Luận án Nghiên cứu an ninh nguồn nước cho phát triển bền vững lưu vực sông Mã

hình thức khác nhau để đạt đƣợc kết quả tin cậy nhất. Trong phạm vi nghiên cứu của luận án đã áp dụng phƣơng pháp này bằng hình thức phỏng vấn các nhà khoa học về các lĩnh vực nhƣ phát triển TNN, cấp nƣớc sinh hoạt, khai thác sử dụng nƣớc, HST và môi trƣờng, các cán bộ quản lý nhà nƣớc về QLTNN, QLLVS ở cấp Trung ƣơng và địa phƣơng có kinh nghiệm về phát triển TNN và bảo vệ môi trƣờng LV sông. Kết quả áp dụng các phƣơng pháp nghiên cứu trên về phân cấp các chỉ số ANNN phân ra 5 mức khác nhau nhằm biểu thị mức độ đảm bảo ANNN lƣu vực sông. Kết luận chƣơng 2 Nghiên cứu của luận án đã sử dụng cách tiếp cận tiêu chí SMART của Shahin and Mahbod năm 2006 để xây dựng các chỉ số ANNN trên LV sông Việt Nam. Trên cơ sở các nghiên cứu ANNN trên thế giới, ở Việt Nam và lƣu vực sông Mã, các nguyên tắc xây dựng chỉ số, các điều kiện, đặc điểm cụ thể của lƣu vực, nghiên cứu luận án đã xây dựng đƣợc 18 chỉ số thành phần đƣợc phân ra 6 nhóm chỉ số để biểu thị mức độ đảm bảo ANNN lƣu vực sông Việt Nam gồm: (1) Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến nguồn nƣớc đến lƣu vực sông; (2) Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến cung cấp nƣớc sạch cho dân sinh; (3). Nhóm chỉ số ANNN dựa vào mức độ khai thác sử dụng nƣớc của lƣu vực sông; (4). Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến bảo vệ HST và môi trƣờng dòng sông; (5).Nhóm chỉ số ANNN dựa vào các rủi ro thiệt hại do thiên tai; (6). Nhóm chỉ số ANNN liên quan đến quản lý tài nguyên nƣớc, quản lý lƣu vực sông. Trên cơ sở bộ chỉ số ANNN lƣu sông Việt Nam, luận án đã lựa chọn 17 chỉ số đặc trƣng và phù hợp với điều kiện thực tế để đánh giá mức độ đảm bảo ANNN trên lƣu vực sông Mã. Mỗi chỉ số đã đƣợc phân cấp thành 5 mức độ đánh giá có độ tin cậy cao trên cơ sở sử dụng phƣơng pháp chuyên gia. Chỉ số ANNN của vùng, của nhóm chỉ số trong bộ chỉ số ANNN lƣu vực sông Mã đƣợc xác định với các trọng số ảnh hƣởng khác nhau. Các chỉ số ANNN đƣợc đề xuất sẽ đƣợc tính toán xác định trong quá trình nghiên cứu ứng dụng cho các vùng điển hình lƣu vực sông Mã nhƣ trong chƣơng 3. 70 CHƢƠNG 3 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ ANNN LƢU VỰC SÔNG MÃ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ANNN CỦA LƢU VỰC 3.1 Giới thiệu chung Lƣu vực sông Mã gồm nhiều vùng có điều kiện tự nhiên: địa hình, nguồn nƣớc, chất lƣợng môi trƣờng nƣớc, đặc điểm phát triển KTXH khác nhau nên ảnh hƣởng đến ANNN cũng sẽ khác nhau. Vì thế để đánh giá ANNN lƣu vực sông Mã cần phải đánh giá theo từng vùng, từ kết quả đó sẽ nhận xét đánh giá chung cho cả lƣu vực. Từ phân tích trên luận án sẽ lựa chọn những vùng có nguy cơ mất ANNN nhất dựa vào các yếu tố nhƣ: tình trạng sự thiếu nƣớc sử dụng trong mùa khô, mức độ căng thẳng về nguồn nƣớc, nguy cơ ô nhiễm cao, có nhiều mâu thuẫn trong KTSD nƣớc và khả năng phát triển KTXH cao ở hiện tại cũng nhƣ trong tƣơng lai làm vùng điển hình để tính toán chỉ số ANNN và đánh giá ANNN của lƣu vực sông Mã. Trên lƣu vực Sông Mã nông nghiệp là hoạt động phát triển chủ yếu và lớn nhất sử dụng đến trên 80% tổng lƣợng nƣớc sử dụng trên lƣu vực sông nên các vấn đề liên quan đến nguồn nƣớc sử dụng cho nông nghiệp cũng có vai trò quan trọng nhất trong đánh giá ANNN của các vùng trên lƣu vực sông, thí dụ nhƣ vùng thiếu nƣớc nhiều nhất cũng chính là thiếu nƣớc của các vùng tƣới của nông nghiêp. Để xác định các vùng này thì cần phải dựa trên tính toán cân bằng nƣớc hệ thống sông trên cơ sở áp dụng các mô hình toán cân bằng nƣớc hệ thống. Ngoài sự thiếu nƣớc cung cấp cho tƣới của nông nghiệp, bài toán ANNN còn liên quan đến các vấn đề về môi trƣờng nhƣ chất lƣợng nƣớc và ô nhiễm nƣớc, ảnh hƣởng của mặn và xâm nhập mặn, tình hình khai thác sử dụng và quản lý nguồn nƣớcnên cũng cần đánh gía các vấn đề này trong quá trình nghiên cứu về ANNN của lƣu vực. Từ phân tích trên, nghiên cứu của luận án trong chƣơng này sẽ đƣợc thực hiện theo các bƣớc nhƣ sau: - Tính toán cân bằng nƣớc hệ thống cho lƣu vực sông Mã để đánh giá tình hình thiếu nƣớc, hay căng thẳng về nƣớc, làm cơ sở xác định vùng điển hình cho đánh giá ANNN của lƣu vực sông; 71 - Nghiên cứu và đánh giá các vấn đề về môi trƣờng (chất lƣợng nƣớc và ô nhiễm nƣớc), quản lý sử dụng nƣớccó liên quan đến xác định các chỉ số ANNN của lƣu vực sông; - Tính toán xác định các chỉ số ANNN trong bộ chỉ số ANNN lƣu vực sông đã đề xuất trong chƣơng 2 cho các vùng điển hình, nhận xét đánh giá về ANNN của lƣu vực dựa vào kết quả tính toán các chỉ số này; - Nghiên cứu đề xuất các biện pháp để từng bƣớc khắc phục tình trạng mất ANNN trên lƣu vực sông và tiến tới đảm bảo ANNN cho sử dụng của các ngành trong tƣơng lai, nhất là đến năm 2030. Các nội dung và kết quả tính toán đánh giá sẽ đƣợc trình bày cụ thể trong các mục sau: 3.1.1 Hiện trạng và phương hướng phát triển KTXH đến năm 2030 lưu vực sông Mã 1) Phát triển dân số: Theo số liệu của Cục Thống kê tỉnh Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình, Thanh Hóa và Nghệ An [36] [37] [38] [39] [40], dân số lƣu vực sông Mã năm 2015 là 4.098.686 ngƣời, trong đó dân số thành thị chiếm 14%, mật độ dân số trung bình 232 ngƣời/km2, cao nhất ở thành phố Thanh Hóa mật độ lên tới 2.407 ngƣời/km2, thấp nhất là huyện Sốp Cộp chỉ có 31 ngƣời/km2 (bảng PL2.1). Đến năm 2020 dự báo dân số là 4.712.401 ngƣời, với tốc độ tăng dân số 0,7%/năm, dân số năm 2030 sẽ là 5.052.857 ngƣời, trong đó thành thị chiếm 30%, nông thôn 70% (bảng PL2.2) 2) Công nghiệp: Ngành công nghiệp trên lƣu vực sông Mã đã có những chuyển biến mạnh mẽ, đặc biệt là khu vực hạ du thuộc tỉnh Thanh Hóa năm 2015 giá trị sản xuất ƣớc đạt 33.731 tỷ đồng, tăng 10,6% so với cùng kỳ. Nhiều khu công nghiệp, khu kinh tế lớn đã và đang đƣợc hình thành tạo đà phát triển kinh tế cho khu vực. Phấn đấu nâng tỷ trọng ngành công nghiệp và xây dựng trong cơ cấu kinh tế đến năm 2020 là khoảng 41,4%. Hiện nay đã hình thành 5 khu công nghiêp lớn [50] là các KCN Lễ Môn; KCN Đình Hƣơng-Tây Bắc Ga; KCN Lam Sơn; KCN Bỉm Sơn; và Khu kinh tế Nghi Sơn (bảng PL3). 72 3) Nông nghiệp Diện tích đất trồng cây hàng năm: trên địa bàn lƣu vực sông Mã tính đến năm 2015 là 334.735,7 ha, trong đó diện tích đất trồng lúa xuân là 138.587,6 ha, lúa mùa là 164.650,4 ha còn lại là hoa màu và cây hàng năm khác (bảng PL4.1). Trong tƣơng lai sẽ quy hoạch thành các vùng sản xuất nông nghiệp công nghệ cao, trồng các loại giống cây cho năng suất và giá trị lớn. Theo tài liệu quy hoạch của các tỉnh diện tích gieo trồng đến năm 2030 lƣu vực sông Mã nhƣ bảng PL4.2 hăn nuôi gia súc, gia c m: trong những năm gần đây theo hƣớng sản xuất hàng hoá đang có chiều hƣớng phát triển. Các tiến bộ về giống, kỹ thuật chăn nuôi đƣợc đẩy mạnh đã góp phần nâng cao chất lƣợng sản phẩm. Theo số liệu thống kê năm 2015 [36] [37] [38] [39] [40] tổng đàn gia súc, gia cầm trên toàn lƣu vực gồm: trâu, bò 640.263 con, lợn 1.446.787 con, gia cầm 21.342.345 con. Dự báo chăn nuôi gia súc, gia cầm đến năm 2030 nhƣ bảng PL5. Nuôi trồng thuỷ hải sản: Việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào nuôi trồng thủy sản đƣợc đẩy mạnh. Năm 2015 diện tích nuôi trồng thủy sản toàn vùng đạt 15.879,25 ha (trong đó diện tích mặn, lợ là 4.824,60 ha, diện tích nƣớc ngọt là 11.054,65 ha). Đến năm 2030 sẽ đa dạng hóa các hình thức, đối tƣợng nuôi trồng, trong đó tôm là chủ lực. Đảm bảo 100% diện tích nuôi trồng đƣợc xây dựng theo mô hình vùng nuôi tôm an toàn hiệu quả bền vững (bảng PL6). 3.1.2 Tính toán cân bằng nước lưu vực sông Mã Để tính toán cân bằng nƣớc hệ thống cho lƣu vực sông Mã, luận án chọn mô hình cân bằng nƣớc WEAP (The Water Evaluation and Planning System) là một mô hình toán đƣợc sử dùng nhiều trên thế giới và ở nƣớc ta. Mô hình WEAP tính toán nhu cầu dùng nƣớc dựa trên nguyên lý cơ bản của tính toán cân bằng nƣớc. Thành phần cung cấp nƣớc có thể là các dòng chảy mặt, kho chứa nƣớc ngầm, các hồ chứa nƣớc hay từ các lƣu vực khác. Thành phần sử dụng nƣớc là các khu công nghiệp, khu đô thị, các khu tƣới cho nông nghiệp có tính đến các điều kiện thực tế nhƣ việc tái sử dụng nƣớc, dòng chảy môi trƣờng, năng suất máy móc, chi phí và việc phân phối ƣu tiên và sử dụng tài nguyên nƣớc. 73 Cân bằng nƣớc cho lƣu vực sông Mã đƣợc tính toán cho các kịch bản: (1). Kịch bản hiện trạng điều kiện tự nhiên và phát triển KTXH năm 2015 (KB HT 2015); (2). Kịch bản phát triển KTXH đến năm 2030 (KBPT 2030); (3). Kịch bản phát triển KTXH đến năm 2030 có xét đến biến đổi khí hậu (KBPT 2030+BĐKH). 3.1.2.1 Phân vùng cân bằng nước Luận án kế thừa kết quả phân vùng cân bằng nƣớc (CBN) của Viện Quy hoạch Thủy lợi trong dự án „‟Rà soát quy hoạch lƣu vực sông Mã‟‟, năm 2015 [1], trong đó chia lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận (phần Việt Nam) thành 8 vùng: Vùng I: Vùng Thƣợng nguồn sông Mã; Vùng II: Vùng Trung lƣu sông Mã; Vùng III: Vùng lƣu vực sông Bƣởi; Vùng IV: Vùng Bắc sông Mã; Vùng V: Lƣu vực sông Cầu Chày; Vùng VI: Lƣu vực sông Âm; Vùng VII: Thƣợng sông Chu; Vùng VIII: Nam sông Chu (hình 3.1). Địa giới hành chính các vùng (bảng PL1) Hình 3.1. Phân vùng cân bằng nƣớc lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận 74 3.1.2.2 Tính toán nguồn nước đến các vùng cân bằng nước Để tính toán nguồn nƣớc đến các vùng cân bằng nƣớc, luận án sử dụng các số liệu quan trắc khí tƣợng thủy văn trong khu vực bao gồm 21 trạm đo mƣa quan trắc trong và lân cận lƣu vực sông Mã; 7 trạm khí tƣợng đại biểu cho các vùng (vùng I: trạm Sông Mã, vùng II: trạm Hồi Xuân, vùng III: trạm Lạc Sơn, vùng IV: Trạm Thanh Hóa, vùng V: trạm Yên Định, vùng VI, VII: trạm Bái Thƣợng, vùng VIII: trạm Tĩnh Gia) và 7 trạm đo lƣu lƣợng cơ bản trong mạng quan trắc thủy văn quốc gia (bảng 3.1). Do trên toàn lƣu vực sông Mã có 23 trạm thủy văn, trong đó chỉ có 3 trạm đo lƣu lƣợng có số liệu dài trên 30 năm (gồm: Xã Là, Cẩm Thủy, Cửa Đạt) còn lại là các trạm đo mực nƣớc hoặc đo lƣu lƣợng nhƣng đã hạ cấp hoặc ngừng đo có số liệu dƣới 20 năm (vị trí các trạm khí tƣợng thủy văn nhƣ hình PL1). Để có số liệu dòng chảy đến tại mặt cắt cửa ra lƣu vực các vùng cân bằng nƣớc (CBN), luận án đã sử dụng mô hình toán thủy văn (MIKE-NAM) và phƣơng pháp tƣơng quan để bổ sung, kéo dài số liệu đến các nút trạm thủy văn có số liệu đo đạc ngắn dùng cho hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định thông số cho sai số tính toán theo chỉ số NASH các trạm đều đạt từ 70% đến 92% và sai số tổng lƣợng đƣờng quá trình WBL (%) trong giới hạn chấp nhận đƣợc nhƣ bảng 3.1 và hình PL2; hình PL3. Bảng 3.1. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình MIKE-NAM tại các trạm Tên trạm F lƣu vực (km 2 ) Sông Năm hiệu chỉnh Năm kiểm định Hiệu chỉnh Kiểm định NASH (%) WBL (%) NASH (%) WBL (%) Nậm Công 868 Nậm Công 1966-1970 1971-1981 71,35 8,83 70,75 8,83 Lang Chánh 331 Âm 1961-1970 1971-1976 76,70 7,00 78,75 7,00 Vụ Bản 886 Bƣởi 1961-1964 1965-1970 86,74 4,80 71,2 14,6 Xã Là 6.430 Mã 1961-1994 1995-2005 70,67 8,65 76,01 0,82 Hồi Xuân 15.500 Mã 1965-1970 1971-2005 81,77 11,70 87,7 7,6 Cẩm Thủy 17.500 Mã 1961-1975 1995-2005 92,81 3,81 79,5 13,7 Cửa Đạt 6.170 Chu 1981-1994 1995-2005 78,26 2,80 82,6 1,2 Sử dụng bộ thông số mô hình đã xác định đƣợc ở trên, tính toán đƣợc lƣu lƣợng nƣớc đến bình quân tháng tại các điểm nút tính toán của các vùng CBN ứng với tần suất 85% giai đoạn (1986-2005) và giai đoạn (2016-2030) có xét đến BĐKH theo kịch bản RCP 8.5 của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng năm 2016 [51]. Các số liệu về biến đổi nhiệt độ và lƣợng mƣa các vùng CBN lƣu vực theo kịch bản BĐKH đƣợc xác định ở bảng PL7. Kết quả lƣu lƣợng nƣớc đến các vùng CBN nhƣ bảng 3.2; bảng 3.3 75 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) Vùng Nút 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Q0 85% I Chiềng Khƣơng 205,5 244,4 176,6 86,3 65,0 48,4 39,5 31,6 34,2 32,4 26,4 67,8 88,2 II Cẩm thủy 241,9 290,6 397,1 139,6 104,4 90,0 52,5 45,2 39,4 35,5 41,5 65,4 128,6 III Ngã 3 Sòi 27,0 101,2 107,5 46,2 14,0 4,9 3,3 2,7 4,0 9,3 11,1 19,6 29,3 IV Sông Lèn 1,89 30,84 40,20 17,17 7,19 5,71 4,54 3,60 2,86 2,27 1,80 1,44 10,0 V Sông Cầu Chày 9,91 36,03 47,38 15,82 8,39 5,34 4,10 4,00 2,86 4,38 7,34 6,96 12,7 VI Ngã 3 sông Âm 13,9 50,5 66,5 22,2 11,8 7,5 5,8 5,6 4,0 6,2 10,3 9,8 17,8 VII Bái Thƣợng 155,0 265,5 335,4 123,3 81,4 59,1 46,7 42,0 33,7 31,1 49,3 54,1 106,4 VIII Cửa sông Yên 37,3 100,1 166,4 45,1 34,3 26,0 19,8 15,0 11,5 8,7 6,6 5,0 39,7 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) Vùng Nút 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Q0 85% I Chiềng Khƣơng 216,7 270,3 154,1 79,5 61,2 46,3 38,3 30,9 33,7 29,3 26,4 62,6 87,4 II Cẩm thủy 195,9 228,7 308,2 109,9 81,7 71,0 39,9 34,4 28,9 22,4 31,3 32,0 98,7 III Ngã 3 Sòi 28,1 105,3 111,8 48,1 14,6 5,0 3,4 2,8 4,2 9,7 11,6 20,4 30,4 IV Sông Lèn 2,09 37,64 41,60 17,02 7,80 6,19 4,91 3,90 3,10 2,46 1,96 1,55 10,9 V Sông Cầu Chày 8,90 32,39 42,58 14,23 7,54 4,80 3,68 3,60 2,57 3,94 6,60 6,26 11,4 VI Ngã 3 sông Âm 14,0 50,8 66,7 22,3 11,8 7,5 5,8 5,6 4,0 6,2 10,3 9,8 17,9 VII Bái Thƣợng 131,5 258,5 310,6 115,5 76,2 55,3 43,8 39,4 31,5 29,1 32,6 37,0 96,7 VIII Cửa sông Yên 35,6 111,2 173,7 47,7 36,2 27,5 20,9 15,9 12,1 9,2 7,0 5,3 41,9 76 3.1.2.3 Tính toán nhu c u sử dụng nước cho các ngành trên lưu vực 1) ác tiêu chuẩn và phương pháp tính toán Nhu c u sử dụng nước cho sinh hoạt: dùng tiêu chuẩn, chỉ tiêu cấp nƣớc cho sinh hoạt theo TCXDVN_33_2006 [52]: để tính nhu cầu nƣớc sinh hoạt cho dân cƣ khu vực đô thị và nông thôn trong các vùng luận án lựa chọn nhƣ bảng PL8. Nhu c u sử dụng nước cho công nghiệp: với KCN tập trung, nhu cầu nƣớc cho CN ƣớc tính theo diện tích của KCN với chỉ tiêu (22- 45 m3/ha/ngày.đêm). Luận án chọn lấy 40 m3/ha/ngày.đêm để tính toán. Nhu c u sử dụng nước cho chăn nuôi: Theo TCVN 4454-2012 tiêu chuẩn cấp nƣớc cho các trạm, trại chăn nuôi gia súc, gia cầm [53], luận án lựa chọn nhƣ sau: Trâu, bò: 70 (l/con.ngày); Lợn: 15 (l/con.ngày); Gia cầm: 2 (l/con.ngày). Nhu c u nước cho nuôi trồng thuỷ sản: Nhu cầu sử dụng nƣớc cho nuôi trồng thủy sản tính theo tổng lƣợng nƣớc cung cấp cho 1 đơn vị diện tích (1ha mặt nƣớc) trong suốt thời vụ nuôi trồng. Lƣợng nƣớc này bao gồm lƣợng nƣớc chuẩn bị ao nuôi và lƣợng nƣớc bổ sung thay thế để đảm bảo sự sinh trƣởng và phát triển của loại thủy sản nuôi trồng, theo quy trình nuôi trồng thủy sản nƣớc ngọt và nƣớc lợ hiện nay. Nhu c u sử dụng nước của nông nghiệp: Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5090-90, hệ thống thuỷ lợi LV thuộc công trình cấp III, chọn mô hình mƣa tƣới theo tần suất P=85%. Số liệu liên quan đến cây trồng đƣợc lấy theo số liệu thực tế canh tác nông nghiệp của các vùng năm 2015, năm 2030 (bảng PL9 đến bảng PL16). Nhu cầu nƣớc cho NN của các vùng đƣợc tính toán cho các vụ canh tác (vụ chiêm xuân và vụ hè thu) và dựa theo mô hình CROPWAT (mô hình xác định mức tƣới cho cây trồng). Nhu c u nước cho T và môi trường sông: nhu cầu nƣớc cho HST và môi trƣờng sông đƣợc ƣớc tính theo phƣơng pháp Tennant (Mỹ), theo tỷ lệ % của giá trị dòng chảy đến (Q0) tại mặt cắt cửa ra của LV tùy theo mức độ yêu cầu bảo vệ HST và MT sông. Với yêu cầu duy trì môi trƣờng ở mức tối thiểu LA chọn tỷ lệ bằng 10% Q0. 2) Kết quả tính toán nhu c u sử dụng nước Kết quả tính toán nhu cầu sử dụng nƣớc của các ngành: nông nghiệp, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, sinh hoạt, công nghiệp và tổng nhu cầu sử dụng nƣớc của các ngành dùng nƣớc năm 2015, 2030 xem bảng tính trong phụ lục (bảng PL17 đến bảng PL22). Nhu cầu sử dụng nƣớc tại đầu mối các ngành của các vùng CBN năm 2015 và năm 77 2030 với hệ số sử dụng nƣớc hiệu dụng chọn tƣơng ứng η=60% và η=70% đƣợc tổng hợp trong bảng 3.4; bảng 3,5; bảng 3.6 nhƣ sau: 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). Vùng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng I 55,6 59,4 60,3 53,5 54,4 49,9 70,4 61,3 69,0 30,9 21,7 20,9 607,2 II 53,8 46,0 53,2 64,9 19,9 21,9 28,3 36,4 30,9 9,2 6,8 10,4 381,7 III 81,0 49,5 64,8 74,8 23,6 35,2 31,2 34,9 54,3 12,8 8,0 13,4 483,6 IV 142,3 75,9 172,1 138,3 48,2 128,2 112,6 59,5 36,1 19,5 37,0 50,7 1020,6 V 111,5 67,6 87,5 87,8 30,7 81,5 56,0 44,1 30,1 13,1 15,4 14,6 639,9 VI 12,3 8,2 13,1 13,3 4,4 12,8 11,3 5,3 4,6 1,7 2,9 4,1 94,0 VII 18,8 11,6 15,9 15,3 6,1 14,5 13,4 6,6 5,5 1,9 2,8 3,9 116,4 VIII 313,6 187,0 299,8 236,6 149,8 222,8 252,4 122,9 54,3 40,5 62,5 87,1 2029,2 Tổng 788,9 505,2 766,8 684,5 337 566,7 575,6 371,1 284,9 129,6 157 205,3 5372,6 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). Vùng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng I 58,5 59,8 59,5 54,7 53,2 37,2 59,9 52,5 52,6 27,2 24,7 23,8 563,4 II 52,6 43,7 48,5 59,7 19,8 24,4 30,5 38,5 32,8 12,0 9,7 12,6 384,9 III 87,7 53,2 68,8 78,3 28,7 37,6 33,5 37,0 55,0 16,7 11,8 17,1 525,3 IV 190,5 85,8 179,0 141,2 65,5 129,2 115,8 67,4 49,8 30,2 48,0 60,8 1163,2 V 122,2 64,0 78,9 78,6 32,1 72,6 52,6 40,7 25,9 16,7 19,7 19,2 623,0 VI 10,7 7,5 12,3 12,7 4,2 11,0 10,7 5,1 4,3 2,4 4,0 4,6 89,5 VII 12,9 9,2 12,3 11,9 5,1 10,1 10,2 5,6 4,4 2,3 2,8 3,3 90,0 VIII 340,7 187,8 302,1 242,5 174,0 233,6 253,9 138,5 79,3 81,3 106,4 126,1 2266,3 Tổng 875,8 510,9 761,4 679,6 382,6 555,7 567,0 385,1 304,0 188,8 227,1 267,6 5705,6 Bảng 3.6. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nƣớc tại đầu mối LV sông Mã năm 2030+BĐKH (Đơn vị: 106 m3) Vùng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng I 60,1 61,4 63,4 60,2 58,0 37,0 58,7 53,3 59,5 29,2 25,5 24,6 591,0 II 52,9 44,3 50,3 61,7 22,0 23,6 29,3 34,1 30,1 11,0 9,8 12,8 382,0 III 87,9 53,3 70,2 80,3 30,2 38,5 34,1 35,3 54,8 16,5 12,0 17,5 530,7 IV 190,7 85,9 180,7 143,0 67,0 127,6 110,9 61,5 48,6 29,5 47,1 61,2 1153,7 V 122,3 64,2 80,0 80,1 33,9 70,3 48,6 37,1 24,3 15,5 19,1 19,5 614,9 VI 10,7 7,5 12,9 13,6 4,6 10,5 9,5 4,9 4,1 2,2 3,7 4,5 88,7 VII 12,9 9,3 12,9 12,7 5,5 9,5 9,2 5,4 4,3 2,2 2,7 3,2 89,7 VIII 342,2 189,5 305,0 246,2 165,4 234,3 253,4 137,4 82,3 82,1 107,6 127,3 2272,8 Tổng 879,7 515,5 775,4 697,8 386,6 551,4 553,7 369,1 307,9 188,2 227,4 270,7 5723,4 78 Kết quả tính toán nhu cầu nƣớc cho môi trƣờng ở mức tối thiểu 10% Q0 tại cửa ra lƣu vực các vùng CBN trên hệ thống sông Mã nhƣ sau: Bảng 3.7. Dòng chảy môi trƣờng giai đoạn (1986-2005) LV sông Mã (Đơn vị: 106 m3) Vùng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng I 14,0 10,7 10,3 10,8 16,3 36,9 67,5 90,1 63,1 33,5 22,4 17,1 392,5 II 21,2 15,9 15,5 16,0 27,0 58,2 100,9 132,4 115,0 62,4 37,0 26,4 628,1 III 4,0 3,0 2,9 2,7 6,6 12,6 17,5 26,9 31,7 19,9 7,5 5,2 140,5 IV 2,5 1,8 1,7 1,4 2,3 3,8 4,8 9,6 16,0 11,7 4,3 3,1 62,9 V 2,6 1,8 1,6 1,3 3,4 5,6 6,6 11,3 13,6 9,7 5,3 3,3 66,0 VI 2,9 2,1 1,9 1,9 5,2 7,6 9,8 14,0 14,8 10,9 6,3 3,9 81,5 VII 19,0 13,7 13,3 13,7 27,9 41,4 51,9 77,7 91,2 72,9 38,6 24,6 485,9 VIII 8,9 6,1 5,4 4,6 8,8 11,4 14,8 27,0 49,5 40,9 19,6 11,8 208,7 Tổng 75,2 55,1 52,8 52,4 97,5 177,5 273,8 389,0 394,8 261,9 140,8 95,4 2066,2 Bảng 3.8. Dòng chảy môi trƣờng giai đoạn (2016-2030) LV sông Mã (Đơn vị: 106 m3) Vùng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng I 13,7 10,7 10,2 10,2 13,1 35,9 69,8 93,2 61,7 32,8 22,0 16,9 390,3 II 17,7 13,6 13,1 12,8 18,9 48,1 88,3 116,3 97,9 52,9 31,4 22,4 533,5 III 4,2 3,1 2,9 2,7 5,6 13,0 18,9 29,0 32,4 20,3 7,7 5,4 145,2 IV 2,6 1,8 1,7 1,4 1,8 3,9 5,3 10,6 16,6 12,2 4,5 3,3 65,7 V 2,4 1,7 1,5 1,2 2,5 5,1 6,3 11,1 12,9 9,1 5,0 3,1 62,0 VI 3,0 2,1 1,9 1,8 4,4 7,6 10,2 14,7 14,9 11,0 6,3 3,9 81,7 VII 17,2 12,2 11,3 10,1 19,5 34,4 48,3 80,0 92,5 71,1 36,0 22,9 455,4 VIII 9,2 6,3 5,4 4,3 6,9 11,0 15,6 29,4 52,1 42,8 20,5 12,2 215,7 Tổng 69,9 51,6 48,0 44,6 72,7 159,0 262,7 384,3 380,8 252,2 133,4 90,1 1949,4 3.1.2.4 Tính toán cân bằng nước lưu vực sông Mã theo các kịch bản 1)Sơ đồ hệ thống tính toán cân bằng nước Trên lƣu vực sông xây dựng sơ đồ hệ thống tính toán cân bằng nƣớc (CBN), cụ thể là chia lƣu vực sông thành các khu vực cân bằng nƣớc, mỗi khu vực có thể là một lƣu vực bộ phận (sông chính hoặc sông nhánh) hoặc lƣu vực khu giữa. Với lƣu vực sông Mã nhƣ đã nêu ở trên đƣợc chia thành 8 khu vực CBN liên kết với nhau qua các điểm nút tính toán trên mạng lƣới sông nhƣ hình 3.2. Các nút chính trong sơ đồ cân bằng nƣớc bao gồm: 79 - Số điểm nút dẫn lấy nƣớc:16; - Số điểm nút dòng hồi quy từ khu tƣới lớn: 8 ; - Số điểm kiểm soát dòng chảy môi trƣờng: 8; - Số hồ chứa trên dòng chính: 5 bao gồm các hồ chính: hồ Trung Sơn, Hủa Na, Cửa Đạt, Sông Mực và Yên Mỹ. Dung tích các hồ vừa và nhỏ trên mỗi vùng đƣợc gộp chung lại tƣơng ứng với 8 vùng cân bằng nƣớc. Hình 3.2. Sơ đồ cân bằng nƣớc lƣu vực sông Mã và vùng phụ cận 2) Phương pháp tính toán cân bằng nước Dựa trên phƣơng trình CBN cho một khu vực trong thời đoạn tính toán: Wđến -Wdùng = ±ΔW (3.1) 80 Trong đó: Wđến: Tổng lƣợng dòng chảy đến tại nút tính toán của lƣu vực sông suối (m 3 ); Wdùng: Tổng lƣợng nƣớc dùng của tất cả các ngành tại nút tính toán (m 3 ); ± ΔW biến đổi lƣợng nƣớc trữ trong khu vực trong thời đoạn tính toán. Trên mỗi vùng CBN còn phải đảm bảo: (i) Yêu cầu về duy trì dòng chảy môi trƣờng đƣợc khống chế tại cửa ra của từng vùng nhằm đảm bảo yêu cầu nƣớc cho HST và môi trƣờng ở khu vực hạ du hoặc chuyển sang các tiểu vùng cân bằng khác. (ii) Tỷ lệ dòng hồi quy lƣợng dòng chảy cấp cho khu tƣới lấy bằng 25% (Theo nghiên cứu trên lƣu vực sông Mã của Viện nƣớc, tƣới tiêu và môi trƣờng - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam) [54]. Các công trình trên hệ thống: Trên lƣu vực sông Mã hiện có 3 hồ chứa lớn là Trung Sơn (Nlm=260 MW), hồ Cửa Đạt (Nlm= 97 MW) và hồ Hủa Na (Nlm=180 MW). Trong năm 2015 mới chỉ có 2 hồ chứa Cửa Đạt và Hủa Na trên dòng nhánh sông Chu hợp thành hệ thống liên hồ điều tiết nguồn nƣớc mùa khô cho hạ du theo Quyết định số 1191/QĐ-TTg ngày 05/11/2015 về việc ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Mã [55]. Đến năm 2018 trên dòng chính sông Mã sẽ có thêm hồ Trung Sơn tham gia điều tiết nƣớc mùa khô cho vùng hạ du với lƣu lƣợng Q=15 m3/s. Quy trình vận hành hồ Trung Sơn hàng năm đƣợc lấy theo quyết định số 5134/QĐ-BCT ban hành ngày 23/9/2008 [56]. Các chỉ tiêu kỹ thuật hồ chứa trên lƣu vực sông Mã nhƣ bảng PL23, PL 24. Ngoài việc sử dụng nguồn nƣớc nội vùng, các vùng cân bằng còn sử dụng biện pháp công trình lấy nƣớc chủ yếu là cống, trạm bơm để khai thác nguồn nƣớc. Các công trình lấy nƣớc lớn trên các dòng chính sông Mã, sông Chu đều đƣợc đƣa vào mô hình bằng các nút dẫn lấy nƣớc đƣợc khống chế bằng lƣu lƣợng lớn nhất (PL25). Theo sơ đồ hệ thống, mô hình sẽ mô phỏng quá trình vận hành lấy nƣớc và điều tiết nƣớc cho sử dụng của các công trình trên hệ thống trong các vùng theo hƣớng từ trên xuống dƣới. Kết quả tính toán sẽ chỉ ra các thời gian thiếu nƣớc hay lƣợng nƣớc thiếu của mỗi vùng, phục vụ cho xem xét trong quy hoạch cũng nhƣ quản lý TNN của hệ thống sông. 81 3) Kết quả tính toán cân bằng nước a) Tính toán N các vùng LV sông Mã cho kịch bản hiện trạng tự nhiên và phát triển KTX năm 2015(KBHT 2015) Trên cơ sở nguồn nƣớc đến, nhu cầu sử dụng nƣớc cho phát triển KTXH và bảo vệ môi trƣờng, sự hoạt động của các công trình thủy lợi năm 2015. Nghiên cứu đã tính cân bằng nƣớc lƣu vực nhƣ bảng 3.9. Kết quả nghiên cứu cho thấy: - Có bốn vùng suốt trong năm không xảy ra hiện tƣợng thiếu nƣớc, đó là vùng I (Thƣợng nguồn sông Mã), vùng II (Trung lƣu sông Mã), vùng VI (sông Âm) và vùng VII (Thƣợng nguồn sông Chu). Điều này là rất đúng do bốn vùng này nhu cầu nƣớc phát triển KTXH vẫn còn rất thấp. - Tồn tại 4 vùng thiếu nƣớc: vùng III (lƣu vực sông Bƣởi): 165,9 triệu m3; vùng IV (Bắc sông Mã): 235,8 triệu m3; vùng V (sông Cầu Chày): 238,2 triệu m3; vùng VIII (Nam sông Chu): 257,7 triệu m3. Vùng thiếu nƣớc nhiều nhất là vùng V và vùng VIII. - Thời gian thiếu nƣớc tập trung từ tháng 1 đến tháng 4 (hai vùng V và vùng VIII thiếu cả tháng 6), tháng thiếu nƣớc nhiều nhất là tháng 3. Nhƣ vậy, mặc dù đã có các công trình điều tiết nƣớc trên lƣu vực nhƣng vẫn xảy ra thiếu nƣớc ở 4/8 vùng của lƣu vực, tập trung chủ yếu ở các tháng mùa khô và vùng đồng bằng ven biển ảnh hƣởng đến nhu cầu sử dụng nƣớc cho phát triển KTXH trên lƣu vực. Nên cần có các giải pháp để bổ sung lƣợng nƣớc thiếu cho các vùng thiếu nƣớc. Bảng 3.9. Lƣợng nƣớc thiếu trong cân bằng nƣớc LV sông Mã, KBHT 2015 (106m3) Vùng Tháng 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Tổng I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 II 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 III 0 0 0 0 0 0 29,5 39,9 49,9 46,6 0 0 165,9 IV 0 0 0 0 0 0 23,2 15,4 109,9 87,3 0 0 235,8 V 0 0 0 0 0 0 63,2 33,8 53,1 50,6 0 37,6 238,2 VI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 VII 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 VIII 0 0 0 0 0 0 0,5 11,5 118,8 68,9 0 57,9 257,7 Tổng 0 0 0 0 0 0 116,5 100,6 331,7 253,4 0 95,5 897,60 82 Hình 3.3. Lƣợng nƣớ