KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
148
BÀI BÁO KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ KHAN HIẾM NƯỚC
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG QUA BỘ CHỈ SỐ KHAN HIẾM NƯỚC ĐÔ THỊ
Nguyễn Đại Trung1,2, Nguyễn Anh Đức3, Nguyễn Trung Việt4
Tóm tắt: Khan hiếm nước là yếu tố quan trọng và có khả năng gây suy thoái đối với nền kinh tế của
một đô thị. Khan hiếm nước sẽ ngày càng trầm trọng hơn khi các khu vực đô thị tăng trưởng nhanh
chóng và gây áp lực lớn lên nguồn nước xung quanh. Việc đánh giá mức độ khan hiếm nước liên quan
trực tiếp đến nhu cầu đời sống của người dân đô thị và sự phát triển kinh tế - xã hội của khu vực.
Nghiên cứu này đã áp dụng bộ chỉ số khan hiếm nước (Water Scarity Index-WSI) đô thị với 25 chỉ số
thành phần nhằm chỉ ra hiện trạng mức độ khan hiếm nước cho 04 vùng trực thuộc và toàn bộ thành
phố Đà Nẵng. Kết quả nghiên cứu mức độ khan hiếm nước năm 2020 trên các vùng Cu Đê, Túy Loan,
Sông Yên ở mức độ trung bình, vùng Vĩnh Điện ở mức độ cao; toàn thành phố Đà Nẵng có mức độ khan
hiếm trung bình với điểm số là 2,51.
Thực trạng mức độ khan hiếm nước ở mức trung bình cao, nghĩa là nguồn nước sạch của đô thị đạt yêu
cầu đối với các khía cạnh của khan hiếm nước nhưng vẫn còn tồn tại một số vấn đề liên quan đến nước,
dù đã có các công cụ ứng phó với bất lợi nhưng vẫn chưa thực sự đem lại các kết quả như mong đợi,
điều đó cho thấy cần có thêm những giải pháp phù hợp nhằm giảm thiểu tình trạng khan hiếm nước cho
đô thị trong tương lai.
Từ khóa: Chỉ số khan hiếm nước, Đà Nẵng, đô thị, khan hiếm nước.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Nước được coi là tài nguyên thiên nhiên thiết
yếu nhất và là nguồn tài nguyên chiến lược có giá
trị. Việc đánh giá mức độ khan hiếm nước là một
thành phần quan trọng trong phát triển kinh tế và
phát triển bền vững của khu vực. Tuy nhiên, tình
trạng thiếu nước và ô nhiễm đã gây ra tác động
tiêu cực đáng kể đến việc cung cấp lương thực,
môi trường sinh thái và phát triển kinh tế của
nhiều quốc gia trên thế giới. Trong thập kỷ qua,
hơn 80% dân số thế giới bị đe dọa nghiêm trọng
do thiếu tài nguyên nước. Với sự gia tăng dân số,
đô thị hóa và nhu cầu của công chúng về mức
sống cao hơn, sự phát triển bền vững trên toàn thế
giới liên tục bị đe dọa. Trong bối cảnh đó, nghiên
cứu về vấn đề khan hiếm nước (KHN) đô thị dần
trở thành tâm điểm của các cấp chính quyền.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về KHN đô
1 NCS Trường Đại học Thủy lợi
2 Trường Cao đẳng Công nghệ Kinh tế và Thủy lợi Miền Trung
3 Viện Khoa học Tài nguyên nước
4 Trường Đại học Thủy lợi
thị với việc dùng một chỉ số đến một vài chỉ số
hoặc bộ chỉ số để đánh giá trên quy mô quốc gia
với sự thuận lợi về mặt số liệu. Ali (2012) đã xây
dựng bộ chỉ số căng thẳng tài nguyên nước (TNN)
dựa trên ba thành phần chính với 8 chỉ số. Dựa
trên bộ chỉ số này, tác giả đã xây dựng được bản
đồ phân vùng căng thẳng nguồn nước cho toàn bộ
khu vực đô thị Jakarta với các mức không căng
thẳng; căng thẳng thấp; căng thẳng trung bình;
căng thẳng cao; và căng thẳng rất cao. Năm 2021,
Chunyang và nnk (2021) sử dụng chỉ số khan
hiếm nước (tỉ số giữa lượng nước rút ra và lượng
nước có sẵn) để tính toán cho các đô thị lớn trên thế
giới trong điều kiện hiện trạng năm 2016 và tương
lai đến năm 2050 dưới tác động của BĐKH. Năm
2022, Yahia và nnk (2023) đã phát triển một khuôn
khổ đánh giá nước đô thị của thành phố Ibb,
Yemen. Nghiên cứu áp dụng khung đánh giá mới
và đo lường chỉ số an ninh nước đô thị làm công cụ
quản lý quyết định bằng cách sử dụng bốn khía
cạnh của an ninh nước đô thị: nước uống, hệ sinh
thái, BĐKH và các vấn đề liên quan đến nước, các
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
149
mối nguy hiểm và các khía cạnh kinh tế xã hội. Kết
quả nghiên cứu cho thấy an ninh nước đô thị Ibb
không đủ để đáp ứng các nhu cầu cơ bản.
Ở Việt Nam, Nghị và nnk (2016) đã tính toán
chỉ số áp lực nước cho TP Hồ Minh theo các
phương pháp Falkenmark, Smakhtin, OECD, WRI
và Pfister với ba trường hợp: (i) tổng lượng nước
ngọt sẵn có trên địa bàn thành phố bằng tổng
lượng nước mặt, nước ngầm, (ii) tổng lượng nước
ngọt sẵn bằng tổng lượng nước mặt và (iii) tổng
lượng nước ngọt sẵn có bằng nguồn cấp nước thủy
cục. Đăng và nnk (2016) đã phát triển một khung
đánh giá an ninh nước gồm 7 khía cạnh với 14 chỉ
số. Gần đây Trung và nnk (2023) đã sử dụng
phương pháp Delphi kết hợp cùng với quy tắc
KAMET và phương pháp phân tích hệ thống phân
cấp để xây dựng bộ chỉ số khan hiếm nước (Water
Scarcity Index - WSI) gồm 4 nhóm chỉ số với 25
thông số nhằm đánh giá mức độ khan hiếm nước
cho đô thị ở Việt Nam.
Đà Nẵng là thành phố đang phát triển mạnh,
nhu cầu sử dụng nước (NCSDN) cho dân sinh và
phát triển kinh tế xã hội gia tăng nhanh. Theo dự
báo ứng với tốc độ tăng dân số bình quân là
5,9%/năm thì NCSDN cho các hoạt động của đô
thị và các khu dân cư nông thôn giai đoạn
2020÷2030 tăng bình quân khoảng 12%/năm.
Thành phố Đà Nẵng đang phải đối mặt với tình
trạng thiếu nước sinh hoạt đô thị trong những năm
vừa qua. Hiện nay 95% lượng nước cấp cho đô thị
Đà Nẵng được khai thác từ sông Vu Gia với công
trình chính là nhà máy nước (NMN) Cầu Đỏ, nơi
mà vào mùa cạn thường xuyên chịu ảnh hưởng
của tình trạng xâm nhập mặn và tác động của hệ
thống hồ chứa thủy điện thượng nguồn cùng với
sự chuyển nước của thủy điện Đak Mi 4. Bên cạnh
đó nguồn nước cấp cho thành phố tiềm ẩn nguy cơ
mất an ninh do phụ thuộc quá nhiều vào nguồn
nước sông Vu Gia. Khi chu kỳ El Nino lặp lại,
lượng mưa giảm thấp, nguồn nước sông Vu Gia bị
suy giảm sẽ dẫn đến việc thiếu nguồn nước cấp
cho Đà Nẵng hoặc nếu xảy ra các sự cố môi
trường tại thượng nguồn do các yếu tố bất khả
kháng làm cho nguồn nước NMN Cầu Đỏ bị ô
nhiễm nghiêm trọng sẽ không thể cung cấp nước
cho thành phố. Do đó cần có nghiên cứu định
lượng mức độ KHN đô thị Đà Nẵng nhằm có
những giảỉ pháp phù hợp đảm bảo nguồn cấp nước
an toàn cho các hoạt động của thành phố.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÀI
LIỆU SỬ DỤNG
2.1. Khu vực nghiên cứu
Thành phố Đà Nẵng thuộc vùng duyên hải
trung Trung bộ, có toạ độ địa lý: 15055'19'' đến
16031'20'' vĩ độ Bắc và từ 107049'11'' đến
108020'20'' Kinh độ Đông; phía Đông giáp biển
Đông; phía Tây giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế và
tỉnh Quảng Nam; phía Nam giáp tỉnh Quảng Nam;
phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế. Tính toán
đánh giá mức độ KHN đô thị Đà Nẵng được thực
hiện cho 04 vùng trực thuộc và toàn bộ đô thị Đà
Nẵng (Hình 1).
Hình 1. Sơ đồ phân vùng tính toán đánh giá
mức độ KHN thành phố Đà Nẵng
Vùng tính toán được phân chia dựa trên sự
phân bố các lưu vực sông trên địa bàn thành phố,
việc này phù hợp với việc quy hoạch và phân
vùng sử dụng nước trên địa bàn thành phố Đà
Nẵng. 04 vùng tính toán cụ thể gồm: vùng Cu Đê
(gồm diện tích quận Liên Chiểu, xã Hòa Bắc, xã
Hòa Liên và 30% diện tích xã Hòa Sơn); vùng
Túy Loan (gồm các xã Hòa Ninh, Hòa Phú, Hòa
Nhơn, hồ Đồng Nghệ và 70% xã Hòa Sơn); vùng
Sông Yên (gồm diện tích quận Hải Châu, Thanh
Khê, Cẩm Lệ và xã Hòa Khương, Hòa Tiến, Hòa
Phước huyện Hòa Vang); và vùng Vĩnh Điện
(gồm diện tích quận Ngũ Hành Sơn, Sơn Trà).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng khung đánh giá mức độ
KHN nước gồm 04 nhóm chỉ số với 25 chỉ số
thành phần cùng trọng số tương ứng được kế
thừa từ kết quả nghiên cứu của Trung và nnk
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
150
(2023) Mỗi chỉ số WSI được phân cấp thành 5
mức độ trên cơ sở áp dụng các cách đánh giá đã
có từ các nghiên cứu trước kết hợp phương pháp
chuyên gia trên cơ sở các quy phạm, tiêu chuẩn
và văn bản của cơ quan có thẩm quyền hiện
hành (Bảng 1).
Bảng 1. Thang điểm đánh giá các chỉ số khan hiếm nước
Thang điểm đánh giá
Chỉ số Đơn vị (5) Rất cao (4) Cao (3) Tr bình (2) Thấp (1) Rất thấp
WSI_1.1.1 <10 10÷20 >20÷40 >40÷60 <10
WSI_1.1.2 l/s/km2 <15 15÷25 >25÷35 >35÷50 >50
WSI_1.2.1 m3/người/năm
<500 500÷800 >800÷1000 >1000÷1700 >1700
WSI_1.2.2
WSI_1.2.3
WSI_1.2.4
m3/người/ngày
<1,4 1,4÷2,2 2,2÷2,7 2,7÷4,6 >4,6
WSI_1.3.1
WSI_1.3.2 Cv >0,6 >0,5÷0,6 >0,3÷0,5 0,2÷0,3 <0,20
WSI_1.4.1
WSI_1.4.2 % >70 70÷>40 40÷>30 30÷20 <20
WSI_1.5 VN_WQI <26 26÷50 >50÷75 >75÷90 >90
WSI_1.6 % <20 20÷30 >30÷40 >40÷70 >70
WSI_1.7 % <60 60÷80 >80÷90 >91÷95 >95
WSI_1.8 ngày <1 1÷15 16÷30 31÷60 >60
WSI_2.1 %Qo < 10 10 >10÷20 >20÷30 >30
WSI_2.2 % >0,4 >0,3÷0,4 >0,2÷0,3 >0,1÷0,2 ≤0,1
WSI_2.3 % >80 >60÷80 >40÷60 >20÷40 ≤20
WSI_2.4 công trình 5 4 3 2 1
WSI_3.1 % <60 60÷80 >80÷90 >91÷95 >95
WSI_3.2 % <80 >80÷90 >90÷95 >95÷97 >97
WSI_3.3 % >40 40÷>30 30÷>20 20÷>10 <=10
WSI_3.4 mg/l (%o) >3 3÷>1 1÷>0,5 0,5-0,25 <0,25
WSI_4.1 % ≤60 >60÷70 >70÷80 >80÷90 >90
WSI_4.2 % ≤20 >20÷40 >40÷60 >60÷80 >80
WSI_4.3 % ≤40 >40÷60 >60÷75 >75÷90 >90
Giá trị của chỉ số WSI nằm trong phạm vi từ
[1÷5] được xác định từ các tiêu chí đã được chuẩn
hóa. Do số lượng vùng tính toán trên địa bàn Đà
Nẵng là không đủ lớn (5 vùng) nên khó xác định
đường lũy tích mức độ KHN đảm bảo độ tin cậy,
vì thế mức độ KHN đô thị được chia đều thành
các khoảng như Bảng 2.
Bảng 2. Phân ngưỡng mức độ khan hiếm nước đô thị
STT Thang điểm Đánh giá Mức độ khan hiếm nước đô thị
1 > 4,0 Rất cao Đô thị có mức độ KHN rất cao
2 >3,0÷4,0 Cao Đô thị có mức độ khan hiếm nước ở mức cao
3 >2,0÷3,0 Trung bình Đô thị có mức độ KHN ở mức trung bình
4 >1,0÷2,0 Thấp Đô thị có mức độ KHN ở mức thấp
5 <= 1,0 Rất thấp Đô thị có mức độ KHN rất thấp
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
151
2.3. Cơ sở dữ liệu
- Số liệu khí tượng thủy văn: sử dụng số liệu
từ các trạm quan trắc có thời gian liên tục từ
năm 1980 đến năm 2020 từ các nghiên cứu của
Sơn và nnk (2018); Viện Thủy điện và Năng
lượng tái tạo (2020); Số liệu dân sinh kinh tế:
sử dụng Niên giám thống kê của thành phố Đà
Nẵng và tỉnh Quảng Nam năm 2020; Dữ liệu
hệ thống công trình cấp nước sạch tập trung,
công trình thủy lợi, thủy điện từ các báo cáo
của Công ty cổ phần Cấp nước Đà Nẵng; Quyết
định số 2885/QĐ-UBND của UBND thành phố
Đà Nẵng về việc phê duyệt danh mục các công
trình thủy lợi trên địa bàn thành phố, 2021;
Quy trình vận hành liên hồ chứa trên LVS Vu
Gia - Thu Bồn (VGTB) theo Quyết định số
1865/QĐ-TTg, 2019;
- Kế thừa mô hình MIKE 11 từ đề tài Nghiên
cứu đề xuất giải pháp kiểm sóat xâm nhập mặn cho
TP Đà Nẵng, (Hoàng Thanh Sơn và nnk, 2018) mà
tác giả chính là thành viên chính.
2.4. Mô hình toán
Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên
không lớn nhưng có mạng lưới sông rất phức tạp,
gồm sông Yên-Quá Giáng-Cầu Đỏ (Sông Yên) và
sông Vĩnh Điện thuộc hạ lưu LVS VGTB mà phần
lớn diện tích lưu vực nằm trên địa phận tỉnh Quảng
Nam. Sông nội tỉnh gồm có sông Túy Loan (là một
nhánh của sông VGTB) và sông Cu Đê nằm trong
địa phận Đà Nẵng.
Hình 2. Sơ đồ tính dòng chảy về TP Đà Nẵng
Hình 3. Sơ đồ phân chia tiểu lưu vực LVS VGTB
và Cu Đê
Dòng chảy đến Đà Nẵng không những phụ
thuộc vào điều kiện khí hậu, đặc điểm lưu vực mà
còn phụ thuộc vào việc vận hành các hồ chứa thủy
điện ở thượng nguồn, tỉ lệ phân lưu tại các ngã ba
sông (Ái Nghĩa-Quảng Huế, Thu Bồn-Vĩnh Điện)
và lượng nước khai thác sử dụng trong hệ thống
thủy lợi (HTTL) An Trạch. Do đó việc tính toán
mô phỏng dòng chảy và xâm nhập mặn về thành
phố Đà Nẵng thực hiện bằng các công cụ như
Hình 2.
2.4.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
MIKE NAM:
LVS VGTB được chia thành 36 tiểu lưu vực và
LVS Cu Đê được chia thành 6 tiểu lưu vực (Hình
3). Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định cho LVS
VGTB được thể hiện trong Hình 4.
Do LVS Cu Đê không có trạm đo lưu lượng
nên sử dụng số liệu thủy văn của trạm Thượng
Nhật (trạm gần nhất) để tính toán rồi áp dụng
bộ thông số này để tính lưu lượng dòng chảy
trên LVS Cu Đê (Hình 5). Bảng 3 cho thấy kết
quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tốt, từ
đó có thể sử dụng để tính toán và mô phỏng
dòng chảy.
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
152
Hình 4. Kết quả hiệu chỉnh (hàng trên) và kiểm định (hàng dưới) tại Nông Sơn và Thạnh Mỹ
Hình 5. Kết quả hiệu chỉnh (1981÷1996) và kiểm định (1997÷2014) tại trạm Thượng Nhật
Bảng 3. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE NAM
Chỉ tiêu Nash (%)
Trạm Hiệu chỉnh Kiểm định Kết quả
Nông Sơn 88,9 88,6 Tốt
Thành Mỹ 78,4 78,9 Tốt
Thượng Nhật 84,2 76,2 Tốt
2.4.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE-HYDRO BASIN
a) Thiết lập sơ đồ tính: Mô hình MIKE HYDRO BASIN cho LVS VGTB như hình 6.
Hình 6. Sơ đồ tính toán trong mô hình MYHYDRO BAISIN trên LVS VGTB
(a) (b)