Một số kết quả nghiên cứu về ngưỡng khai thác sử dụng nước, ứng dụng trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông

Một số kết quả nghiên cứu về ngưỡng khai thác sử dụng nước, ứng dụng trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông PGS,TS Nguyễn Văn Thắng, Th.s Phạm Thị Ngọc Lan Tóm tắt Trong quy hoạch cũng như quản lý sử dụng nước của lưu vực sông một số câu hỏi thường đặt ra cần giải quyết đó là : (i) trên lưu vực sông tính đế thời điểm xem xét đã sử dụng bao nhiêu phần trăm của nguồn nước đến ? (ii) còn bao nhiêu lượng nước có thể còn có thể khai thác sử dụng , và (iii) trong quy hoạch còn có thể xây dựng thêm công trình để sử dụng thêm bao nhiêu lương nước của lưu vực nữa mà không ảnh hưởng đến môi trường ? Nghiên cứu để trả lời các câu hỏi trên, báo cáo đưa ra khái niệm và phương pháp luận về ngưỡng khai thác sử dụng nước và kết quả ứng dụng tính toán các ngưỡng khai thác sử dụng nước trên lưu vực sông Ba một lưu vực sông tương đối lớn vùng VBMT. Qua nghiên cứu, các tác giả cũng đưa ra những ý kiến về ứng dụng khái niệm này trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước các lưu vực sông ở Việt Nam. 1. Vài nét về lưu vực sông Ba và bài toán nghiên cứu 1) Lưu vực sông Ba Lưu vực sông Ba là một trong những lưu vực sông lớn của nước ta chảy qua 4 tỉnh thuộc Tây Nguyên và Ven biển Miền trung là các tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắk và Phú Yên, có diện tích lưu vực tính đến cửa sông là 13.508 km2, có 3 sông nhánh chính là các sông IAyun, sông Hinh, sông Krong H’năng. Tài nguyên nước trên lưu vực sông hiện tại được dùng chủ yếu để cung cấp cho tưới, cho sinh hoạt và công nghiệp, nuôi trồng thủy sản và cho thủy điện. Tài nguyên nước của lưu vực sông Ba không phong phú với modun dòng chảy năm trung bình nhiều năm chỉ có 22,4 l/s.km2, tuy nhiên do mật độ dân số trung bình trên lưu vực chưa cao nên trên lưu vực hiện chưa thực sự gay cấn về nước. Trên lưu vực hiện có 2 công trình cung cấp nước tưới lớn đó là đập Đồng Cam (tưới cho 19.500 ha), hồ Ia Yun hạ (tưới 13.500 ha) và hàng trăm hồ chứa và đập dâng nhỏ khác phân bố trên tất cả các vùng của lưu vực. Hiện trên lưu vực sông đã có hồ thủy điện Sông Hinh (70MW) hoạt động từ năm 2000. Hiện đang xây dựng 3 hồ thủy điện lớn khác là các hồ sông Ba Hạ (220 MW), hồ Krong Hnăng (65 MW) và hồ An Khê-Kanak (175 MW). 2) Mô tả bài toán và vấn đề nghiên cứu Trong quy hoạch phát triển tài nguyên nước, đặc biệt là xem xét khả năng nguồn nước để đưa ra phương án xây dựng thêm các công trình khai thác sử dụng nước khác trong tương lai một số câu hỏi thường đặt ra đòi hỏi phải làm rõ như là: (1). Trên lưu vực sông tính đến một vị trí tuyến trên sông chính tính đến thời điểm xem xét đã khai thác và sử dụng bao nhiêu % lượng nước đến của lưu vực ? (2). Còn bao nhiêu lượng nước của lưu vực còn có thể khai thác sử dụng trong tương lai Việc trả lời câu hỏi trên có thể sẽ dân đến một khái niệm mà lâu nay chúng ta vẫn nói đến nhưng chưa mấy khi được làm rõ, đó là khái niệm về “ ngưỡng khai thác sử dụng nguồn nước của lưu vực sông”. Có thể thấy rằng để trả lời câu hỏi trên cần phải dựa trên phương trình cân bằng nước của lưu vực sông và làm rõ các thành phần nước đến lưu vực, nước đã sử dụng từ các số liệu thực tế về thủy văn, khí tượng và số liệu sử dụng nước. Tuy nhiên, đi vào chi tiết có nhiều vấn đề cần phải làm rõ về phương pháp luận, đặc biệt là “ nhận thức cũng như phương pháp ước tính” các thành phần trong phương trình và nhất là cần hiểu thế nào về khái niệm “ ngưỡng khai thác sử dụng nước”. Thực ra khái niệm ngưỡng khai thác sử dụng nguồn nước là một khái niệm mà nhiều người hay nói đến trong thực tế, tuy nhiên cho đến nay cũng chưa có một định nghĩa thống nhất cũng như phương pháp ước tính rõ ràng về “ngưỡng này”. Theo chúng tôi về ngưỡng khai thác sử dụng nước có thể chia thành 2 khái niệm sau đây: (1). Ngưỡng/ hay mức nguồn nước đã khai thác và sử dụng trên lưu vực sông: đặc trưng bằng tỷ lệ % lượng nước đã khai thác và sử dụng trên lưu vực sông chiếm trong tổng số lượng nước con người có thể khai thác sử dụng trên lưu vực. (2). Ngưỡng cho phép khai thác sử dụng nguồn nước của lưu vực sông: đó là ngưỡng/ hay mức tối đa của nguồn nước có thể khai thác và sử dụng trên lưu vực mà không làm suy giảm môi trường dòng sông. Phần sau là kết quả nghiên cứu về hai khái niệm này ứng dụng trên lưu vực sông Ba. 2. Ngưỡng/ hay mức nguồn nước của lưu vực đã được khai thác và sử dụng trên lưu vực 1) Khái niệm và phương pháp tính toán Vê khái niệm này có thể làm rõ bằng cách nhìn của “ kiểm toán nước” một cách nhìn mới đã rất phổ biến trên thế giới những thập kỷ gần đây nhưng ở Việt Nam còn ít được quan tâm. Theo cách này cần “ kiểm kê sử dụng nước_ water accouting ” hay nói cách khác là tính toán hoặc ước tính các thành phần lượng nước đến, thành phần lượng nước đã sử dụng của con người và hoặc bị tiêu hao trong tự nhiên của phương trình cân bằng nước (CBN)lưu vực. Phương trình CBN lưu vực theo cách nhìn của kiểm toán nước có thể viết như sau: Wcửa ra LV = Wmưa - W tổng tiêu dùng (1) Trong đó − Wmưa : là tổng lượng nước đến lưu vực do mưa (với lưu vực kín). − Wcửa ra : Lương nước mặt đo hoặc ước tính được tại mặt cắt cửa ra lưu vực − Wtổng tiêu dùng: là tổng lượng nước đã khai thác sử dụng của con người và tiêu hao trong tự nhiên trên lưu vực Phân tích xác định các thành phần: a) Tổng lượng nước đến lưu vực do mưa là lượng nước mưa rơi trên lưu vực trong 1 năm tính theo số liệu mưa các trạm đo trên lưu vực. b) Tổng lượng nước đã tiêu dùng: về ý nghĩa tổng lượng nước tiêu dùng trên lưu vực bao gồm tổng lượng nước sử dụng của con người và lượng nước tiêu hao của các quá trình tự nhiên. W tổng tiêu dùng = W dùng_con người + W tiêu hao _tự nhiên (2) Tuy nhiên W tổng tiêu dùng có thể ước tính ngược từ phương trình (1) nếu có số liệu đo đạc khí tượng thủy văn W tổng tiêu dùng = Wmưa - Wcửa ra LV (3) c) Lượng nước sử dụng của con người: Nước sử dụng của con người (W dùng_con người ) là lượng nước sử dụng của các ngành dùng nước có tiêu hao lượng nước như là nước dùng cho tưới của nông nghiệp, nước dùng cho sinh hoạt, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản. Các lượng nước này có thể tính toán/ hoặc ước tính theo số liệu dùng nước của các ngành trên lưu vực. d) Lượng nước tiêu hao của tự nhiên: Lượng nước bị tiêu hao trong tự nhiên (W tiêu hao_tự nhiên) chủ yếu là lượng nước bốc thoát hơi của thảm phủ thực vật và lượng nước thẩm thấu xuống tầng sâu. Lượng nước này có thể ước tính bằng các phương pháp gián tiếp của “ kiểm toán nước” theo số liệu diện tích và loại thảm phủ (bãi cỏ, loại rừng..). Tuy nhiên với một lưu vực đã có lượng nước tại mặt cắt cửa ra thì có thể ước tính lượng nước tiêu hao trong tự nhiên bằng cách thay (2) vào (1) Wcửa ra LV = Wmưa - W dùng (con người) - W tiêu hao (tự nhiên) và rút ra W tiêu hao (tự nhiên) = Wmưa - Wcửa ra LV - Wdùng ( con người) (4) e) Lượng nước con người có thể khai thác sử dụng: Về ý nghĩa, lượng nước con người có thể khai thác sử dụng sẽ bằng lượng nước đến lưu vực do mưa trừ đi lượng nước đã tiêu hao trong tự nhiên như phương trình (5) W có thể khai thác sử dụng = Wmưa - W tiêu hao (tự nhiên) (5) f) Ngưỡng/ hay mức nguồn nước của lưu vực đã khai thác và sử dụng (Kd ) : biểu thị bằng tỷ lệ % lượng nước con người đã khai thác sử dụng chiếm trong tổng số lượng nước con người có thể khai thác sử dụng như phương trình (6). Kd (%) = W dùng_con người x 100 / Wcó thể khai thác sử dụng (6) Để tính toán Kd (%) sẽ theo các bước như sau: - Tính tổng lượng nước đến lưu vực do mưa, tổng lượng dòng chảy tai cửa ra theo số liệu khi tượng thủy văn của năm tính toán. - Tính tổng lượng nước tiêu dùng trên lưu vực do con người và do quá trình tự nhiên theo phương trình (3) - Tính lượng nước đã sử dụng của con người ( lượng nước sử dụng của các ngành theo số liệu dùng nước thực tế trên lưu vực) - Tính lượng nước tiêu hao trong tự nhiên theo phương trình (4) - Tính tổng lượng nước con người có thể khai thác sử dụng theo phương trình (5). - Tính ngưỡng/ hay mức nguồn nước của lưu vực đã được khai thác và sử dụng : Kd(%) theo phương trình (6). 2) Kết quả tính toán trên lưu vực sông Ba Để đảm bảo độ chính xác cho tính toán ngưỡng khai thác sử dụng nguồn nước của lưu vực sông theo phương pháp đề xuất như trên cần ước tính sao cho “sát thực nhất” lượng nước sử dụng của con người. Thí dụ khi tính lượng nước dùng của cây trồng trong nông nghiệp chúng ta thường chỉ tính lượng nước tưới của các công trình thủy lợi, tuy nhiên để cho sát thực cần phải ước tính cả lượng nước sử dụng của cây trông trong các khu vực canh tác không có nguồn nước tưới khi đó cây trồng chỉ sử dụng lượng nước mưa tự nhiên. Phần sau là kết quả tính toán các thành phần của phương trình của lưu vực sông Ba trong hai trường hợp : (i) với số liệu thực tế năm 2005 (trường hợp 1) , và (ii) với số liệu dự báo nhu cầu nước đến 2015 (trường hợp 2), trong đó lượng nước dùng trong nông nghiệp ước tính cả lượng nước tưới cho cây trồng và lượng nước cây trồng trực tiếp sử dụng nước mưa ở những nơi không có tưới. a) Trường hơp 1 : Hiên tại năm 2005 Kiểm kê sử dụng nước và tính toán tỷ lệ % lượng nước đã khai thác sử dụng trên lưu vực sông Ba năm 2005 như trong bảng 1. Bảng 1 Tiểu lưu vực (1) F (km2) Wmưa (2) (3) Wtổng Wdùng Wcửa ra tiêu con dùng người (4) (5) (6) Đơn vị W : triệu m3 hao tự Wcó thể Kd1(%) nhiên (7) (8) (9) A. Các lưu vực sông nhánh Thượngnguồn 3902 6438,3 2743,6 3694,7 409,7 Sông nhánh 2950 4912,8 1986,8 2926,0 363,08 Sông Krong 1840 3100,4 1226,8 1877,2 370,91 Sông Hinh 1040 2562,0 1633,6 928,4 78,30 B. Lưu vực tính đến các tuyến trên dòng chính lưu sông IaYun 6852 11351 4730,4 6620,6 772,79 2875,3 3563,0 11,5 2199,8 2713,0 13,4 1135,4 1965,0 18,9 771,8 1790,2 4,4 5075,0 6276,0 12,3 Sau điểm nhập lưu KrongHnang Sau điểm nhập lưu sông Hinh Thượng Đồng Cam Cửa ra ( Tuy Hòa) 10930 17585 12405 19918 12827 21699 13508 23105 7344,8 10240 1382,6 7475,0 10110 18,1 8732,3 11186 1516,6 9669,1 10249 14,8 9663,7 12035 1553,8 8927,8 12771 12,2 10296 12809 1942,9 8923,1 14182 13,7 Kết quả tính toán trong bảng 1 cho thấy tính đến năm 2005, tổng lượng nước đã khai thác sử dụng con người trên lưu vực là 1942,94 triệu m3, so với tổng lượng nước có thể khai thác sử dụng là 14.182 triệu m3 thì đã sử dụng 13,7 %. Với tỷ lệ khai thác sử dụng nước như trên cho thấy tỷ lệ sử dụng nước trên lưu vực sông Ba hiện vẫn còn ở mức thấp và điều kiện nguồn nước còn có thể cho phép khai thác sử dụng với mức cao hơn. b) Trường hơp 2 : Dự báo dến 2015 Kiểm kê lượng nước sử dụng và tính toán tỷ lệ % lượng nước đã khai thác sử dụng của lưu vực sông Ba đến năm 2015 như trong bảng 2 Bảng 2 Tiểu lưu vực F (km2) Wmưa Wcửa ra Đơn vị W : triệu m3 Wtổng Wdùng Wtiêu Wcó thể tiêu của con hao tự sử dụng Kd1(%) dùng (1) (2) (3) (4) (5) người nhiên (6) (7) (8) (9) A. Các lưu vực sông nhánh Thượng nguồn S. 3902 6438,3 2743,6 Sông nhánh 2950 4912,8 1986,8 Sông Krong 1840 3100,4 1226,8 Sông Hinh 1040 2562,0 1633,6 B. Lưu vực tính đến các tuyến trên dòng chính 3694,7 470,77 2926,0 472,95 1877,2 439,95 928,4 90,86 2753,1 3685,2 12,8 1980,1 2932,7 16,1 997,30 2103,1 20,9 746,68 1815,3 5,0 Sau điểm nhập lưu sông IaYun Sau điểm nhập lưu KrongHnang Sau điểm nhập lưu sông Hinh Thượng Đồng Cam Cửa ra ( Tuy Hòa) 6852 11351 10930 17585 12405 19918 12827 21699 13508 23105 4730,4 6620,6 943,72 7344,8 10240 1717,3 8732,3 11186 1868,2 9663,7 12035 1910,3 10296 12809 2402,0 4733,2 6617,8 14,3 6805,6 10779 15,9 9317,8 10600 17,6 8215,0 13484 14,2 8005,0 15100 15,9 Kết quả tính toán cho thấy tổng lượng nước sẽ khai thác sử dụng của các ngành kinh tế trên lưu vực sông Ba đến 2015 là 2402 triệu m3. So với tổng lượng nước có thể khai thác sử dụng là 15.100 triệu m3 thì sẽ sử dụng đến 15,9 % tổng lượng nước có thể khai thác. c) Một số ý kiến đánh giá (1).Với kết quả như trên có thể thấy tỷ lệ % lượng nước đã sử dụng của cả con người và tiêu hao trong tự nhiên trên lưu vực sông Ba nói chung còn thấp và tăng từ 13,7 % năm 2005 đến 15,9% năm 2015. Từ đó cho thấy điều kiện nguồn nước của lưu vực còn cho phép sử dụng nhiều hơn trong tương lai, vấn đề chủ yếu là phải có nguồn tài chính để xây dựng thêm công trình hồ chứa để trữ nước thừa trong mùa lũ và điều tiết sử dụng trong mùa kiệt cho các vùng còn thiếu nước. (2). Trong thực tế hiện nay để ước tính lượng nước sử dụng trên lưu vực thường chỉ quan tâm ước tính lượng nước lượng nước sử dụng của con người mà không quan tâm đến lượng nước tiêu hao trong tự nhiên (mà trong thực tế lượng nước này lớn gấp nhiều lần lượng nước sử dụng của con người) và nếu chỉ từ đó để đưa ra tỷ lê % lượng nước đã sử dụng trên lưu vực thì sẽ không đảm bảo tính chính xác và đúng ý nghĩa. (3). Trong thực tế còn có quan điểm lây tỷ lệ % lượng nước đã khai thác sử dụng trên lưu vực bằng tỷ số % giữa lượng nước đã sử dụng của con người (Wdùng_ con người) / Wcửa ra LV. Theo chúng tôi cách tính này cũng không phản ảnh đúng ý nghĩa và tính chính xác của ngưỡng/ hay mức nguồn nước đã khai thác sử dụng trên lưu vực. Chỉ có biểu thị « ngưỡng » trên cơ sở của kiểm toán nước như phương pháp và kết quả tính toán đã nêu ở trên sẽ đảm bảo đúng ý nghĩa và độ tin cậy của giá trị ngưỡng khai thác sử dụng nước lưu vực sông. 3. Ngưỡng cho phép khai thác và sử dụng trên lưu vực 1) Khái niệm ... - tailieumienphi.vn