Một Số Phương Pháp Đánh Giá Tài Nguyên Nước Mặt

1.2.1.2. Vấn đề tài nguyên nước toàn cầu

Một trong những vấn đề môi trường toàn cầu hiện nay đó chính là vấn đề tài nguyên nước bởi nước là một trong những nhân tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Tài nguyên nước toàn cầu ngày càng chịu nhiều sức ép từ nhu cầu dùng nước [56] trong tương lai. Nước chính là cốt lõi của mọi vấn đề phát triển, trong xã hội hiện đại nước còn được xem xét như là một quyền của phụ nữ và trẻ em gái được sử dụng nước sạch để bảo vệ sức khỏe. Tuy nhiên, nhiều quốc gia trên thế giới chưa chú trọng đến việc đảm bảo nguồn nước sạch cho nhóm đối tượng ít có tiếng nói trong xã hội nên gây ra những xung đột liên quan đến nước.

Theo báo cáo năm 2017 của WHO/UNICEF, 2,1 tỷ người trên thế giới đã không được tiếp cận với nguồn nước sạch [58]. Điều này có tác động rất lớn đến sức khỏe và tính bền vững của quá trình phát triển nguồn nhân lực phục vụ các mục tiêu phát triển. Số người không tiếp cận được nước sạch chủ yếu tập trung ở vùng nông thôn, ở các nước nghèo và đang phát triển. Số trẻ em dưới 5 tuổi hằng năm bị chết do bệnh tiêu chảy khoảng 340.000 trẻ em. Vì thế, để tạo sự công bằng trong xã hội thì việc đảm bảo nguồn nước sạch cũng là một cách giải quyết các mâu thuẫn trong quá trình phát triển.

Việt Nam đứng thứ tư sau Ấn Độ, Bangladesh và Trung Quốc trong số 15 quốc gia hàng đầu trên thế giới phải đối mặt với vấn đề lũ sông gây ra trong những năm tới đây, 15 quốc gia nhưng chiếm 80% dân số thế giới và đang có quá trình tăng trưởng kinh tế nhanh, điều đó đồng nghĩa với việc nhu cầu sử dụng nước ngọt ngày càng tăng. Đối với các nước có chung dòng sông thì việc quản lý liên quốc gia cũng đang phải đối mặt với những thách thức do mục tiêu phát triển của từng quốc gia khác nhau. Vì thế việc thành lập các ban quản lý lưu vực sông có ý nghĩa điều phối các hoạt động phát triển theo các nguyên tắc chung hướng tới sự phát triển bền vững.

Tuy nhiên, 2/3 số các con sông liên quốc gia không có khung quản lý hợp tác, điều đó dẫn đến gây nên các xung đột trong việc tranh chấp nguồn nước, đặc biệt là nước sạch. Năm 2015 UNESCO đã công bố 75% lượng nước dành cho công nghiệp là sử dụng để phát triển năng lượng, chủ yếu việc dùng nước để phát triển thủy điện

lại tập trung ở các nước đang phát triển. Khi dùng nước trong các hệ thống sông để phát triển thủy điện sẽ kéo theo nhiều hệ lụy về tài nguyên và môi trường. Thực tế đã chứng minh ở Việt Nam, trong những năm gần đây do phát triển nhanh các nhà máy thủy điện do tận dụng yếu tố địa hình và nguồn nước các sông đã không xem xét kỹ các yếu tố liên quan dẫn đến việc xả lũ đột ngột, vỡ đập, rừng bị tàn phá.. diễn ra khá nghiêm trọng.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 176 trang tài liệu này.

Trong báo cáo về môi trường năm 2017 UNESCO cho rằng 80% lượng nước thải ra môi trường được xả thẳng trực tiếp không qua xử lý hoặc tái sử dụng lại. Lượng nước thải ngày càng tăng do nhu cầu sử dụng nước của dân số thế giới tăng sẽ làm cho việc đáp ứng nguồn nước sạch càng trở nên khó khăn hơn. Việc tái sử dụng nước đã qua sử dụng là một giải pháp bảo vệ môi trường dựa trên các ứng dụng công nghệ xử lý nước tiến bộ sẽ là ưu tiên hàng đầu với một số quốc gia trên thế giới trong thời gian tới.

Nhiều người dân vẫn còn sống trong cảnh thiếu nước sạch bất kể đó là ở thành phố giàu có hay vùng nông thôn trù phú, sự bất bình đẳng liên quan đến nước cũng ngày càng phổ biến ở tất cả các nước.

Châu Phi có đến 7 triệu người không được tiếp cận với nước sạch, trong khi đó người dân hàng năm phải sử dụng một lượng nước khá lớn, ước tính khoảng 126 tỷ lít nước để phục vụ cho phát triển nông nghiệp, điều đó cho thấy nhu cầu dùng nước là rất lớn.

1.2.1.3. Tài nguyên nước sông Việt Nam

Sông ngòi được nuôi dưỡng chủ yếu bởi nguồn nước mưa dồi dào do Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa [26]. Lượng mưa hàng năm nhận được khá lớn, mùa lũ tương ứng với mùa mưa, thường kéo dài 4 – 5 tháng và mùa cạn tương ứng với mùa khô kéo dài từ 7 – 8 tháng.

Việt Nam là một trong những quốc gia có hệ thống sông ngòi dày đặc, lưu lượng nước lớn, có nhiều sông lớn, liên tỉnh và liên quốc gia do nằm ở khu vực khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa. Theo tính toán, Việt Nam có 2.372 con sông có chiều dài từ 10km trở lên [26]. Những dòng sông lớn có diện tích lưu vực trên 10.000 km2, Việt

Nam có 9 hệ thống sông lớn [5] là: Kỳ Cùng – Bằng Giang, Hồng, Thái Bình, Mã, Cả, Thu Bồn, Ba, Đồng Nai, Mê Công. Các hệ thống sông lớn này đều có vai trò cung cấp nước trong lưu vực, phục vụ các mục tiêu phát triển năng lượng và các ngành kinh tế khác cũng như đời sống của người dân.

Tài nguyên nước mặt của các sông lớn ở Việt Nam như sông Mê Công, sông Hồng chủ yếu hình thành từ bên ngoài lãnh thổ, chiếm khoảng 63% lượng nước sông là lượng nước từ bên ngoài quốc gia, trong đó sông Mê Công chiếm 88% (447km3). Đối với nước sông được hình thành trên lãnh thổ Việt Nam thì hệ thống sông Hồng có lượng dòng chảy lớn nhất, chiếm 23,9% (81,3km3), hệ thống sông Mê Công chiếm 15,6% (53 km3), hệ thống sông Đồng Nai chiếm 9,6% (32,8 km3)

Báo cáo Hiện trạng môi trường quốc gia năm 2018 [10] về các lưu vực sông cho thấy Việt Nam có nguồn tài nguyên nước trung bình so với thế giới, có nhiều yếu tố không bền vững, chất lượng nước mặt trong các LVS có xu hướng suy giảm về chất lượng và thiếu ổn định về trữ lượng nước trong những năm gần đây.

Mặc dù nguồn nước từ các sông khá phong phú nhưng dòng chảy sông lại phân bố không đồng đều trên lãnh thổ Việt Nam, vì thế dẫn đến có nơi có lúc thừa hoặc thiếu nước, đặc biệt trong bối cảnh tác động của biến đổi khí hậu thì lưu lượng nước trên các sông có những diễn biến khá phức tạp, ảnh hưởng đến các hoạt động điều tiết và sản xuất của các ngành kinh tế cũng như an sinh xã hội. Tổng lượng dòng chảy trung bình năm (Wo) cho toàn hệ thống sông ngòi của Việt Nam ước tính khoảng 835km3, tuy nhiên 63% tổng lượng nước được chảy từ bên ngoài vào Việt Nam và 37% là được hình thành trong lãnh thổ. Lượng nước cung cấp cho sông ngòi Việt Nam phụ thuộc rất nhiều vào lượng nước mưa, trong khi mưa lại phân bố theo mùa và tùy thuộc vào khu vực mà nguồn nước ít hay nhiều. Sự phân hóa theo mùa của nước cũng khác nhau giữa các vùng trong cả nước, thời điểm bắt đầu mùa lũ và cạn có nhiều thay đổi trong những năm gần đây dẫn đến việc trị thủy các dòng sông trở nên khó khăn hơn và đôi khi gây ra những hậu quả không thể đoán trước được. Bên cạnh đó thì nguồn nước sông của Việt Nam bị phụ thuộc rất nhiều từ các quốc gia lân cận do có chung dòng sông nên việc sử dụng, quản lý nhiều khi bất cập, thiếu

công bằng sẽ dẫn đến những khó khăn trong thực hiện các chiến lược phát triển kinh tế - xã hội cũng như đảm bảo tính bền vững của môi trường [24].

Những thách thức trong tương lai về tài nguyên nước mặt trong các lưu vực sông của Việt Nam:

Việt Nam là nước có hệ thống sông ngòi dày đặc, có nhiều lưu vực sông lớn liên tỉnh và liên quốc gia, chính vì thế mà quá trình sử dụng và quản lý nước trong bối cảnh thúc đẩy tăng trưởng kinh tế gặp không ít khó khăn. Khi nói đến tài nguyên nước mặt trong các lưu vực sông, bao hàm cả số lượng và chất lượng nước cho thấy các lưu vực sông của Việt Nam đang có những biến đổi bất thường cả về lượng và chất do chính những hoạt động phát triển kinh tế - xã hội diễn ra ngày càng mạnh mẽ. Các hoạt động phát triển công nghiệp, nhất là công nghiệp khai khoáng đã làm cho nguồn nước mặt các sông bị ảnh hưởng nghiêm trọng; hoạt động sản xuất nông nghiệp đòi hỏi nhu cầu dùng nước ngày càng cao đã dẫn đến nhiều nơi thiếu nước sản xuất. Nước sinh hoạt cho dân cư được khai thác từ các sông lớn cũng bị hạn chế, nhất là vào mùa khô. Nhưng trên hết, thách thức lớn nhất đối với các lưu vực sông ở Việt Nam là chất lượng nước mặt bị suy giảm nghiêm trọng, các mâu thuẫn có thể sẽ nảy sinh bởi nước trong tương lai. Các hoạt động sản xuất vẫn đang thải ra sông các chất thải, nước thải gây nguy hại đến chất lượng nước của sông. Do Việt Nam có quá nhiều các sông lớn nhỏ, nhu cầu dùng nước cũng khác nhau giữa các khu vực nên việc quản lý nguồn nước không dễ dàng. Các lưu vực sông lớn mặc dù đã được thành lập các Ban quản lý để vận hành các hoạt động liên quan trong lưu vực, tuy nhiên do có nhiều đối tượng dùng nước với các mục đích khác nhau của các ngành dẫn đến sự chồng chéo trong phân cấp quản lý làm cho các vấn đề liên quan đến nước khó giải quyết hơn. Khi có sự cố xảy ra liên quan đến nước trong các lưu vực sông thì việc xử lý sự cố cũng còn nhiều hạn chế do trình độ quản trị nguồn nước.

Dân số gia tăng là một trong những thách thức lớn đối với tài nguyên nước của Việt Nam. Năm 2017, dân số Việt Nam đạt ngưỡng trên 95 triệu người, hàng năm dân số có xu hướng tăng dần lên chứ không có dấu hiệu giảm, điều đó gây sức ép rất lớn lên các tài nguyên thiên nhiên trong đó có tài nguyên nước. Nhu cầu dùng nước

ngày càng tăng không chỉ về số lượng mà còn cần được sử dụng nước sạch để đảm bảo các quá trình phát triển bền vững trong tương lai. Nhiều nơi người dân còn chưa được tiếp cận với nguồn nước sạch, hoặc chưa đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước sạch trong sinh hoạt hàng ngày. Từ việc thiếu nước sạch dẫn đến chất lượng cuộc sống bị suy giảm, các điều kiện phát triển kinh tế - xã hội cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Trước những yêu cầu đó thì nguồn nước mặt từ các dòng sông, đặc biệt những sông lớn hiện nay đang phải chịu quá nhiều áp lực về lượng và chất để đáp ứng các yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội. Chính vì thế, cần phải tuân thủ các quy định trong Luật tài nguyên nước Việt Nam cũng như thực hiện nghiêm chỉnh các nguyên tắc ứng xử trong các lưu vực sông để tiến tới quá trình phát triển bền vững trong tương lai.

1.2.2. Đánh giá tài nguyên nước mặt‌

1.2.2.1. Khái niệm

Nước được coi là động lực cho quá trình phát triển kinh tế - xã hội và cũng là một thành phần không thể thiếu được trong môi trường tự nhiên, vì thế khi đánh giá tài nguyên nước mặt không thể đánh giá độc lập mà phải đặt nước vào trong mối quan hệ tổng thể với các nhân tố khác của môi trường.

Đánh giá tài nguyên nước mặt [69] là xác định nguồn nước mặt về cả số lượng và chất lượng trong một thời điểm nào đó ở một khu vực nhất định trong bối cảnh tác động của các điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội.

Đánh giá tài nguyên nước mặt được coi là một công cụ quản trị tốt cho việc sử dụng nước bền vững trong xu thế tăng trưởng nhanh như hiện nay ở Việt Nam. Muốn quản lý tốt tài nguyên nước thì phải quản trị, kiểm soát được số lượng và chất lượng của nước. Đánh giá tài nguyên nước được sử dụng như một phần không thể thiếu trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước đối với các hồ chứa, lưu vực sông, liên kết các yếu tố phát triển kinh tế - xã hội với sự bền vững của tài nguyên nước.

Trên cơ sở đánh giá tài nguyên nước mặt cho lưu vực sông, việc sử dụng nước trong lưu vực cũng được cân nhắc giữa các đối tác dùng nước để có thể chia sẻ lợi ích cũng như trách nhiệm bảo vệ nguồn nước được tốt hơn. Đối với các lưu vực sông trải dài trên nhiều tỉnh, thành phố thì việc đánh giá tài nguyên nước mặt của lưu vực sông

là rất quan trọng, từ đó xác định chiến lược phát triển tổng thể đảm bảo tính bền vững trong tương lai.

1.2.2.2. Một số phương pháp đánh giá tài nguyên nước mặt

a. Phương pháp cân bằng nước

Phương trình cân bằng nước thể hiện một định luật vật lý thông dụng nhất - "định luật bảo toàn vật chất" trong thuỷ văn. Phương trình cân bằng nước là công cụ rất hữu hiệu để đánh giá tài nguyên nước và phân tích tính toán dòng chảy sông ngòi. Đánh giá tài nguyên nước bằng phương pháp cân bằng nước là xác định các thành phần của cán cân nước và cân bằng giữa các thành phần đó. Nguyên lý cân bằng nước xuất phát từ định luật bảo toàn vật chất, đối với một lưu vực có thể phát biểu như sau: "Hiệu số lượng nước đến và ra khỏi lưu vực bằng sự thay đổi lượng nước trên lưu vực đó trong một thời đoạn tính toán bất kỳ". Phương trình cân bằng nước là sự diễn toán nguyên lý này. Tuy nhiên, cách tính chung cho nước toàn cầu, cho một lãnh thổ hay cho một lưu vực sông hoặc hồ, đầm lầy cũng khác nhau. Các lưu vực sông thường được giới hạn bằng đường phân nước lưu vực. Tại đường phân nước không có sự trao đổi dòng chảy từ ngoài vào và từ trong ra. Nước có thể ra ngoài lưu vực qua mặt cắt cửa sông. Tuy nhiên, trong tự nhiên bồn thu nước mặt và bồn thu nước ngầm hoàn toàn không trùng nhau nhưng vì khó xác định ranh giới đó nên thường trong các tính toán đều giả thiết là chúng trùng nhau. Thường đối với các lưu vực lớn giả thiết đó có thể chấp nhận được, nhưng với các lưu vực nhỏ và đặc biệt là khi có hiện tượng karst thì điều này có thể dẫn tới sai số lớn khi tính toán. Do vậy cần có phương trình cân bằng nước cho lưu vực kín và lưu vực hở [26].

b. Phương pháp tính toán tài nguyên nước

Phương pháp tính toán tài nguyên nước đã được áp dụng nhiều trong các bài toán về tài nguyên nước lưu vực sông trên thế giới và Việt Nam. Tùy vào yêu cầu cụ thể của từng nghiên cứu điển hình mà người ta có thể áp dụng các cách thực hiện khác nhau cho phù hợp.

- Phương pháp hệ số tổng cộng: Đối với phương pháp này người ta sẽ phân tách yếu tố chủ đạo trong mối quan hệ của các thành phần được nghiên cứu với các

nhân tố tác động bằng cách đưa các hệ số tổng cộng theo quan hệ được thiết lập rồi bằng việc phân tích bóc dần các thành phần được xác định trong mối quan hệ toán – lý từ bản chất tác động của một số yếu tố chính để đưa ra công thức tính toán chung. Cơ sở của phương pháp này là dựa trên việc coi dòng chảy là sản phẩm của nhiều quá trình địa lý tự nhiên (chủ yếu là khí hậu và mặt đệm) tác động lên nó.

- Phương pháp bản đồ và nội suy địa lý: Phương pháp này dựa trên cơ sở giả thiết rằng các đặc trưng của dòng chảy cũng như các yếu tố cảnh quan địa lý thay đổi từ từ theo lãnh thổ và tuân theo qui luật địa đới. Việc áp dụng các nguyên lý của quy luật địa lý tự nhiên sẽ giúp các nhà nghiên cứu có được kết quả phân tích, tính toán từ những bản đồ thành phần và nhìn nhận nó trong mối quan hệ của các thành phần đó.

- Phương pháp tương tự thuỷ văn: Phương pháp này phụ thuộc vào việc lựa chọn các lưu vực tương tự với lý luận rằng do dòng chảy là sản phẩm của khí hậu và chịu sự tác động các điều kiện địa lý tự nhiên nên với các lưu vực tương tự (có cùng một điều kiện địa lý cảnh quan giống nhau) thì dòng chảy của chúng cũng tương tự nhau. Có các đặc trưng dòng chảy của lưu vực tương tự ta có thể xác định các đặc trưng dòng chảy của lưu vực đang xét qua việc xác định mức độ quan hệ tương quan giữa hai lưu vực để tính toán số hiệu chỉnh. Phương pháp này rất hay dùng khi kéo dài các chuỗi số liệu ngắn từ chuỗi có thời kỳ quan trắc dài.

-Tính toán tài nguyên nước mưa: Khi nghiên cứu dòng chảy sinh ra trên một lưu vực do mưa thì việc tính lượng mưa bình quân lưu vực là rất cần thiết. Vì dòng chảy tại một cửa ra của một lưu vực nào đó là kết quả do mưa gây ra trên toàn bộ diện tích lưu vực tạo nên chứ không phải do mưa ở một trạm đo mưa nào đó. Để tính lượng mưa trên toàn bộ lưu vực ta cần thu thập tài liệu đo mưa của tất cả các trạm có trên lưu vực và trạm lân cận. Vì tài liệu đo mưa có thời gian quan trắc không đồng nhất cho nên công việc đầu tiên là phải tiến hành kéo dài bổ sung tài liệu cho các trạm thiếu tài liệu, sau đó mới tiến hành tính toán lượng mưa bình quân trên lưu vực. Tuỳ theo điều kiện địa hình của lưu vực và yêu cầu về mức độ chính xác của nghiên cứu mà có các phương pháp tính toán khác nhau như phương pháp kẻ ô vuông, phương pháp bình quân số học, phương pháp đường trung trực...

- Tính toán chuẩn dòng chảy năm: Chuẩn dòng chảy năm là giá trị trung bình nhiều năm của dòng chảy với thời đoạn tính toán đủ dài sao cho khi tăng chuỗi tính toán thì giá trị trung bình của chúng không thay đổi. Để tiện chọn lựa người ta thường lấy một số chẵn các chu kỳ thay đổi của đặc trưng đang xét. Thực tế để lấy chuẩn các đặc trưng chế độ thuỷ văn độ dài chuỗi cần khoảng 40 - 60 năm. Chuẩn dòng chảy năm là giá trị trung bình nhiều năm. Chuẩn dòng chảy năm là một đặc trưng ổn định, là cơ sở để xác định khái quát về tài nguyên nước của một lưu vực hay một vùng lãnh thổ. Nó như là một điểm tựa hay là chuẩn mực để xác định các đặc trưng thuỷ văn khác.

- Tính toán phân phối dòng chảy năm: Dòng chảy trong sông không những thay đổi hàng năm mà còn thay đổi theo các thời kỳ trong năm. Quá trình thay đổi dòng chảy trong năm mang tính chất chu kỳ rõ rệt, hình thành các pha nước lớn nhỏ xen kẽ lẫn nhau, phụ thuộc vào tính chất tuần hoàn của các yếu tố khí hậu. Sự thay đổi có tính chu kỳ này được gọi là sự phân phối dòng chảy trong năm. Sự phân phối dòng chảy trong năm thường không phù hợp với yêu cầu dùng nước. Chỉ có nắm vững qui luật tự nhiên của sự phân phối dòng chảy trong năm mới có thể lợi dụng nguồn tài nguyên nước sông ngòi một cách có ích và hợp lý. Vì vậy, việc nghiên cứu phân phối dòng chảy trong năm có ý nghĩa thiết thực đối với việc thiết kế và khai thác các công trình thuỷ lợi, khi tính toán dung tích kho nước, công suất phát điện và cả trong giai đoạn vận hành của kho nước. Xác định sự phân phối dòng chảy trong năm còn có ý nghĩa nghiên cứu chế độ thuỷ văn chung, xác định được mối quan hệ giữa sự phân phối dòng chảy và các điều kiện địa lý tự nhiên để sử dụng trong trường hợp thiếu tài liệu. Tình hình phân phối dòng chảy trong năm thể hiện qua các đặc trưng cơ bản như biên độ, thời gian và thời kỳ xuất hiện các lưu lượng tương ứng. Phân phối dòng chảy trong năm thường biểu thị dưới hai hình thức: đường quá trình lưu lượng và đường duy trì lưu lượng tuỳ theo yêu cầu của việc thiết kế các công trình. Đường quá trình lưu lượng mô tả sự thay đổi dòng chảy theo thứ tự thời gian, thường được biểu thị dưới dạng đường quá trình lưu lượng bình quân tuần (10 ngày), tháng hoặc mùa (hoặc tỷ số phần trăm so với toàn năm),