Tổng quan về luận án

Luận án này thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước, giải quyết một trong những thách thức cấp bách nhất đối với sự phát triển bền vững đô thị: căng thẳng nguồn nước (CTN). Nghiên cứu được đặt trong bối cảnh toàn cầu về khủng hoảng nước, khi lượng nước tiêu thụ đã tăng hơn sáu lần trong thế kỷ qua và ước tính đến năm 2050, hơn một nửa dân số toàn cầu sẽ sống ở các vùng thiếu nước, với hàng triệu người chết vì các bệnh liên quan đến thiếu và ô nhiễm nước mỗi năm [2]. Tính tiên phong của nghiên cứu nằm ở việc phát triển một phương pháp luận và khung đánh giá CTN toàn diện, được tùy chỉnh cho các đặc điểm riêng biệt của thành phố Đà Nẵng, một đô thị ven biển đang phát triển nhanh chóng ở Việt Nam, nơi thường xuyên đối mặt với tình trạng thiếu nước sinh hoạt nghiêm trọng.

Research gap cụ thể mà luận án giải quyết là thiếu một nghiên cứu trực tiếp và bài bản về mức độ CTN trên địa bàn Đà Nẵng, cũng như sự thiếu vắng phương pháp luận đầy đủ và đồng bộ, đặc biệt là việc xác định trọng số cho bộ chỉ số, trong các nghiên cứu CTN cho các thành phố lớn ở Việt Nam. "Tuy nhiên hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào trực tiếp và bài bản về mức độ CTN trên địa bàn Đà Nẵng" và "Ở Việt Nam có rất ít các nghiên cứu đánh giá về CTN, trong khi nghiên cứu ở TP. Hồ Chí Minh chỉ sử dụng một chỉ số với các công thức khác nhau để đánh giá, dẫn đến việc là không bao quát hết các yếu tố tác động đến CTN, còn ở Hà Nội vấn đề CTN mới chỉ được lồng ghép trong việc đánh giá ANNN mà chưa được nghiên cứu trực tiếp." là những khẳng định rõ ràng về khoảng trống này [Mở đầu, Tr.2, Tr.35].

Luận án đặt ra ba câu hỏi nghiên cứu chính:

  1. Làm thế nào để đánh giá mức độ CTN của thành phố lớn như thành phố Đà Nẵng?
  2. Mức độ CTN ở thành phố Đà Nẵng như thế nào trong điều kiện hiện tại và trong tương lai dưới tác động của Biến đổi khí hậu (BĐKH) và Nước biển dâng (NBD)?
  3. Có thể cải thiện được mức độ CTN cho thành phố Đà Nẵng được không? Giải pháp nào để hạn chế tác động của CTN đến các hoạt động phát triển kinh tế xã hội (KTXH) và dân sinh thành phố Đà Nẵng?

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng dựa trên khái niệm CTN như một khái niệm toàn diện và sâu rộng hơn khái niệm khan hiếm nước, bao gồm sự sẵn có của nguồn nước, chất lượng nước, khả năng tiếp cận nguồn nước và dòng chảy môi trường [11, 12]. Luận án mở rộng lý thuyết về chỉ số Falkenmark (1989) bằng cách tích hợp các yếu tố môi trường, xã hội, kinh tế và quản lý, đồng thời sử dụng cách tiếp cận theo quan điểm hệ thống, quản lý tổng hợp tài nguyên nước và phát triển bền vững để đảm bảo sự cân bằng giữa cung và cầu nước trong điều kiện BĐKH.

Đóng góp đột phá của luận án bao gồm việc phát triển một bộ chỉ số WSI gồm 4 nhóm với 25 chỉ số thành phần, được xác định trọng số khách quan bằng phương pháp Delphi và AHP, từ đó định lượng mức độ CTN. Kết quả đánh giá mức độ CTN cho Đà Nẵng ở hiện tại (năm 2020) và dự báo tương lai (năm 2030) dưới tác động của BĐKH và NBD, cùng với các giải pháp giảm thiểu cụ thể, cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho hoạch định chính sách. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng hạ du Lưu vực sông (LVS) Vu Gia Thu Bồn và LVS Cu Đê, với khoảng thời gian đánh giá là hiện trạng (2020) và tương lai (2030) theo kịch bản phát triển KTXH dưới tác động của BĐKH và NBD. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an ninh nguồn nước bền vững cho Đà Nẵng, một trung tâm KTXH lớn của Việt Nam và khu vực.

Literature Review và Positioning

Phân tích tổng quan tài liệu cho thấy CTN là một vấn đề toàn cầu với nhiều phương pháp đánh giá khác nhau, từ các chỉ số đơn giản đến các mô hình phức tạp. Luận án đã tổng hợp các luồng nghiên cứu chính về CTN, bắt đầu từ chỉ số Falkenmark (1989) dựa trên lượng nước sẵn có bình quân đầu người, với ngưỡng 1.700 m3/người/năm để xác định CTN và 1.000 m3/người/năm là khan hiếm nước tuyệt đối [13]. Tuy nhiên, các nghiên cứu sau này như của Vörösmarty và cộng sự (2000) đã mở rộng để bao gồm các chỉ số KTXH-môi trường, và nghiên cứu của Smakhtin et al (2004) đưa ra chỉ số CTN dựa trên tỷ lệ sử dụng nước so với lượng nước sẵn có, cho rằng >40% là CTN nghiêm trọng [26].

Trong những năm gần đây, quan điểm về CTN đã phát triển để bao gồm các khía cạnh môi trường và hệ sinh thái, như nghiên cứu của Rijsberman (2006) phân tích sự cạn kiệt nguồn nước do yếu tố tự nhiên hay do sử dụng quá mức [30]. Luận án cũng đề cập đến nghiên cứu của Liu và cộng sự (2006) về phân vùng CTN ở Trung Quốc, bao gồm các chỉ số về gia tăng dân số, sinh thái môi trường và phát triển kinh tế [31]. Các nghiên cứu này thể hiện sự tiến bộ trong việc xem xét các yếu tố tổng hợp tác động đến CTN, nhưng thường còn bỏ sót các yếu tố quản lý, khả năng ứng phó, và chưa xác định rõ trọng số.

Luận án này còn xem xét các mâu thuẫn và tranh luận trong tài liệu. Chẳng hạn, khái niệm Khan hiếm nước (KHN) và Căng thẳng nguồn nước (CTN) thường bị lẫn lộn. UN-Water (2007) định nghĩa KHN là sự mất cân bằng giữa cung và cầu nước ngọt, trong khi CTN là khái niệm rộng hơn, bao gồm sự sẵn có, chất lượng và khả năng tiếp cận nước [9, 11]. Luận án chấp nhận cách tiếp cận của Global Compact (2014) và UN-Water (2007) rằng CTN là một khái niệm toàn diện hơn, nơi KHN chỉ là một phần, đồng thời xem xét khả năng đáp ứng nhu cầu nước ngọt của con người và sinh thái [11, 12].

Nghiên cứu của Chunyang He và cộng sự (2021) chỉ ra rằng đô thị hóa và BĐKH đang làm trầm trọng thêm CTN, dự báo dân số đô thị toàn cầu đối mặt với CTN sẽ tăng từ 933 triệu người năm 2016 lên 1,693-2,373 tỷ người vào năm 2050 [15]. Báo cáo của Ngân hàng Thế giới (2016) cũng nhấn mạnh rằng CTN có thể dẫn đến giảm tới 6% GDP vào năm 2050 ở một số khu vực do tổn thất liên quan đến nước đối với nông nghiệp, y tế và thu nhập [25]. Những nghiên cứu này củng cố tính cấp thiết của việc đánh giá CTN toàn diện.

Về positioning, luận án lấp đầy khoảng trống trong tài liệu bằng cách phát triển một khung đánh giá CTN tích hợp và có trọng số cho các đô thị ven biển, điều mà các nghiên cứu trước đây ở Việt Nam còn hạn chế. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, luận án kế thừa phương pháp của Firdaus Ali (2012) về đánh giá CTN ở Jakarta, Indonesia, sử dụng ba thành phần chính với tám chỉ số, nhưng đã cải thiện bằng cách xác định trọng số khách quan và tích hợp sâu hơn các yếu tố KTXH và quản lý [36]. Luận án cũng tiến xa hơn nghiên cứu của Dong et al. (2018) về ANNN tại Lạc Dương, Trung Quốc, bằng cách tập trung trực tiếp vào CTN và xem xét các yếu tố đặc thù của đô thị ven biển như XNM và NBD [37]. Khung đánh giá này cũng được phân biệt với nghiên cứu của Assefa et al. (2018) tại Addis Ababa, Ethiopia, vốn tập trung vào ANNN sinh hoạt và chưa đề cập đến trọng số các chỉ số cũng như không phải là đô thị ven biển [38].

Bằng cách áp dụng phương pháp luận kết hợp Delphi, AHP và mô hình toán thủy văn, nghiên cứu này không chỉ định lượng được mức độ CTN mà còn xác định được các yếu tố ảnh hưởng cụ thể, từ đó đề xuất các giải pháp phù hợp. Điều này nâng cao khả năng ứng dụng thực tiễn và tính bền vững của các chính sách quản lý tài nguyên nước, đặc biệt cho các đô thị ven biển đang phát triển nhanh như Đà Nẵng.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án này đóng góp đáng kể vào lý thuyết về quản lý tài nguyên nước bằng cách mở rộng và thách thức các lý thuyết hiện có về căng thẳng nguồn nước (CTN), đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa nhanh và biến đổi khí hậu (BĐKH). Nghiên cứu mở rộng lý thuyết về "Water Stress Index" (WSI) như của Falkenmark (1989) bằng cách chuyển từ một chỉ số đơn giản dựa trên lượng nước bình quân đầu người sang một khung đa chỉ số toàn diện, phản ánh đa chiều các yếu tố vật lý, kinh tế-xã hội, môi trường và quản lý. Falkenmark ban đầu chỉ xem xét cân bằng thủy văn [13], nhưng luận án đã chứng minh rằng CTN là một khái niệm phức tạp hơn nhiều, đòi hỏi sự tích hợp của nhiều khía cạnh như chất lượng nước, khả năng tiếp cận và dòng chảy môi trường, như được định nghĩa bởi UN-Water [11].

Cụ thể, luận án mở rộng lý thuyết về quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) bằng cách cung cấp một khuôn khổ định lượng để tích hợp các yếu tố liên ngành vào đánh giá CTN. Nó chứng minh rằng, đối với các đô thị ven biển như Đà Nẵng, các yếu tố như xâm nhập mặn (XNM) và nước biển dâng (NBD) do BĐKH phải được xem xét như các thành phần cốt lõi trong bất kỳ đánh giá CTN nào, điều mà các mô hình IWRM truyền thống có thể chưa nhấn mạnh đủ.

Khung phân tích khái niệm của luận án được xây dựng với bốn nhóm chỉ số chính, mỗi nhóm bao gồm các chỉ số thành phần và mối quan hệ rõ ràng:

  1. Nguồn nước và khai thác sử dụng nước (WSI_1): Phản ánh sự sẵn có và áp lực khai thác lên nguồn nước.
  2. Hệ sinh thái và môi trường (WSI_2): Đánh giá chất lượng nước và sức khỏe của hệ sinh thái liên quan.
  3. Cung cấp nước sinh hoạt từ Công trình cấp nước tập trung (WSI_3): Đo lường khả năng tiếp cận và độ tin cậy của dịch vụ cấp nước.
  4. Năng lực ứng phó với tình trạng CTN (WSI_4): Đánh giá các khía cạnh quản lý và cơ sở hạ tầng. Mỗi nhóm chỉ số này, với 25 chỉ số thành phần, được thiết kế để phản ánh sự tương tác phức tạp giữa tự nhiên và con người, từ đó xây dựng một cái nhìn toàn diện về CTN.

Mô hình lý thuyết được đề xuất trong luận án bao gồm các mệnh đề và giả thuyết có thể kiểm chứng, chẳng hạn như:

  • Mệnh đề 1: Sự gia tăng dân số và phát triển KTXH (thể hiện qua các chỉ số KTSDN) sẽ làm tăng mức độ CTN.
  • Mệnh đề 2: Tác động của BĐKH và NBD sẽ làm trầm trọng thêm tình trạng CTN, đặc biệt thông qua XNM.
  • Mệnh đề 3: Việc áp dụng đồng bộ các giải pháp công trình và phi công trình (thể hiện qua các chỉ số trong WSI_4) có thể giảm thiểu mức độ CTN.

Luận án đề xuất một sự chuyển đổi mô hình (paradigm shift) trong cách tiếp cận CTN, từ việc chỉ tập trung vào "số lượng nước" sang một quan điểm "đa chiều và tổng hợp", nơi các yếu tố về chất lượng, khả năng tiếp cận, quản lý và môi trường đều có vai trò quan trọng và được định lượng rõ ràng. Bằng chứng từ các phát hiện của luận án, ví dụ như sự gia tăng độ mặn trên sông Cẩm Lệ tại cửa thu nước của nhà máy nước Cầu Đỏ lên đến 4.846mg/l, gấp gần 20 lần so với ngưỡng an toàn theo quy định (250 mg/l) [Mở đầu, Tr.2], minh họa rằng ngay cả khi có đủ lượng nước, chất lượng kém và khả năng tiếp cận bị ảnh hưởng bởi XNM vẫn tạo ra CTN nghiêm trọng. Điều này thách thức quan điểm thuần túy thủy văn của Falkenmark và ủng hộ một khung đánh giá toàn diện hơn.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án là độc đáo nhờ sự tích hợp của nhiều lý thuyết và phương pháp tiếp cận. Nó tổng hợp các nguyên tắc từ lý thuyết quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM), lý thuyết về chỉ số bền vững (Sustainability Index Theory), và lý thuyết về hệ thống phức tạp (Complex Systems Theory) để hiểu các tương tác giữa tự nhiên và xã hội. Cụ thể, nó tích hợp các yếu tố thủy văn (qua mô hình MIKE), các khía cạnh kinh tế-xã hội (nhu cầu nước, phát triển KTXH), môi trường (chất lượng nước, hệ sinh thái) và quản lý (năng lực ứng phó, quy trình vận hành).

Cách tiếp cận phân tích mới lạ nằm ở việc kết hợp phương pháp luận chuyên gia (Delphi và AHP) để xác định trọng số khách quan cho từng chỉ số trong bộ WSI. Phương pháp Delphi, với quy tắc KAMET, đảm bảo sự đồng thuận của các nhà khoa học, chuyên gia trong lĩnh vực tài nguyên nước, thủy văn, sinh thái môi trường, nâng cao tính tin cậy và khách quan của trọng số. AHP sau đó được sử dụng để chuyển hóa các đánh giá chủ quan thành trọng số định lượng, một cách tiếp cận tiên tiến trong lĩnh vực này.

Đóng góp về khái niệm bao gồm định nghĩa rõ ràng về "mức độ căng thẳng nguồn nước" trong bối cảnh đô thị ven biển, nhấn mạnh các yếu tố đặc thù như XNM và BĐKH. Luận án xác định CTN là "khả năng hoặc sự thiếu hụt khả năng đáp ứng nhu cầu nước ngọt của con người và sinh thái" [Mở đầu, Tr.8], điều này quan trọng cho việc phân biệt với KHN và cho phép một đánh giá toàn diện hơn.

Điều kiện biên (boundary conditions) được nêu rõ ràng: nghiên cứu tập trung vào tài nguyên nước mặt tại thành phố Đà Nẵng, thuộc vùng hạ du LVS Vu Gia Thu Bồn và LVS Cu Đê. Phạm vi thời gian cụ thể là hiện trạng (2020) và dự báo đến năm 2030, có tính đến kịch bản phát triển KTXH dưới tác động của BĐKH và NBD. Việc xác định rõ các điều kiện biên này giúp giới hạn phạm vi áp dụng và làm rõ tính tổng quát của kết quả.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Thiết kế nghiên cứu của luận án này mang tính thực dụng (pragmatism), kết hợp một cách tiếp cận hỗn hợp để giải quyết các câu hỏi nghiên cứu phức tạp về căng thẳng nguồn nước (CTN). Triết lý nghiên cứu không bị ràng buộc vào một lập trường đơn lẻ mà tìm cách sử dụng các phương pháp và dữ liệu đa dạng để đạt được mục tiêu nghiên cứu và tạo ra các giải pháp thực tiễn. Nghiên cứu sử dụng một phương pháp kết hợp (mixed methods) mạnh mẽ, tích hợp dữ liệu định lượng từ mô hình thủy văn và thống kê với dữ liệu định tính từ ý kiến chuyên gia. Lý do cho sự kết hợp này là để có được cái nhìn toàn diện về CTN, vừa dựa trên các phép đo lường khách quan về dòng chảy, chất lượng nước, nhu cầu, vừa tích hợp các khía cạnh quản lý và xã hội thông qua hiểu biết sâu sắc từ chuyên gia.

Thiết kế nghiên cứu đa cấp (multi-level design) được áp dụng, xem xét các yếu tố ở cấp độ lưu vực sông (LVS Vu Gia Thu Bồn, LVS Cu Đê) và cấp độ đô thị (thành phố Đà Nẵng, các quận/huyện). Điều này cho phép phân tích sự phụ thuộc và tương tác giữa các cấp độ khác nhau, từ nguồn nước tổng thể của lưu vực đến khả năng cung cấp và nhu cầu sử dụng nước chi tiết trong đô thị.

Đối tượng nghiên cứu là các yếu tố ảnh hưởng đến CTN, tập trung chủ yếu vào tài nguyên nước mặt. Cỡ mẫu cho các phân tích định lượng bao gồm dữ liệu thủy văn, khí tượng, chất lượng nước trong giai đoạn 1980-2016 (để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình) và 2016-2035 (dự báo tương lai), cũng như dữ liệu về KTXH, dân số của Đà Nẵng năm 2020 và dự kiến 2030. Các tiêu chí lựa chọn dữ liệu bao gồm độ tin cậy, tính đầy đủ và phù hợp với phạm vi nghiên cứu (thời gian và không gian).

Quy trình nghiên cứu rigorous

Chiến lược lấy mẫu cho dữ liệu định lượng bao gồm việc thu thập số liệu khí tượng, thủy văn từ các trạm quan trắc trên LVS Vu Gia Thu Bồn và sông Cu Đê (ví dụ: các trạm Nông Sơn, Thạnh Mỹ cho hiệu chỉnh mô hình MIKE NAM; các điểm đo mặn trên sông Cẩm Lệ, sông Hàn). Dữ liệu KTXH, dân số, hiện trạng khai thác sử dụng nước được thu thập từ các báo cáo chính thức của thành phố Đà Nẵng và các cơ quan chuyên ngành. Tiêu chí bao gồm các số liệu được công bố, có tính xác thực cao, và có khả năng tích hợp vào các mô hình toán và bộ chỉ số WSI.

Giao thức thu thập dữ liệu định tính sử dụng phương pháp chuyên gia Delphi, được thực hiện qua các vòng khảo sát lặp đi lặp lại. "Quy trình tham vấn lựa chọn chỉ số WSI theo phương pháp Delphi" [Hình 2.2] và "Mẫu câu hỏi về mức độ liên quan của bộ chỉ số đánh mức độ CTN đô thị" [Bảng 2.3] được thiết kế để thu thập ý kiến về tính phù hợp của bộ chỉ số đề xuất ban đầu (gồm 4 nhóm và 25 chỉ số thành phần) và mức độ ảnh hưởng của chúng. Quy tắc KAMET được áp dụng để phân tích và đánh giá ý kiến chuyên gia, đảm bảo sự khách quan trong quá trình lựa chọn chỉ số.

Để xác định trọng số cho các chỉ số, luận án sử dụng Phương pháp phân tích hệ thống phân cấp (AHP - Analytic Hierarchy Process) của Saaty (1980), một kỹ thuật ra quyết định đa tiêu chí phổ biến [Bảng 2.7, 2.8, 2.9]. Các chuyên gia được yêu cầu so sánh cặp các chỉ số/nhóm chỉ số theo một thang điểm ưu tiên chuẩn, sau đó tính toán véc tơ trọng số và kiểm tra tính nhất quán bằng chỉ số ngẫu nhiên RI [Bảng 2.10].

Tính hợp lệ (Validity) và độ tin cậy (Reliability) được đảm bảo qua nhiều lớp. Tính hợp lệ cấu trúc (construct validity) được củng cố bởi quá trình Delphi và AHP, nơi các chuyên gia xác nhận các chỉ số đại diện chính xác cho các khía cạnh của CTN. Tính hợp lệ nội bộ (internal validity) được tăng cường thông qua việc hiệu chỉnh và kiểm định nghiêm ngặt các mô hình toán thủy văn (MIKE NAM, MIKE HYDRO BASIN, MIKE 11) với dữ liệu thực đo (ví dụ, "Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tại Nông Sơn và Thạnh Mỹ" [Hình 2.8]; "Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE NAM LVS VGTB" [Bảng 2.38], "Chỉ số Nash giữa giá trị mực nước tính toán và thực đo" [Bảng 2.41]). Tính hợp lệ bên ngoài (external validity) được khẳng định qua khả năng áp dụng khung đánh giá cho các đô thị ven biển khác có điều kiện tương tự. Độ tin cậy (reliability) của các chỉ số được đảm bảo thông qua quy trình chuẩn hóa và thang điểm đánh giá rõ ràng cho từng chỉ số (ví dụ, "Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.1)" [Bảng 2.11]).

Data và phân tích

Đặc điểm mẫu dữ liệu định lượng được trình bày chi tiết. Ví dụ, về thủy văn, nghiên cứu sử dụng dữ liệu dòng chảy bình quân giai đoạn 1980÷2016 [Hình 3.2] và 2016÷2035 [Hình 3.3]. Dữ liệu dân số trung bình năm 2020 đạt 1.169,5 nghìn người, trong đó dân số thành thị 1.020,4 nghìn người chiếm 87,3% [Đặc điểm kinh tế xã hội, Tr.29]. Các số liệu về công suất khai thác nước (292.000 m3/ngày đêm vào năm 2020) và diện tích tưới nông nghiệp (2.715 ha/vụ) cũng được sử dụng [Bảng 1.13, Hiện trạng các công trình thủy lợi cấp nước cho nông nghiệp].

Các kỹ thuật phân tích tiên tiến được sử dụng bao gồm:

  • Mô hình toán thủy văn: Luận án sử dụng bộ phần mềm MIKE của DHI. Cụ thể, MIKE NAM để mô phỏng diễn biến tài nguyên nước và tính toán thủy văn, MIKE HYDRO BASIN để tính toán cân bằng nước và MIKE 11 (bao gồm module HD cho thủy động lực học và AD cho advection-dispersion) để mô phỏng XNM. Điều này cho phép đánh giá động thái của nguồn nước và tác động của XNM một cách chi tiết.
  • Phân tích đa tiêu chí (MCDA): Phương pháp AHP để xác định trọng số khách quan cho các chỉ số WSI [Bảng 2.9].
  • Hệ thống thông tin địa lý (GIS): Phần mềm GIS được sử dụng để phân vùng tính toán, xây dựng bản đồ thể hiện mức độ CTN trên các vùng tính toán thuộc thành phố Đà Nẵng (ví dụ, "Sơ đồ phân vùng SDN theo LVS thuộc thành phố Đà Nẵng" [Hình 3.1]; "Bản đồ phân bố chỉ số và vùng căng thẳng TNN thành phố Jakarta, Indonesia" là ví dụ tham khảo trong literature review [Hình 1.4]).

Các kiểm tra tính vững chắc (robustness checks) được thực hiện bằng cách so sánh kết quả mô hình với dữ liệu thực đo ("Chỉ số Nash giữa giá trị mực nước tính toán và thực đo" đạt 0.72 cho Thượng Nhật, chứng tỏ độ chính xác cao của mô hình MIKE NAM [Bảng 2.41]), và bằng cách đánh giá hiệu quả của các giải pháp giảm thiểu CTN thông qua việc so sánh chỉ số CTN trước và sau khi áp dụng giải pháp ("So sánh chỉ số căng thẳng nguồn nước giữa có và chưa có giải pháp" [Hình 3.20, Bảng 3.88]). Mặc dù luận án không trực tiếp báo cáo effect sizes hay confidence intervals theo nghĩa thống kê truyền thống cho WSI tổng hợp, nhưng các chỉ số thành phần thường có ngưỡng đánh giá và phân loại rõ ràng, cho phép định lượng mức độ ảnh hưởng.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án đã đưa ra 4-5 phát hiện then chốt với bằng chứng cụ thể từ dữ liệu:

  1. Phát triển và chuẩn hóa Bộ chỉ số căng thẳng nguồn nước (WSI) cho đô thị ven biển: Đây là phát hiện nền tảng. Luận án đã thành công trong việc "nghiên cứu phát triển được khung và bộ chỉ số WSI để đánh giá mức độ CTN phù hợp với điều kiện và đặc điểm KTSDN của thành phố Đà Nẵng" [Mục tiêu nghiên cứu, Tr.3]. Bộ chỉ số này gồm 4 nhóm chính và 25 chỉ số thành phần, được xác định trọng số bằng phương pháp Delphi và AHP, là một công cụ định lượng đáng tin cậy. Các kết quả trọng số này là duy nhất cho bối cảnh Đà Nẵng, khác biệt so với các chỉ số đơn lẻ của Falkenmark hay các khung đánh giá chung chung khác.
  2. Mức độ căng thẳng nguồn nước nghiêm trọng ở Đà Nẵng, đặc biệt vào mùa cạn và trong tương lai: Đánh giá mức độ CTN của Đà Nẵng ở hiện trạng (2020) và dự báo tương lai (2030) cho thấy tình hình ngày càng trầm trọng. "Liên tục trong những năm vừa qua tình trạng căng thẳng nguồn nước sinh hoạt trên địa bàn thành phố Đà Nẵng rất nghiêm trọng, nhiều khu vực đã xảy ra tình trạng thiếu nước như các mùa cạn năm 2018, 2019, 2021, 2022. Một số khu vực dân cư cuối nguồn cấp nước thuộc quận Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn, Liên Chiểu không đủ nước để sử dụng" [Mở đầu, Tr.2]. Cụ thể, "mực nước sông Yên tại trạm bơm phòng mặn An Trạch hạ xuống mức +1,44m (rất thấp so với thiết kế là +2,00m)" và "độ mặn trên sông Cẩm Lệ tại cửa thu nước của nhà máy nước Cầu Đỏ tăng cao lên đến 4.846mg/l, gấp gần 20 lần so với ngưỡng an toàn theo quy định (250 mg/l)" vào tháng 3 năm 2021 [Mở đầu, Tr.2]. Biểu đồ so sánh mức độ CTN năm 2020 và 2030 (Hình 3.15) minh họa sự gia tăng rõ rệt của CTN dưới tác động của BĐKH và NBD.
  3. Tác động của XNM là yếu tố then chốt gây CTN tại Đà Nẵng: Phát hiện này làm rõ rằng không chỉ lượng nước sẵn có mà chất lượng nước bị ảnh hưởng bởi XNM là nguyên nhân chính gây ra CTN. "Tại cửa thu nước nhà máy nước Cầu Đỏ (NMN Cầu Đỏ), độ mặn nước sông mùa khô biến đổi từ 25÷4.000 mg/l, cá biệt có thời điểm đạt 7.700 mg/l hoặc hơn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc cấp nước sinh hoạt cho đô thị Đà Nẵng" [Đặc điểm về tài nguyên nước, Tr.31]. Đây là một kết quả phản trực giác (counter-intuitive results) so với các đánh giá chỉ dựa trên lưu lượng, nơi tổng lượng nước đến LVS VGTB là dồi dào (W0 = 8,55x109m3 tại Ái Nghĩa [Bảng 1.10]). Giải thích lý thuyết là mặc dù tổng lượng nước lớn, sự phân bố không đều theo thời gian và không gian cùng với tác động của thủy triều và việc vận hành hồ chứa ở thượng nguồn đã đẩy XNM sâu vào hạ lưu, làm giảm đáng kể nguồn nước ngọt khả dụng.
  4. Hiệu quả định lượng của các giải pháp giảm thiểu CTN: Luận án không chỉ xác định vấn đề mà còn đề xuất các giải pháp cụ thể và đánh giá hiệu quả của chúng. Ví dụ, đề xuất "vị trí hồ chứa nước Sông Bắc trên LVS Cu Đê" [Hình 3.16] và "vị trí đề xuất đập ngăn mặn trên sông Hàn – Cầu Đỏ" [Hình 3.19] là những giải pháp công trình chiến lược. "So sánh chỉ số căng thẳng nguồn nước giữa có và chưa có giải pháp" [Hình 3.20, Bảng 3.88] cho thấy mức độ cải thiện đáng kể của các chỉ số WSI sau khi áp dụng các giải pháp, chứng tỏ tính khả thi và hiệu quả của chúng.
  5. Sự phân bố không đều của CTN theo không gian và thời gian: Kết quả phân vùng CTN trên bản đồ (ví dụ, Hình 3.13 và 3.14 cho năm 2020 và 2030) cho thấy các khu vực cuối nguồn cấp nước thuộc quận Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn, Liên Chiểu thường xuyên thiếu nước, trong khi các khu vực khác có thể ít bị ảnh hưởng hơn. Điều này nhấn mạnh bản chất cục bộ và theo mùa của CTN, đặc biệt trầm trọng vào mùa cạn.

Implications đa chiều

  • Theoretical advances: Nghiên cứu đóng góp vào việc phát triển lý thuyết về CTN bằng cách cung cấp một khung đánh giá toàn diện hơn, tích hợp các yếu tố môi trường và xã hội vào khái niệm cốt lõi. Nó mở rộng lý thuyết IWRM của tác giả như Global Water Partnership bằng cách cung cấp một công cụ định lượng chi tiết cho việc ra quyết định ở cấp độ đô thị và LVS, đặc biệt trong bối cảnh BĐKH và NBD.
  • Methodological innovations: Phương pháp luận kết hợp Delphi-AHP-KAMET để xác định trọng số cho bộ chỉ số WSI là một đổi mới đáng kể, có thể áp dụng cho việc đánh giá CTN hoặc các vấn đề môi trường phức tạp khác trong các đô thị ven biển tương tự ở Việt Nam và quốc tế. Việc sử dụng kết hợp mô hình MIKE (NAM, HYDRO BASIN, 11) với GIS cho phép phân tích không gian-thời gian sâu sắc, có thể nhân rộng.
  • Practical applications: Luận án cung cấp các khuyến nghị cụ thể cho DAWACO (Công ty cổ phần Cấp nước Đà Nẵng) và các cơ quan quản lý nước khác để cải thiện hiệu quả khai thác, giảm thất thoát nước (tỉ lệ thất thoát nước trên địa bàn TP Đà Nẵng giai đoạn 2015÷2021 là 20-25% [Hình 3.4]) và tối ưu hóa vận hành hệ thống cấp nước. Các giải pháp như xây dựng hồ chứa nước Sông Bắc hoặc đập ngăn mặn trên sông Hàn-Cầu Đỏ là những đề xuất có tính khả thi cao, đã được chứng minh hiệu quả qua mô phỏng.
  • Policy recommendations: Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học vững chắc cho các nhà hoạch định chính sách tại Đà Nẵng và cấp quốc gia. Luận án đề xuất một lộ trình triển khai chính sách bao gồm: (i) tích hợp bộ chỉ số WSI vào hệ thống giám sát và đánh giá tài nguyên nước quốc gia; (ii) xây dựng các chiến lược ứng phó với BĐKH và XNM trong quy hoạch phát triển đô thị; (iii) ưu tiên đầu tư vào cơ sở hạ tầng cấp nước và các giải pháp giảm thiểu CTN; và (iv) tăng cường cơ chế phối hợp quản lý tài nguyên nước giữa các tỉnh trong LVS Vu Gia Thu Bồn.
  • Generalizability conditions: Khung đánh giá và phương pháp luận của luận án có thể áp dụng cho các đô thị ven biển khác ở Việt Nam và các quốc gia đang phát triển có điều kiện tự nhiên (LVS hạ du, XNM) và KTXH tương tự. Tuy nhiên, việc áp dụng cần có sự điều chỉnh trọng số và các chỉ số thành phần để phù hợp với đặc thù địa phương thông qua quy trình Delphi-AHP. Luận án là một mô hình điển hình về cách tiếp cận tổng thể để giải quyết vấn đề CTN ở khu vực đô thị đang phát triển.

Limitations và Future Research

Luận án này, mặc dù đạt được nhiều đóng góp quan trọng, vẫn có những giới hạn cụ thể cần được thừa nhận:

  1. Phạm vi dữ liệu: Nghiên cứu chủ yếu tập trung vào tài nguyên nước mặt. Mặc dù luận án đã giải thích lý do không tính đến nước ngầm do trữ lượng thấp và chính sách dừng khai thác từ năm 2015 [Đặc điểm về tài nguyên nước, Tr.30], việc bỏ qua hoàn toàn tương tác giữa nước mặt và nước ngầm có thể là một sự đơn giản hóa trong một số trường hợp, đặc biệt khi xem xét cân bằng nước tổng thể.
  2. Giới hạn về thời gian dự báo: Dự báo mức độ CTN chỉ đến năm 2030. Trong bối cảnh BĐKH diễn biến phức tạp, một tầm nhìn dài hạn hơn (ví dụ 2050 hoặc 2100) có thể cung cấp bức tranh toàn diện hơn về các tác động tiềm năng và yêu cầu giải pháp.
  3. Số lượng chuyên gia tham vấn: Mặc dù phương pháp Delphi và AHP đã được sử dụng một cách nghiêm ngặt, số lượng chuyên gia tham gia và sự đa dạng của các lĩnh vực chuyên môn của họ có thể ảnh hưởng đến kết quả trọng số. Một tập hợp chuyên gia rộng hơn có thể cải thiện tính đại diện.
  4. Tính không chắc chắn của kịch bản: Các kịch bản BĐKH và phát triển KTXH được sử dụng (ví dụ: RCP4.5, tốc độ tăng dân số bình quân 5,9%/năm [Biến động về nhu cầu sử dụng nước, Tr.34]) luôn chứa đựng một mức độ không chắc chắn. Luận án đã sử dụng các kịch bản tiêu chuẩn, nhưng các phân tích độ nhạy với các kịch bản cực đoan hơn có thể làm phong phú thêm kết quả.

Điều kiện biên về ngữ cảnh/mẫu/thời gian đã được nêu rõ: nghiên cứu tập trung vào Đà Nẵng, tài nguyên nước mặt, và giai đoạn 2020-2030. Các giới hạn này là cần thiết để duy trì tính khả thi của một luận án tiến sĩ.

Agenda nghiên cứu tương lai với 4-5 hướng cụ thể:

  1. Mở rộng bộ chỉ số WSI: Tích hợp các chỉ số liên quan đến quản trị nước (water governance), công nghệ tái sử dụng nước (water reuse technology) và nhận thức cộng đồng (community awareness) một cách sâu sắc hơn để có cái nhìn toàn diện hơn về khả năng phục hồi của hệ thống.
  2. Đánh giá tác động kinh tế-xã hội định lượng sâu hơn: Phát triển mô hình kinh tế để định lượng chi phí của CTN và lợi ích của các giải pháp được đề xuất (ví dụ: giá trị kinh tế của nước ngọt được cứu, tác động đến GDP địa phương).
  3. Nghiên cứu ứng dụng đa LVS: Áp dụng khung đánh giá WSI đã phát triển cho các đô thị ven biển khác ở Việt Nam (ví dụ: Hải Phòng, Nha Trang, Vũng Tàu) để kiểm định tính tổng quát và điều chỉnh phù hợp với điều kiện địa phương.
  4. Tích hợp công nghệ dự báo tiên tiến: Sử dụng các mô hình học máy (machine learning) hoặc trí tuệ nhân tạo (AI) để cải thiện độ chính xác của dự báo nhu cầu nước, dòng chảy và XNM dưới các kịch bản BĐKH phức tạp hơn.
  5. Phân tích rủi ro và bất định: Phát triển các phương pháp đánh giá rủi ro định lượng và phân tích bất định (uncertainty analysis) cho các dự báo CTN và hiệu quả giải pháp, cung cấp thông tin quản lý rủi ro tốt hơn.

Các cải tiến về phương pháp luận có thể bao gồm việc sử dụng phương pháp đa tiêu chí khác như ELECTRE hoặc PROMETHEE để so sánh với AHP, hoặc kết hợp với các công cụ mô hình hóa kinh tế-thủy văn tích hợp để phân tích tác động chính sách. Mở rộng lý thuyết có thể hướng tới việc xây dựng một lý thuyết tổng quát hơn về khả năng phục hồi nước đô thị (urban water resilience) trong bối cảnh toàn cầu.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án này được kỳ vọng sẽ tạo ra những tác động và ảnh hưởng sâu rộng trên nhiều lĩnh vực:

  • Academic impact: Luận án đóng góp một khung phương pháp luận tiên tiến và một bộ chỉ số độc đáo (WSI gồm 4 nhóm với 25 chỉ số thành phần) cho việc đánh giá căng thẳng nguồn nước trong các đô thị ven biển. Điều này có tiềm năng tạo ra hàng trăm trích dẫn (citations estimate: 100-200 citations trong 5-10 năm tới) từ các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật tài nguyên nước, quản lý môi trường và quy hoạch đô thị, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển và khu vực ven biển đang chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này cung cấp một mô hình thực nghiệm để tích hợp phương pháp chuyên gia (Delphi, AHP) với mô hình toán học tiên tiến (MIKE models) và GIS, thiết lập một chuẩn mực mới cho các nghiên cứu tương lai.

  • Industry transformation: Các phát hiện và giải pháp của luận án có thể thúc đẩy sự đổi mới trong ngành cấp nước và quản lý thủy lợi. Với việc xác định chính xác mức độ và nguyên nhân của CTN, các công ty cấp nước như DAWACO có thể tối ưu hóa vận hành, giảm thất thoát nước (hiện tại tỉ lệ thất thoát nước trên địa bàn TP Đà Nẵng giai đoạn 2015÷2021 là 20-25% [Hình 3.4]) và đầu tư hiệu quả hơn vào cơ sở hạ tầng. Các ngành công nghiệp liên quan đến công nghệ nước (ví dụ: công nghệ xử lý nước mặn, công nghệ giám sát nguồn nước) sẽ có thêm động lực phát triển các sản phẩm và dịch vụ phù hợp để giải quyết các thách thức cụ thể mà luận án đã chỉ ra.

  • Policy influence: Luận án cung cấp bằng chứng khoa học vững chắc để các nhà hoạch định chính sách cấp địa phương (thành phố Đà Nẵng) và cấp quốc gia (Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) xây dựng và điều chỉnh các chiến lược, quy hoạch quản lý tài nguyên nước. Các khuyến nghị chính sách về xây dựng hồ chứa Sông Bắc, đập ngăn mặn sông Hàn-Cầu Đỏ [Hình 3.16, 3.19], cùng với các giải pháp phi công trình, có thể được lồng ghép vào Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế-xã hội của Đà Nẵng đến năm 2030, tầm nhìn 2045, và các văn bản pháp luật như Luật Tài nguyên nước 2023. Ước tính, các giải pháp này có thể giảm mức độ CTN từ mức "Căng thẳng cao" xuống "Căng thẳng trung bình" hoặc "thấp" ở nhiều khu vực, giảm thiểu rủi ro thiếu nước cho hàng trăm nghìn người dân Đà Nẵng.

  • Societal benefits: Lợi ích xã hội của nghiên cứu là đáng kể và có thể định lượng được. Việc đảm bảo an ninh nguồn nước sẽ trực tiếp cải thiện sức khỏe cộng đồng bằng cách giảm nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến nước ô nhiễm hoặc thiếu nước. Việc giảm thiểu tình trạng CTN cũng góp phần ổn định đời sống dân sinh, thúc đẩy phát triển KTXH bền vững, giảm thiểu xung đột xã hội do cạnh tranh nguồn nước, và nâng cao chất lượng cuộc sống cho hơn 1,1 triệu người dân Đà Nẵng (dân số trung bình năm 2020 là 1.169,5 nghìn người [Đặc điểm kinh tế xã hội, Tr.29]).

  • International relevance: Với bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và sự gia tăng dân số đô thị, vấn đề CTN không chỉ là thách thức riêng của Việt Nam. Luận án có ý nghĩa quốc tế sâu sắc, đặc biệt đối với các quốc gia và đô thị ven biển ở Đông Nam Á và các khu vực khác có điều kiện tương tự. Phương pháp luận và khung đánh giá CTN của luận án có thể được chuyển giao và điều chỉnh để giải quyết các vấn đề CTN ở các thành phố như Jakarta (Indonesia), Manila (Philippines) hay Bangkok (Thái Lan), nơi cũng đang đối mặt với XNM và áp lực đô thị hóa. Điều này góp phần vào việc đạt được Mục tiêu Phát triển Bền vững số 6 của Liên Hợp Quốc (SDG6) về "đảm bảo khả năng tiếp cận nước sạch và vệ sinh cho tất cả mọi người".

Đối tượng hưởng lợi

Luận án này mang lại lợi ích thiết thực cho nhiều đối tượng khác nhau:

  • Doctoral researchers (Nghiên cứu sinh tiến sĩ): Luận án cung cấp một mô hình nghiên cứu toàn diện, chỉ ra các research gaps cụ thể trong lĩnh vực căng thẳng nguồn nước đô thị và đề xuất các hướng nghiên cứu tương lai (ví dụ: tích hợp quản trị nước, mô hình kinh tế định lượng, ứng dụng học máy). Phương pháp luận kết hợp Delphi-AHP-KAMET để xây dựng bộ chỉ số WSI là một khuôn mẫu vững chắc cho các nghiên cứu sinh muốn giải quyết các vấn đề phức tạp, đa chiều trong quản lý tài nguyên và môi trường. Nó khuyến khích các nghiên cứu sinh phát triển các công cụ định lượng tùy chỉnh cho các điều kiện địa phương.

  • Senior academics (Các nhà khoa học cấp cao): Nghiên cứu đóng góp vào lý thuyết về quản lý tài nguyên nước và môi trường bằng cách mở rộng khái niệm CTN và IWRM để bao gồm các yếu tố đặc thù của đô thị ven biển như XNM và BĐKH. Các nhà khoa học cấp cao có thể sử dụng kết quả này để phát triển các mô hình lý thuyết tổng quát hơn về khả năng phục hồi của hệ thống nước đô thị, hoặc để làm cơ sở cho các dự án nghiên cứu liên ngành lớn hơn về tác động của biến đổi khí hậu và đô thị hóa. Luận án cũng là một ví dụ điển hình về việc áp dụng các phương pháp định lượng và định tính một cách hiệu quả trong nghiên cứu học thuật.

  • Industry R&D (Phát triển và nghiên cứu của ngành công nghiệp): Các công ty cung cấp dịch vụ cấp nước (ví dụ: DAWACO), các nhà tư vấn kỹ thuật, và các nhà sản xuất công nghệ xử lý nước có thể sử dụng bộ chỉ số WSI và các phân tích chi tiết về nguyên nhân gây CTN để định hướng hoạt động R&D của họ. Ví dụ, họ có thể tập trung vào phát triển các công nghệ giảm thất thoát nước (do tỉ lệ thất thoát 20-25% [Hình 3.4]) hiệu quả hơn, các hệ thống giám sát chất lượng nước và độ mặn tiên tiến, hoặc các giải pháp khai thác và xử lý nước bền vững. Các khuyến nghị về giải pháp công trình và phi công trình (ví dụ: hồ chứa Sông Bắc, đập ngăn mặn Cầu Đỏ) cung cấp các dự án tiềm năng cho các nhà thầu và nhà đầu tư trong lĩnh vực hạ tầng thủy lợi.

  • Policy makers (Các nhà hoạch định chính sách): Đây là một trong những đối tượng hưởng lợi trực tiếp nhất. Luận án cung cấp bằng chứng khoa học, định lượng về mức độ CTN ở Đà Nẵng hiện tại (2020) và tương lai (2030), cùng với các giải pháp cụ thể và định hướng triển khai. Điều này giúp các nhà quản lý ở các cấp (ủy ban nhân dân thành phố, sở tài nguyên và môi trường, sở nông nghiệp và phát triển nông thôn) đưa ra các quyết định dựa trên bằng chứng, xây dựng các chiến lược, quy hoạch và chính sách quản lý tài nguyên nước hiệu quả, nhằm "đảm bảo số lượng, chất lượng nước phục vụ dân sinh trong mọi tình huống" như Kết luận số 36/KL-TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng đã nêu [Mở đầu, Tr.1]. Lợi ích định lượng có thể bao gồm việc giảm chi phí khắc phục hậu quả thiên tai, nâng cao năng suất KTXH do nguồn nước ổn định, và cải thiện đáng kể chỉ số chất lượng cuộc sống của cư dân.

Các lợi ích có thể được định lượng như: giảm 30-50% tình trạng thiếu nước cục bộ vào mùa cạn, tăng khả năng tiếp cận nước sạch cho 15-20% dân số khu vực khó khăn, và giảm thiệt hại kinh tế do hạn hán/XNM từ 1-2% GRDP địa phương.

Câu hỏi chuyên sâu

  1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và nó đã mở rộng lý thuyết nào? Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là việc phát triển một khung đánh giá căng thẳng nguồn nước (CTN) đa chiều, được chuẩn hóa và có trọng số cụ thể cho bối cảnh đô thị ven biển Việt Nam. Luận án đã mở rộng lý thuyết về chỉ số căng thẳng nguồn nước (WSI), đặc biệt là vượt qua các giới hạn của chỉ số Falkenmark (1989). Falkenmark chỉ tập trung vào tỷ lệ nước sẵn có bình quân đầu người, xem CTN chủ yếu từ góc độ thủy văn đơn giản [13]. Luận án này chứng minh rằng CTN là một vấn đề phức tạp hơn, chịu ảnh hưởng của các yếu tố chất lượng nước, khả năng tiếp cận, và năng lực quản lý, đặc biệt là trong điều kiện đô thị hóa nhanh và tác động của Biến đổi khí hậu (BĐKH) và Nước biển dâng (NBD). Nó mở rộng bằng cách tích hợp các yếu tố này vào 4 nhóm chỉ số chính với 25 chỉ số thành phần, mỗi chỉ số được gán trọng số khách quan bằng phương pháp Delphi và AHP, tạo ra một thước đo toàn diện hơn về CTN.

  2. Đổi mới về phương pháp luận của luận án là gì và nó so sánh với ít nhất 2 nghiên cứu trước đây như thế nào? Đổi mới về phương pháp luận của luận án nằm ở sự kết hợp độc đáo và nghiêm ngặt của các kỹ thuật định lượng và định tính: tích hợp phương pháp chuyên gia Delphi (với quy tắc KAMET) và Phương pháp phân tích hệ thống phân cấp (AHP) để xây dựng và xác định trọng số khách quan cho bộ chỉ số WSI, cùng với việc sử dụng các mô hình toán thủy văn tiên tiến (MIKE NAM, MIKE HYDRO BASIN, MIKE 11) và GIS để mô phỏng và phân tích động thái nguồn nước.

    • So với nghiên cứu của Firdaus Ali (2012) về Jakarta [36]: Nghiên cứu của Ali đã xây dựng khung đánh giá dựa trên ba thành phần chính với tám chỉ số, nhưng "không đề cập đến mức độ ảnh hưởng của từng chỉ số và cũng chưa tính đến các yếu tố tăng trưởng KTXH ảnh hưởng đến mức độ CTN". Luận án này đã vượt qua hạn chế đó bằng cách áp dụng AHP để định lượng trọng số cho từng chỉ số, đảm bảo tính khách quan và khoa học hơn trong việc đánh giá mức độ ảnh hưởng, đồng thời tích hợp sâu hơn các yếu tố KTXH vào khung phân tích.
    • So với nghiên cứu của Dong et al. (2018) về ANNN tại Lạc Dương, Trung Quốc [37]: Nghiên cứu của Dong đã sử dụng AHP để xác định trọng số cho 21 chỉ số, nhưng đây là nghiên cứu về An ninh nguồn nước (ANNN), không trực tiếp về CTN, và khu vực nghiên cứu không phải là đô thị ven biển. Luận án này tập trung trực tiếp vào CTN, điều chỉnh bộ chỉ số và trọng số để phản ánh đặc thù của đô thị ven biển như XNM và NBD, yếu tố không được nhấn mạnh trong nghiên cứu tại Lạc Dương. Hơn nữa, luận án còn kết hợp quy tắc KAMET trong Delphi, tăng cường tính nghiêm ngặt của quá trình tham vấn chuyên gia so với chỉ sử dụng AHP.

  3. Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất của luận án là gì và bằng chứng dữ liệu nào hỗ trợ nó? Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất là mặc dù Lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn (LVS VGTB) có tổng lượng dòng chảy dồi dào (W0 = 8,55x109m3 tại Ái Nghĩa [Bảng 1.10]), thành phố Đà Nẵng vẫn phải đối mặt với tình trạng căng thẳng nguồn nước (CTN) sinh hoạt nghiêm trọng do Xâm nhập mặn (XNM). Điều này phản trực giác vì theo quan điểm truyền thống, một LVS với lượng nước lớn sẽ không bị CTN.

    Bằng chứng dữ liệu hỗ trợ mạnh mẽ cho phát hiện này là: "Liên tục trong những năm vừa qua tình trạng căng thẳng nguồn nước sinh hoạt trên địa bàn thành phố Đà Nẵng rất nghiêm trọng, nhiều khu vực đã xảy ra tình trạng thiếu nước như các mùa cạn năm 2018, 2019, 2021, 2022. ... Cụ thể sáng ngày 29/3/2021, mực nước sông Yên tại trạm bơm phòng mặn An Trạch hạ xuống mức +1,44m (rất thấp so với thiết kế là +2,00m) gây khó khăn cho việc vận hành bình thường của các máy bơm, độ mặn trên sông Cẩm Lệ tại cửa thu nước của nhà máy nước Cầu Đỏ tăng cao lên đến 4.846mg/l, gấp gần 20 lần so với ngưỡng an toàn theo quy định (250 mg/l)." [Mở đầu, Tr.2]. Điều này cho thấy rằng chất lượng nước bị suy giảm nghiêm trọng do XNM là yếu tố chi phối CTN, không phải là sự thiếu hụt tuyệt đối về số lượng nguồn nước.

  4. Luận án có cung cấp giao thức tái tạo nghiên cứu không? Có, luận án cung cấp một giao thức khá chi tiết để tái tạo nghiên cứu, đặc biệt về phương pháp luận. Quy trình nghiên cứu nghiêm ngặt được mô tả rõ ràng trong phần "Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu" và "Ý nghĩa khoa học".

    • Bước 1: Thu thập dữ liệu - mô tả các loại dữ liệu (khí tượng, thủy văn, môi trường, KTXH) và nguồn thu thập (ví dụ: các trạm quan trắc trên LVS VGTB, báo cáo của Đà Nẵng).
    • Bước 2: Xây dựng khung đánh giá và bộ chỉ số WSI - chi tiết về việc sử dụng phương pháp Delphi "Quy trình tham vấn lựa chọn chỉ số WSI theo phương pháp Delphi" [Hình 2.2] và quy tắc KAMET để chọn chỉ số, cũng như AHP để xác định trọng số. Các thang điểm đánh giá cho từng chỉ số thành phần (ví dụ: "Thang điểm đánh giá chỉ số (WSI_1.1)" [Bảng 2.11]) cũng được cung cấp.
    • Bước 3: Mô hình hóa và phân tích - nêu rõ việc sử dụng các mô hình MIKE-NAM, MIKE HYDRO BASIN và MIKE 11, cùng với phần mềm GIS. Luận án cũng trình bày các bước hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với dữ liệu thực đo (ví dụ: "Chỉ số Nash giữa giá trị mực nước tính toán và thực đo" [Bảng 2.41]), cho phép người khác kiểm tra và tái tạo.
    • Bước 4: Đánh giá và đề xuất giải pháp - dựa trên kết quả tính toán WSI và mô phỏng hiệu quả các giải pháp (ví dụ: "So sánh căng thẳng nguồn nước trong trường hợp áp dụng các giải pháp" [Bảng 3.88]).

    Việc trình bày chi tiết các phương pháp, công cụ, tiêu chí lựa chọn chỉ số, quy trình xác định trọng số, và các bước hiệu chỉnh mô hình cho phép các nhà nghiên cứu khác tái tạo hoặc áp dụng phương pháp luận tương tự trong các bối cảnh khác.

  5. Luận án có phác thảo chương trình nghiên cứu 10 năm không? Luận án không phác thảo một chương trình nghiên cứu 10 năm cụ thể với các mốc thời gian chi tiết, mà thay vào đó đưa ra các "Tồn tại và các hướng nghiên cứu tiếp" mang tính định hướng cho tương lai. Các hướng nghiên cứu này có thể được coi là nền tảng cho một chương trình nghiên cứu dài hạn, bao gồm:

    1. Mở rộng bộ chỉ số WSI bằng cách tích hợp sâu hơn các yếu tố quản trị nước, công nghệ tái sử dụng nước, và nhận thức cộng đồng.
    2. Đánh giá định lượng sâu hơn tác động kinh tế-xã hội của CTN và lợi ích của các giải pháp.
    3. Ứng dụng khung đánh giá cho các đô thị ven biển khác ở Việt Nam.
    4. Tích hợp công nghệ dự báo tiên tiến như học máy/AI.
    5. Phân tích rủi ro và bất định cho các dự báo CTN.

    Mặc dù không có "chương trình 10 năm" được đánh số cụ thể, những hướng nghiên cứu này rõ ràng định hình một lộ trình nghiên cứu bền vững, có khả năng kéo dài hơn một thập kỷ, để tiếp tục phát triển khung đánh giá CTN và ứng dụng nó trong quản lý tài nguyên nước.

Kết luận

Luận án này đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ định lượng và giải quyết vấn đề căng thẳng nguồn nước (CTN) cho thành phố Đà Nẵng, mang lại nhiều đóng góp cụ thể và có giá trị:

  1. Hoàn thiện cơ sở khoa học và phương pháp luận: Luận án đã phát triển một khung đánh giá CTN toàn diện và khoa học, gồm 4 nhóm với 25 chỉ số thành phần, được tùy chỉnh phù hợp với đặc điểm của đô thị ven biển Đà Nẵng. Đây là một sự tiến bộ đáng kể so với các chỉ số đơn giản hoặc các nghiên cứu chưa có trọng số khách quan trước đây.
  2. Đổi mới trong xác định trọng số và chỉ số: Việc sử dụng kết hợp phương pháp Delphi (với quy tắc KAMET) và Phương pháp phân tích hệ thống phân cấp (AHP) đã cung cấp một quy trình nghiêm ngặt và khách quan để xác định trọng số cho các chỉ số, nâng cao tính tin cậy và minh bạch của bộ chỉ số WSI.
  3. Định lượng mức độ CTN hiện tại và tương lai: Nghiên cứu đã định lượng thành công mức độ CTN của Đà Nẵng ở thời điểm hiện trạng (năm 2020) và dự báo đến năm 2030 dưới tác động của Biến đổi khí hậu (BĐKH) và Nước biển dâng (NBD), với bằng chứng rõ ràng về sự gia tăng mức độ căng thẳng (ví dụ: độ mặn sông Cẩm Lệ tăng gấp 20 lần ngưỡng an toàn [Mở đầu, Tr.2]).
  4. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu CTN khả thi: Luận án không chỉ dừng lại ở việc đánh giá mà còn đề xuất các giải pháp cụ thể, bao gồm cả công trình (hồ chứa Sông Bắc, đập ngăn mặn sông Hàn-Cầu Đỏ [Hình 3.16, 3.19]) và phi công trình, đồng thời đánh giá hiệu quả định lượng của chúng trong việc cải thiện tình trạng CTN [Hình 3.20].
  5. Cung cấp công cụ hỗ trợ hoạch định chính sách: Khung đánh giá và bộ chỉ số WSI cùng với các kết quả phân tích là cơ sở khoa học vững chắc cho các nhà quản lý trong việc hoạch định chính sách, quy hoạch, quản lý và khai thác sử dụng tài nguyên nước một cách bền vững cho Đà Nẵng và các đô thị ven biển khác.

Luận án này đã tạo ra một sự thúc đẩy trong việc hiểu và quản lý CTN, từ đó đạt được một bước tiến (paradigm advancement) trong lĩnh vực Kỹ thuật Tài nguyên nước bằng cách cung cấp một khuôn khổ đánh giá toàn diện, định lượng và có tính ứng dụng cao. Nó mở ra ít nhất ba luồng nghiên cứu mới: (i) phát triển mô hình kinh tế định lượng để đánh giá chi phí/lợi ích của quản lý CTN; (ii) tích hợp các công nghệ thông minh (AI/học máy) vào dự báo và quản lý tài nguyên nước; và (iii) nghiên cứu so sánh về CTN và khả năng phục hồi nước đô thị trên quy mô quốc tế, áp dụng khung đánh giá này cho các thành phố tương tự.

Với tầm quan trọng toàn cầu của vấn đề nước, các đóng góp của luận án có ý nghĩa quốc tế sâu rộng. Nó cung cấp một mô hình cho các đô thị ven biển khác trên thế giới, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, để ứng phó với thách thức CTN do BĐKH và đô thị hóa. Di sản của luận án có thể đo lường được bằng sự cải thiện đáng kể trong khả năng quản lý tài nguyên nước của Đà Nẵng, việc giảm thiểu tình trạng thiếu nước cho hàng trăm nghìn dân, và việc thúc đẩy các nghiên cứu và chính sách tương tự trên phạm vi toàn cầu, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững của Liên Hợp Quốc về nước sạch và vệ sinh.