Tài liệu Nghiên cứu giải pháp cấp nước để phát triển bền vững kinh tế xã hội cho huyện quế võ, tỉnh bắc ninh

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập, nghiên cứu, được sự giảng dạy, giúp đỡ của các Thầy giáo, Cô giáo trong trường Đại học Thủy Lợi và sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cấp nước có xét đến tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định”. Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong trường Đại học Thủy Lợi đã tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo TS. Ngô Văn Quận, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH một thành viên khai thác công trình thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình điều tra, thu thập tài liệu để thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tuy nhiên, do thời gian và trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các Thầy giáo, Cô giáo và những ý kiến đóng góp của bạn bè, đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2016 Tác giả Đặng Trần Dương i LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu giải pháp cấp nước có xét đến tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn được làm dựa trên số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các cơ quan nhà nước, được đăng tải trên các tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để làm cơ sở nghiên cứu. Tác giả không sao chép bất kỳ một luận văn nào trước đó. Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2016 Tác giả Đặng Trần Dương ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .............................................................. 3 5. Kết quả đạt được ...................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU ...............................................................................................................5 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu ....................................................................... 5 1.1.1. Các nghiên cứu liên quan trên thế giới .............................................................. 5 1.1.2. Các nghiên cứu liên quan tại Việt Nam ............................................................ 7 1.2. Tổng quan về vùng nghiên cứu........................................................................... 10 1.2.1. Phạm vi nghiên cứu.......................................................................................... 10 1.2.2. Điều kiện tự nhiên của hệ thống ...................................................................... 10 1.2.2.1. Vị trí địa lý................................................................................................. 10 1.2.2.2. Đặc điểm địa hình ..................................................................................... 10 1.2.2.3. Đặc điểm khí hậu ...................................................................................... 11 1.2.2.4. Đặc điểm đất đai, thổ nhưỡng ................................................................... 13 1.2.2.5. Đặc điểm thủy văn .................................................................................... 15 1.2.3. Tình hình dân sinh, kinh tế và các yêu cầu phát triển của hệ thống ............... 19 1.2.3.1. Tình hình dân sinh ..................................................................................... 19 1.2.3.2. Tình hình kinh tế ....................................................................................... 19 1.2.3.3. Định hướng phát triển kinh tế trong hệ thống .......................................... 23 1.2.4. Hiện trạng thủy lợi, nhiệm vụ quy hoạch và hoàn chỉnh hệ thống cấp nước . 27 1.2.4.1. Hiện trạng thủy lợi .................................................................................... 27 1.2.4.2. Nhiệm vụ nghiên cứu giải pháp cấp nước cho hệ thống.......................... 32 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHO GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN BĐKH VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CHO HỆ THỐNG THỦY LỢI XUÂN THỦY ..........................................34 2.1. Tác động của Biến đổi khí hậu ........................................................................... 34 2.1.1. Ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu đến hệ thống thủy lợi Xuân Thủy ............. 34 2.1.1.1. Các ảnh hưởng chính của Biến đổi khí hậu.............................................. 34 2.1.1.2. Các ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu đến hệ thống thủy lợi Xuân Thủy 37 2.1.2. Kịch bản BĐKH, lựa chọn kịch bản và thời đoạn tính toán cho hệ thống dưới tác động BĐKH giai đoạn 2020 và 2030 .................................................................. 39 2.2. Phân tích đặc điểm khí hậu, thủy văn ảnh hưởng đến giải pháp cấp nước......... 41 2.3. Phân vùng cấp nước ............................................................................................ 43 2.3.1. Cơ sở phân vùng cấp nước............................................................................... 43 iii 2.3.2. Kết quả phân vùng cấp nước ........................................................................... 44 2.4. Phân tích đặc điểm về khu nhận nước cấp ảnh hưởng đến giải pháp cấp nước . 52 2.5. Yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của vùng ........................................................ 53 2.5.1. Phát triển nông nghiệp ..................................................................................... 53 2.5.2. Phát triển công nghiệp - đô thị ......................................................................... 54 2.6. Xác định nhu cầu cấp nước và tính toán cân bằng nước .................................... 55 2.6.1. Xác định nhu cầu cấp nước .............................................................................. 55 2.6.1.1. Xác định nhu cầu cấp nước tại thời điểm hiện tại .................................... 55 2.6.1.2. Xác định nhu cầu cấp nước tại thời điểm năm 2020 và năm 2030.......... 67 2.6.2. Tính toán cân bằng nước .................................................................................. 73 2.6.2.1. Phương pháp tính toán .............................................................................. 73 2.6.2.2. Kết quả tính toán ....................................................................................... 77 2.6.2.3. Nhận xét kết quả tính toán ........................................................................ 80 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI CHO HỆ THỐNG THỦY LỢI XUÂN THỦY ......................................................... 81 3.1. Nguyên tắc chung ............................................................................................... 81 3.2. Đề xuất giải pháp cấp nước cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy .......................... 84 3.2.1. Khái quát về các giải pháp đề xuất .................................................................. 84 3.2.2. Giải pháp công trình ......................................................................................... 87 3.2.2.1. Công trình đầu mối lấy nước .................................................................... 87 3.2.2.2. Công trình sau đầu mối ............................................................................. 89 3.2.3. Giải pháp phi công trình................................................................................... 91 3.2.3.1. Giải pháp về bộ máy quản lý khai thác hệ thống ..................................... 92 3.2.3.2. Đổi mới công tác quản lý điều hành hệ thống .......................................... 92 3.2.3.3. Chính sách đầu tư ...................................................................................... 94 3.2.3.4. Đổi mới công tác quản lý thủy lợi cơ sở................................................... 94 3.2.3.5. Thay đổi cơ cấu sản xuất ........................................................................... 95 3.2.4. Nhận xét về kết quả phương án đề xuất giải pháp cấp nước cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy.............................................................................................................95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 99 I. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 99 II. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 102 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 103 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các yếu tố khí tượng đặc trưng của vùng .....................................................13 Bảng 1.2: Số lượng đàn gia súc, gia cầm năm 2015 .....................................................21 Bảng 2.1: Tổng hợp diện tích canh tác từng lưu vực thuộc hệ thống ...........................47 Bảng 2.1: Nhiệt độ trong tương lai theo kịch bản phát thải trung bình (B2) ................41 Bảng 2.2: Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản phát thải trung bình (B2) ...........42 Bảng 2.3: Tổng hợp diện tích canh tác từng lưu vực thuộc hệ thống ...........................47 Bảng 2.4: Thời vụ tưới cho lúa vụ đông xuân ...............................................................56 Bảng 2.5: Thời vụ tưới cho lúa vụ mùa .........................................................................57 Bảng 2.6: Thời vụ tưới cho lạc vụ đông xuân ...............................................................57 Bảng 2.7: Thời vụ tưới cho đậu tương vụ thu đông ......................................................57 Bảng 2.8: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lúa đông xuân thời điểm hiện tại ........61 Bảng 2.9: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lúa mùa thời điểm hiện tại ..................61 Bảng 2.10: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lạc đông xuân thời điểm hiện tại.......62 Bảng 2.11: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho đậu tương vụ đông thời điểm hiện tại . 62 Bảng 2.12: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời điểm hiện tại ...........................................................................................................................62 Bảng 2.13: Định mức nước sinh hoạt cho đô thị, dân cư nông thôn và khu công nghiệp thời điểm hiện tại ...........................................................................................................64 Bảng 2.14: Lượng nước cần cấp cho chăn nuôi thời điểm hiện tại ...............................64 Bảng 2.15: Lưu lượng nước cần cấp cho chăn nuôi thời điểm hiện tại.........................65 Bảng 2.16: Lượng nước, lưu lượng nước cần cấp cho thủy sản thời điểm hiện tại ......65 Bảng 2.17: Lưu lượng nước cần cấp cho sinh hoạt đô thị, dân cư nông thôn và khu công nghiệp thời điểm hiện tại ......................................................................................66 Bảng 2.18: Tổng hợp nhu cầu dùng nước của toàn hệ thống thời điểm hiện tại...........66 Bảng 2.19: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lúa đông xuân thời điểm năm 2020 ..67 Bảng 2.20: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lúa mùa thời điểm năm 2020 ............67 Bảng 2.21: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lạc đông xuân thời điểm năm 2020...67 Bảng 2.22: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho đậu tương vụ đông thời điểm năm2020 .67 Bảng 2.23: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời điểm năm 2020 .......................................................................................................................68 Bảng 2.24: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lúa đông xuân thời điểm năm 2030 ..68 Bảng 2.25: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lúa mùa thời điểm năm 2030 ............68 Bảng 2.26: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho lạc đông xuân thời điểm năm 2030...68 Bảng 2.27: Kết quả tính toán nhu cầu nước cho đậu tương vụ đông thời điểm năm 2030 .......................................................................................................................69 Bảng 2.28: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời điểm năm 2030 .......................................................................................................................69 v Bảng 2.29: Định mức nước sinh hoạt cho đô thị, dân cư nông thôn và khu công nghiệp thời điểm năm 2020 và năm 2030 ................................................................................. 69 Bảng 2.30: Lưu lượng nước cần cấp cho sinh hoạt đô thị, dân cư nông thôn và khu công nghiệp thời điểm năm 2020 .................................................................................. 70 Bảng 2.31: Lưu lượng nước cần cấp cho sinh hoạt đô thị, dân cư nông thôn và khu công nghiệp thời điểm năm 2030 .................................................................................. 70 Bảng 2.32: Lượng nước cần cấp cho chăn nuôi thời điểm năm 2020 và năm 2030 ..... 71 Bảng 2.33: Lưu lượng nước cần cấp cho chăn nuôi thời điểm năm 2020 và năm 2030 . 71 Bảng 2.34: Lượng nước, lưu lượng nước cần cấp cho thủy sản thời điểm năm 2020 và năm 2030 ....................................................................................................................... 72 Bảng 2.35: Tổng hợp nhu cầu dùng nước của toàn hệ thống thời điểm năm 2020 và năm 2030 ....................................................................................................................... 72 Bảng 2.36: Khả năng cấp nước của các cống và lượng nước được cấp trong các lưu vực (trong thời đoạn 10 ngày) ....................................................................................... 78 Bảng 2.37: Cân bằng nước tại thời điểm hiện tại .......................................................... 79 Bảng 2.38: Cân bằng nước tại thời điểm năm 2020 ...................................................... 79 Bảng 2.39: Cân bằng nước tại thời điểm năm 2030 ...................................................... 79 Bảng 3.1: Nhu cầu nước của hệ thống thời điểm hiện tại và trong tương lai ............... 83 Bảng 3.2: Bảng tổng hợp các công trình tưới đầu mối cần nâng cấp, xây mới ............ 88 Bảng 3.3: Tổng hợp các hạng mục kiên cố hóa kênh tưới cấp 1, cấp 2 ........................ 90 Bảng 3.4: Dự báo khả năng cấp nước của các cống và lượng nước được cấp các lưu vực trong tương lai sau giải pháp công trình(trong thời đoạn 10 ngày) ....................... 96 Bảng 3.5: Cân bằng nước trong tương lai sau giải pháp công trình.............................. 97 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ hệ thống thủy lợi Xuân Thủy ............................................................27 Hình 1.2: Hiện trạng cống đầu mối Ngô Đồng .............................................................28 Hình 2.1: Bản đồ phân vùng tưới của hệ thống thủy lợi Xuân Thủy ............................47 Hình 2.2: Đường mực nước tại cống lấy nước trên triền sông Hồng ............................74 Hình 2.3: Đường mực nước tại cống lấy nước trên triền sông Ninh Cơ .......................75 vii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Biến đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về BĐKH tác động đến tài nguyên nước, môi trường và đời sống xã hội của con người. Hậu quả của BĐKH là làm cho trái đất nóng lên, băng tan ở hai cực, hiện tượng thời tiết cực đoan, thay đổi bất thường khó xác định ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất, sinh hoạt và môi trường sinh thái. BĐKH làm cho các thiên tai trở nên ác liệt hơn và có thể trở thành thảm họa, gây rủi ro lớn cho phát triển kinh tế, xã hội. Việt Nam trong khoảng 50 năm qua, diễn biến của khí hậu theo chiều hướng cực đoan. Cụ thể, lượng mưa tăng mạnh vào mùa lũ và giảm vào mùa kiệt cùng với nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,5o-0,7oC. Từ đó làm tăng các thiên tai lũ lụt và hạn hán dẫn đến tác động tiêu cực về khả năng cấp nước tại các hệ thống thủy lợi nói chung, và đặc biệt là hệ thống thủy lợi Xuân Thủy nói riêng ngày càng phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc phân phối và quản lý nguồn nước trong hệ thống. Những năm gần đây hệ thống thủy lợi Xuân Thủy đã và đang chịu ảnh hưởng của BĐKH tác động mạnh đến khả ngăn cấp nước cho hệ thống đặc biệt vào thời điểm vụ đông xuân, mực nước và lưu lượng trên các triền sông xuống rất thấp, mặn tiến sâu vào các cửa sông, nồng độ mặn tăng mạnh, số cống và số giờ mở cống lấy nước giảm, mặc dù một số thời điểm mực nước đảm bảo nhưng nước có độ mặn cao nên các cống không thể mở lấy nước. Bên cạnh đó, hệ thống Thủy lợi Xuân Thủy không chỉ chịu tác động của BĐKH mà sự phát triển kinh tế-xã hội trong vùng đang thay đổi rõ rệt. Ngoài ra, trên hệ thống đang có sự chuyển dịch rất mạnh về cơ cấu sử dụng đất, trong đó diện tích đất dành cho sản xuất các loại cây nông nghiệp truyền thống như lúa và cây màu lương thực đang có xu hướng giảm dần, trái lại đất dành cho đô thị, đất trồng rau màu và một số loại cây công nghiệp khác có giá trị kinh tế cao đang có xu hướng tăng lên… Trên thực tế nhu cầu cấp nước cho các ngành dùng nước trên hệ thống đã có nhiều thay đổi khác với thiết kế ban đầu. Các công trình thủy lợi trước đây được tính toán thiết kế trong điều kiện nền kinh tế chưa phát triển mạnh, nhu cầu cấp thoát nước 1 chưa cao và căng thẳng như những năm gần đây. Đối tượng sử dụng nước được tập trung đáp ứng mới chỉ là sản xuất nông nghiệp, chưa chú ý đến nhu cầu khác như phát triển khu công nghiệp, sinh hoạt, thủy sản, chăn nuôi,... Một số công trình đầu mối đã bị xuống cấp nghiêm trọng nhưng không được sửa chữa nâng cấp kịp thời và triệt để, vì vậy hiệu quả cấp nước bị hạn chế, nhất là khi dòng chảy sông Hồng xuống thấp về mùa cạn. Qua đó có thể thấy, hệ thống thủy lợi Xuân Thủy đang tồn tại mâu thuẫn giữa yêu cầu cấp nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và khả năng đáp ứng của các công trình thủy lợi trong điều kiện BĐKH… Vì vậy, mục đích chính trong nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu giải pháp cấp nước có xét đến tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định” là hết sức cần thiết nhằm góp phần vào sự nghiệp phát triển bền vững kinh tế xã hội trong hệ thống. Trong luận văn nghiên cứu sẽ đánh giá về hiện trạng hệ thống công trình thủy lợi Xuân Thủy, điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế và định hướng phát triển kinh tế của vùng hưởng lợi. Trên cơ sở nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn đề xuất các giải pháp cấp nước trong điều kiện BĐKH và phát triển kinh tế xã hội cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy nhằm khai thác, quản lý và sử dụng bền vững nguồn nước, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội cho vùng nghiên cứu. 2. Mục tiêu của đề tài Trên cơ sở phân tích các nhân tố ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội đến khả năng cấp nước của hệ thống công trình thủy lợi Xuân Thủy, qua đó đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả cấp nước cũng như việc quản lý tài nguyên nước của toàn hệ thống. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các đối tượng sử dụng nước chính như: Nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, chăn nuôi, thủy sản, môi trường…Tác động của biến đổi khí hậu, tác động của sự phát triển kinh tế xã hội trong hệ thống. - Phạm vi nghiên cứu: Toàn bộ hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định. 2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Cách tiếp cận: + Tiếp cận tổng hợp và liên ngành; + Tiếp cận thực tiễn; + Tiếp cận kế thừa; + Tiếp cận bền vững; + Tiếp cận có sự tham gia của người hưởng lợi. - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu; + Phương pháp kế thừa có chọn lọc; + Phương pháp chuyên gia; + Phương pháp phân tích thống kê; + Phương pháp ứng dụng mô hình. 5. Kết quả đạt được Qua nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn trong điều kiện biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, luận văn đã đạt được những kết quả sau: Tính toán và xác định nhu cầu nước của các ngành trong giai đoạn hiện tại và đến năm 2020, 2030 dưới tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội cho hệ thống thủy lợi Xuân Thủy với các chỉ tiêu tính toán mới theo yêu cầu hiện nay, vì trước đây chỉ tính nhu cầu nước cho nông nghiệp, không chú trọng đến nhu cầu nước cho các ngành khác như sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản... Thông qua việc xác định quy luật chuyển tải nước và khả năng lấy nước của các công trình đầu mối, tính toán cân bằng nước, từ đó đề xuất các giải pháp cấp nước, xác định 3 quy mô kích thước công trình cần nâng cấp cải tạo, xây mới để nâng cao hiệu quả lấy nước cũng như việc quản lý tài nguyên nước của toàn hệ thống Luận văn cũng chỉ ra được các mâu thuẫn, bất cập trong công tác quản lý, vận hành hệ thống, từ đó đề xuất các giải pháp đổi mới và nâng cao hiệu quả khai thác hệ thống. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 1.1.1. Các nghiên cứu liên quan trên thế giới Chúng ta đang sống trong một thế giới mà môi trường có nhiều biến đổi: khí hậu biến đổi, nhiệt độ trái đất tăng lên, mực nước biển dâng cao, hạn hán, lũ lụt, ô nhiễm môi trường, suy giảm đa dạng sinh học… Trong đó, BĐKH là một vấn đề hiện đang được các nước trên thế giới quan tâm sâu sắc. BĐKH mà tiêu biểu là sự nóng lên toàn cầu đang diễn ra. Nhiệt độ trên thế giới đã tăng thêm khoảng 0,70C kể từ thời kỳ tiền công nghiệp và hiện đang tăng với tốc độ ngày càng cao. BĐKH đang thu hút sự quan tâm của nhiều quốc gia do những ảnh hưởng hiện nay và hiểm họa trong tương lai đối với xã hội loài người. Các hiện tượng khí hậu dị thường và thiên tai liên tục diễn ra ở nhiều vùng trên thế giới. Các nhà khoa học từ lâu cũng đã lên tiếng cảnh báo hiểm họa nghiêm trọng này nhưng chỉ cho đến gần đây, loài người mới thấy được ý nghĩa quan trọng của việc bảo vệ môi trường và thực hiện cuộc chiến thực sự chống lại sự BĐKH Trong những năm 80, bằng chứng khoa học về khả năng BĐKH toàn cầu đã dẫn đến sự quan tâm chung ngày càng tăng. Từ năm 1990, một loạt các hội nghị quốc tế đã đưa ra những lời kêu gọi khẩn cấp để có một hiệp ước toàn cầu về vấn đề này. Chương trình Môi trường của Liên Hợp Quốc (UNEP) và Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) đã hưởng ứng bằng cách thiết lập nhóm Công tác Liên Chính phủ để chuẩn bị cho các cuộc hiệp thương của Hiệp ước. Đã có sự tiến bộ nhanh chóng, một phần do sự nỗ lực của Ủy ban Liên Chính phủ về BĐKH (IPCC) và các cuộc họp về BĐKH ở cấp quốc gia, khu vực và toàn cầu Đáp lại kiến nghị của Nhóm Công tác, Đại Hội đồng Liên Hợp Quốc tại khóa họp năm 1990 đã thành lập Ủy ban Hiệp thương Liên Chính phủ cho một Công ước khung về Biến đổi khí hậu (INC/FCCC). INC/FCCC đã được ủy nhiệm soạn thảo một Công ước khung và các công cụ pháp lý bất kỳ liên quan được coi là cần thiết. Những nhà thương thuyết từ hơn 150 quốc gia đã gặp nhau trong 5 phiên họp trong khoảng thời 5 gian từ tháng 2/1991 đến tháng 5/1992 và đã chấp nhận Công ước khung của Liên Hợp Quốc về BĐKH vào ngày 9 tháng 5 năm 1992 tại trụ sở Liên Hợp Quốc ở New York Tháng 12/2007, Hội nghị về khí hậu của Liên Hợp Quốc được tổ chức tại Bali, Inđônêxia, các đại biểu đến từ gần 190 quốc gia, trong đó có Hoa Kỳ đã cố gắng tìm ra một lộ trình cho các cuộc đàm phán về một công ước nóng lên toàn cầu mới sẽ có hiệu lực vào năm 2012, khi kết thúc thời kỳ cam kết đầu tiên của Nghị định thư Kyoto. Các quyết định đưa ra tại Hội nghị Bali lần này sẽ mở đầu cho quá trình đạt được các thỏa thuận vào đầu năm 2009, là một dấu hiệu thể hiện sự đoàn kết của cộng đồng quốc tế cùng ứng phó với BĐKH. Hội nghị các Bên lần này đóng một vai trò quan trọng trong việc thành lập một chương trình nghị sự ứng phó với BĐKH trong tương lai Ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) cũng đã tổ chức 4 lần báo cáo đánh giá tình hình BĐKH toàn cầu. Mỗi lần đánh giá đều có những tiến bộ mới về nguồn số liệu và phương pháp, làm giảm đáng kể những điều chưa chắc chắn tồn tại trước đây, do đó nâng cao rõ rệt mức độ tin cậy của những kết luận về BĐKH trong quá khứ cũng như tương lai. Những kết luận chính trong báo cáo đánh giá lần thứ tư của IPCC được công bố tháng 2 năm 2007. Kết luận đã đưa ra xu thế tăng nhiệt độ trong chuỗi số liệu 100 năm (1906 - 2005) là 0,740C; xu thế tăng nhiệt độ trong 50 năm gần đây là 0,130C/1 thập kỷ, gấp 2 lần xu thế tăng của 100 năm qua. Nhiệt độ trung bình ở Bắc cực đã tăng với tỷ lệ 1,50C/100 năm, gấp 2 lần tỷ lệ tăng trung bình toàn cầu, nhiệt độ trung bình ở Bắc cực trong 50 năm cuối thế kỷ XX cao hơn bất kỳ nhiệt độ trung bình của 50 năm nào khác trong 500 năm gần đây BĐKH cũng đã gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước. Sự ấm lên toàn cầu sẽ làm cho chu trình thủy văn trở nên biến động mạnh hơn như thay đổi về chế độ mưa và bốc hơi. Mặc dù chưa xác định được cụ thể những ảnh hưởng nào của hiện tượng này tác động đến tài nguyên nước, nhưng tình trạng thiếu nước chắc chắn sẽ tác động trở lại đến chất lượng nước và tần suất các hiện tượng cực đoan như hạn hán, lũ lụt. Do đó, vấn đề cạnh tranh về nước đang ngày càng trở nên căng thẳng giữa các quốc gia, khu vực, đô thị, nông thôn, hoặc giữa các ngành nghề, lĩnh vực hoạt động khác nhau. Điều đó khiến cho nước đang dần trở thành một trong những vấn đề chính trị tại nhiều quốc gia trên thế giới 6 Theo Giám đốc UNESCO Koichiro Matsuura, trong tình trạng thiếu nước gia tăng như hiện nay, vấn đề quản lý hiệu quả tài nguyên nước trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nhu cầu về nước ngày càng tăng, tại nhiều quốc gia trên thế giới tài nguyên nước đã bị khai thác quá mức, vượt quá khả năng của nguồn nước. Hơn nữa, do tác động của BĐKH, tình trạng khan hiếm nước càng thêm trầm trọng hơn. Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có thể tái tạo nhưng cũng có thể bị cạn kiệt tùy vào tốc độ khai thác của con người và khả năng tái tạo của môi trường. Ngày nay, khi sử dụng nước cho mọi hoạt động đã trở nên phổ biến thì nhu cầu về nước ngày càng gia tăng là điều tất yếu. Tuy nhiên, việc sử dụng khai thác, sử dụng nước chưa hợp lý kết hợp với các tác động của BĐKH đã gây ra những hậu quả ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn tài nguyên nước. Do đó, cần thiết phải có những nghiên cứu chuyên sâu, chi tiết để có thể đánh giá đúng và đầy đủ tác động của BĐKH và các hoạt động kinh tế, xã hội đến hệ thống cấp nước nói riêng và đến vấn đề quản lý, khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước trên thế giới nói chung. 1.1.2. Các nghiên cứu liên quan tại Việt Nam Biến đổi khí hậu đang đe doạ nghiêm trọng đến lợi ích sống còn của nhiều dân tộc, nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Biểu hiện rõ nét nhất là hiện tượng thời tiết bất thường, trái đất đang nóng lên; hậu quả làm băng tan, mực nước biển dâng cao, mưa lũ, bão lốc, giông tố gia tăng. Con người đã và đang phải đối mặt với những tác động khôn lường của BĐKH như dịch bệnh, đói nghèo, mất nơi ăn chốn ở, thiếu đất canh tác, sự suy giảm đa dạng sinh học… Theo đánh giá của Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP, 2007), Việt Nam nằm trong top 5 nước đứng đầu thế giới dễ bị tổn thương nhất trước sự biến đổi khí hậu: nếu mực nước biển tăng 1m thì Việt Nam sẽ mất 5% diện tích đất đai, khoảng 11% dân số mất nhà cửa, giảm 7% sản lượng nông nghiệp và 10% thu nhập quốc nội, gần 50% đất nông nghiệp vùng đồng bằng sông Cửu Long bị ngập chìm không còn khả năng canh tác. Vùng đồng bằng sông Hồng và toàn bộ dân cư sống dọc theo 3200Km bờ biển cũng bị ảnh hưởng lớn 7 BĐKH ảnh hưởng đến toàn bộ ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn. Theo kịch bản của Ngân hàng Thế giới (World Bank), BĐKH sẽ làm cho Việt Nam mất 1/2 diện tích canh tác và 22 triệu dân bị mất nhà cửa. Ảnh hưởng đến đất canh tác là ảnh hưởng đến vấn đề an ninh lương thực, đời sống của người dân và các hệ thống công trình khác. Tại cuộc họp về BĐKH do Chương trình Phát triển Liên hiệp quốc (UNDP) tổ chức gần đây, Phó ban chỉ đạo thực hiện công ước khí hậu và nghị định thư Kyoto của Việt Nam cũng cho rằng: “Sinh kế của hàng chục triệu người Việt Nam đang bị đe dọa với những ảnh hưởng của BĐKH. Vấn đề này và những hệ quả của nó đang khiến cho cuộc sống người nghèo và những người cận nghèo Việt Nam ở vùng núi, vùng biển, vùng đồng bằng bị đe dọa”. BĐKH là mối đe doạ thực sự đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam, đặc biệt, các vùng ven biển Việt Nam chịu ảnh hưởng nhiều nhất do BĐKH gây ra như hạn hán, bão, lũ lụt , gây thiệt hại rất lớn về người và của. Đây là nguyên nhân làm chậm tốc độ tăng trưởng kinh tế của khu vực kém, tỷ lệ nghèo gia tăng, làm giảm khả năng ứng phó đối với các thiên tai do BĐKH gây ra Việt Nam có lịch sử lâu dài đối phó với thiên tai và có nhiều biện pháp ứng phó khi có thiên tai xảy ra. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, BĐKH khiến nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,1C/ thập kỷ, mực nước biển dâng cao,lượng mưa tăng vào mùa mưa gây nên lũ lớn đặc biệt và giảm vào mùa khô gây nên hạn hán, tần suất thiên tai ngày càng cao đã gây nhiều thiệt hại cho nhiều vùng ở Việt Nam. Các vùng ven biển Việt Nam có dân số khỏang 18 triệu người, chiếm gần 1/4 dân số cả nước trong đó diện tích đất sử dụng chỉ chiếm 16% tổng diện tích cả nước. 58% dân cư vùng ven biển chủ yếu sống dựa và nông nghiệp và đánh bắt thuỷ sản, khoảng 480.000 người trực tiếp làm nghề đánh bắt hải sản, 10.000 người chế biến hải sản và 2.140.000 người cung cấp các dịch vụ liên quan đến nghề cá. BĐKH đã gây ảnh hưởng trực tiếp đến việc phát triển kinh tế ở các cùng ven biển Việt Nam. Nuôi trồng thuỷ sản ở vùng ven biển được coi là ngành có tăng trưởng quan trọng, có giá trị xuất khẩu cao và cũng là ngành chịu nhiều thiệt hại nhất do BĐKH Ngoài việc ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc nuôi trồng thuỷ sản của các vùng ven biển Việt Nam, BĐKH mà cụ thể là mực nước biển dâng cao còn làm cho tình trạng xâm mặn ở các vùng ven biển ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Nó đã trở thành 8 một trong những vấn đề nan giải tại một số địa phương. Đồng bằng sông Cửu Long với 1,77 triệu ha đất nhiễm mặn, chiếm 45% diện tích và đây là địa phương có diện tích đất nhiễm mặn lớn nhất. Nếu mực nước biển sẽ tiếp tục dâng cao lên 30cm theo kịch bản BĐKH năm 2050, tình trạng nước mặn kèm theo mất đất và xâm mặn ở đồng bằng sông cửu long và một số khu vực đồng bằng sông hồng, là những khu vực nông nghiệp quan trọng là nơi cung cấp một lượng gạo xuất khẩu lớn nhất cả nước. Nếu tình trạng này xảy ra, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh lương thực quốc gia. Ngoài ra, nếu mực nước biển dâng cao, các trại nuôi trồng thuỷ sản phải di dời và xâm mặn, diện tích rừng ngập mặn giảm sẽ làm mất nơi cư trú của các sinh vật nứơc ngọt. BĐKH khiến cho thiên tai như lũ lụt, bão xuất hiện với tần suất nhiều hơn, xâm mặn, hạn hán và bão, cả nền nông nghiệp lẫn các hệ sinh thái thiên nhiên chắc chắn còn bị ảnh hưởng do nhiệt độ tăng tối thiểu, số ngày có nhiệt độ dưới 20oC giảm đi (050 ngày vào năm 2070) và số ngày có nhiệt độ trên 25oC tăng lên (0-80 ngày vào năm 2070). Sự thay đổi này sẽ ảnh hưởng xấu đến các thời kỳ sinh trưởng, thời vụ và phân bố cây trồng, làm tăng hoạt động của sâu hại và vi-rút . Theo dự báo, BĐKH sẽ làm sản lượng lúa hè thu giảm từ 3 đến 6% vào năm 2070 so với giai đoạn 1960-1998, sản lượng vụ lúa đông xuân có thể giảm tới 17% vào năm 2070 đối với miền Bắc, giảm 8% vào năm 2070 đối với miền Nam, sản lượng ngô đông xuân có thể giảm 4% ở miền Trung và 9% ở miền Nam BĐKH ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến nguồn tài nguyên nước. Nguồn nước mặt khan hiếm trong mùa khô gây hạn hán, và quá dư thừa trong mùa mưa gây lũ lụt. Nguồn nước ngầm bị suy giảm do thiếu nguồn bổ sung, giai đoạn sau năm 2020, mực nước ngầm có thể giảm đáng kể do chịu ảnh hưởng của hoạt động khai thác và suy giảm lượng nước cung cấp cho dòng chảy ngầm trong mùa khô, mực nước tại các vùng không bị ảnh hưởng của thuỷ triều có xu hướng hạ thấp hơn. BĐKH làm cho dòng chảy sông ngòi thay đổi về lượng và sự phân bố theo thời gian, vùng lãnh thổ. Việt Nam là một trong năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của BĐKH, có khả năng tác động mạnh lên tài nguyên nước và làm cho những vấn đề vốn rất nghiêm trọng nêu trên đây càng nghiêm trọng hơn, nhiều vấn đề về tài nguyên nước hiện chỉ tiềm ẩn ở dạng các nguy cơ thì có thể trở thành hiện thực nay mai. Theo dự báo, tác động của BĐKH sẽ làm dòng chảy trong mùa khô ở vùng đồng bằng sông Cửu Long 9 suy giảm khoảng 4,8% vào năm 2020, 14,5% vào năm 2050 và khoảng 33,7% vào năm 2100. Những tác động nêu trên, cùng với tác động của BĐKH và nhu cầu sử dụng nước của các quốc gia đều tăng lên mạnh mẽ trong những năm tới thì tình trạng thiếu nước, khan hiếm nước sẽ ngày càng gia tăng. 1.2. Tổng quan về vùng nghiên cứu 1.2.1. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu giải pháp cấp nước có xét đến tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội cho toàn bộ hệ thống thủy lợi Xuân Thủy, tỉnh Nam Định. Các vấn đề khác có thể đề cập đến trong quá trình nghiên cứu nhưng chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu tổng quan để có thể thấy được bức tranh toàn diện về hệ thống này. 1.2.2. Điều kiện tự nhiên của hệ thống 1.2.2.1. Vị trí địa lý Hệ thống thuỷ lợi Xuân Thuỷ nằm ở phía Nam tỉnh Nam Định, gồm 39 Xã, 3 Thị trấn thuộc hai huyện Xuân Trường và Giao Thuỷ có tọa độ địa lý từ 20o10’27’’ đến 20o22’32’’ vĩ độ Bắc và từ 106o17’44’’ đến 106o36’22’’ kinh độ Đông, được giới hạn bởi: - Phía Bắc giáp sông Hồng - Phía Tây giáp sông Ninh Cơ - Phía Đông & Nam giáp Biển Đông - Phía Tây Nam giáp huyện Hải Hậu. 1.2.2.2. Đặc điểm địa hình Đặc điểm địa hình hệ thống thủy lợi Xuân Thủy được chia làm 3 vùng rõ rệt: - Vùng phía Bắc sông Ngô Đồng (sông Sò): Bao gồm toàn bộ phần đất huyện Xuân Trường nằm phía trong đê có cao trình bình quân (+0,6) đến (+0,7). Trong vùng khu vực lòng chảo thấp, cao trình (+0,3m) đến (+0,4) nằm ở các xã Xuân Thủy, Xuân Ngọc, Xuân Bắc, Xuân Đài, Xuân Tân… Những vùng cao nằm ven sông Hồng và 10 sông Ninh Cơ cao trình (+0,9) đến (+1,1) gồm các xã Xuân Châu, Xuân Hồng, Xuân Thành, Xuân Phong, Xuân Ninh… - Vùng phía Nam sông Ngô Đồng: Bao gồm toàn bộ diện tích huyện Giao Thủy (phần nằm trong đê). Địa hình thoải dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam cao trình phổ biến (+0,7) – (+0,8). Vùng cao ven thượng lưu sông Ngô Đồng, sông Hồng, kênh Cồn Nhất có cao trình (+0,9) đến (+1,0) gồm các xã Hoành Sơn, Giao Tiến, một phần Giao Hà, Giao Nhân, Giao Châu… Đặc biệt có một số cồn Cát khu vực nằm ở phía nam huyện có cao trình (+2,0) đến (+2,5) gồm các xã Giao Lâm, Giao Phong, Giao Tiến. Những vùng thấp nằm sát biển có cao trình (+0,2) đến (+0,4) gồm một phần các xã Giao Tiến, Giao Châu, Giao Long, Giao Hải, Giao An và Giao Thiện. - Vùng bãi sông, bãi biển nằm ngoài đê: Địa hình vùng bãi gồm có bãi sông Sò có diện tích 132ha thuộc các xã Giao Tiến, Giao Tân, Giao Thịnh, Xuân Hòa, Xuân Vinh có cao trình tự nhiên trung bình (+0,8) đến (+1,0). Vùng bãi Cồn Lu – Cồn Ngạn cao trình trung bình (+0,7). Do được phù sa cửa sông Hồng bồi đắp, đây là vùng khu vườn Quốc gia ngập mặn Xuân Thủy có hệ động thực vật phong phú với nhiều loài chim quý hiếm được công ước bảo tồn thiên nhiên quốc tế bảo vệ. Nhìn chung, cao trình đất phân bố không đều, xu thế thấp dần từ ven đê sông Hồng, sông Ninh Cơ về sông Sò và Biển. Ngoài ra, ở xa đầu mối tưới có một số vùng cao ở xã Giao Phong, Giao Thịnh và một số vùng ven kênh Cồn Nhất, Cồn Năm, Cồn Giữa. 1.2.2.3. Đặc điểm khí hậu Hệ thống thuỷ lợi Xuân Thuỷ thuộc địa lý đồng bằng Bằng Bộ mang đầy đủ đặc điểm khí hậu của khu vực nhiệt đới gió mùa, có mùa đông ít lạnh và ít mưa, cuối mùa ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn, mùa hè thì nóng ẩm và mưa nhiều. a. Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình năm là 23,6oC; nhiệt độ thấp nhất xuất hiện vào tháng giêng là 6,8oC, nhiệt độ cao nhất vào mùa hè là 40,1oC; mùa đông lạnh với 2 tháng nhiệt độ trung bình nhỏ hơn 18oC; mùa hè nóng, từ tháng 5 đến tháng 9 nhiệt độ trung bình trên 25oC, tháng 7 là tháng nóng nhất có nhiệt độ trung bình 29,4oC. 11 b. Độ ẩm không khí Độ ẩm không khí tương đối trung bình năm ở vùng nghiên cứu dao động trong khoảng 85%. Sự biến đổi về độ ẩm giữa các tháng không nhiều. Ba tháng mùa xuân (từ tháng 2 đến tháng 4) là thời kỳ ẩm ướt nhất, độ ẩm trung bình tháng đạt khoảng 89 đến 92% hoặc cao hơn. Các tháng cuối mùa thu và đầu mùa đông là thời kỳ khô hanh nhất, độ ẩm trung bình tháng có thể xuống dưới 80%. Độ ẩm ngày cao nhất có thể đạt tới 98% và thấp nhất có thể xuống dưới 64%. c. Bốc hơi Lượng bốc hơi bình quân năm khoảng 835,9 mm, độ bốc hơi trung bình tháng biến thiên từ 86-126 mm/tháng. Các tháng đầu mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 7) là các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm, các tháng cuối đông và mùa xuân (tháng 1 đến tháng 4) có lượng bốc hơi nhỏ nhất, là những tháng có nhiều mưa phùn và độ ẩm không khí tương đối cao. d. Mưa Lượng mưa trung bình năm khoảng 1639,1 mm. Phân bố lượng mưa biến đổi theo không gian, thời gian. Số ngày mưa trung bình hàng năm khoảng 130 đến 140 ngày. Tháng 8 và tháng 9 có nhiều mưa bão nhất, lượng mưa lớn nhất năm ứng với các thời đoạn thường rơi vào các tháng 8, tháng 9. Số liệu tổng kết về mưa gây úng trong 20 năm gần đây cho thấy lượng mưa lớn gây úng có khả năng xuất hiện vào bất cứ thời gian nào của năm, thậm chí tháng 10, tháng 11 cũng có thể xuất hiện mưa lớn gây úng. Năm có tổng lượng mưa cao nhất là 2538,2 mm, năm có tổng lượng mưa thấp nhất là 1087,5 mm. e. Gió bão Hướng gió thịnh hành trong mùa hè ở vùng nghiên cứu là gió Nam và Đông Nam, còn mùa đông thường có gió Bắc và Đông Bắc. Tốc độ gió trung bình khoảng 1,9 m/s. Mặt khác, do nằm trong vùng vịnh Bắc Bộ nên hàng năm khu vực thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân 4–6 cơn bão/ năm. Các cơn bão đổ bộ vào đất liền thường gây ra mưa lớn trong vài ba ngày, gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất và đời sống nhân dân. Tốc độ gió lớn nhất trong cơn bão có thể lên tới 40 m/s. 12