Nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050

Thứ hai, 15/11/2021, 14:12 (GMT+7)
logo Nước được xem là nguồn tài nguyên quan trọng đối với Đồng bằng sông Cửu long (ĐBSCL) nói chung và TP. Cần Thơ nói riêng trong bối cảnh chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu, thay đổi lưu lượng nước do việc xây dựng các đập thủy điện ở thượng nguồn sông Mê Công.

Tóm tắt

Việc tính toán cân bằng nước nhằm mục đích bảo đảm đáp ứng nhu cầu dùng nước trên địa bàn là việc làm rất cần thiết. Để thực hiện việc tính toán cân bằng nước trong tương lai nhằm đưa ra dự báo giúp các nhà quy hoạch có thêm công cụ cần thiết, mô hình Hệ thống đánh giá và quản lý nguồn nước - The Water Evaluation and Planning System (WEAP) đã được sử dụng tính toán trữ lượng nước sông Cần Thơ và nhu cầu sử dụng nước ở các năm 2020 và 2050. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng đến năm 2020 và 2050, mặc dù nhu cầu dùng nước trên địa TP. Cần Thơ tăng và trữ lượng có thay đổi, tuy nhiên trữ lượng nước sông Cần Thơ vẫn bảo đảm đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước trên địa bàn.

Mở đầu

Nước là nguồn tài nguyên chính trong sự sống con người và phát triển của kinh tế xã hội. Với tác động của đô thị hóa và công nghiệp hóa ngày càng nhanh, áp lực dân số và phát triển kinh tế càng tăng, dẫn đến nhu cầu sử dụng nước cao. Do đó, việc chú trọng tính toán bảo đảm đáp ứng đủ nhu cầu nước là cần thiết, đặc biệt trong bối cảnh ĐBSCL nói chung và TP. Cần Thơ nói riêng bị tác động nặng nề của biến đổi khí hậu cũng như sự thay đổi lưu lượng nước từ thượng nguồn do các đập thuỷ điện gây ra. Việc áp dụng mô hình WEAP sẽ cung cấp kết quả cần thiết cho việc dự báo cân bằng nước trong tương lai nhằm giúp các nhà quản lý, quy hoạch có thêm công cụ hữu ích trong việc lập quy hoạch và ra quyết định liên quan đến tài nguyên nước.

Phương pháp nghiên cứu

Tính toán cân bằng nước:

Mô hình WEAP được sử dụng để tính toán cân bằng nước. Biểu thức chung cho cân bằng nước đầu nguồn trên cơ sở khu vực có thể được biểu thị dưới dạng thay đổi trong lượng nước lưu trữ khu vực và có thể được tính như sau: Đầu vào-đầu ra = lượng nước lưu trữ trong khu vực

St + (P + Qin + Gin) - (E + ET + Qout + Qws + Qir + Gout) = St+Dt

Trong đó:

St : Trữ lượng nước ban đầu ở đầu nguồn vào đầu giai đoạn được phân tích.

P : Nước đầu vào lưu vực do lượng mưa

Qin : Nước đầu vào trong lưu vực nghiên cứu từ lưu vực khác

Gin : Dòng nước ngầm xâm thực vào lưu vực nước từ khu vực khác

E : Nước đầu ra do bay hơi từ nước mặt

ET : Nước đầu ra do thoát hơi nước trong khu vực nghiên cứu

Qout : Nước chảy ra một lưu vực khác

Qws : Nước sử dụng cho dân cư và cấp nước công nghiệp

Qir : Nước dùng để tưới

Gout : Nước ngầm chảy ra khỏi khu vực

St+Dt : Trữ lượng nước lưu trữ trong khu vực ở cuối giai đoạn phân tích

Đánh giá biến động nguồn tài nguyên nước

Tính toán biến động nguồn tài nguyên nước sử dụng các số liệu được trích dẫn từ kết quả tính toán của mô hình thủy lực một chiều ISIS cho toàn bộ lưu vực sông Mê Công. Đây là bộ mô hình của Halcrow và Walingford, Anh, được áp dụng cho ĐBSCL trong khuôn khổ của dự án sử dụng nước (WUP) của Ủy hội sông Mê Công. Dòng chảy sông được tính toán dựa trên hệ phương trình Saint – Venant cho dòng chảy không ổn định.

Cơ sỡ dữ liệu cho nhu cầu dùng nước

Bảng 1. Tỷ lệ cấp nước các quận huyện năm 2010 
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050

Xây dựng kịch bản

Nghiên cứu tiến hành xây dựng kịch bản đến năm 2020, 2050. Dựa trên sự thay đổi về nhu cầu nước và trữ lượng ở Bảng 2

Bảng 2. Kịch bản nhu cầu nước năm 2020 và 2050
Nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050

Kết quả và thảo luận

Tính toán trữ lượng nước năm 2020 và 2050

Kết quả mô phỏng lượng nước đến sông Cần Thơ từ mô hình WEAP dựa trên cơ sở Chạy mô hình ISIS Flow và Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam năm 2012 được thể hiện ở bảng 3. Kết quả chỉ ra rằng theo thời gian mặc dù trữ lượng nước hàng tháng có thay đổi, tuy nhiên tổng trữ lượng nước sông Cần Thơ sẽ năm 2050 tăng so với năm 2020. Ngoài ra, kết quả cũng chỉ ra rằng năm 2050 tỷ lệ lượng nước giảm so với năm 2020 ở những tháng đầu năm và tăng ở những tháng cuối năm.

Bảng 3. Lượng nước bình quân tháng qua các năm theo kịch bản

Nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050

Tính toán nhu cầu nước và cân bằng nước năm 2020 và 2050

Kết quả tính toán nhu cầu nước năm 2020 và 2050 được mô tả ở các bảng 4 và bảng 5. Kết quả từ bảng 4 và bảng 5 cho thấy, ở quận Ninh Kiều nhu cầu dùng nước chủ yếu tập trung vào nhà máy nước, huyện Phong Điền tập trung chủ yếu vào nông nghiệp. Điều này được giải thích là do quận Ninh Kiều với cơ cấu kinh tế chủ yếu tập trung vào dịch vụ, do đó việc sử dụng nước chủ yếu tập trung vào sinh hoạt và cung cấp nước cho nhà máy nước. Huyện Phong Điền với cơ cấu kinh tế nghiêng về nông nghiệp nên nhu cầu nước trong lĩnh vực này cao. Ngoài ra, kết quả cũng chỉ ra rằng nhu cầu dùng nước năm 2050 tăng cao hơn so với năm 2020 và lưu lượng dùng nước trong nông nghiệp giảm, nhu cầu dùng nước trong sinh hoạt tăng. Điều này được giải thích là do mặc dù nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp giảm do chính sách của TP. Cần Thơ giảm tỷ trọng nông nghiệp. Tuy nhiên, do sự phát triển KT-XH kéo theo sự gia tăng dân số nên nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt tăng nhanh, cụ thể việc tăng nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt ở quận Cái Răng cũng như nhà máy nước Hưng Phú.         

Kết hợp bảng 3 và bảng 4, 5 cho kết quả rằng trữ lượng nước sông Cần Thơ vẫn còn đáp ứng cho nhu cầu dùng nước nhiều lần (372 lần vào năm 2020 và 325 lần vào năm 2050). Điều đó cho thấy xét về trữ lượng sông Cần Thơ vẫn đảm bảo nhu cầu dùng nước trên địa bàn TP. Cần Thơ đến năm 2050.

Bảng 4. Nhu cầu nước cho các ngành theo từng Quận năm 2020 

Nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050

Bảng 5. Nhu cầu nước cho các ngành theo từng quận năm 2050

Nghiên cứu ứng dụng mô hình WEAP tính toán cân bằng nước sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050

Kết luận và kiến nghị

Trữ lượng nước sông Cần Thơ năm 2050 được dự báo là tăng so với năm 2020. Tuy nhiên lưu lượng tăng cũng không đáng kể. Ngoài ra, nhu cầu dùng nước của các Quận, Huyện trên địa bàn sông Cần Thơ cũng tăng lên đáng kể (4%) từ năm 2020 đến năm 2050. Nhìn chung, kết quả chạy mô WEAP chỉ ra rằng sông Cần Thơ đáp ứng tốt về mặt trữ lượng cho nhu cầu dùng nước của các quận, huyện trên địa bàn sông Cần Thơ đến năm 2020 và 2050.

Tuy nhiên, cần nghiên cứu tính toán bổ sung chất lượng nước trong tương lai để bảo đảm đáp ứng nhu cầu nước trên sông Cần Thơ cả về trữ lượng cũng như chất lượng.

Tài liệu tham khảo

1. Trung tâm Quan trắc TN&MT TPCT, 2013. Báo cáo hiện rạng môi trường TPCT 2012. Cần Thơ

2. Sở TN&MT TP. Cần Thơ, 2013. Báo cáo công tác quản lý về tài nguyên nước trên địa bàn TP. Cần Thơ.

3. Chi cục thống kê quận Cái Răng, 2011. Niên giám thống kê quận Cái Răng 2010.

4. Chi cục thống kê quận Ninh Kiều, 2011. Niên giám thống kê quận Ninh Kiều 2010.

5. Chi cục thống kê huyện Phong Điền, 2011. Niên giám thống kê huyện Phong Điền 2010.

6. Bộ TN&MT, 2011. Kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho TPCT. Hà Nội. 71 trang

7. Nguyễn Hiếu Trung, Đinh Diệp Anh Tuấn và Lâm Văn Thịnh, 2012. Tập bản đò hệ thống môi trường nước TP Cần Thơ. Dự án “thích ứng biến đổi khí hậu thông qua phát triển đô thị bền vững – thí điểm nghiên cứu tại Việt Nam”. Cần Thơ

8. Nguyễn Phương Nhung, 2011. Tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Cầu bằng mô hình Mike Basin. Luận văn Thạc sĩ ngành Thủy văn học. Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội. Hà Nội

9. Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, 2012. Quy Hoạch Thủy lợi đồng bằng Sông Cửu Long trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Hà Nội

10. Đặng Đình Khá, Trần Ngọc Anh, Mai Thị Nga (2015). Cân bằng nước lưu vực sông Lam bằng mô hình WEAP. Tạp chí Khoa học: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 186-194.

11. WEAP Tutorial, A collection of stand-alone modules to aid in learning the WEAP software, August 2016, STOCKHOLM ENVIRONMENT INSTITUTE, SEI

12. Cvetanka Popovska and Violeta Geshovska (2014). Water Balance Model for Vulnerability Assessment of Water Resources in Strumica River Basin. Irrigat Drainage Sys Eng 2014, 3:3.n

VÕ THỊ NGỌC GIÀU, NGUYỄN HIẾU TRUNG, PHAN THỊ BÍCH TUYỀN

Trường Đại học Cần Thơ

TRẦN HẬU VƯƠNG, LÊ THỊ PHỤNG

Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh