Tài liệu Nghiên cứu tác động của biến đổi sử dụng đất đến quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước lưu vực sông công

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG -------------------- NGUYỄN VĂN HIỂU NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - NĂM 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG -------------------NGUYỄN VĂN HIỂU NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN QUẢN LÝ VÀ SỬ DỤNG BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG TRONG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG MÃ SỐ: CHUYÊN NGÀNH ĐÀO TẠO THÍ ĐIỂM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS. Võ Thanh Sơn 2. PGS.TS. Phạm Văn Cự HÀ NỘI - NĂM 2019 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án tại cơ sở đào tạo Viện Tài nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội, Nghiên cứu sinh (NCS) xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc của mình tới hai thầy hướng dẫn, TS. Võ Thanh Sơn và PGS.TS. Phạm Văn Cự đã tận tình chỉ bảo và định hướng giúp NCS có được những kết quả nghiên cứu để hoàn thành luận án. NCS xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo cơ sở đào tạo là Viện Tài nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm, tạo điều kiện để NCS hoàn tất các chương trình học tập cũng như các thủ tục trong quá trình thực hiện luận án. NCS xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian cho NCS trong suốt thời gian làm luận án. NCS cũng xin gửi lời cảm ơn đến Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên đã cung cấp cho NCS các số liệu và thông tin phục vụ luận án. Trong quá trình thực hiện luận án, NCS xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho luận án. Đặc biệt, NCS xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân suốt thời gian qua đã luôn quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất để NCS có nhiều thời gian tập trung hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Hiểu i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số liệu và kết quả đề cập trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong công trình nghiên cứu của người khác. Tác giả luận án Nguyễn Văn Hiểu ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................ viii DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... x DANH MỤC CÁC HÌNH......................................................................................xi MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án.................................................................................. 2 3. Câu hỏi nghiên cứu và luận điểm bảo vệ..................................................................... 2 3.1. Câu hỏi nghiên cứu ............................................................................................. 2 3.2. Luận điểm bảo vệ ................................................................................................ 3 4. Các đóng góp mới của luận án ..................................................................................... 3 5. Giá trị khoa học và thực tiễn của luận án..................................................................... 3 5.1. Giá trị khoa học ................................................................................................... 3 5.2. Giá trị thực tiễn .................................................................................................... 4 6. Kết cấu của luận án ....................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................... 6 1.1. Một số khái niệm có liên quan đến sử dụng đất và tài nguyên nước ..................... 6 1.1.1. Các khái niệm và thuật ngữ có liên quan đến sử dụng đất ............................ 6 1.1.2. Các khái niệm và thuật ngữ có liên quan đến tài nguyên nước .................... 7 1.1.3. Các khái niệm về quản lý tài nguyên nước .................................................... 9 1.1.3.1. Quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước ............................ 9 1.1.3.2. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước .............................................. 10 1.1.3.3. Quản lý tổng hợp lưu vực sông .................................................... 11 1.2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu .......................................................................... 12 1.2.1. Các nghiên cứu về sử dụng đất và biến đổi sử dụng đất ............................. 12 1.2.1.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài ...................................................... 12 iii 1.2.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam ......................................................... 16 1.2.2. Các nghiên cứu về sử dụng đất có liên quan đến nhu cầu nước ................. 18 1.2.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài ........................................................ 18 1.2.2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................... 24 1.2.3. Các nghiên cứu về sử dụng đất liên quan tới tải lượng môi trường nước .. 26 1.2.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới ......................................................... 26 1.2.3.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................... 29 1.2.4. Tổng quan về quản lý tổng hợp tài nguyên nước ở lưu vực sông và công cụ quản lý ........................................................................................................... 32 1.2.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới ......................................................... 34 1.2.4.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................... 36 1.2.5. Một số công trình nghiên cứu đã thực hiện trên lưu vực sông Công.......... 38 1.3. Kết luận chương 1 .................................................................................................... 39 CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................................40 2.1. Địa điểm, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 40 2.1.1. Khái quát chung về địa điểm nghiên cứu ..................................................... 40 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 44 2.1.3. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 44 2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................................ 45 2.3. Cách tiếp cận nghiên cứu......................................................................................... 46 2.3.1. Tiếp cận phát triển bền vững ......................................................................... 46 2.3.2. Tiếp cận hệ thống ........................................................................................... 46 2.3.3. Tiếp cận liên ngành ........................................................................................ 47 2.3.4. Khung nghiên cứu .......................................................................................... 47 2.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 49 2.4.1. Phương pháp thu thập dữ liệu ....................................................................... 49 2.4.1.1.Kế thừa dữ liệu ................................................................................ 49 2.4.1.2. Khảo sát thực địa............................................................................ 50 iv 2.4.2. Phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS) .............................................. 51 2.4.2.1. Xác định ranh giới lưu vực sông Công ......................................... 51 2.4.2.2. Phân tích không gian đánh giá biến đổi sử dụng đất................... 51 2.4.2.3. Trình bày bản đồ nhu cầu nước và tải lượng ô nhiễm. ................ 54 2.4.3. Phương pháp tính nhu cầu sử dụng nước ..................................................... 55 2.4.4. Phương pháp tính tải lượng ô nhiễm môi trường ......................................... 57 2.4.5. Phương pháp thống kê. .................................................................................. 60 2.4.6. Phương pháp xây dựng hệ thống thông tin quản lý tài nguyên đất và nước của lưu vực sông Công. ................................................................................ 60 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..........................61 3.1. Đánh giá thực trạng biến đổi sử dụng đất trên lưu vực sông Công....................... 62 3.1.1. Hiện trạng và phân loại hệ thống sử dụng đất .............................................. 62 3.1.2. Thực trạng biến đổi sử dụng đất theo các nhóm .......................................... 63 3.1.2.1. Thực trạng biến đổi sử dụng đất trồng lúa ................................... 66 3.1.2.2. Thực trạng biến đổi sử dụng đất trồng cây hàng năm khác ........ 68 3.1.2.3. Thực trạng biến đổi sử dụng đất trồng cây lâu năm .................... 70 3.1.2.4. Thực trạng biến đổi sử dụng đất ở ................................................ 72 3.1.2.5. Thực trạng biến đổi sử dụng đất dịch vụ, công cộng ................... 74 3.1.2.6. Thực trạng biến đổi sử dụng đất sản xuất công nghiệp ............... 76 3.1.3. Đặc điểm và xu thế biến đổi các loại hình sử dụng đất ............................... 78 3.2. Đánh giá tác động của biến đổi sử dụng đất đến nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Công. ........................................................................................................ 79 3.2.1. Mối quan hệ giữa loại hình sử dụng đất và nhu cầu sử dụng nước. ........... 79 3.2.2. Đánh giá nhu cầu sử dụng nước theo các loại hình sử dụng đất. ................ 80 3.2.2.1. Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng lúa...................................... 80 3.2.2.2. Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng cây hàng năm khác. .......... 82 3.2.2.3. Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng cây lâu năm ....................... 83 3.2.2.4. Nhu cầu sử dụng nước cho đất ở ................................................... 85 3.2.2.5. Nhu cầu sử dụng nước cho đất dịch vụ, công cộng...................... 88 v 3.2.2.6. Nhu cầu sử dụng nước cho đất sản xuất công nghiệp.................. 90 3.2.3. Đặc điểm và xu thế thay đổi nhu cầu sử dụng nước. ................................... 92 3.3. Đánh giá tác động của biến đổi sử dụng đất đến tải lượng ô nhiễm môi trường nước trên lưu vực sông Công.................................................................................. 93 3.3.1. Loại hình sử dụng đất và tải lượng môi trường............................................ 93 3.3.2. Đánh giá tải lượng ô nhiễm trên các loại hình sử dụng đất ......................... 94 3.3.2.1. Tải lượng ô nhiễm trên đất trồng lúa ............................................ 94 3.3.2.2.Tải lượng ô nhiễm trên đất trồng cây hàng năm khác .................. 95 3.3.2.3. Tải lượng ô nhiễm trên đất trồng cây lâu năm ............................. 97 3.3.2.4. Tải lượng ô nhiễm trên đất ở ......................................................... 99 3.3.2.5. Tải lượng ô nhiễm trên đất dịch vụ, công cộng .......................... 101 3.3.2.6. Tải lượng ô nhiễm trên đất sản xuất công nghiệp ...................... 103 3.3.3. Đặc điểm và xu thế thay đổi tải lượng môi trường trên lưu vực ............... 104 3.4. Đánh giá thực trạng quản lý tài nguyên nước ở lưu vực sông Công ..................107 3.4.1. Thực trạng tài nguyên nước lưu vực sông Công........................................ 107 3.4.1.1. Thực trạng số lượng nước............................................................ 107 3.4.1.2. Thực trạng môi trường nước ....................................................... 108 3.4.2. Các công cụ quản lý tài nguyên nước ở lưu vực sông Công. .................... 109 3.4.2.1. Công cụ thể chế ............................................................................ 110 3.4.2.2. Công cụ kinh tế ............................................................................. 113 3.4.2.3. Công cụ kỹ thuật ........................................................................... 113 3.4.3. Thách thức trong quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Công ........ 115 3.4.3.1 Phân bổ sử dụng nước................................................................... 115 3.4.3.2. Đảm bảo chất lượng môi trường nước ........................................ 116 3.4.3.3. Tổ chức thực hiện ......................................................................... 116 3.5. Đề xuất công cụ quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước lưu vực sông Công 117 3.5.1. Hệ thống cơ sở dữ liệu quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước............. 118 3.5.2. Hệ thống phần mềm quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước ................ 120 vi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................128 1. Kết luận ......................................................................................................................128 2. Kiến nghị....................................................................................................................129 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ........................130 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...........................................................................130 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................131 PHỤ LỤC .............................................................................................................152 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu BĐSDĐ Biến đổi sử dụng đất BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Bộ TN&MT Bộ Tài Nguyên và Môi trường CHN Đất trồng cây hàng năm CHXHCN Cộng hòa xã hội chủ nghĩa CLN Đất trồng cây lâu năm COD Nhu cầu ôxy hóa học CSD Nhóm đất chưa sử dụng CSDL Cơ sở dữ liệu DVCC Đất dịch vụ, công cộng GDP Tổng sản phẩm quốc nội GIS Hệ thống thông tin địa lý HNK Đất trồng cây hàng năm khác HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất HTTT Hệ thống thông tin IWRM Quản lý tổng hợp tài nguyên nước KCN/CCN Khu công nghiệp/Cụm công nghiệp LNP Đất lâm nghiệp LUA Đất trồng lúa LVS Lưu vực sông NNP Nhóm đất nông nghiệp NTS Đất nuôi trồng thủy sản ODT Đất ở tại đô thị ONT Đất ở tại nông thôn OTC Nhóm đất ở viii PNN Nhóm đất phi nông nghiệp PTBV Phát triển bền vững PTNT Phát triển nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam QHSDĐ Quy hoạch sử dụng đất QLTHLVS Quản lý tổng hợp lưu vực sông QLTHTNN Quản lý tổng hợp tài nguyên nước SXCN Sản xuất công nghiệp TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TOC Tổng cacbon hữu cơ TP Thành phố TPLCS Hệ thống kiểm soát tổng tải lượng ô nhiễm TSS Tổng chất rắn lơ lửng TT Thị trấn TX Thị xã UBND Ủy ban Nhân dân ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Ma trận biến đổi các nhóm đất ở hai lớp sử dụng đất .............................. 53 Bảng 2.2. Định mức cấp nước sinh hoạt theo khu vực nông thôn và đô thị ........ 56 Bảng 2.3. Hệ số phát thải từ đất sản xuất nông nghiệp ........................................ 58 Bảng 2.4. Các chất và hệ số tải lượng từ dân cư .................................................. 58 Bảng 2.5. Nồng độ trung bình một số chất ô nhiễm trong nước thải ...................... 59 Bảng 3.1. Diện tích các nhóm đất phân theo các huyện trên lưu vực .................. 63 Bảng 3.2. Ma trận biến đổi sử dụng đất ở lưu vực sông Công giai đoạn 2010 - 2015 ..64 Bảng 3.3. Ma trận dự tính biến đổi sử dụng đất ở lưu vực sông Công giai đoạn 2015 - 2020 ...........................................................................................65 Bảng 3.4. Diện tích đất trồng lúa của các địa phương trên lưu vực..................... 66 Bảng 3.5. Diện tích đất trồng cây hàng năm khác của các địa phương trên lưu vực ..69 Bảng 3.6. Diện tích đất trồng cây lâu năm của các địa phương trên lưu vực ...... 71 Bảng 3.7. Diện tích đất ở của các địa phương trên lưu vực ................................. 72 Bảng 3.8. Diện tích đất dịch vụ, công cộng của các địa phương trên lưu vực .... 74 Bảng 3.9. Diện tích đất sản xuất công nghiệp của các địa phương trên lưu vực . 77 Bảng 3.10. Tỷ lệ % diện tích các loại đất trên lưu vực ........................................ 78 Bảng 3.11. Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng lúa ........................................... 81 Bảng 3.12. Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng cây hàng năm khác ................. 82 Bảng 3.13. Nhu cầu sử dụng nước cho đất trồng cây lâu năm ............................ 84 Bảng 3.14. Nhu cầu nước sinh hoạt ..................................................................... 86 Bảng 3.15. Nhu cầu nước cho dịch vụ, công cộng .............................................. 88 Bảng 3.16. Nhu cầu sử dụng nước cho đất dịch vụ, công cộng của các địa phương trên lưu vực ..........................................................................89 Bảng 3.17. Nhu cầu sử dụng nước cho đất sản xuất công nghiệp ....................... 90 Bảng 3.18. Nhu cầu sử dụng nước của các địa phương trên lưu vực .................. 93 Bảng 3.19. Tải lượng ô nhiễm từ đất trồng lúa .................................................... 94 Bảng 3.20. Tải lượng ô nhiễm từ đất trồng cây hàng năm khác .......................... 96 Bảng 3.21. Tải lượng ô nhiễm từ đất trồng cây lâu năm ..................................... 98 x Bảng 3.22. Tải lượng ô nhiễm từ đất ở ................................................................ 99 Bảng 3.23. Tải lượng ô nhiễm từ đất ở nông thôn ............................................. 100 Bảng 3.24. Tải lượng ô nhiễm từ đất ở đô thị .................................................... 101 Bảng 3.25. Tải lượng ô nhiễm từ đất dịch vụ, công cộng .................................. 102 Bảng 3.26. Tải lượng ô nhiễm từ đất sản xuất công nghiệp .............................. 103 Bảng 3.27. Tải lượng các chất gây ô nhiễm môi trường trên lưu vực ............... 105 Bảng 3.28. Tổng tải lượng ô nhiễm của các địa phương trên lưu vực ............... 106 Bảng 3.29. Tổng tải lượng ô nhiễm theo nhóm đất ........................................... 106 Bảng 3.30. Các đơn vị tham gia quản lý tài nguyên nước của tỉnh Thái Nguyên ............................................................................112 Bảng 3.31. Các lớp dữ liệu được lưu trữ trong CSDL quản lý tổng hợp ........... 118 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Bản đồ phân vùng thượng, hạ lưu vực sông Công ............................... 43 Hình 2.2. Khung phân tích nội dung nghiên cứu ................................................. 49 Hình 2.3. Các bước xác định ranh giới lưu vực sông Công ................................. 51 Hình 2.4. Các bước đánh giá biến đổi sử dụng đất của lưu vực sông Công ........ 52 Hình 2.6. Các bước xây dựng bản đồ tổng tải lượng các chất ô nhiễm của lưu vực theo cấp huyện ..............................................................................54 Hình 2.5. Các bước xây dựng bản đồ nhu cầu nước của lưu vực theo cấp huyện .............................................................................................54 Hình 2.7. Quy trình xây dựng HTTT quản lý tổng hợp lưu vực sông Công ....... 61 Hình 3.1. Tỷ lệ % các loại đất ở lưu vực sông Công ........................................... 62 Hình 3.2. Sơ đồ biến đổi sử dụng đất lúa ............................................................. 66 Hình 3.3. Đất trồng lúa chuyển đổi sang đất ở và đường giao thông .................. 67 Hình 3.4. Sơ đồ biến đổi sử dụng đất trồng cây hàng năm khác ......................... 68 Hình 3.5. Đất trồng lúa chuyển sang đất trồng cây HNK .................................... 69 Hình 3.6. Sơ đồ biến đổi sử dụng đất trồng cây lâu năm ..................................... 70 Hình 3.7. Đất trồng CLN đã được chuyển đổi mục đích sang đất ở ................... 71 xi Hình 3.8. Sơ đồ biến đổi sử dụng đất ở................................................................ 72 Hình 3.9. Đất trồng lúa được chuyển sang đất ở.................................................. 73 Hình 3.10. Sơ đồ biến đổi sử dụng đất dịch vụ, công cộng ................................. 74 Hình 3.11. Đất trồng lúa được chuyển đổi sang đất DVCC ................................ 75 Hình 3.12. Sơ đồ biến đổi sử dụng đất sản xuất công nghiệp .............................. 76 Hình 3.13. Đất trồng lúa chuyển đổi sang đất sản xuất công nghiệp .................. 77 Hình 3.14. Nhu cầu nước cho đất trồng lúa ......................................................... 80 Hình 3.15. Diễn biến diện tích và nhu cầu nước cho đất trồng lúa...................... 81 Hình 3.16. Nhu cầu nước cho đất trồng cây HNK ............................................... 82 Hình 3.17. Diễn biến diện tích và nhu cầu nước cho đất trồng cây HNK ........... 83 Hình 3.18. Nhu cầu nước cho đất trồng CLN ...................................................... 84 Hình 3.19. Diễn biến diện tích và nhu cầu nước cho đất trồng CLN .................. 85 Hình 3.20. Nhà máy nước Sông Công cung cấp nước sinh hoạt trên lưu vực .... 86 Hình 3.21. Diễn biến diện tích và nhu cầu nước cho đất ở .................................. 87 Hình 3.22. Diễn biến diện tích và nhu cầu nước cho đất DVCC ......................... 89 Hình 3.23. Diễn biến diện tích và nhu cầu nước cho đất SXCN ......................... 91 Hình 3.24. Diễn biến diện tích và tải lượng ô nhiễm từ đất trồng lúa ................. 95 Hình 3.25. Diễn biến diện tích và tải lượng ô nhiễm từ đất trồng cây HNK ....... 97 Hình 3.26. Diễn biến diện tích và tải lượng ô nhiễm từ đất trồng CLN .............. 98 Hình 3.27. Diễn biến diện tích và tải lượng ô nhiễm từ đất DVCC .................. 102 Hình 3.28. Diễn biến diện tích và tải lượng ô nhiễm từ đất SXCN ................... 104 Hình 3.29. Dữ liệu được quản lý trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostGres SQL ...119 Hình 3.30. Giao diện chính của phần mềm ........................................................ 120 Hình 3.31. Giao diện chức năng thao tác với các lớp dữ liệu ............................ 121 Hình 3.32. Giao diện chức năng hiển thị thông tin đối tượng ........................... 121 Hình 3.33. Giao diện cập nhật thông tin của đối tượng ..................................... 122 Hình 3.34. Giao diện thống kê sử dụng đất ....................................................... 122 Hình 3.35. Giao diện thống kê sử dụng nước .................................................... 123 Hình 3.36. Giao diện đánh giá chất lượng môi trường nước mặt ...................... 123 xii Hình 3.37. Mô hình dự báo – quy hoạch ........................................................... 124 Hình 3.38. Giao diện dự báo - quy hoạch sử dụng nước và tải lượng ............... 125 Hình 3.39. Bản đồ tổng nhu cầu sử dụng nước phân theo huyện ...................... 125 Hình 3.40. Biểu thống kê tổng nhu cầu sử dụng nước ....................................... 126 Hình 3.41. Biểu đồ so sánh tổng nhu cầu sử dụng nước theo huyện ................. 126 Hình 3.42. Bản đồ tổng tải lượng ô nhiễm cấp huyện ....................................... 126 Hình 3.43. Biểu thống kê tổng tải lượng ô nhiễm .............................................. 127 Hình 3.44. Biểu đồ so sánh tổng tải lượng ô nhiễm........................................... 127 Hình 3.45. Giao diện gửi thông tin liên hệ......................................................... 127 xiii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đai được khẳng định là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hoá xã hội, an ninh quốc phòng [31]. Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, con người ngày càng tăng cường khai thác nguồn tài nguyên đất đai cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau: Đất sản xuất nông lâm ngư nghiệp, đất ở, đất xây dựng cơ sở hạ tầng, đất sản xuất kinh doanh dịch vụ - du lịch. Cũng chính vì thế mà các loại đất luôn có sự biến đổi mục đích sử dụng theo không gian và thời gian. Biến đổi sử dụng đất, một mặt đã đem lại những lợi ích kinh tế, lợi ích xã hội ngày một cao, nhưng mặt khác, biến đổi sử dụng đất đã và đang tác động tiêu cực đến tài nguyên và môi trường sống. Ở Việt Nam, giai đoạn từ năm 2010 trở lại đây, việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo định hướng giảm tỷ trọng các ngành nông lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản, tăng tỷ trọng các ngành công nghiệp, dịch vụ - thương mại, đã thúc đẩy quá trình biến đổi sử dụng đất diễn ra ở hầu khắp các địa phương trên cả nước trong đó có tỉnh Thái Nguyên. Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 04 tháng 05 năm 2007 [40] đã định hướng tăng trưởng GDP bình quân với tỷ trọng ngành công nghiệp đạt 47 - 48%; xây dựng và dịch vụ đạt 42 - 43%; nông lâm thủy sản đạt 9 - 10% vào năm 2020. Để đạt được các mục tiêu phát triển kinh tế trên, tỉnh Thái Nguyên đã tiến hành triển khai đồng loạt nhiều quy hoạch ngành, quy hoạch lĩnh vực trong giai đoạn 2010-2020 tầm nhìn đến năm 2030. Việc triển khai thực hiện các quy hoạch trong những năm qua, là nguyên nhân dẫn đến biến đổi sử dụng đất diễn ra rất mạnh ở hầu khắp các địa phương trong tỉnh, trong đó có các địa phương trên lưu vực sông Công, nơi tập trung nhiều hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp, công nghiệp, dịch vụ và du lịch trọng điểm của tỉnh. 1 Sông Công và hồ Núi Cốc được biết đến như một nôi nước ngọt của tỉnh Thái Nguyên, có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, dịch vụ - du lịch không chỉ cho riêng các địa phương trên lưu vực mà còn cho các địa phương ngoài lưu vực. Song hệ quả của quá trình chuyển đổi mục đích sử dụng đất trên lưu vực trong những năm qua đã phần nào tác động đến tài nguyên nước của sông Công và hồ Núi Cốc cả về số lượng và chất lượng. Trong những năm gần đây, chính quyền địa phương các cấp của tỉnh Thái Nguyên đã có nhiều chương trình liên quan đến công tác quy hoạch, kế hoạch phân bổ sử dụng nước trên lưu vực sông Công. Nhưng trước thực tế về nhu cầu sử dụng nước và những tác động tiêu cực đến chất lượng môi trường nước của các ngành, các lĩnh vực như hiện nay đã dẫn đến công tác quản lý tài nguyên nước trên lưu vực gặp không ít khó khăn và trở ngại. Chính vì vậy, để quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Công ở giai đoạn hiện tại và tương lai, tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu tác động của biến đổi sử dụng đất đến quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước lưu vực sông Công”. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Làm rõ cơ sở khoa học, cơ sở thực tiễn tác động của biến đổi sử dụng đất đến nhu cầu sử dụng nước và tải lượng các chất gây ô nhiễm môi trường nước, đề xuất được công cụ hỗ trợ trong công tác quản lý tài nguyên nước theo định hướng phát triển bền vững trên lưu vực sông Công của tỉnh Thái Nguyên. 3. Câu hỏi nghiên cứu và luận điểm bảo vệ 3.1. Câu hỏi nghiên cứu - Thực trạng và xu hướng biến đổi sử dụng đất trên lưu vực sông Công diễn ra như thế nào? - Biến đổi sử dụng đất có tác động như thế nào đến nhu cầu sử dụng nước ở lưu vực sông Công? - Biến đổi sử dụng đất có tác động như thế nào đến tải lượng các chất gây ô nhiễm môi trường nước ở lưu vực sông Công? 2 - Thực trạng công tác quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Công đã và đang được tổ chức thực hiện như thế nào? - Công cụ nào để có thể quản lý và sử dụng bền vững được tài nguyên đất và tài nguyên nước ở lưu vực sông Công? 3.2. Luận điểm bảo vệ Biến đổi sử dụng đất sẽ làm thay đổi nhu cầu sử dụng nước và làm thay đổi tải lượng các chất gây ô nhiễm môi trường nước. Chính vì thế, biến đổi sử dụng đất có tác động đến quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Công. Để quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước ở lưu vực sông Công, thì việc xây dựng một hệ thống thông tin quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước là cần thiết. 4. Các đóng góp mới của luận án Luận án đã làm rõ được tác động của biến đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước, cụ thể là tác động đến nhu cầu sử dụng nước và tải lượng ô nhiễm môi trường nước ở lưu vực sông Công, trên quy mô không gian và thời gian. Luận án đã đề xuất được hệ thống thông tin quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước, là công cụ kỹ thuật cho các nhà quản lý, doanh nghiệp và người dân tham khảo trong công tác quy hoạch và sử dụng đất; quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước; bảo vệ môi trường nước trên địa bàn lưu vực sông Công. 5. Giá trị khoa học và thực tiễn của luận án 5.1. Giá trị khoa học Sử dụng phương pháp phân tích không gian, luận án đã đưa ra được ma trận biến đổi sử dụng đất dạng tổng quát, giúp cho các nhà khoa học và nhà quản lý áp dụng trong việc đánh giá biến đổi sử dụng đất. Sử dụng các phương pháp tính toán nhanh về nhu cầu sử dụng nước, tải lượng ô nhiễm môi trường trên đơn vị diện tích. Luận án mong muốn làm phong phú thêm phương pháp đánh giá nhanh giữa sử dụng đất và sử dụng nước, sử dụng đất và tải lượng ô nhiễm, làm tài liệu tham khảo cho các nhà khoa học, nhà quản lý trong lĩnh vực đất đai và tài nguyên nước. 3 Luận án đã khai thác được thế mạnh của hệ thống thông tin địa lý (GIS mã nguồn mở) trong việc xây dựng hệ thống thông tin quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước, làm tài liệu tham khảo cho các nhà khoa học, nhà quản lý áp dụng cho công tác quản lý tài nguyên đất và nước ở các lưu vực sông, trong thời kỳ công nghiệp 4.0. 5.2. Giá trị thực tiễn Luận án đã đánh giá được diễn biến và xu thế biến đổi sử dụng đất trên lưu vực sông Công trong giai đoạn hiện tại và dự tính đến năm 2030, kết quả đó là tài liệu cho các nhà quản lý đất đai trên địa bàn lưu vực sông Công tham khảo ứng dụng trong công tác quản lý và quy hoạch sử dụng đất. Luận án đã đánh giá nhanh được nhu cầu sử dụng nước, tải lượng ô nhiễm môi trường trên lưu vực sông Công, làm tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý về tài nguyên đất, tài nguyên nước trong việc xây dựng kế hoạch và chiến lược phân bổ sử dụng nước và bảo vệ môi trường nước trên lưu vực. Kết quả đánh giá thực trạng quản lý tài nguyên nước của luận án sẽ là tài liệu tham khảo cho các cơ quan quản lý và đơn vị sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên nói chung và lưu vực sông Công nói riêng có định hướng quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước của lưu vực. Luận án đã xây dựng được hệ thống thông tin quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước ở lưu vực sông Công, hệ thống này sẽ là công cụ tham khảo cho cơ quan quản lý sử dụng trong công tác quản lý và quy hoạch sử dụng đất, sử dụng nước và giám sát chất lượng môi trường nước trên lưu vực. 6. Kết cấu của luận án Ngoài phần danh mục công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận án, phần danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án gồm các phần chính sau: Phần mở đầu: Luận án làm rõ tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu cần giải quyết giữa biển đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước trên lưu vực sông Công. Chương 1: Luận án khái quát hóa cơ sở khoa học và cơ sở thực tiễn giữa sử dụng đất và tài nguyên nước. Tổng quan các kết quả nghiên cứu có liên quan đến quản lý bền vững tài nguyên nước và chỉ ra những vấn đề luận án cần phải giải quyết. 4 Chương 2: Luận án chỉ ra đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu, bên cạnh đó luận án mô tả chi tiết các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện các nội dung nghiên cứu. Chương 3: Luận án trình bày các kết quả nghiên cứu một cách trình tự từ việc đánh giá thực trạng biến đổi sử dụng đất cho đến việc đề xuất công cụ quản lý tổng hợp tài nguyên đất và nước trên lưu vực sông Công. Kết luận và kiến nghị: Luận án đưa ra các kết luận có liên quan đến các nội dung nghiên cứu và các kiến nghị có liên quan đến vấn đề khoa học cần giải quyết, cũng như đề xuất xem xét thử nghiệm ứng dụng kết quả nghiên cứu. 5