƣu vực sông Mã ...................................................65 2.3.1 Cơ sở lựa chọn các chỉ số ANNN cho lƣu vực sông Mã ..........................65 2.3.2 Phân cấp mức độ đảm bảo ANNN của các chỉ số trên lƣu vực sông Mã .67 Kết luận chƣơng 2 .........................................................................................................69 CHƢƠNG 3 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ ANNN LƢU VỰC SÔNG MÃ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ANNN CỦA LƢU VỰC ......................................................70 3.1 Giới thiệu chung...............................................................................................70 3.1.1 Hiện trạng và phƣơng hƣớng phát triển KTXH đến năm 2030 lƣu vực sông Mã .................................................................................................................71 3.1.2 Tính toán cân bằng nƣớc lƣu vực sông Mã ...............................................72 3.1.3 Môi trƣờng nƣớc và xâm nhập mặn ..........................................................86 3.1.4 Mâu thuẫn trong sử dụng nƣớc và mức độ căng thẳng về nguồn nƣớc trên lƣu vực…………………………………………………………………………...88 3.1.5 Lựa chọn các vùng điển hình cho đánh giá ANNN lƣu vực sông Mã ......90 3.2 Xác định chỉ số ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã năm 2015 ..............91 3.2.1 Các nhóm chỉ số ANNN lƣu vực ..............................................................91 3.2.2 Tổng hợp điểm đánh giá các chỉ số ANNN vùng điển hình LV năm 2015…………. ....................................................................................................105 3.2.3 Xác định chỉ số ANNN vùng điển hình lƣu vực năm 2015 ....................106 3.2.4 Đánh giá ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã năm 2015 ...............108 3.3 Xác định chỉ số ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã năm 2030 ............108 3.3.1 Các nhóm chỉ số ANNN lƣu vực ............................................................108 3.3.2 Tổng hợp điểm đánh giá các chỉ số ANNN vùng điển hình LV sông Mã năm 2030 .............................................................................................................119 iv
3.3.3 Đánh giá chung ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã năm 2030 .....121 3.3.4 Tổng hợp đánh giá ANNN vùng điển hình LV sông Mã năm 2015 và năm 2030………. ........................................................................................................121 3.4 Đề xuất định hƣớng giải pháp đảm bảo ANNN cho các vùng điển hình lƣu vực sông Mã đến năm 2030 .....................................................................................123 3.4.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn đề xuất giải pháp .......................................123 3.4.2 Đề xuất định hƣớng giải pháp đảm bảo ANNN ......................................124 Kết luận chƣơng 3: ......................................................................................................132 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................134 1. Những kết quả đạt đƣợc của luận án .......................................................................134 2. Những đóng góp mới của luận án ...........................................................................135 3. Những tồn tại và các hƣớng nghiên cứu tiếp ...........................................................135 4. Kiến nghị.............. ...................................................................................................136 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................137 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................138 PHỤ LỤC………….. ......................................................................................................1 v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1.Bản đồ lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận .....................................................26 Hình 1.2: Phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm lƣu vực sông Mã ..............30 Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống công trình khai thác, sử dụng nƣớc trên dòng chính sông Mã .......................................................................................................................................38 Hình 1.4. Sơ đồ nghiên cứu chỉ số ANNN lƣu vực sông Mã ........................................40 Hình 3.1. Phân vùng cân bằng nƣớc lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận ......................73 Hình 3.2. Sơ đồ cân bằng nƣớc lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận ..............................79 Hình 3.3. Lƣợng nƣớc thiếu lƣu vực sông Mã, KB HT 2015 .......................................82 Hình 3.4. Lƣợng nƣớc thiếu lƣu vực sông Mã, KBPT 2030 .........................................83 Hình 3.5. Lƣợng nƣớc thiếu lƣu vực sông Mã, KBPT 2030+BĐKH ...........................84 Hình 3.6. Tổng lƣợng nƣớc thiếu các vùng trên LV sông Mã theo các kịch bản .........85 Hình 3.7. Biểu đồ chỉ số ANNN vùng điển hình LV sông Mã năm 2015 ..................107 Hình 3.8. Biểu đồ chỉ số ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã năm 2030 ...........120 Hình 3.9. Biểu đồ chỉ số ANNN vùng điển hình LV sông Mã năm 2015, 2030 ........122 vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Nhóm và các chỉ số ANNN của C. J. Vorosmarty và cộng sự, 2010 ...........14 Bảng 1.2.Tính toán chỉ số ANNN của J. Lautze và H. Mathrithilake ...........................15 Bảng 1.3.Chỉ số an ninh nguồn nƣớc lƣu vực sông của S.Xiao và cộng sự..................16 Bảng 1.4.Sự đánh giá chỉ số ANNN tại lƣu vực sông Haile .........................................17 Bảng 1.5.Các chỉ số cho đánh giá ANNN ở Tây Bắc Trung Quốc ...............................18 Bảng 1.6.Các chỉ số của khung đánh giá ANNN của S.Mehr .......................................19 Bảng 1.7. Phân bố dân cƣ trên lƣu vực sông Mã đến năm 2015 ...................................27 Bảng 1.8: Mƣa năm theo tần suất ở một số trạm trên lƣu vực ......................................28 Bảng 1.9. Dòng chảy năm bình quân nhiều năm lƣu vực sông Mã ..............................29 Bảng 1.10.Tổng lƣợng dòng chảy năm bình quân nhiều năm lƣu vực sông Mã ..........30 Bảng 1.11 Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) của sông Mã ...............................................32 Bảng 1.12. Mức đánh giá chất lƣợng nƣớc theo WQI ..................................................33 Bảng 1.13. Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) của sông Chu .............................................33 Bảng 1.14. Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) của sông Cầu Chày ...................................34 Bảng 1.15. Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) dọc sông Lèn .............................................34 Bảng 1.16. Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) của sông Lạch Trƣờng ..............................35 Bảng 1.17. Chỉ số chất lƣợng nƣớc (WQI) của hệ thống sông Yên ..............................35 Bảng 1.18. Diễn biến độ mặn dọc các sông (1990-2010) .............................................36 Bảng 1.19. Các công trình thủy điện, thủy lợi chính đã, đang xây dựng trên dòng chính sông Mã và trên các sông nhánh chính của lƣu vực sông .............................................37 Bảng 2.1. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (1,1) .........................................................45 Bảng 2.2. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (1,2) .........................................................46 Bảng 2.3. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI(2,1) ..........................................................47 Bảng 2.4. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (2,2) .........................................................48 Bảng 2.5. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI(2,3) ..........................................................49 Bảng 2.6 Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (2,4) ..........................................................49 Bảng 2.7: Thang điểm đánh giá chỉ số WSI(3,1) ..........................................................51 Bảng 2.8. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (3,2) .........................................................51 Bảng 2.9. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI(3,3) ..........................................................52 Bảng 2.10. Phần trăm (%) của Q0 cho tính toán DCMT theo phƣơng pháp Tennant...54 Bảng 2.11. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI(4,1) ........................................................54 Bảng 2.12. Mức đánh giá chất lƣợng nƣớc theo WQI ..................................................55 Bảng 2.13. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (4,2) .......................................................55 Bảng 2.14. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (4,3) .......................................................56 Bảng 2.15. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (5,1) .......................................................57 Bảng 2.16. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (5,2) .......................................................58 Bảng 2.17. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (5,3) .......................................................58 Bảng 2.18. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI(5,4) ........................................................59 vii
Bảng 2.19. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (6,1) .......................................................60 Bảng 2.20. Thang điểm đánh giá chỉ số WSI (6,2) .......................................................61 Bảng 2.21. Bảng tổng hợp các nhóm chỉ số, chỉ số ANNN lƣu vực sông Việt Nam ...62 Bảng 2.22. Bảng tổng hợp các nhóm chỉ số, chỉ số ANNN lƣu vực sông Mã ..............65 Bảng 2.23. Bảng tổng hợp thang đánh giá và mức độ đảm bảo ANNN lƣu vực sông Mã ..................................................................................................................................68 Bảng 3.1. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình MIKE-NAM tại các trạm .......................................................................................................................................74 Bảng 3.2. Lƣu lƣợng dòng chảy đến bình quân tháng tại các nút tính toán trên mạng lƣới sông LV sông Mã ứng với tần suất 85% giai đoạn (1986-2005) (m3/s) ................75 Bảng 3.3. Lƣu lƣợng dòng chảy đến bình quân tháng tại các nút tính toán trên mạng lƣới sông LV sông Mã ứng với tần suất 85% giai đoạn (2016-2030) (m3/s) ................75 Bảng 3.4. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nƣớc tại đầu mối của các ngành năm 2015 lƣu vực sông Mã (Đơn vị: 106 m3). .....................................................................................77 Bảng 3.5. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nƣớc tại đầu mối của các ngành năm 2030 lƣu vực sông Mã (Đơn vị: 106 m3). .....................................................................................77 Bảng 3.6. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nƣớc tại đầu mối LV sông Mã năm 2030+BĐKH (Đơn vị: 106 m3).............................................................................................................77 Bảng 3.7. Dòng chảy môi trƣờng giai đoạn (1986-2005) LV sông Mã (Đơn vị: 106 m3) .......................................................................................................................................78 Bảng 3.8. Dòng chảy môi trƣờng giai đoạn (2016-2030) LV sông Mã (Đơn vị: 106 m3) .......................................................................................................................................78 Bảng 3.9. Lƣợng nƣớc thiếu trong cân bằng nƣớc LV sông Mã, KBHT 2015 (106m3)81 Bảng 3.10. Lƣợng nƣớc thiếu trong cân bằng nƣớc lƣu vực sông Mã, KBPT 2030 (Đơn vị: 106m3)..............................................................................................................83 Bảng 3.11. Lƣợng nƣớc thiếu trong cân bằng nƣớc LV sông Mã, KBPT 2030+BĐKH (Đơn vị: 106m3)..............................................................................................................84 Bảng 3.12. Bảng tổng hợp lƣợng nƣớc thiếu các vùng LV sông Mã theo các kịch bản (Đơn vị: 106 m3) .............................................................................................................85 Bảng 3.13.Thống kê diễn biến mặn lớn nhất các trạm sông Mã từ năm 1990–2012 (Đơn vị: ‰) ..................................................................................................................87 Bảng 3.14. Đánh giá mức độ căng thẳng trong sử dụng nƣớc các vùng LV sông Mã ..90 Bảng 3.15. Diện tích các vùng điển hình đƣợc lựa chọn cho đánh giá ANNN ............90 Bảng 3.16. Điểm đánh giá chỉ số WSI(1,1) năm 2015 ..................................................91 Bảng 3.17. Điểm đánh giá chỉ số WSI(1,2) năm 2015 ..................................................91 Bảng 3.18. Điểm đánh giá chỉ số WSI(2,1) năm 2015 ..................................................92 Bảng 3.19. Điểm đánh giá chỉ số WSI(2,2) năm 2015 ..................................................93 Bảng 3.20. Điểm đánh giá chỉ số WSI(2,3) năm 2015 ..................................................94 Bảng 3.21. Điểm đánh giá chỉ số WSI(3,1) năm 2015 ..................................................94 Bảng 3.22. Điểm đánh giá chỉ số WSI(3,2) năm 2015 ..................................................95 viii
Bảng 3.23. Điểm đánh giá chỉ số WSI(3,3) năm 2015 ..................................................96 Bảng 3.24. Điểm đánh giá chỉ số WSI(4,1) năm 2015 ..................................................97 Bảng 3.25. Điểm đánh giá chỉ số WSI(4,2) năm 2015 ..................................................97 Bảng 3.26. Điểm đánh giá chỉ số WSI(4,3) năm 2015 ..................................................99 Bảng 3.27. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,1) năm 2015 ................................................100 Bảng 3.28. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,2) năm 2015 ................................................101 Bảng 3.29. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,3) năm 2015 ................................................102 Bảng 3.30. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,4) năm 2015 ................................................103 Bảng 3.31. Tổng hợp điểm đánh giá các chỉ số ANNN vùng điển hình LV năm 2015 .....................................................................................................................................105 Bảng 3.32. Trọng số của các nhóm chỉ số ANNN vùng điển hình LV năm 2015 ......106 Bảng 3.33. Chỉ số tổng hợp ANNN vùng điển hình LV sông Mã năm 2015 .............107 Bảng 3.34. Điểm đánh giá chỉ số WSI(1,1) năm 2030 ................................................109 Bảng 3.35. Điểm đánh giá chỉ số WSI(1,2) năm 2030 ................................................109 Bảng 3.36. Điểm đánh giá chỉ số WSI(2,1) năm 2030 ................................................110 Bảng 3.37. Điểm đánh giá chỉ số WSI(2,2) năm 2030 ................................................111 Bảng 3.38. Điểm đánh giá chỉ số WSI(2,3) năm 2030 ................................................112 Bảng 3.39. Điểm đánh giá chỉ số WSI(3,1) năm 2030 ................................................113 Bảng 3.40. Điểm đánh giá chỉ số WSI(3,2) năm 2030 ................................................113 Bảng 3.41. Điểm đánh giá chỉ số WSI(3,3) năm 2030 ................................................114 Bảng 3.42. Điểm đánh giá chỉ số WSI(4,1) năm 2030 ................................................114 Bảng 3.43. Điểm đánh giá chỉ số WSI(4,2) năm 2030 ................................................115 Bảng 3.44. Điểm đánh giá chỉ số WSI(4,3) năm 2030 ................................................115 Bảng 3.45. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,1) năm 2030 ................................................116 Bảng 3.46. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,2) năm 2030 ................................................117 Bảng 3.47. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,3) năm 2030 ................................................117 Bảng 3.48. Điểm đánh giá chỉ số WSI(5,4) năm 2030 ...............................................118 Bảng 3.49. Tổng hợp điểm đánh giá chỉ số ANNN vùng điển hình LV sông Mã năm 2030 .............................................................................................................................119 Bảng 3.50. Chỉ số ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã năm 2030......................120 Bảng 3.51. Chỉ số tổng hợp ANNN vùng điển hình trên LV sông Mã năm 2015 và năm 2030 .............................................................................................................................122 Bảng 3.52. Tổng hợp đề xuất các giải pháp đảm bảo ANNN vùng điển hình lƣu vực sông Mã .......................................................................................................................132 ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ANNN: An ninh nguồn nƣớc BĐKH: Biến đổi khí hậu BVMT: Bảo vệ môi trƣờng CBN: Cân bằng nƣớc CCN: Cụm công nghiệp CN: Công nghiệp Cv: Hệ số biến thiên CTCNTT: Công trình cấp nƣớc tập trung CT: Công trình DCMT: Dòng chảy môi trƣờng ĐSDS: Đời sống dân sinh EWR: Tài nguyên nƣớc môi trƣờng (Environmental water resources) FAO: Tổ chức nông lƣơng của Liên hiệp quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) I: Chỉ số (Indicator) GDP: Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product) GIS: Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) GWP: Hợp tác vì nƣớc toàn cầu (Global water Partnership) HD: Thuỷ động lực (Hydrodynamics) HST: Hệ sinh thái KB BĐKH: Kịch bản biến đổi khí hậu KB HT: Kịch bản hiện trạng KBPT: Kịch bản phát triển KCN: Khu công nghiệp KTTV: Khí tƣợng thủy văn KTXH: Kinh tế xã hội KTSD: Khai thác sử dụng LV: Lƣu vực MRC: Uỷ hội Mê Kông quốc tế MT: Môi trƣờng NĐ-CP: Nghị định - Chính phủ NN: Nông nghiệp nnk: Những ngƣời khác PCA: Phân tích thành phần cơ bản (Principal Component Analysis) PL: Phụ lục x
PTBV: Phát triển bền vững QCVN: Quy chuẩn Việt Nam QLTNN: Quản lý tài nguyên nƣớc QLTHTNN: Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc QLLVS: Quản lý lƣu vực sông QLTHLVS: Quản lý tổng hợp lƣu vực sông QĐ: Quyết định WB: Ngân hàng thế giới (World Bank) WEAP: Mô hình đánh giá –quy hoạch tài nguyên nƣớc (The Water Evaluation and Planning System) WQI: Chỉ số chất lƣợng nƣớc (Water Quality Index) WSI: Chỉ số an ninh nguồn nƣớc (Water security Index) WSSI: Chỉ số tình trạng an ninh nguồn nƣớc (Water security status Index) SMART: Cụ thể - Đo lƣờng đƣợc – Có thể đạt đƣợc – Thực tế - Thời gian hoàn thành (Specific – Measurable - Attainable – Relevant – Time bound) SXCN: Sản xuất công nghiệp SXNN: Sản xuất nông nghiệp TB: Trạm bơm TĐ: Thủy điện TNN: Tài nguyên nƣớc TT: Thông tƣ TX: Thị xã UBND: Ủy ban nhân dân XLNT: Xử lý nƣớc thải xi
MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài luận án Đối với lƣu vực sông, tài nguyên nƣớc luôn là tài nguyên quan trọng nhất, nƣớc chảy qua đất và kết nối các hệ sinh thái trên lƣu vực sông nên nó là yếu tố quyết định sự tồn tại của các hệ sinh thái và ảnh hƣởng rất lớn đến phát triển kinh tế, xã hội của con ngƣời trên lƣu vực. Tuy nhiên tài nguyên nƣớc biến động theo thời gian và không gian rất đáng kể với những hiện tƣợng cực đoan đã tạo nên mâu thuẫn trong nhu cầu nƣớc đối với các hệ sinh thái, đặc biệt đối với nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội trên lƣu vực. Từ đó dẫn đến những xung đột, mất cân bằng và mất an ninh nguồn nƣớc (ANNN) đối với phát triển bền vững và bảo vệ môi trƣờng lƣu vực. Hiện nay, ANNN đã trở thành vấn đề lớn và rất cấp thiết đối với nhiều lƣu vực sông và khu vực trên thế giới, đặc biệt là những lƣu vực sông liên quốc gia và các vùng lãnh thổ khan hiếm nƣớc nhƣ các lƣu vực sông của Úc hay Ấn Độ. Lƣu vực sông Mê Công mặc dù có nguồn nƣớc dồi dào nhƣng từ năm 2012 vấn đề ANNN cũng đã đƣợc nghiên cứu nhƣ một vấn đề cấp thiết nhằm đảm bảo bền vững và công bằng trong sử dụng tài nguyên nƣớc. Việt Nam có 9 hệ thống sông lớn, với sự phân bố tài nguyên nƣớc rất đặc trƣng theo hai mùa lũ, cạn và điều kiện địa hình lƣu vực thay đổi lớn theo không gian, cùng với sự khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc và các tài nguyên khác rất nhanh chóng trong mấy chục năm qua đã làm thay đổi lớn về phân bố và cân bằng nƣớc lƣu vực. Điều này dẫn đến các mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc cả về số lƣợng và chất lƣợng trên các lƣu vực sông, ảnh hƣởng trực tiếp đến ANNN và bảo vệ môi trƣờng. Sông Mã là sông lớn với tổng diện tích lƣu vực là 28.400 km2 trong đó phần diện tích thuộc Việt Nam là 17.600 km2 chiếm 62% diện tích lƣu vực, phần thuộc Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào là 10.800 km2 chiếm 38% diện tích lƣu vực, độ dốc phần thƣợng nguồn là 1,5% phần hạ lƣu 2,3‰. Tổng lƣợng dòng chảy trung bình hàng năm của lƣu vực khoảng 18 tỷ m3, phần Việt Nam 14,1 tỷ m3, phần thuộc Lào 3,9 tỷ m3 [1]. Lƣu 1
vực sông Mã đƣợc đánh giá có tiềm năng nguồn nƣớc khá dồi dào nhƣng vẫn xảy ra những căng thẳng trong khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc do những nguyên nhân sau: - Sự phân bố tài nguyên nƣớc không đồng đều theo không gian và thời gian trên lƣu vực: (i) Mùa mƣa bắt đầu từ tháng V hoặc VI đến tháng XI hoặc XII với tổng lƣợng mƣa mùa mƣa chiếm 70% đến 90% tổng lƣợng mƣa năm, tổng lƣợng mƣa mùa khô chiếm 10% đến 30% tổng lƣợng mƣa năm. (ii) Theo không gian đã xảy ra thiếu nƣớc ở một số vùng trên lƣu vực trong các tháng mùa khô [2]. Điều này ảnh hƣởng rất lớn tới khai thác, sử dụng nƣớc giữa các vùng trên lƣu vực; - Thiên tai lũ lụt và hạn hán trên hệ thống sông Mã thƣờng xuyên xảy ra, thậm chí trong một năm có thể vừa xảy ra hạn hán vừa xảy ra lũ lụt nghiêm trọng: Theo báo cáo của UBND tỉnh Thanh Hóa: trong 50 năm (1965–2017) trở lại đây, Thanh Hóa đã phải chịu ảnh hƣởng trực tiếp của 51 cơn bão và áp thấp nhiệt đới trong đó đã có 25 năm bão đổ bộ trực tiếp vào Thanh Hoá, tính bình quân mỗi năm có 01 cơn bão đổ bộ hoặc ảnh hƣởng đến Thanh Hoá với sức gió mạnh từ cấp 8 đến cấp 11, 12 và trên cấp 12 [3]. Hạn hán thƣờng xảy ra trên lƣu vực, năm hạn nhất là năm 2010 xảy ra thiếu nƣớc tƣới ở một số vùng do mƣa ít, lƣu lƣợng dòng chảy các sông xuống rất thấp cụ thể trên sông Mã chỉ đạt 60 m3/s (tại trạm Sét Thôn-Yên Định), trên sông Lèn 3 m3/s (tại trạm Phong Mục). Sự hạ thấp mực nƣớc hạ lƣu lƣu vực còn làm gia tăng xâm nhập mặn vùng cửa sông ven biển về cả nồng độ và phạm vi. Năm 2010 xâm nhập mặn lên tận trạm Giàng với độ mặn lớn nhất 6,1‰ [4]; - Chế độ thủy văn trên dòng chảy chính, trên các sông nhánh thuộc lƣu vực sông Mã đã thay đổi rất nhiều do ảnh hƣởng của việc xây dựng, khai thác các công trình sử dụng nƣớc vừa và nhỏ trên lƣu vực nhƣ thủy điện Hủa Na dung tích toàn bộ (Wtb)=569,35 triệu m3, thủy điện Cửa Đạt Wtb=1.450 triệu m3, thủy điện Trung Sơn Wtb=348,5 triệu m3, hồ Yên Mỹ dung tích hiệu dụng 84,4 triệu m3, hồ Sông Mực dung tích hiệu dụng 200 triệu m3, thủy điện Bá Thƣớc 1 Wtb=16,96 triệu m3, thủy điện Bá Thƣớc 2 Wtb=44,18 triệu m3 và các công trình thủy điện khác. Cùng với các hình thế thời tiết bất thƣờng, cực đoan và biến đổi khí hậu là tác nhân chính gây bão, lũ lớn và cạn kiệt nguồn nƣớc trên lƣu vực; 2
- Về chất lƣợng nƣớc trên lƣu vực đã xảy ra ô nhiễm nặng tại một số vị trí trên sông Lèn, sông Lạch Trƣờng, sông Yên, hạ lƣu dòng chính sông Mã, nguyên nhân là do nƣớc thải sản xuất công nghiệp của các khu công nghiệp (KCN) nhƣ: KCN Đình Hƣơng-Tây Ga, KCN Bỉm Sơn, KCN Lễ Môm, KCN Lam Sơn và khu kinh tế Nghi Sơn. Các đoạn sông chảy qua các khu dân cƣ đông đúc nhƣ Thành phố Thanh Hóa, thành phố Sầm Sơn, thị xã Bỉm Sơn và các thị trấn huyện trên lƣu vực cũng đã bị ô nhiễm cục bộ [5]. Trong tƣơng lai các KCN, đô thị đƣợc mở rộng và hình thành mới sẽ gia tăng áp lực đối với môi trƣờng, đặc biệt đối với an ninh nguồn nƣớc lƣu vực. Trƣớc tình trạng đó, nhiều đề tài, dự án nghiên cứu về lĩnh vực tài nguyên nƣớc và môi trƣờng của lƣu vực sông Mã đã đƣợc thực hiện nhằm góp phần vào công tác quản lý tổng hợp tài nguyên và bảo vệ môi trƣờng lƣu vực. Tuy nhiên, trên thực tế tất cả các đề tài, dự án đều chƣa đề cập đến vấn đề ANNN và các tiêu chí bảo vệ tài nguyên nƣớc, môi trƣờng phục vụ phát triển bền vững lƣu vực sông Mã. Để đóng góp thêm các cơ sở khoa học và thực tiễn cho công tác quy hoạch, khai thác, quản lý tài nguyên nƣớc cho phát triển bền vững kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trƣờng hiệu quả hơn cho lƣu vực sông Mã trong điều kiện hiện nay, cần thiết phải xây dựng các “chỉ số an ninh nguồn nƣớc” của lƣu vực nhƣ một công vụ cho phát triển bền vững lƣu vực. Với những lý do nêu trên, đề tài luận án “Nghiên cứu an ninh nguồn nƣớc cho phát triển bền vững lƣu vực sông Mã” là rất cần thiết, có tính thời sự, khoa học và thực tiễn cao trong điều kiện phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trƣờng lƣu vực sông Mã nói chung và tỉnh Thanh Hóa nói riêng. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu xây dựng đƣợc bộ chỉ số ANNN lƣu vực sông Việt Nam phù hợp với đặc điểm và điều kiện khai thác sử dụng nƣớc trên lƣu vực. - Ứng dụng bộ chỉ số đƣợc đề xuất để đánh giá mức độ đảm bảo ANNN cho các vùng điển hình của lƣu vực sông Mã. Từ đó đề xuất một số định hƣớng giải pháp đảm bảo ANNN có tính khả thi và phù hợp với điều kiện thực tế của lƣu vực. 3
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1.Đối tượng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu là các yếu tố tài nguyên, môi trƣờng, tập trung chủ yếu vào tài nguyên nƣớc mặt và môi trƣờng nƣớc mặt lƣu vực sông Mã nhằm xác lập “bộ chỉ số” cho việc đảm bảo ANNN và bảo vệ môi trƣờng bền vững. 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi không gian: Phạm vi không gian trong nghiên cứu của luận án là phần lƣu vực sông Mã thuộc địa phận Việt Nam (bao gồm khu vực thuộc các tỉnh Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ An và Thanh Hóa). Phạm vi thời gian: Luận án nghiên cứu xây dựng các chỉ số an ninh nguồn nƣớc lƣu vực sông Mã năm 2015; và cho tƣơng lại tính đến năm 2030. 4. Hƣớng tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu a). Hướng tiếp cận của luận án (1). Tiếp cận theo quan điểm hệ thống: Hệ thống tài nguyên nƣớc (TNN) của một lƣu vực sông đƣợc cấu thành bởi nhiều thành phần khác nhau, chúng tƣơng tác và ảnh hƣởng lẫn nhau. Vì vậy cần dựa trên quan điểm hệ thống để giải quyết các bài toán liên quan đến TNN mặt và môi trƣờng nƣớc mặt của lƣu vực. Trong đó tập trung vào hệ thống thủy văn, tài nguyên nƣớc và hệ thống công trình thuỷ lợi- thuỷ điện trên lƣu vực với vai trò điều chỉnh phân bố TNN theo không gian, thời gian để đáp ứng các nhu cầu dùng nƣớc trong hệ thống TNN phục vụ mục tiêu phát triển kinh tế xã hội (KTXH) lƣu vực. (2). Tiếp cận theo quan điểm quản lý tổng hợp tài nguyên nước Tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông Mã đƣợc sử dụng cho nhiều các nhu cầu sử dụng nƣớc khác nhau nhƣ: nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản….Các ngành phân bố không đồng đều giữa các vùng trên lƣu vực dẫn đến nhu cầu sử dụng nƣớc giữa các vùng khác nhau. Trong khi đó, nguồn nƣớc đến trên lƣu vực phân bố không đồng đều theo không gian (giữa các vùng) và thời gian (giữa các tháng). Điều này đã dẫn đến sự mất cân bằng giữa lƣợng nƣớc đến và nhu cầu sử dụng 4
nƣớc. Vì thế cần tiếp cận các nguyên tắc của quản lý tổng hợp TNN để nghiên cứu giải quyết bài toán khai thác và sử dụng nƣớc cũng nhƣ đề xuất các giải pháp đảm bảo ANNN của lƣu vực sông trong nghiên cứu của luận án. (3). Tiếp cận theo quan điểm phát triển bền vững Phát triển bền vững đã đƣợc rất nhiều các nghiên cứu, các nhà khoa học và các tổ chức quốc tế quan tâm và coi đây là mục tiêu hàng đầu hƣớng tới trong tất cả các hoạt động phát triển. Điều này đã đƣợc khẳng định tại hội nghị thƣợng đỉnh về tài nguyên và môi trƣờng tổ chức tại Rio Bradin năm 1992: Thế giới lấy „‟phát triển bền vững‟‟ làm mục tiêu để bƣớc vào thế kỷ 21. Nghiên cứu của luận án tiếp cận hƣớng tới đảm bảo phát triển bền vững về cả ba mặt: (i). Bền vững về kinh tế: mang lại hiệu qủa kinh tế; (ii). Bền vững về xã hội: đƣợc xã hội chấp nhận và (iii). Bền vững về môi trƣờng: bảo vệ môi trƣờng. Đảm bảo ANNN lƣu vực sông có nghĩa là đảm bảo phát triển bền vững về kinh tế, xã hội và môi trƣờng trên lƣu vực. b) Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau đây: (1). Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: nhằm bổ sung, cập nhật những thông tin, số liệu chọn lọc liên quan đến TNN lƣu vực sông Mã, bao gồm số liệu khí tƣợng, thủy văn, môi trƣờng, địa hình, kinh tế xã hội, hệ thống các công trình trên lƣu vực, ...phục vụ cho việc đánh giá phân bố TNN, tính toán lƣợng nƣớc đến trên lƣu vực, nhu cầu sử dụng nƣớc làm đầu vào cho bài toán cân bằng nƣớc. (2). Phương pháp kế thừa và phân tích chuyên gia: Kế thừa các số liệu khí tƣợng thủy văn, KTXH để tổng hợp tài liệu, đánh giá tổng quan các nghiên cứu liên quan đến ANNN ở trong và ngoài nƣớc, các nghiên cứu trên lƣu vực sông Mã. Kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu đã có về TNN, môi trƣờng nƣớc trên lƣu vực. Kế thừa các phƣơng pháp và kết quả đã có về nghiên cứu ANNN. Phƣơng pháp chuyên gia đƣợc sử dụng để tiếp thu những ý kiến, kinh nghiệm quý báu của các chuyên gia liên quan đến các nội dung nghiên cứu của luận án. Ngoài ra các ý kiến chuyên gia cũng đƣợc tham khảo sử dụng trong đánh giá sự phân bố TNN, chất lƣợng nƣớc trên lƣu vực, tính 5
toán cân bằng nƣớc; xây dựng mức (thang) đánh giá các chỉ số ANNN trong nghiên cứu. (3). Phương pháp mô hình toán thủy văn: Phƣơng pháp mô hình toán nhằm đánh giá các tác động tích lũy, các tác động tƣơng hỗ giữa các yếu tố trên lƣu vực đến chế độ thủy văn, điều kiện môi trƣờng. Cụ thể luận án đã sử dụng mô hình MIKE-NAM và mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning) để tính toán cân bằng nƣớc trong nghiên cứu. (4). Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp: Dùng để xử lý số liệu, phân tích các thông tin số liệu liên quan đến các hoạt động, đánh giá hiện trạng diễn biến của các yếu tố tài nguyên và môi trƣờng lƣu vực liên quan đến nội dung luận án, từ đó xây dựng bộ chỉ số về ANNN. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng trong toàn bộ nghiên cứu của luận án. (5). Phương pháp bản đồ: đƣợc sử dụng để xây dựng bản đồ lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận; bản đồ phân vùng cân bằng nƣớc lƣu vực; bản đồ hệ thống các trạm khí tƣợng thủy văn trên lƣu vực. Phƣơng pháp bản đồ dùng để xác định phạm vi nghiên cứu, tính toán cân bằng nƣớc lƣu vực. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án * Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu ANNN đã có nhiều trên thế giới để đảm bảo ANNN của vùng hay lƣu vực, tuy nhiên ở Việt Nam mới có rất ít các nghiên cứu về vấn đề này. Các kết quả nghiên cứu của luận án đã góp phần vào việc đƣa nhận thức, cập nhật kiến thức và phƣơng pháp luận về ANNN ở Việt Nam, đặc biệt là lƣu vực sông Mã nơi chƣa có các nghiên cứu trực tiếp về ANNN. Kết quả nghiên cứu đƣa ra các cơ sở khoa học góp phần phát triển bền vững kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trƣờng qua việc khai thác sử dụng (KTSD) và quản lý tài nguyên nƣớc (QLTNN) trên cơ sở các chỉ số ANNN đƣợc xác lập. * Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu của luận án đã xây dựng đƣợc bộ chỉ số ANNN lƣu vực sông bao gồm các nhóm và các chỉ số ANNN với các mức thang điểm đánh giá mức độ đảm bảo ANNN, ứng dụng tính chỉ số ANNN các vùng điển hình lƣu vực sông Mã. Các kết quả nghiên cứu của luận án sẽ góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng TNN thông qua việc đảm bảo các chỉ số ANNN và các giải pháp bảo vệ môi 6
trƣờng (BVMT) bền vững cho các vùng khác nhau của lƣu vực sông Mã. Từ đó có thể mở rộng nghiên cứu cho các lƣu vực sông khác. 6. Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận án gồm có 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về ANNN và giới thiệu lƣu vực sông Mã. Trong chƣơng này luận án tập trung tổng quan và đánh giá các nghiên cứu đã có trên thế giới và Việt Nam, lƣu vực sông Mã về ANNN, đặc biệt các nghiên cứu liên quan đến khung ANNN, chỉ số ANNN để đƣa ra vấn đề cốt lõi của đề tài luận án. Giới thiệu về lƣu vực sông Mã và đánh giá những đặc điểm lƣu vực liên quan đến ANNN. Chƣơng 2: Nghiên cứu xây dựng các chỉ số ANNN lƣu vực sông Việt Nam. Trong chƣơng này luận án nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất bộ chỉ số ANNN lƣu vực sông phù hợp với điều kiện và đặc điểm khai thác sử dụng, quản lý tài nguyên nƣớc của các lƣu vực sông Việt Nam cũng nhƣ lƣu vực sông Mã. Chƣơng 3: Xác định chỉ số ANNN lƣu vực sông Mã và đề xuất giải pháp đảm bảo ANNN của lƣu vực: Luận án đã đi tính toán và xác định các chỉ số ANNN cho một số vùng điển hình trên lƣu vực sông Mã dựa trên các thông tin số liệu thực tế về khai thác sử dụng, quản lý và bảo vệ nguồn nƣớc, môi trƣờng của lƣu vực và đề xuất các định hƣớng giải pháp đảm bảo ANNN của lƣu vực. 7