Nghiên cứu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước tại Đà Nẵng - Nguyễn Đại Trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN ĐẠI TRUNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN ĐẠI TRUNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước Mã số: 9580212 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.TS NGUYỄN ANH ĐỨC 2.TS NGUYỄN TRUNG VIỆT HÀ NỘI, NĂM 2024 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 văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Nguyễn Đại Trung i LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Trung Việt và TS Nguyễn Anh Đức đã tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo, khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, bộ môn Thủy văn và Biến đổi khí hậu, Trường Đại học Thủy Lợi và Trường Cao đẳng Công nghệ - Kinh tế và Thủy lợi miền Trung, đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận án này. Nhân dịp này, tác giả cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học, các thầy cô và đồng nghiệp với tình cảm và lòng chân thành đã động viên, dành nhiều thời gian và công sức giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã quan tâm, động viên, khích lệ, ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả yên tâm thực hiện và hoàn thành luận án. ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.vi DANH MỤC BẢNG BIỂU.

viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Câu hỏi nghiên cứu. Luận điểm bảo vệ. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.

Cấu trúc của luận án .6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC VÀ GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG .1 Các nghiên cứu về căng thẳng nguồn nước trên thế giới.1 Một số khái niệm và định nghĩa.2 Tổng quan nghiên cứu về căng thẳng nguồn nước trên thế giới .3 Tổng quan nghiên cứu xác định mức độ căng thẳng nguồn nước .2 Các nghiên cứu trong nước và tại thành phố Đà Nẵng .1 Các nghiên cứu về căng thẳng nguồn nước ở Việt nam .2 Một số nghiên cứu gần đây về tài nguyên nước có liên quan trên LVS Vu Gia Thu Bồn và thành phố Đà Nẵng .3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu thành phố Đà Nẵng .1 Đặc điểm tự nhiên và KTXH khu vực nghiên cứu .2 Đặc điểm về tài nguyên nước .3 Hiện trạng khai thác sử dụng nước .4 Những tồn tại, hạn chế về CTN thành phố và định hướng nghiên cứu .1 Những tồn tại và hạn chế về nghiên cứu đánh giá mức độ CTN các thành phố ở Việt Nam .2 Định hướng nghiên cứu của luận án .5 Kết luận chương 1 .36 iii CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC .1 Lựa chọn hướng tiếp cận khung đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước .2 Phương pháp luận xác định bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước .1 Cấu trúc bộ chỉ số đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước .2 Phương pháp xác định bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước .3 Xác định trọng số cho các chỉ số .3 Phương pháp tính toán bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước WSI .1 Nhóm thứ nhất: Nguồn nước và khai thác sử dụng nước (WSI_1) .2 Nhóm thứ hai: Hệ sinh thái và môi trường (WSI_2) .3 Nhóm thứ ba: Cung cấp nước sinh hoạt từ CTCNTT (WSI_3) .4 Nhóm thứ tư: Năng lực ứng phó với tình trạng CTN (WSI_4) .5 Tổng hợp các chỉ số đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước .4 Phương pháp mô hình toán .1 Mô phỏng diễn biến tài nguyên nước .2 Cơ sở dữ liệu tính toán .3 Mô hình MIKE NAM tính toán thủy văn .4 Mô hình MIKE HYDRO BASIN tính toán cân bằng nước .5 Mô hình thủy động lực học MIKE 11 (HD, AD) .5 Phân ngưỡng mức độ căng thẳng nguồn nước .6 Kết luận chương 2 .81 CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ CĂNG THẲNG NGUỒN NƯỚC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU .1 Hiện trạng căng thẳng nguồn nước trên địa bàn thành phố Đà Nẵng .1 Khả năng đáp ứng nguồn nước trên LVS Cu Đê và Túy Loan .2 Hạ lưu sông Vu Gia Thu Bồn tại An Trạch, Bàu Nít và Tứ Câu .3 Thực trạng căng thẳng nguồn nước, thiếu nước thành phố Đà Nẵng .2 Dự báo nhu cầu sử dụng nước và xác định dòng chảy về Đà Nẵng .1 Tính toán và dự báo nhu cầu sử dụng nước .2 Tính toán xác định dòng chảy về thành phố Đà Nẵng .3 Tính toán chỉ số đánh giá mức độ CTN thành phố Đà Nẵng .1 Tính toán các chỉ số .2 Mức độ căng thẳng nguồn nước qua bộ chỉ số .3 Đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước thành phố Đà Nẵng .4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu mức độ CTN thành phố Đà Nẵng .1 Cơ sở khoa học và thực tiễn đề xuất giải pháp .2 Định hướng giải pháp chung nhằm giảm thiểu tình trạng căng thẳng nguồn nước .3 Phân tích và lựa chọn các giải pháp ưu tiên, phù hợp cho thành phố Đà Nẵng .4 Đánh giá hiệu quả các giải pháp trong giảm thiểu mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng .5 Kết luận chương 3 .139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Những kết quả đạt được của luận án. Những đóng góp mới của luận án. Tồn tại và các hướng nghiên cứu tiếp .143 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .144 TÀI LIỆU THAM KHẢO .145 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 KHN là một phần của khái niệm CTN .2 Bốn khía cạnh chính của tình trạng KHN .3 Mức độ ảnh hưởng của khan hiếm nước đến GDP .4 Phân bố chỉ số và vùng căng thẳng TNN thành phố Jakarta, Indonesia .5 Tình trạng khan hiếm nước đô thị hiện nay .6 Khung đánh giá chỉ số an ninh nguồn nước đô thị (UWSI) .7 Bản đồ hành chính thành phố Đà Nẵng .8 Mạng lưới sông suối thành phố Đà Nẵng .9 Phạm vi xâm nhập mặn tại vùng cửa sông thuộc Đà Nẵng .10 Sơ đồ khối tổng thể quá trình nghiên cứu của luận án .1 Sơ đồ khối xác định khung nghiên cứu mức độ CTN .2 Quy trình tham vấn lựa chọn chỉ số WSI theo phương pháp Delphi .3 Sơ đồ tính toán trọng số theo phương pháp AHP.4 Sơ đồ tính toán các biến số và chuẩn hóa thành các chỉ số WSI.5 Sơ đồ tính xác định dòng chảy về thành phố Đà Nẵng .6 Sơ đồ mạng lưới trạm KTTV trên LVS VGTB (Nguồn: Đài KTTV tỉnh Quảng Nam) .7 Sơ đồ phân chia tiểu lưu vực sông VGTB .8 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tại Nông Sơn và Thạnh Mỹ .9 Phân chia TLV trên sông Cu Đê .10 Kết quả hiệu chỉnh lưu vực Thượng Nhật từ 1981÷1996 .11 Kết quả kiểm định lưu vực Thượng Nhật từ 1997÷2014 .12 Sơ đồ tính toán trong mô hình MIKE HYDRO Basin cho LVS VGTB .13 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE HYDRO BASIN LVS VGTB .14 Sơ đồ mô phỏng xâm nhập mặn vào sông bằng phương pháp mô hình .15 Sơ đồ thủy lực sông VGTB được thiết lập trong mô hình MIKE 11 .16 Bố trí các biên nhập lưu trong mô hình .17 Sơ đồ mạng lưới sông Cu Đê trong mô hình MIKE 11 .18 Ranh giới xâm nhập mặn lớn nhất vào thời kỳ tháng 7 năm 2017 sông Cu Đê.1 Sơ đồ phân vùng SDN theo LVS thuộc thành phố Đà Nẵng .2 Phân bố lượng dòng chảy bình quân giai đoạn 1980÷2016 .3 Phân bổ lượng dòng chảy bình quân giai đoạn 2016÷2035 .4 Tỉ lệ thất thoát nước trên địa bàn TP Đà Nẵng giai đoạn 2015÷2021 .5 Điểm đánh giá nhóm chỉ số (WSI_1) năm 2020 .6 Điểm đánh giá nhóm chỉ số (WSI_1) năm 2030 .7 Điểm đánh giá nhóm chỉ số WSI_2 năm 2020 .8 Điểm đánh giá nhóm chỉ số WSI_2 năm 2030 .9 Điểm đánh giá nhóm chỉ số WSI_3 năm 2020 .10 Điểm đánh giá nhóm chỉ số WSI_3 năm 2030 .11 Điểm đánh giá nhóm chỉ số WSI_4 năm 2020 .12 Điểm đánh giá nhóm chỉ số WSI_4 năm 2030 .13 Biểu đồ mức độ CTN thành phố Đà Nẵng năm 2020 .14 Biểu đồ mức độ CTN thành phố Đà Nẵng năm 2030 .15 Biểu đồ so sánh mức độ CTN thành phố Đà Nẵng năm 2020 và năm 2030 .16 Vị trí hồ chứa nước Sông Bắc trên LVS Cu Đê .17 Vị trí cần tăng cường độ che phủ rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng .18 Tương quan các cấp lưu lượng tại Ái Nghĩa với ranh giới XNM sông Hàn - Cầu Đỏ - Nguồn .19 Vị trí đề xuất đập ngăn mặn trên sông Hàn – Cầu Đỏ.20 So sánh chỉ số căng thẳng nguồn nước giữa có và chưa có giải pháp.138 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các ngưỡng của chỉ số Falkenmark .2 Tác động của sự thiếu nước ở Hoa Kỳ đối với ngành nông nghiệp .3 Khung đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước ở Jakarta .4 Khung đánh giá ANNN ở Lạc Dương .4 Khung đánh giá ANNN sinh hoạt thành phố Addis Ababa, Ethiopia .6 Khung đánh giá an ninh nguồn nước đô thị thành phố Ibb, Yemen .7 Khung đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước khu vực Nam Trung Bộ .8 Khung đánh giá ANNN cho thành phố Hà Nội .9 Khung đánh giá mức độ khan hiếm nước cho thành phố Hồ Chí Minh .10 Nguồn nước các sông trong lưu vực .11 Trữ lượng nước dưới đất có thể khai thác .12 Các đặc trưng của thủy triều tại vịnh Đà Nẵng .12 Hiện trạng công trình cấp nước sinh hoạt và sản xuất phi nông nghiệp .1 Đặc điểm của tỷ lệ tới hạn (Căng thẳng nguồn nước) .2 Bộ chỉ số đề xuất ban đầu đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước .3 Mẫu câu hỏi về mức độ liên quan của bộ chỉ số đánh mức độ CTN đô thị .