Luận án Nghiên cứu thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế phân bổ nước tối ưu lưu vực sông Ba

pdf 161 trang thiennha21 14/04/2022 3080
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế phân bổ nước tối ưu lưu vực sông Ba", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_thiet_lap_mo_hinh_thuy_van_kinh_te_phan_b.pdf

Nội dung text: Luận án Nghiên cứu thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế phân bổ nước tối ưu lưu vực sông Ba

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ THU NGA NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ PHÂN BỔ NƢỚC TỐI ƢU LƢU VỰC SÔNG BA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2017
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ THU NGA NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ PHÂN BỔ NƢỚC TỐI ƢU LƢU VỰC SÔNG BA Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 62 44 90 01 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS. TS. Hà Văn Khối HÀ NỘI, NĂM 2017
  3. LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án i
  4. LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Trƣờng Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án tiến sĩ. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tác giả xin trân trọng gửi tới GS.TS. Hà Văn Khối, ngƣời thầy đã luôn lắng nghe, thấu hiểu, ủng hộ vô điều kiện và đƣa ra những định hƣớng đúng đắn vào những thời khắc quan trọng trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả xin gửi lời tri ân đến các nhà khoa học trong Hội đồng đánh giá luận án vì đã dành thời gian và tâm huyết để đọc và sửa chữa luận án. Tác giả vô cùng biết ơn các thầy cô giáo, các nhà khoa học trong và ngoài Trƣờng Đại học Thủy lợi đã có những đóng góp quý báu giúp tác giả hoàn thiện luận án. Tác giả cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến các đồng nghiệp ở Khoa Thủy văn và Tài nguyên nƣớc, đặc biệt là Bộ môn Thủy văn và Tài nguyên nƣớc. Sự động viên, khích lệ, giúp đỡ và chia sẻ của họ là không thể đo đếm đƣợc. Xin cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp và các em sinh viên luôn sát cánh bên tác giả. Cuối cùng, từ tận đáy lòng, tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới những ngƣời thân trong gia đình của mình. Nếu thiếu sự yêu thƣơng và ủng hộ của họ thì chắc chắn luận án này đã không thể hoàn thành. Tác giả Nguyễn Thị Thu Nga ii
  5. MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ TRONG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC 5 1.1 Giải thích một số thuật ngữ 5 1.2 Giới thiệu chung về mô hình thủy văn - kinh tế 6 1.2.1 Nguồn gốc và quá trình phát triển mô hình 6 1.2.2 Đặc điểm và mục tiêu mô hình thủy văn – kinh tế 7 1.2.3 Sự cần thiết quản lý nƣớc theo cách tiếp cận kinh tế 8 1.2.4 Giá trị kinh tế của nƣớc 8 1.2.5 Phân loại mô hình thủy văn - kinh tế 13 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trên thế giới và ở Việt Nam 14 1.3.1 Các nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trên thế giới 15 1.3.2 Các nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế ở Việt Nam 18 1.4 Tổng quan về Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc ở Việt Nam 21 1.4.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc và Quản lý tổng hợp lƣu vực sông 21 1.4.2 Quá trình phát triển các chính sách liên quan đến quản lý tài nguyên nƣớc ở Việt Nam 22 1.4.3 Một số tồn tại trong quy hoạch tài nguyên nƣớc trên phạm vi lƣu vực sông ở Việt Nam 24 1.4.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu về quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 26 1.5 Những khoảng trống chƣa đƣợc nghiên cứu trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 28 1.6 Kết luận chƣơng 1 29 CHƢƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƢỚC LƢU VỰC SÔNG BA 32 2.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 32 2.1.1 Đặc điểm tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 32 2.1.2 Nhu cầu sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông Ba 38 2.2 Quá trình phát triển quy hoạch liên quan đến tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 40 2.2.1 Quy hoạch thủy lợi 40 iii
  6. 2.2.2 Quy hoạch thủy điện 42 2.2.3 Quy hoạch tài nguyên nƣớc 42 2.3 Hệ thống các hồ chứa thủy lợi, thủy điện lớn trên LVS Ba 43 2.3.1 Quá trình xây dựng và phát triển 43 2.3.2 Các vấn đề nảy sinh sau khi các hồ chứa lớn hoàn thành và đi vào hoạt động 45 2.3.3 Tóm lƣợc về Quy trình vận hành liên hồ 46 2.4 Thiết lập bài toán quy hoạch phân bổ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 46 2.4.1 Mục tiêu 47 2.4.2 Hàm mục tiêu 47 2.4.3 Biến quyết định và biến trạng thái 49 2.4.4 Các ràng buộc 51 2.4.5 Bài toán tối ƣu phi tuyến và phƣơng pháp giải 53 2.4.6 Lựa chọn công cụ tính toán 56 2.5 Kết luận chƣơng 2 58 CHƢƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ GIẢI BÀI TOÁN THỦY VĂN - KINH TẾ LƢU VỰC SÔNG BA TRONG HỆ THỐNG GAMS 60 3.1 Giới thiệu về hệ thống GAMS 60 3.1.1 Cấu trúc của một mô hình xây dựng trong hệ thống GAMS 60 3.1.2 Mô tả bài toán tối ƣu phi tuyến tổng quát trong GAMS [65] 61 3.1.3 Giới thiệu về các solvers trong GAMS 64 3.2 Xây dựng cấu trúc mô hình thủy văn – kinh tế trong hệ thống GAMS 64 3.2.1 Xây dựng cấu trúc mô hình thủy văn 65 3.2.2 Xây dựng cấu trúc mô hình kinh tế 67 3.2.3 Kết hợp mô hình thủy văn và mô hình kinh tế 67 3.3 Thiết lập tổ hợp các kịch bản tính toán ứng dụng mô hình thủy văn – kinh tế68 3.3.1 Kịch bản cơ sở 68 3.3.2 Kịch bản điều chỉnh 70 3.4 Các dữ liệu đầu vào của mô hình thủy văn - kinh tế 72 3.4.1 Phân vùng khai thác sử dụng nƣớc 72 3.4.2 Sơ đồ hệ thống 75 3.4.3 Dòng chảy biên 78 3.4.4 Nhu cầu khai thác sử dụng nƣớc 78 3.4.5 Các dữ liệu đầu vào tính kinh tế 80 3.4.6 Các hồ chứa trong hệ thống 83 iv
  7. 3.4.7 Yêu cầu về an ninh lƣơng thực 84 3.4.8 Yêu cầu dòng chảy tối thiểu 85 3.5 Kết luận chƣơng 3 87 CHƢƠNG 4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CÁC KỊCH BẢN KHAI THÁC SỬ DỤNG NƢỚC ĐẾN LỢI ÍCH KINH TẾ XÃ HỘI TRÊN LƢU VỰC SÔNG BA 88 4.1 Đánh giá kết quả tính toán kịch bản cơ sở 88 4.1.1 Đánh giá sự hợp lý kết quả mô phỏng thủy văn 88 4.1.2 Nghiệm của bài toán tối ƣu 90 4.1.3 Lựa chọn hàm mục tiêu rút gọn 93 4.2 Đánh giá ảnh hƣởng của biến thiên dòng chảy 93 4.2.1 Đánh giá ảnh hƣởng của biến thiên dòng chảy đến hiệu quả kinh tế 93 4.2.2 Đánh giá ảnh hƣởng của biến thiên dòng chảy đến phân bổ nƣớc theo không gian 97 4.2.3 Đánh giá ảnh hƣởng của biến thiên dòng chảy đến tỉ lệ phân bổ nƣớc cho các đối tƣợng sử dụng nƣớc 98 4.3 Đánh giá ảnh hƣởng của các đầu vào kinh tế 100 4.3.1 Xem xét thay đổi giá bán nông sản 100 4.3.2 Xem xét thay đổi chi phí sản xuất điện 100 4.3.3 Xem xét thay đổi năng suất cây trồng 102 4.4 Đánh giá ảnh hƣởng của một số yếu tố khác 103 4.4.1 Xem xét thay đổi hiệu suất tƣới 103 4.4.2 Xem xét thay đổi yêu cầu dùng nƣớc trong tƣơng lai 104 4.4.3 Xem xét thay đổi cơ cấu cây trồng 104 4.5 Nghiên cứu phƣơng án phân bổ nƣớc hợp lý khi xảy ra hạn hán 106 4.6 Tổng hợp kết quả tính toán và đề xuất một số biện pháp quản lý lƣu vực sông Ba 108 4.7 Kết luận chƣơng 4 110 KẾT LUẬN 111 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 PHỤ LỤC 1 121 PHỤ LỤC 2 134 PHỤ LỤC 3 136 PHỤ LỤC 4 143 PHỤ LỤC 5 146 v
  8. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phân loại sử dụng nƣớc [10] 9 Hình 1.2 Các phƣơng pháp xác định giá trị của nƣớc [10] 10 Hình 1.3. Khuôn khổ chung QLTHTNN [9] 22 Hình 1.4 Các thành phần QLTHLVS [74] 23 Hình 1.5 Sơ đồ tiếp cận của luận án 31 Hình 2.1 Bản đồ đẳng trị lƣợng mƣa trung bình nhiều năm lƣu vực sông Ba [44] 34 Hình 2.2 Bản đồ vị trí một số công trình thủy lợi, thủy điện lớn trên HTS Ba [44] 44 Hình 2.3 Sơ đồ tìm kiếm nghiệm bài toán tối ƣu [58] 54 Hình 3.1 Sơ đồ ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế cho lƣu vực sông Ba 69 Hình 3.2 Bản đồ phân vùng KTSDN cho LVS Ba (theo VQHTL [2]) 76 Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống lƣu vực sông Ba 77 Hình 4.1 Quá trình dòng chảy thực đo và tính toán tại trạm Củng Sơn năm 2009-2010 89 Hình 4.2 Đƣờng quá trình mực nƣớc hồ Sông Hinh theo các kịch bản tính toán 89 Hình 4.3 Lợi nhuận thuần từ các đối tƣợng sử dụng nƣớc theo KBCS 91 Hình 4.4. Tổng lợi nhuận thuần trên lƣu vực trong các kịch bản nhóm A 94 Hình 4.5. Quan hệ tƣơng quan giữa tổng lƣợng dòng chảy và tổng lợi nhuận thuần lƣu vực sông Ba 95 Hình 4.6. Tỉ lệ đóng góp lợi nhuận thuần từ các đối tƣợng sử dụng nƣớc (%) 95 Hình 4.7 Tỉ lệ phân bổ nƣớc theo vùng trung bình nhiều năm 97 Hình 4.8. Tỉ lệ phân bổ nƣớc cho các đối tƣợng trung bình nhiều năm 98 vi
  9. DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Lƣợng mƣa tháng, năm bình quân nhiều năm tại các trạm 36 Bảng 2.2. Giá trị các thông số thống kê và trị số lƣợng mƣa năm thiết kế 36 Bảng 2.3. Các đặc trƣng dòng chảy mặt của các sông trên lƣu vực 38 Bảng 2.4 Một số thông số các hồ chứa trên hệ thống sông Ba 43 Bảng 3.1 Các thành phần cơ bản của một mô hình trong GAMS 61 Bảng 3.2 Phân loại các dữ liệu đầu vào mô hình thủy văn - kinh tế lƣu vực sông Ba 66 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các kịch bản tính toán 73 Bảng 3.4. Diện tích tƣới lớn nhất theo tiềm năng đất đai ở mỗi phân vùng (ha) 79 Bảng 3.5. Số lƣợng gia súc lớn nhất ở mỗi phân vùng (con) 79 Bảng 3.6. Nhu cầu nƣớc cho các ngành năm 2009-2010 80 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp số lƣợng và các chi phí đầu vào tƣới 81 Bảng 3.8. Năng suất cây trồng (kg/ha) 82 Bảng 3.9 Giá bán nông sản 82 Bảng 3.10. Chi phí sản xuất và giá bán điện 83 Bảng 3.11 Các đặc trƣng dung tích hồ chứa trong hệ thống lƣu vực sông Ba 84 Bảng 3.12. Diện tích tƣới cây lƣơng thực tối thiểu ở mỗi phân vùng (ha) 85 Bảng 3.13. Tổng hợp lƣu lƣợng xả tối thiểu xuống hạ lƣu của các hồ chứa 86 Bảng 4.1 Quá trình lƣu lƣợng qua tuabin tại các hồ chứa theo KBCS1 91 Bảng 4.2 Diện tích trồng trọt tối ƣu theo KBCS 1 92 Bảng 4.3 Diện tích trồng trọt tối ƣu theo KBCS 2 92 Bảng 4.4 Diện tích trồng trọt thực tế năm 2009-2010 92 Bảng 4.5 Tổng hợp lợi nhuận thuần từ các đối tƣợng sử dụng nƣớc theo các kịch bản nhóm A 96 Bảng 4.6 Tổng hợp lƣợng nƣớc phân bổ cho các đối tƣợng sử dụng nƣớc trong nhiều năm 99 Bảng 4.7. Tổng lợi ích thuần trƣớc và sau khi tăng giá bán nông sản 20% 101 Bảng 4.8. Tổng lợi nhuận thuần sau khi tăng chi phí sản xuất điện 101 Bảng 4.9. Tổng lợi nhuận thuần sau khi tăng năng suất cây trồng 102 Bảng 4.10. Tổng lợi ích thuần sau khi tăng hiệu suất tƣới 103 Bảng 4.11. Tổng lợi ích thuần khi thay đổi nhu cầu dùng nƣớc cho sinh hoạt và công nghiệp 104 Bảng 4.12. Tổng lợi ích thuần khi thay đổi cơ cấu cây trồng 106 Bảng 4.13. Tổng lợi nhuận thuần khi thay đổi công suất đảm bảo các nhà máy 107 vii
  10. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT (Sắp xếp theo thứ tự A,B,C .) Bộ CT Bộ Công thƣơng Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Bộ TN&MT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng BTQHPT Bài toán quy hoạch phi tuyến (bài toán tối ƣu phi tuyến) CTCP Công ty cổ phần CTTL Công trình thủy lợi CTTĐ Công trình thủy điện ĐHTL Đại học Thủy lợi GAMS General Algebraic Modeling System (Hệ thống Mô hình Số học Tổng quát) GRG General Reduced Gradient (Gradient rút gọn tổng quát) GWP Mạng lƣới Cộng tác vì nƣớc Toàn cầu KBCS Kịch bản cơ sở KTSDN Khai thác sử dụng nƣớc Luật TNN Luật Tài nguyên nƣớc LVS Lƣu vực sông MHTVKT Mô hình thủy văn - kinh tế NCKH Nghiên cứu khoa học NLP Nonlinear programming (tối ƣu phi tuyến hoặc quy hoạch phi tuyến) QHTĐ Quy hoạch thủy điện QHTL Quy hoạch thủy lợi QHTNN Quy hoạch tài nguyên nƣớc QL,KTCTTL Quản lý, khai thác công trình thủy lợi QLTHTNN Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc QLTHLVS Quản lý tổng hợp lƣu vực sông QTVHLH Quy trình vận hành liên hồ TNN Tài nguyên nƣớc TTCP Thủ tƣớng Chính phủ TVKT Thủy văn - kinh tế UBND Ủy ban nhân dân VKHKTTV&BĐKH Viện Khoa học Khí tƣợng thủy văn và Biến đổi khí hậu VQHTL Viện Quy hoạch thủy lợi viii
  11. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Do bản chất tự nhiên của dòng chảy sông ngòi, lƣu vực sông đƣợc coi là một đơn vị trong quy hoạch và quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc. Điều này đã đƣợc thừa nhận và nêu ở mục 18.9 Chƣơng trình Nghị sự 21[1] của Hội nghị về Môi trƣờng và Phát triển của Liên Hiệp Quốc (UNCED). Các hoạt động đƣợc đề xuất liên quan đến lĩnh vực phát triển và quản lý tài nguyên nƣớc của Chƣơng trình Nghị sự này bao gồm “phát triển cơ sở dữ liệu tương tác, các mô hình dự báo, các mô hình quy hoạch kinh tế và các phương pháp quản lý và quy hoạch nước” và “tối ưu hóa việc phân bổ nước trong các ràng buộc về tự nhiên và kinh tế xã hội” (Mục 18.12) [1]. Ở Việt Nam, lĩnh vực quy hoạch khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông trƣớc đây thƣờng thuộc lĩnh vực quy hoạch thủy lợi, do nhu cầu nƣớc dành cho nông nghiệp ở nƣớc ta vẫn chiếm tỉ trọng rất lớn so với các nhu cầu khác. Hiện nay quá trình phát triển kinh tế và đô thị hóa làm cho các mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng nƣớc dần bộc lộ rõ hơn. Các mâu thuẫn giữa thƣợng lƣu và hạ lƣu, giữa thủy điện và tƣới, giữa thủy điện và phòng lũ, giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trƣờng tồn tại ở tất cả các lƣu vực sông lớn trên cả nƣớc. Do sự phát triển của các quy hoạch thủy lợi, quy hoạch thủy điện, quy hoạch cấp nƣớc đô thị và một số quy hoạch ngành khác đã dẫn đến có những sự chồng chéo, thiếu hiệu quả trong khai thác, sử dụng nƣớc. Lƣu vực sông Ba là một trong những lƣu vực sông liên tỉnh lớn ở Việt Nam. Từ các kết quả nghiên cứu quy hoạch thủy lợi trƣớc đây đã giúp các địa phƣơng trên lƣu vực đầu tƣ xây dựng hàng loạt công trình thủy lợi, bao gồm: 147 hồ chứa nƣớc, 121 đập dâng, 61 trạm bơm. Đặc biệt có hồ Ayun Hạ năng lực thiết kế 13.500ha và hệ thống thủy nông Đồng Cam năng lực tƣới thiết kế 19.800ha [2]. Theo quy hoạch thủy điện, tiềm năng thủy điện trên lƣu vực sông Ba là 737MW, tính đến 2010 đã có hệ thống 5 cụm hồ chứa lớn với tổng công suất 530MW đi vào hoạt động. Các công trình thủy lợi, thủy điện đƣợc xây dựng dựa theo các quy hoạch phát triển nguồn nƣớc của các ngành thủy lợi, thủy điện. Mặt khác, khi các công trình này đi vào vận hành sẽ làm thay đổi 1
  12. tình trạng phân bổ nƣớc theo không gian và thời gian trên lƣu vực. Chính vì vậy, cần thiết có sự xem xét lại vấn đề phân bổ nƣớc trên lƣu vực sông Ba trên cơ sở phối hợp hệ thống công trình thủy lợi, thủy điện hiện có nhằm khai thác, sử dụng nguồn nƣớc một cách hiệu quả hơn. Để thực thi công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc, các nhà hoạch định chính sách luôn phải dựa trên cơ sở tài nguyên nƣớc có sẵn, nhu cầu phát triển kinh tế và bảo vệ môi trƣờng. Kết quả tính toán từ các mô hình hệ thống sẽ là cơ sở có tính lƣợng hóa, giúp dự báo tác động của các công trình hoặc chính sách quản lý dự kiến đối với hệ thống lƣu vực sông. Trong các loại mô hình hệ thống lƣu vực sông, mô hình thủy văn - kinh tế là công cụ biểu thị các khía cạnh thủy văn, kỹ thuật, môi trường và kinh tế của hệ thống tài nguyên nước trong một khuôn khổ thống nhất. Điểm trọng tâm của mô hình là coi nƣớc nhƣ một loại hàng hóa có giá trị kinh tế. Điều này có thể hiểu đơn giản là cùng một đơn vị nƣớc nhƣng thời điểm sử dụng và vị trí sử dụng khác nhau sẽ mang lại lợi ích khác nhau. Nếu nhƣ tài nguyên nƣớc của lƣu vực đủ đáp ứng cho mọi nhu cầu về nƣớc thì sẽ không xảy ra mâu thuẫn gì. Nhƣng nếu tài nguyên nƣớc của lƣu vực bị thiếu (hay khan hiếm) thì sẽ rất dễ xảy ra mâu thuẫn trong sử dụng nƣớc. Nhìn chung, các nghiên cứu trong lĩnh vực tài nguyên nƣớc từ trƣớc đến nay chỉ tập trung vào phƣơng pháp ứng dụng mô hình thủy văn truyền thống, việc phân tích kinh tế nếu có, chỉ dựa trên một số giới hạn các kịch bản khai thác sử dụng nƣớc, đƣợc xác định trên cơ sở yêu cầu nƣớc tại từng địa phƣơng. Điều này vô hình chung làm khó cho ngƣời quản lý khi muốn đƣa ra các chính sách phân bổ lại tài nguyên nƣớc theo phƣơng thức mang lại nhiều lợi ích hơn cho toàn lƣu vực. Trong trƣờng hợp này, mô hình thủy văn - kinh tế sẽ là một công cụ phù hợp để giúp cho ngƣời quản lý hiểu rõ về hiệu quả khai thác sử dụng nƣớc trên lƣu vực. Mô hình sẽ hƣớng đến một mục tiêu có lợi nhất về mặt kinh tế cho toàn lƣu vực, trên cơ sở xem xét đến các yếu tố về xã hội và môi trƣờng. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu áp dụng mô hình thủy văn - kinh tế cho lưu vực sông Ba” với mong muốn nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng và áp dụng một công cụ hỗ trợ cho những nhà hoạch định chính sách đƣa ra 2
  13. những quyết định liên quan đến tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông Ba theo hƣớng có lợi nhất về kinh tế, xã hội và môi trƣờng. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xây dựng mô hình thủy văn – kinh tế cho lƣu vực sông Ba nhằm phân bổ tài nguyên nƣớc. Đánh giá các kịch bản và định hƣớng phƣơng thức phân bổ sử dụng nguồn nƣớc hợp lý cho lƣu vực sông Ba. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Về không gian: Giới hạn nghiên cứu cho lƣu vực sông Ba. Về thời gian: Thời gian tính toán là một năm thủy văn, bƣớc thời gian 1 tháng. Đối tƣợng nghiên cứu: Luận án chủ yếu xem xét tài nguyên nƣớc mặt. Các đối tƣợng sử dụng nƣớc: sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, thủy điện, thủy sản và môi trƣờng. Trong đó, các yêu cầu về nƣớc dành cho sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản và môi trƣờng đƣợc coi là các điều kiện ràng buộc (cố định). 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Cách tiếp cận: o Cách tiếp cận hệ thống o Cách tiếp cận liên ngành Phương pháp nghiên cứu: Phƣơng pháp kế thừa: Luận án kế thừa một số kết quả nghiên cứu trƣớc đây của các cơ quan, tổ chức có liên quan đến lƣu vực sông Ba. Trong đó, chủ yếu là kết quả tính toán dòng chảy và nhu cầu sử dụng nƣớc cho các phân vùng sử dụng nƣớc trên lƣu vực. Phƣơng pháp mô hình toán: Luận án xây dựng một mô hình thủy văn - kinh tế cho lƣu vực sông Ba trong hệ thống GAMS. Phƣơng pháp thống kê xác suất: sử dụng để phân tích tần suất dòng chảy lƣu vực sông Ba, phân tích tƣơng quan giữa các đại lƣợng thủy văn và kinh tế. 3
  14. Phƣơng pháp phân tích tổng hợp: đƣợc sử dụng để đánh giá hiệu ích kinh tế từ các phƣơng án phân bổ nƣớc, phân tích hiệu quả từ các chính sách quản lý nƣớc dự kiến. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu cơ sở khoa học thiết lập mô hình thủy văn – kinh tế cho bài toán phân bổ nƣớc tối ƣu trên lƣu vực sông Ba. Lƣợng hóa mối quan hệ tƣơng quan giữa các yếu tố thủy văn và kinh tế. Trên cơ sở đó, phân tích đƣợc những điểm bất hợp lý trong lĩnh vực khai thác sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông Ba và đề xuất những phƣơng thức điều chỉnh cho phù hợp. Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể đƣợc sử dụng là một kênh tham khảo tích cực cho những nhà quản lý trong quá trình ra quyết định liên quan đến quy hoạch chiến lƣợc phát triển tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba. Cơ sở khoa học và chƣơng trình tính thủy văn - kinh tế cho lƣu vực sông Ba có thể sử dụng để xây dựng các mô hình thủy văn - kinh tế cho những lƣu vực sông khác có điều kiện tƣơng tự. Phƣơng pháp xây dựng và trình tự thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế cho lƣu vực sông Ba có thể dùng là tài liệu học tập cho sinh viên và học viên cao học. 6. Những đóng góp mới của luận án Nghiên cứu ứng dụng mô hình tối ƣu trong phân tích đánh giá, phân bổ nguồn nƣớc trong lƣu vực sông và có bổ sung, điều chỉnh phù hợp cho LVS Ba. Lƣợng hóa đƣợc quan hệ tƣơng quan giữa thủy văn và kinh tế cho lƣu vực sông Ba trong mối ràng buộc về tự nhiên, kết cấu hạ tầng, môi trƣờng và xã hội. Đánh giá hiệu ích kinh tế của một số chính sách dự kiến trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc, từ đó đề xuất các biện pháp tăng cƣờng hiệu quả trong khai thác sử dụng nƣớc mặt trên lƣu vực sông Ba. 4
  15. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ TRONG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC 1.1 Giải thích một số thuật ngữ Mô hình thủy văn – kinh tế: là công cụ mô hình toán kết hợp mô hình thủy văn và mô hình kinh tế, có khả năng biểu thị các khía cạnh thủy văn, kỹ thuật, môi trƣờng và kinh tế của hệ thống tài nguyên nƣớc trong một khuôn khổ thống nhất [3]. Tài nguyên nƣớc: bao gồm nguồn nƣớc mặt, nƣớc dƣới đất, nƣớc mƣa và nƣớc biển thuộc lãnh thổ của nƣớc CHXHCN Việt Nam [4]. Nguồn nƣớc là các dạng tích tụ nƣớc tự nhiên hoặc nhân tạo có thể khai thác, sử dụng bao gồm sông, suối, kênh, rạch, hồ, ao, đầm, phá, biển, các tầng chứa nƣớc dƣới đất; mƣa, băng, tuyết và các dạng tích tụ khác [4]. Hệ thống tài nguyên nƣớc là một hệ thống phức tạp bao gồm nguồn nƣớc, các công trình khai thác tài nguyên nƣớc, các yêu cầu về nƣớc cùng với mối quan hệ tƣơng tác giữa chúng cùng với sự tác động của môi trƣờng lên nó [5]. Lƣu vực sông: là vùng đất mà trong phạm vi đó nƣớc mặt, nƣớc dƣới đất chảy tự nhiên vào sông và thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển [4]. Dòng chảy tối thiểu: là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy trì dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thƣờng của hệ sinh thái thủy sinh và bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng nguồn nƣớc của các đối tƣợng sử dụng nƣớc [4]. Hàng hóa kinh tế: Một hàng hóa đƣợc coi là một hàng hóa kinh tế (còn đƣợc gọi là một hàng hóa khan hiếm) nếu số lƣợng “cầu” hàng hóa vƣợt số lƣợng “cung” tại mức giá bằng zero [6]. Hàng hóa trung gian (hàng hóa của nhà sản xuất): sản phẩm hoặc dịch vụ để tạo ra hàng hóa và dịch vụ khác (ngƣợc với hàng hóa tiêu dùng cuối cùng, đƣợc sử dụng trực tiếp bởi khách hàng) [7]. 5
  16. 1.2 Giới thiệu chung về mô hình thủy văn - kinh tế 1.2.1 Nguồn gốc và quá trình phát triển mô hình Kinh tế và kỹ thuật là những lĩnh vực có tính tƣơng trợ lẫn nhau. Ví dụ nổi bật chính là khái niệm về thặng dƣ tiêu dùng đƣợc một kỹ sƣ ngƣời Pháp Jules Dupuit đƣa ra năm 1844. Dupuit đã nhận ra rằng cần xem xét chi phí xây dựng, vận hành và lợi ích kinh tế từ các công trình khai thác sử dụng nƣớc công cộng. Trong suốt thế kỷ 19 và 20, các khái niệm kinh tế đã đƣợc các kỹ sƣ ngành nƣớc vận dụng, nhất là khi có sự ra đời và phát triển lĩnh vực phân tích hệ thống. Các nguyên tắc kinh tế đƣợc sử dụng để hỗ trợ các quá trình quy hoạch, thiết kế, hay quản lý các hệ thống tài nguyên nƣớc. Cùng với sự phát triển của công nghệ máy tính, công cụ mô hình toán đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực tài nguyên nƣớc ngày càng rộng rãi. Thế nhƣng trong nhiều năm qua, các mô hình tài nguyên nƣớc hoặc là thiên về mảng kỹ thuật (mô hình thủy văn) hoặc là thiên về mảng kinh tế (mô hình kinh tế). Các mô hình thủy văn có khả năng mô tả một hệ thống một cách rất chi tiết, tuy nhiên yếu tố kinh tế nếu có xem xét thƣờng dừng ở mức phân tích lợi ích – chi phí theo kịch bản. Ngƣợc lại, các mô hình kinh tế lại tập trung vào mục tiêu tối đa hóa lợi ích kinh tế mà bỏ qua hoặc lƣợc bỏ rất nhiều các thành phần thủy văn. Ngoài ra còn nhiều khó khăn khác khi liên kết hai loại mô hình này với nhau. Ví dụ, mô hình thủy văn thƣờng sử dụng phƣơng pháp mô phỏng còn mô hình kinh tế hay áp dụng phƣơng pháp tối ƣu. Mô hình thủy văn có thể áp dụng cho một lƣu vực sông lớn có cấu trúc phức tạp, trong khi mô hình kinh tế thƣờng chỉ áp dụng cho phạm vi nghiên cứu là một hệ thống cấp nƣớc nhỏ hoặc hệ thống thủy lợi nội đồng. Mô hình kinh tế thƣờng tính toán cho bƣớc thời gian dài hạn (theo năm hoặc theo mùa) còn mô hình thủy văn có thể tính cho bƣớc thời gian ngắn (ngày, giờ) [8]. Mô hình thủy văn - kinh tế ra đời với mục đích kết nối hai thành phần mô hình thủy văn và mô hình kinh tế. Mục đích này cũng rất phù hợp với xu hƣớng tiếp cận tổng hợp hiện nay trong lĩnh vực quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc. Ngoài các yếu tố thủy văn và kinh tế, tùy theo mục đích nghiên cứu, các tác giả có thể đƣa thêm vào những thành phần khác nhƣ nông nghiệp, sinh thái, thể chế Chính vì vậy, mô hình thủy văn - kinh tế (hydro-economic model) còn có nhiều tên gọi khác nhƣ mô hình kinh tế nƣớc (hydroeconomic), kinh tế - thủy văn - nông nghiệp (economic – hydrologic - 6
  17. agronomic), tổng hợp thủy văn - kinh tế - thể chế (integrated hydrologic – economic - institutional), tổng hợp tối ƣu hóa lƣu vực sông (integrated river basin optimization), phân bổ hiệu quả (efficient allocation), tổng hợp kinh tế - thủy văn (integrated economic-hydrologic), kỹ thuật kinh tế (economic - engineering), tổng hợp thủy văn - nông nghiệp - kinh tế (integrated hydrologic – agronomic - economic), cầu và cung (demand and supply), tổng hợp thủy văn - kinh tế (integraged hydrologic - economic), kinh tế tài nguyên nƣớc chính luận (holistic water resources - economic), tổng hợp thủy động lực học - kinh tế (integrated hydrodynamic - economic), và tổng hợp sinh thái - kinh tế (integrated ecological – economic) [3]. Trong các nội dung tiếp theo, luận án sử dụng tên gọi duy nhất mô hình thủy văn - kinh tế cho tất cả các mô hình cùng loại sẽ đƣợc đề cập. 1.2.2 Đặc điểm và mục tiêu mô hình thủy văn – kinh tế Trong các mô hình hệ thống không theo quan điểm kinh tế, nhu cầu nƣớc thƣờng đƣợc biểu thị là yêu cầu nƣớc cố định hoặc là các mục tiêu cấp nƣớc đã định. Dựa vào các yêu cầu đó, thông thƣờng, các kỹ sƣ ngành nƣớc sẽ tính toán chi phí xây dựng, vận hành và sửa chữa các công trình khai thác sử dụng nƣớc hoặc xử lý nƣớc thải. Quan điểm nhu cầu nƣớc "tĩnh" kiểu này có thể dẫn đến thiết kế thiên lớn các cơ sở hạ tầng, gây lãng phí và chậm thích ứng với điều kiện mới. Khi các nguồn nƣớc đã bị khai thác quá mức, việc lựa chọn một nguồn nƣớc mới sẽ trở nên rất khó khăn. Ví dụ muốn xây dựng một công trình thủy lợi mới sẽ khó lựa chọn vị trí tốt, các loại chi phí phát sinh cao hơn so với các công trình trƣớc đó, đồng thời mâu thuẫn giữa những đối tƣợng sử dụng nƣớc mới và cũ trong hệ thống sẽ bị bộc lộ. Các nhà quản lý nƣớc sẽ chuyển từ quan điểm nhu cầu nƣớc “tĩnh” sang quan điểm nhu cầu nƣớc có liên quan đến giá trị kinh tế nƣớc. Giá trị của nƣớc thay đổi theo thời gian, không gian và mục đích sử dụng nƣớc. Trong các mô hình thủy văn - kinh tế, việc phân bổ nƣớc đƣợc định hƣớng và đánh giá bởi các giá trị kinh tế mà nó tạo ra. Các mô hình thủy văn - kinh tế biểu thị tất cả các thành phần thủy văn và kỹ thuật theo không gian của hệ thống. Các đặc trƣng thủy văn và kỹ thuật đƣợc bao gồm trong mạng nút – liên kết (node-link), ở đó các nhu cầu kinh 7
  18. tế đƣợc mô tả tại các vị trí (node) và chi phí (hoặc lợi ích) đƣợc mô tả tại các liên kết (link) [3]. 1.2.3 Sự cần thiết quản lý nước theo cách tiếp cận kinh tế Việc phân bổ nƣớc cho một đối tƣợng sử dụng nƣớc ở một địa điểm trong một khoảng thời gian sẽ có ảnh hƣởng đến đối tƣợng sử dụng nƣớc khác và các tài nguyên khác ở các địa điểm khác và trong các khoảng thời gian khác [3]. Khái niệm nƣớc đƣợc coi là hàng hóa có giá trị kinh tế xuất hiện trong các buổi họp chuẩn bị cho Hội nghị thƣợng đỉnh Trái đất ở Rio de Janeiro năm 1992. Sau đó tiếp tục đƣợc trao đổi và thảo luận trong Hội nghị Dublin về Nƣớc và Môi trƣờng (ICWE, 1992) và trở thành một trong bốn nguyên tắc Dublin. Trong đó, nguyên tắc thứ tƣ nêu quan điểm nƣớc có giá trị kinh tế và cần đƣợc công nhận là một hàng hóa kinh tế. Nƣớc là một loại hàng hóa đặc biệt vừa có tính chất hàng hóa tƣ nhân, vừa có tính chất hàng hóa công. Nếu nhu cầu của con ngƣời vƣợt khả năng cung cấp của nguồn nƣớc, tùy theo từng mức độ có thể gọi là các tình trạng áp lực về nƣớc, thiếu nƣớc, khan hiếm nƣớc hay khủng hoảng về nƣớc. Trong đó, khan hiếm nƣớc có thể phân thành hai loại khan hiếm tự nhiên và khan hiếm kinh tế. Khan hiếm nƣớc tự nhiên chủ yếu xảy ra ở các khu vực có điều kiện khí hậu khô hạn hoặc bán khô hạn. Khan hiếm nƣớc kinh tế xảy ra ở những khu vực tuy có nguồn nƣớc phong phú nhƣng lại không có đủ nguồn lực đầu tƣ để khai thác sử dụng nƣớc. Khi nguồn nƣớc bị khan hiếm thì nên đƣợc quản lý và phân bổ hiệu quả để mang lại tối đa giá trị cho xã hội. 1.2.4 Giá trị kinh tế của nước Theo Mạng lƣới Cộng tác vì nƣớc Toàn cầu [9], giá trị của nƣớc bao gồm giá trị kinh tế và giá trị nội tại. Trong đó, giá trị kinh tế của nƣớc bao gồm giá trị đối với ngƣời sử dụng; lợi nhuận thực từ việc sử dụng nƣớc hồi quy; lợi nhuận thực từ việc sử dụng nƣớc gián tiếp; và điều chỉnh cho các mục đích xã hội. Giá trị nội tại hay còn gọi là giá trị không sử dụng bao gồm: thẩm mĩ, văn hóa, tôn giáo, địa mạo, tự nhiên không đƣợc xem xét trong phạm vi luận án. Giá trị kinh tế tùy thuộc vào ngƣời sử dụng và cách sử dụng. Các loại sử dụng nƣớc có thể đƣợc phân loại theo khả năng lấy nƣớc (có tiêu hao, không tiêu hao), theo vị trí lấy 8
  19. nƣớc (trên dòng chảy (instream), ngoài dòng chảy (offstream)), hoặc theo vai trò kinh tế của nƣớc (hàng hóa trung gian, sản phẩm cuối cùng) (Hình 1.1). Do sự phức tạp nhƣ vậy nên cũng có rất nhiều phƣơng pháp xác định giá trị kinh tế nƣớc. Phân loại sử dụng nƣớc Theo khả năng Theo vị trí lấy Theo vai trò lấy nƣớc nƣớc kinh tế Sử dụng Sử dụng Sử dụng Sử dụng Sử dụng Sử dụng nƣớc có tiêu nƣớc không nƣớc trên nƣớc ngoài nƣớc làm nƣớc làm hao tiêu hao dòng chảy dòng chảy hàng hóa sản phẩm trung gian cuối cùng Nông nghiệp Thủy điện Giao thông Nông nghiệp Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp Giao thông thủy Công nghiệp Công nghiệp Giao thông Sinh hoạt thủy Pha loãng Sinh hoạt Thủy điện thủy Pha loãng Thủy điện Pha loãng Hình 1.1 Phân loại sử dụng nƣớc [10] Sơ đồ Hình 1.2 trình bày một số phƣơng pháp xác định giá trị của nƣớc đƣợc chia thành ba nhóm nhƣ sau: (1) Các phƣơng pháp suy luận giá trị của nƣớc từ thông tin liên quan đến thị trƣờng nƣớc hoặc các lợi ích có liên quan đến nƣớc (2) Các phƣơng pháp suy luận giá trị của nƣớc từ nhu cầu nƣớc, ở đó nƣớc đƣợc coi là hàng hóa (sản xuất) trung gian (3) Các phƣơng pháp suy luận giá trị của nƣớc từ nhu cầu khách hàng, ở đó nƣớc đƣợc coi là hàng hóa (tiêu dùng) cuối cùng, đƣợc sử dụng trực tiếp bởi ngƣời sử dụng. 9
  20. Xác định giá trị của nƣớc Khái niệm dòng giá trị Suy luận giá trị từ Xem nƣớc là hàng Xem nƣớc là hàng thị trƣờng nƣớc hóa trung gian hóa cuối cùng Nƣớc là hàng Nƣớc là lợi hóa tƣ nhân ích công cộng Từ việc cho thuê Hàm cầu nhà Hàm cầu Mô hình chi hoặc bán quyền sản xuất ngƣời tiêu phí du lịch sử dụng nƣớc dùng va/hoặc đất Giá trị phần dƣ Giá cả hƣởng thụ Giá trị gia tăng Định giá ngẫu nhiên Chi phí thay Chuyển giao thế lợi ích Hình 1.2 Các phƣơng pháp xác định giá trị của nƣớc [10] Bất cứ phƣơng pháp nào thì chỉ có giá trị và đáng tin cậy trong điều kiện và cơ sở của phƣơng pháp đó [10]. Dƣới đây xin trình bày các phƣơng pháp thƣờng dùng để xác định giá trị sử dụng nƣớc cho một số ngành sử dụng nƣớc chủ yếu. 1.2.4.1 Giá trị sử dụng nƣớc cho trồng trọt Nƣớc sử dụng cho trồng trọt đƣợc xếp vào loại hàng hóa trung gian. Bởi vậy, giá trị sử dụng nƣớc nên đƣợc xác định từ quan điểm của nhà sản xuất [10]. Phƣơng pháp giá trị phần dƣ thƣờng đƣợc sử dụng để xác định giá trị sử dụng nƣớc cho trồng trọt. Về mặt lý thuyết, mô hình sản xuất mùa vụ thƣờng đƣợc các nhà kinh tế mô tả nhƣ một “hộp đen” có các đầu vào là vốn, lao động, đất đai, phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, 10
  21. tƣới và đầu ra là năng suất của mùa vụ. Hầu hết tất cả đầu vào và đầu ra của mô hình tƣới này đều đƣợc trao đổi trên thị trƣờng cạnh tranh gần nhƣ hoàn hảo, ngoại trừ lƣợng nƣớc tƣới. Do vậy, giá trị của nƣớc tƣới có thể đƣợc tính bằng cách lấy tổng giá trị đầu ra của sản xuất nông nghiệp trừ đi các giá trị của các đầu vào khác. Giá trị phần dƣ còn lại sẽ là giá trị của tƣới [11]. Phƣơng pháp này đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu áp dụng trong [12], [13], [14], [15]. Hàm xác định lợi nhuận thuần từ trồng trọt cho cả lƣu vực có dạng nhƣ sau: nnn crop VAirr   pr * ym fn* fnc fp* fpc fk * fkc nlab*lab may pi oth * Ai, j i 1 j 1 nnn crop prw*  qtuoi * Ai, j * t i 1 j 1 (1-1) Trong đó: VAirr là giá trị sử dụng nƣớc cho trồng trọt; pr là giá bán nông sản (đồng/kg); ym là năng suất cây trồng (kg/ha); fn, fp, fk: khối lƣợng phân đạm, lân, kali (kg/ha); fnc, fpc, fkc: giá phân đạm, lân, kali (đồng/kg); nlab, lab: số lƣợng và đơn giá nhân công; may: chi phí máy móc; pi: chi phí thuốc trừ sâu; oth: chi khác; Ai,j: diện tích tƣới nút thứ i, loại cây trồng j; prw: giá nƣớc (đồng/m3); qtuoi: lƣu lƣợng nƣớc tƣới cho một đơn vị diện tích (m3/s/ha); crop: số loại cây trồng; nnn: số nút lấy nƣớc tƣới. 1.2.4.2 Giá trị sử dụng nƣớc cho thủy điện Giá trị sử dụng nƣớc cho mỗi công trình thủy điện trên lƣu vực sẽ rất khác nhau, phụ thuộc vào nhiều yếu tố [16]: - Vị trí nhà máy và khoảng cách đến nơi tiêu thụ (liên quan đến chi phí truyền tải, phân phối điện) - Điện đƣợc tiêu thụ trong nƣớc hay xuất khẩu - Điện sản xuất để thay thế cho các nguồn năng lƣợng khác hay để tăng sản phẩm quốc nội 11
  22. Việc xác định giá trị sử dụng nƣớc cho thủy điện đƣợc dựa trên các thông tin thu thập từ mỗi nhà máy với giả thiết chi phí/giá bán điện đƣợc tính trung bình cho mỗi kwh. Khi đó, hàm xác định lợi nhuận thuần từ phát điện đƣợc tính theo công thức: nrp 12 VPp heso *Qtđi,t * Hi,t * t *( pp cp) (1-2) i 1 t 1 Trong đó VPp là giá trị sử dụng nƣớc cho thủy điện; heso: hệ số (phụ thuộc vào nhà máy); Qtđi,t: lƣu lƣợng phát điện ở nhà máy i, thời đoạn t; Hi,t :cột nƣớc phát điện; pp: giá bán điện (đồng/kwh); cp: chi phí sản xuất (đồng/kwh); nrp: số nhà máy thủy điện. Một số nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp này trong tính toán giá trị nƣớc phát điện trích trong [12], [16]. 1.2.4.3 Giá trị sử dụng nƣớc trong công nghiệp Trong hầu hết các ngành công nghiệp, nƣớc đóng góp tỉ lệ rất nhỏ vào giá trị sản phẩm. Ringler et al.[13] xác định giá trị sử dụng nƣớc cho công nghiệp thông qua tích phân hàm cầu nƣớc có dạng logarit. 휇 1 1 푒 휃 1− 1− 푛 푛 12 휃 휃 푖푛 = 푡=1 1 . 푄 푛푖,푡 . ∆푡 − (푄 푛. ∆푡) − 푄 푛푖,푡 . ∆푡 . 푛 (1-3) 푖=1 1− 휃 Trong đó: VIcn là giá trị sử dụng nƣớc cho công nghiệp; Qcni,t: lƣu lƣợng nƣớc khai thác cho nút công nghiệp thứ i tháng thứ t;Qcn: lƣu lƣợng nƣớc khai thác trung bình; : hằng số; : độ co giãn giá; pcn: giá nƣớc trong công nghiệp; ncn: số nút công nghiệp. 1.2.4.4 Giá trị sử dụng nƣớc cho sinh hoạt Nƣớc dùng cho sinh hoạt đƣợc coi là sản phẩm cuối cùng chứ không phải hàng hóa trung gian. Để xác định giá trị sử dụng nƣớc cho sinh hoạt, ngƣời ta thƣờng tích phân hàm cầu sử dụng nƣớc có các dạng tuyến tính, logarit kép hoặc logarit tuyến tính [17]. Ringler et al.[13] tích phân hàm cầu dạng logarit kép để tính giá trị kinh tế nƣớc trong sinh hoạt cho lƣu vực sông Đồng Nai nhƣ sau: 휓 훽 1 1 푒 휀 휀 1− 1− 푛푠푕 12 휀 휀 = 푡=1 1 . (푄푠푕푖,푡 . ∆푡) − 푄푠푕 − 푄푠푕푖,푡 . ∆푡 . 푠푕 (1-4) 푖=1 1− 휀 12
  23. Trong đó: VMm là giá trị sử dụng nƣớc cho sinh hoạt; Qsh: nhu cầu nƣớc sinh hoạt; Qsh: nhu cầu nƣớc sinh hoạt trung bình; = hằng số; I= thu nhập (đồng/ngƣời/tháng); psh= giá nƣớc sinh hoạt (đồng/m3); = độ co giãn giá; = độ co giãn thu nhập; t: chỉ số thời đoạn tính toán (tháng); pop: dân số (ngƣời); Để xác định các tham số, nhóm tác giả đã phải thực hiện khảo sát cho 12 quận huyện Thành phố Hồ Chí Minh, từ đó suy ra cho các khu vực khác trong lƣu vực sông Đồng Nai. Việc xác định các tham số trong hàm tính toán giá trị kinh tế nƣớc trong sinh hoạt và công nghiệp là rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thông tin. Hơn nữa, ở lƣu vực nghiên cứu, nhu cầu sử dụng nƣớc hai đối tƣợng này cũng rất nhỏ so với các nhu cầu sử dụng nƣớc khác. Vì vậy, trong luận án chỉ giới hạn phạm vi nghiên cứu xác định giá trị sử dụng nƣớc cho nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi) và thủy điện. 1.2.5 Phân loại mô hình thủy văn - kinh tế Hầu hết các mô hình thủy văn - kinh tế đều có các thành phần chung mô tả dòng chảy, cơ sở hạ tầng, nhu cầu nƣớc, chi phí vận hành và quy tắc vận hành. Kể từ 1962, Maass et al. [18] đã mô hình hóa hệ thống tài nguyên nƣớc dƣới dạng các nút và liên kết giữa các nút. Cách mô tả này minh bạch và thuận tiện nên đƣợc áp dụng trong nhiều mô hình, ví dụ nhƣ MIKE BASIN, HEC RESSIM, WEAP, AQUARIUS 1.2.5.1 Mô hình mô phỏng và mô hình tối ƣu Mô hình mô phỏng thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá xem hệ thống sẽ có phản hồi thế nào với các kịch bản đề ra. Ở phạm vi lƣu vực sông, các kịch bản thông thƣờng sẽ là tổ hợp của các yếu tố đầu vào bao gồm các số liệu thủy văn (thực đo, tạo chuỗi ngẫu nhiên, hoặc giả định), thông tin về cơ sở hạ tầng (công trình thủy lợi, công trình thủy điện, công trình cấp nƣớc), yêu cầu về nƣớc (cho các hộ sử dụng nƣớc), yêu cầu bảo vệ môi trƣờng và các quy tắc vận hành hệ thống. Càng nhiều kịch bản đƣợc đặt ra thì sẽ càng hiểu rõ về phản hồi của hệ thống, dựa vào đó ngƣời quản lý có thể ra quyết định cho phù hợp. Mô hình mô phỏng có ƣu điểm hơn so với mô hình tối ƣu khi chúng có khả năng đánh giá hệ thống trong thời gian dài. Bởi vậy, các nhà khoa học thƣờng sử dụng mô hình mô phỏng để đánh giá hệ thống tài nguyên nƣớc trong những điều kiện có xét đến Biến đổi khí hậu toàn cầu hay sự thay đổi nhanh chóng của yêu cầu 13
  24. nƣớc do sự gia tăng tốc độ đô thị hóa [8]. Tuy nhiên, mô hình mô phỏng không cho biết đƣợc kịch bản lựa chọn đã là tốt nhất hay chƣa? Trong trƣờng hợp muốn có câu trả lời cho câu hỏi "cái gì là tốt nhất?", các nhà khoa học thƣờng áp dụng các mô hình tối ƣu. Các mô hình tối ƣu tài nguyên nƣớc dựa theo hàm mục tiêu và các ràng buộc, trong đó cũng phải có thành phần mô phỏng, tuy nhiên có mức độ thô sơ, để tính toán dòng chảy và cân bằng nƣớc. Lợi thế đặc biệt của các mô hình tối ƣu hóa đối với các mô hình mô phỏng là khả năng kết hợp hệ thống giá trị xã hội trong phân bổ tài nguyên nƣớc. Có hai cách tiếp cận tối ƣu hóa. Loại thứ nhất có thể mô tả theo tối ƣu hóa thủy văn trong các hàm mục tiêu của mô hình để phân bổ giữa các ngành từ quan điểm thủy văn. Loại thứ hai đề cập đến các mô hình tối ƣu hóa kinh tế tối ƣu phân bổ giữa các ngành dựa trên phân bổ nƣớc tối ƣu. Các tiêu chuẩn khác, ví dụ nhƣ công bằng xã hội và chất lƣợng môi trƣờng cũng có thể đƣợc sử dụng [8]. 1.2.5.2 Mô hình thành phần và mô hình tổng thể Mô hình thành phần bao gồm nhiều môđun khác nhau, kết quả của môđun này sẽ là đầu vào của môđun khác. Khi đó thì việc kết nối giữa các thành phần kinh tế và thủy văn khác nhau thƣờng là mối liên kết lỏng lẻo. Ngƣợc lại, trong mô hình tổng thể, các thành phần thủy văn và kinh tế đƣợc kết nối với nhau chặt chẽ thành một thể thống nhất, tuy nhiên, thành phần thủy văn thƣờng đƣợc giản hóa rất nhiều do tính phức tạp khi giải [8]. Ngoài hai cách phân loại chính nêu trên, ngƣời ta cũng có thể phân loại mô hình thủy văn - kinh tế dựa theo một số yếu tố khác. Ví dụ nhƣ phạm vi nghiên cứu (lớn hoặc nhỏ); thời gian nghiên cứu (ngắn hạn hoặc dài hạn); dữ liệu đầu vào (chuỗi thực đo hoặc chuỗi ngẫu nhiên); phƣơng pháp tối ƣu hóa (tĩnh hoặc động); mục tiêu về xã hội và môi trƣờng (có hoặc không); và phần mềm sử dụng. 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trên thế giới và ở Việt Nam Mô hình thủy văn - kinh tế có thể ứng dụng rộng rãi trong bảy lĩnh vực khác nhau mà Harou et al. [3] đã phân loại nhƣ sau: (i) Phân bổ và sử dụng nƣớc liên ngành; (ii) Mở 14
  25. rộng nâng cấp cơ sở hạ tầng cấp nƣớc; (iii) Kết hợp sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm; (iv) Thể chế, thị trƣờng và giá nƣớc; (v) Giải quyết xung đột, quản lý xuyên biên giới và phát triển bền vững; (vi) Quản lý nƣớc trong điều kiện biến đổi khí hậu và quản lý hạn; (vii) Quản lý sử dụng đất: lũ lụt và chất lƣợng nƣớc. Trong đó, mô hình thủy văn – kinh tế thƣờng đƣợc sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực phân bổ sử dụng nƣớc liên ngành. 1.3.1 Các nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trên thế giới Tùy theo từng điều kiện lƣu vực sông cụ thể, mâu thuẫn sử dụng nƣớc giữa các ngành có thể tồn tại ở các dạng khác nhau. Bởi vậy, các ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trong lĩnh vực phân bổ nƣớc liên ngành cũng rất đa dạng. Diaz et al. (1992) [19] trong nghiên cứu về giá trị kinh tế cận biên của dòng chảy đã tính toán tối ƣu hóa phân bổ nguồn nƣớc cho một hệ thống nguồn nƣớc giả thuyết ở miền Tây nƣớc Mỹ. Mục đích của nghiên cứu là tìm hiểu khi một lƣợng nhỏ dòng chảy tăng lên (do khai thác gỗ trên lƣu vực làm giảm lƣợng bốc thoát hơi từ rừng) và đƣợc phân bổ tối ƣu thì sẽ có giá trị là bao nhiêu? Với các kết quả tính toán và phân tích, các tác giả kết luận rằng giá trị kinh tế từ một đơn vị thể tích nƣớc đƣợc tăng thêm nhỏ hơn nhiều giá trị kinh tế trung bình của nƣớc khi chƣa tăng. Có thể nói đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên mô tả mối tƣơng quan giữa các yếu tố thủy văn và lợi ích kinh tế, tuy nhiên mức độ nghiên cứu mới chỉ dừng ở một mô hình lý thuyết mà chƣa có ứng dụng cụ thể cho lƣu vực sông nào. Rosegrant et al. (2000) [20] phát triển một khuôn khổ mô hình lƣu vực sông kiểu mẫu bao gồm các thành phần thủy văn, nông nghiệp và kinh tế nhằm xem xét mối quan hệ giữa nƣớc tƣới, độ mặn trong đất, sản xuất lƣơng thực, phúc lợi kinh tế, và hệ quả về môi trƣờng. Mô hình đƣợc áp dụng cho lƣu vực sông Maipo ở Chile. Kết quả của mô hình cho thấy lợi ích của việc trao đổi thƣơng mại quyền sử dụng nƣớc khi nguồn nƣớc đƣợc phân bổ tới những đối tƣợng sử dụng nƣớc có giá trị cao. Lợi nhuận thuần từ nông nghiệp có tƣới tăng đáng kể so với trƣờng hợp quyền sử dụng nƣớc đƣợc chia đều. Tuy nhiên sản lƣợng nông nghiệp lại không bị giảm nhiều. Lợi nhuận thuần cho các khu tƣới thậm chí cao hơn nếu những ngƣời nông dân có thể hƣởng lợi từ việc bán quyền sử dụng nƣớc không dùng đến cho các khu đô thị và công nghiệp vào những 15
  26. tháng có ít hoặc không có nhu cầu tƣới. Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình khá hiệu quả trong việc phân tích chính sách phân bổ nƣớc trên lƣu vực sông. Mô hình kiểu mẫu cho lƣu vực sông Maipo sau này đã đƣợc các thành viên trong nhóm tác giả tiếp tục nghiên cứu và triển khai ứng dụng cho nhiều lƣu vực sông khác, có thể tìm thấy trong [12], [21], [22], [13], [15]. Reca et al. (2001 a,b) [23][24] đề xuất một mô hình tối ƣu quy hoạch thủy văn trong hệ thống tƣới thiếu nƣớc. Do sự phức tạp của hệ thống, bài toán đƣợc chia thành ba bài toán con và đƣợc giải lần lƣợt theo trình tự. Mô hình thứ nhất tính toán tối ƣu hóa thời điểm tƣới cho mỗi vụ cây trồng. Mô hình thứ hai tính toán cơ cấu cây trồng tối ƣu ở mỗi khu tƣới dựa trên lƣợng nƣớc và diện tích đất có sẵn. Mô hình thứ ba tính toán tối ƣu hóa phân bổ nƣớc trên phạm vi lƣu vực sông. Mô hình tổng hợp đƣợc áp dụng để tối ƣu quy hoạch phân bổ nƣớc ở lƣu vực sông nhỏ miền nam Tây Ban Nha. Kết quả cho thấy chỉ khi sự thỏa mãn nhu cầu nƣớc bên trong đƣợc xem xét, thì lƣợng nƣớc lớn mới có thể phân bổ cho khu tƣới có lợi ích kinh tế thấp trên một đơn vị nƣớc sử dụng và hiệu quả tƣới thấp hơn. Điều này đƣợc so sánh với giải pháp từ các kịch bản giả thuyết một thị trƣờng nƣớc có khả năng trao đổi nƣớc trong hệ thống cho đối tƣợng sử dụng khác ở mức giá cố định. Trong trƣờng hợp này, việc tiêu thụ nƣớc dành cho tƣới sẽ bị giảm đi. Babel et al. (2005) [25] nghiên cứu phát triển một mô hình phân bổ nƣớc tổng hợp tƣơng tác (Integrated Water Allocation Model - IWAM), có thể trợ giúp nhà quy hoạch và ngƣời ra quyết định phân bổ tối ƣu nguồn nƣớc có hạn từ một hồ chứa cho các ngành sử dụng nƣớc khác nhau, xét các khía cạnh kinh tế xã hội, môi trƣờng và kỹ thuật. IWAM bao gồm ba mô đun – mô đun vận hành hồ chứa (Reservoir Operation Module - ROM), mô đun phân tích kinh tế (Economic Analysis Module - EAM) và mô đun phân bổ nƣớc (Water Allocation Module - WAM). Mô hình có thể tối ƣu phân bổ nƣớc theo hai mục tiêu riêng rẽ bao gồm là tối đa hoá sự thoả mãn và tối đa hoá lợi ích kinh tế bởi các ngành dùng nƣớc. Kỹ thuật trọng số (weighting technique - WT) hoặc các ràng buộc mô phỏng (simultaneous compromise constraint - SICCON) đƣợc sử dụng để chuyển bài toán ra quyết định đa mục tiêu sang hàm số một mục tiêu. Với các kết quả ban đầu, mô hình đƣợc nhận định là có khả năng hỗ trợ hữu ích cho các nhà 16
  27. quản lý trong quá trình ra quyết định phân bổ nƣớc giữa các ngành. Hạn chế của mô hình là mới chỉ dừng ở một hồ chứ chƣa xem xét cho hệ thống hồ chứa. Bharati et al. (2008) [26] xây dựng, hiệu chỉnh và ứng dụng ban đầu một mô hình lai ghép giữa kinh tế và thuỷ văn, giữa mô phỏng và tối ƣu để đánh giá sử dụng nƣớc kết hợp nƣớc mặt và nƣớc ngầm cho một hệ thống thủy lợi ở lƣu vực sông Volta, Châu Phi. Các tác giả tập trung nghiên cứu một hệ thống thủy lợi nhỏ ở tiểu lƣu vực Antakwidi (diện tích 276km2), Ghana, với mục đích đạt đƣợc quản lý nƣớc bền vững, hiệu quả, từ đây mở rộng ra cho quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc cho lƣu vực sông Volta. Lƣu vực Antakwidi mặc dù không gặp tình trạng khan hiếm nƣớc về mặt khí hậu, tuy nhiên, do sự phân bố không đều theo không gian và thời gian, mâu thuẫn trong các lĩnh vực sử dụng nƣớc trên lƣu vực vẫn xảy ra, đặc biệt là vào mùa khô. Các tác giả sử dụng kết quả của mô hình thủy văn WaSiM-ETH (Water balance Simulation Model – Viện Công nghệ Liên bang Thụy sĩ) làm đầu vào cho bài toán xác định cơ cấu cây trồng và lịch trình tƣới sao cho lợi ích thực thu đƣợc là lớn nhất. Mặc dù nghiên cứu có tham vọng mở rộng cho toàn bộ lƣu vực sông Volta, tuy nhiên chƣa thực hiện đƣợc. Gartley et al. (2009) [27] nghiên cứu tác động kinh tế của các kịch bản phân bổ nƣớc đa mục tiêu bằng một mô hình phân bổ nƣớc kết hợp với phân tích lợi ích - chi phí xã hội. Trong nghiên cứu này, mô hình SWAT (Soil and Water Assessment) đƣợc sử dụng để mô phỏng quá trình dòng chảy. Mô hình REALM (Resource Allocation Model) đƣợc ứng dụng để tính toán phân bổ nƣớc cho lƣu vực Thƣợng Bhima, Ấn Độ, với các điều kiện ràng buộc. Đây là mô hình dựa trên tính toán cân bằng nƣớc với thuật toán tối ƣu tuyến tính cho phép sử dụng các hàm phạt để tạo ra các ràng buộc hoặc các ƣu tiên trong sử dụng nƣớc. Các tác giả ứng dụng mô hình kinh tế SCBA (Phân tích lợi ích-chi phí xã hội) do Davidson và Hellegers đề xuất năm 2008 [28] để đánh giá tác động kinh tế của các kịch bản phân bổ nƣớc khác nhau đƣợc đánh giá so với hiện trạng. Kết quả phân tích cho thấy ngành bị ảnh hƣởng nhiều nhất theo mức độ ƣu tiên là cấp nƣớc đô thị, ngành bị ảnh hƣởng nhiều nhất theo kinh tế là nông nghiệp. Đây là một nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn – kinh tế kiểu thành phần rất điển hình. 17
  28. Cutlac and Horbulyk (2011) [29] đã kiểm tra ảnh hƣởng của lợi ích kinh tế từ các phƣơng án phân bổ nƣớc mặt khác nhau ở khu vực Alberta thuộc miền nam lƣu vực sông Saskatchewan ở Canada. Do nhu cầu nƣớc đô thị và nƣớc tƣới đều tăng dẫn đến tình trạng tƣơng đối khan hiếm nƣớc trên lƣu vực. Các tác giả sử dụng phần mềm AQUARIUS (A Modeling System for River Basin Water Allocation) để xây dựng một mô hình tối ƣu giá trị hàng năm từ việc khai thác sử dụng nƣớc. Kết quả của mô hình cho thấy lƣu vực có đủ nƣớc mặt cho những đối tƣợng sử dụng nƣớc tƣơng ứng với các phƣơng án cung và cầu về nƣớc, nhƣng để đạt lợi ích lớn nhất cần phân bổ lại theo thời đoạn ngắn. Nhìn chung, việc ứng dụng mô hình thủy văn – kinh tế là rất linh hoạt, phụ thuộc vào từng lƣu vực sông cụ thể. Trong hầu hết các nghiên cứu nêu trên, có thể thấy nhu cầu nƣớc tƣới trong nông nghiệp thƣờng chiếm tỉ lệ lớn và gây ra mâu thuẫn với các đối tƣợng sử dụng nƣớc khác. Các nhà khoa học đã áp dụng mô hình thủy văn – kinh tế theo nhiều cách thức khác nhau (mô phỏng và tối ƣu), cho nhiều phạm vi khác nhau (lƣu vực vừa, lƣu vực lớn), tuy nhiên đều hƣớng đến phƣơng án phân bổ nƣớc có lợi nhất về kinh tế. Ở một số quốc gia phát triển, khi có thị trƣờng nƣớc, thì mô hình thủy văn – kinh tế có thể xem xét đánh giá các chính sách liên quan đến việc trao đổi quyền sử dụng nƣớc. Ở những quốc gia đang phát triển, khi không có thị trƣờng nƣớc, thì các nghiên cứu mới chỉ dừng ở mức độ đánh giá hiệu quả kinh tế của các phƣơng án phân bổ nƣớc. Ngoài ra, tuy có tên gọi chung là mô hình thủy văn – kinh tế, nhƣng các mô hình này có thể bao gồm nhiều mô đun hoặc là một thể thống nhất, và có thể đƣợc xây dựng trong các phần mềm thƣơng mại (REALM, AQUARIUS) hoặc đƣợc viết mã trong một ngôn ngữ lập trình nào đó. 1.3.2 Các nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế ở Việt Nam Trong khuôn khổ dự án ADB RETA số 5866 do Viện Nghiên cứu Chính sách Lƣơng thực Quốc tế (IFPRI) phối hợp với Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam và Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp miền Nam, có thể nói Ringler et al. (2002, 2004, 2006) [21][13] là những ngƣời tiên phong đƣa mô hình thủy văn - kinh tế áp dụng cho một lƣu vực sông điển hình ở Việt Nam. Các tác giả đã xây dựng mô hình thủy văn - kinh tế cho lƣu vực sông Đồng Nai dựa theo mô hình đã đƣợc xây dựng trƣớc đó ở lƣu 18
  29. vực sông Maipo, Chi Lê của nhóm tác giả Rosegrant et al. (2000) [20]. Mô hình tính toán cân bằng nƣớc dựa theo hàm mục tiêu tối ƣu hóa lợi nhuận thuần từ việc sử dụng nƣớc cho các ngành nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và thủy điện. Qua việc ứng dụng mô hình, các tác giả đã phân tích tác động của một số chính sách phân bổ nƣớc trên phạm vi lƣu vực sông và đề xuất chiến lƣợc phân bổ nƣớc hiệu quả. Tiếp nối hƣớng nghiên cứu này, các tác giả Nguyễn Thị Phƣơng (2007, 2010) [30] [31] và Nguyễn Vũ Huy (2009) [32] đều đã thực hiện các nghiên cứu sử dụng mô hình thủy văn - kinh tế viết trong GAMS cho các lƣu vực sông Bé và lƣu vực sông Lá Buông, nằm trong hệ thống lƣu vực sông Đồng Nai. Điểm chung của các nghiên cứu là đã xem xét giá trị kinh tế từ các đối tƣợng sử dụng nƣớc khác nhau, trên cơ sở mối quan hệ cân bằng nƣớc lƣu vực sông. Các nghiên cứu khá tập trung vào phân tích kinh tế và chính sách quản lý tài nguyên nƣớc, tuy vậy ít đề cập đến mối tƣơng quan giữa các yếu tố thủy văn và kinh tế. Cũng theo hƣớng xét đến giá trị kinh tế của nƣớc, tuy nhiên tác giả Vũ Văn Tuấn (2007) [33] phát triển và áp dụng một mô hình có tên gọi là mô hình phân bổ tài nguyên RAM (Resources Allocation Model). Mô hình đƣợc xây dựng trong khuôn khổ của Chƣơng trình Quy hoạch phát triển lƣu vực (BDP – Basin Development Planning Programme) giai đoạn 1 (2001 – 2006) khu vực hạ Mekong (LMB – Lower Mekong Basin). Mô hình RAM cho phép xác định hiệu quả kinh tế theo các vùng địa lý và theo các hoạt động khai thác tài nguyên nƣớc tƣơng ứng với các kịch bản phát triển khác nhau. Đồng thời, nó cũng cho phép xác định hệ quả kinh tế đối với những thay đổi trong sử dụng tài nguyên nƣớc. Nhóm tác giả Vũ Thanh Tú và nnk. (2014) đã nghiên cứu viết lại chƣơng trình tính của mô hình RAM bằng ngôn ngữ Visual Basic, tạo ra giao diện thân thiện với ngƣời dùng và áp dụng thử nghiệm phân tích kinh tế sử dụng nƣớc cho lƣu vực sông Sê San. Các nghiên cứu cho thấy RAM là một công cụ cho phép đánh giá nhanh các kịch bản khai thác sử dụng nƣớc. Do đầu vào của mô hình RAM là các kết quả tính toán từ các mô hình cân bằng nƣớc (ví dụ mô hình MIKE BASIN), nên kết quả tính toán từ RAM sẽ phụ thuộc vào các kịch bản khai thác sử dụng nƣớc. Nói cách khác, sự kết hợp MIKE 19
  30. BASIN và RAM thuộc nhóm mô hình mô phỏng, chƣa cho biết kịch bản phân bổ nƣớc hiệu quả nhất. Trong khi hầu hết các dự án của Viện Quy hoạch Thủy lợi đều áp dụng các mô hình thủy văn truyền thống để tính toán cân bằng nƣớc lƣu vực sông (ví dụ mô hình MIKE BASIN), thì đến năm 2008, cơ quan này đã thực hiện một nghiên cứu phát triển mô hình thủy văn - kinh tế bằng ngôn ngữ GAMS theo hƣớng tối ƣu hóa hệ thống. Nghiên cứu này nằm trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ “Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để phát triển bền vững lƣu vực sông Hồng”. Kết quả của nghiên cứu là tìm đƣợc phƣơng án phân bổ nguồn nƣớc để tối đa lợi ích kinh tế đồng thời thỏa mãn các ràng buộc về môi trƣờng theo các kịch bản phát triển lƣu vực sông Hồng-Thái Bình giai đoạn 2010 và 2020 [34]. Cho rằng các nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế xây dựng trong GAMS không thể hiện đƣợc giá trị biên cũng nhƣ lợi ích ròng ở biên của từng kiểu sử dụng nƣớc, tác giả Nguyễn Thanh Hùng (2012) [35] đã đi theo hƣớng tiếp cận tối ƣu hóa trong kinh tế học. Thay vì sử dụng các phần mềm chuyên dụng, tác giả tính toán lợi nhuận ròng từ các ngành sử dụng nƣớc bằng bảng tính trong Excel. Tất cả các hàm cầu cho các đối tƣợng sử dụng nƣớc khác nhau đều đƣợc giả thiết có dạng hàm mũ. Lợi ích sử dụng nƣớc cho mỗi ngành chính là tích phân nghịch đảo hàm cầu tƣơng ứng. Chi phí sử dụng nƣớc đƣợc giả thiết tỷ lệ thuận với lƣợng nƣớc sử dụng. Tác giả tìm phƣơng án phân bổ lƣợng nƣớc cho các ngành sao cho các giá trị biên ở mỗi ngành là nhƣ nhau, theo hiệu ứng Pareto, đó chính là phƣơng án phẩn bổ nƣớc tối ƣu. Nghiên cứu đƣợc áp dụng thử nghiệm ở vùng hạ lƣu hệ thống sông Đồng Nai. Điểm hạn chế của nghiên cứu này chính là việc quá tập trung vào yếu tố kinh tế mà chƣa xem xét một cách toàn diện về các yếu tố thủy văn, xã hội và môi trƣờng. Tổng hợp lại, mô hình thủy văn - kinh tế tuy đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng cho một số lƣu vực sông ở Việt Nam trong những năm gần đây nhƣng vẫn chƣa nhiều. Phần lớn các nghiên cứu tập trung vào phân tích hàm mục tiêu tổng lợi nhuận thuần thu đƣợc là lớn nhất, trong điều kiện xem xét các điều kiện ràng buộc khác nhau. Tuy vậy thì mối tƣơng quan giữa các yếu tố thủy văn và kinh tế vẫn chƣa đƣợc phân tích chi tiết cho 20
  31. từng lƣu vực. Các kịch bản đƣa ra xem xét còn ít và chƣa thể hiện đƣợc tính bất định của hệ thống tài nguyên nƣớc. Với nhiều lý do nhƣ trên, hƣớng tiếp theo của luận án sẽ tập trung xây dựng một mô hình thủy văn- kinh tế cho một lƣu vực sông ở Việt Nam. Lƣu vực sông đƣợc lựa chọn là lƣu vực sông Ba, nơi đang tồn tại khá nhiều mâu thuẫn trong lĩnh vực khai thác sử dụng nƣớc. Lƣu vực sông Ba là một lƣu vực sông liên tỉnh tƣơng đối lớn, tuy đã có nhiều nghiên cứu nhƣng hầu hết áp dụng các mô hình thủy văn mô phỏng truyền thống. Luận án sẽ phát triển một mô hình thủy văn – kinh tế theo phƣơng pháp tối ƣu hóa, với hàm mục tiêu chính là giá trị kinh tế sử dụng nƣớc liên ngành. 1.4 Tổng quan về Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc ở Việt Nam 1.4.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước và Quản lý tổng hợp lưu vực sông Mạng lƣới Cộng tác vì nƣớc Toàn cầu (GWP) năm 2000 đã đƣa ra khái niệm: “Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (QLTHTNN) là một quá trình đẩy mạnh sự phối hợp phát triển và quản lý tài nguyên nƣớc, đất và các tài nguyên liên quan khác để tối ƣu hóa lợi ích kinh tế và phúc lợi xã hội một cách công bằng mà không tổn hại đến sự bền vững của các hệ sinh thái thiết yếu” [9]. Các nguyên tắc QLTHTNN đƣợc dựa theo bốn nguyên tắc Dublin (đƣa ra ở Hội thảo quốc tế về Nƣớc và Môi trƣờng tại Dublin, 1992). Trong đó, nguyên tắc thứ nhất nêu nƣớc ngọt là tài nguyên hữu hạn và dễ bị xâm phạm, rất thiết yếu để duy trì sự sống, phát triển và môi trƣờng. Nguyên tắc thứ tƣ nhấn mạnh nƣớc có giá trị kinh tế trong mọi hình thức sử dụng và cần phải đƣợc xem nhƣ một loại hàng hóa có giá trị kinh tế cũng nhƣ giá trị về mặt xã hội. Khuôn khổ chung để thực hiện QLTHTNN đƣợc thể hiện trong Hình 1.3, bao gồm: Môi trƣờng cho phép về chính sách và pháp luật; Vai trò thể chế và Các công cụ trợ giúp. Các thành phần này phải đƣợc phát triển và củng cố đồng thời. Môi trƣờng cho phép là khuôn khổ chung về chính sách quốc gia, luật pháp, quy định và thông tin cho những bên liên quan đến quản lý tài nguyên nƣớc. Vai trò thể chế là các chức năng của nhiều cấp hành chính và những bên liên quan khác nhau. Công cụ quản lý bao gồm các công cụ điều hành, giám sát hiệu quả và tăng cƣờng sức mạnh cho phép ngƣời ra quyết 21
  32. định lựa chọn giữa các hoạt động khác nhau. Sự lựa chọn cần phải dựa trên sự đồng thuận của chính sách, tài nguyên có sẵn, tác động môi trƣờng và các ảnh hƣởng về xã hội và kinh tế [9]. Hình 1.3. Khuôn khổ chung QLTHTNN [9] Trong khi việc thực hiện QLTHTNN thƣờng liên quan đến điều kiện chính trị, kinh tế, xã hội trên phạm vi toàn quốc thì Quản lý tổng hợp lƣu vực sông (QLTHLVS) tập trung vào việc thực hiện các nguyên tắc QLTHTNN trên cơ sở lƣu vực sông, thông qua việc phối hợp điều hành và quản lý hệ thống công trình khai thác, sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông, trong đó tập trung vào việc phân bổ nƣớc theo phƣơng thức công bằng, đáng tin cậy [36]. Các thành phần QLTHLVS đƣợc trình bày trong Hình 1.4, trong đó quy hoạch lƣu vực sông chính là thành phần quan trọng có tác động đến việc quản lý các hoạt động liên quan đến tài nguyên nƣớc. Quy hoạch lƣu vực sông là quy hoạch về bảo vệ, khai thác, sử dụng nguồn nƣớc, phát triển tài nguyên nƣớc, phòng, chống và khắc phục hậu quả tác hại do nƣớc gây ra trong lƣu vực sông [37], [38]. 1.4.2 Quá trình phát triển các chính sách liên quan đến quản lý tài nguyên nước ở Việt Nam Năm 1998, Luật Tài nguyên nƣớc ra đời đã đánh dấu một mốc phát triển đáng kể của Việt Nam trong quản lý tài nguyên nƣớc. Không lâu sau đó Bộ TN&MT đƣợc thành 22
  33. lập vào năm 2002 [39], cùng với sự chuyển giao toàn bộ trách nhiệm quản lý nhà nƣớc về TNN từ Bộ NN&PTNT sang Bộ TN&MT [40]. Nhƣng trên thực tế, chức năng quản lý nhà nƣớc về tài nguyên nƣớc vẫn còn phân tán, các lợi ích chuyên ngành có xu hƣớng ngày càng biệt lập hơn. Quy hoạch lƣu vực sông là nội dung cơ bản về quản lý Nhà nƣớc về tài nguyên nƣớc chƣa đƣợc xác lập kể cả ở các lƣu vực sông lớn. Trong khi đó các quy hoạch chuyên ngành sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông lại đƣợc xúc tiến mạnh mẽ [41]. KHUNG THỂ CHẾ QUY HOẠCH CÔNG CỤ PHÂN TÍCH QUẢN LÝ TRỢ GIÚP HOẠT ĐỘNG Hình 1.4 Các thành phần QLTHLVS [74] Năm 2008, Chính phủ đã ban hành Nghị định số 120/2008/NĐ-CP về quản lý lƣu vực sông, nhấn mạnh chính sách đầu tƣ của Nhà nƣớc ƣu tiên cho việc lập và triển khai thực hiện quy hoạch lƣu vực sông, kế hoạch điều hòa phân bổ nguồn nƣớc và phát triển tài nguyên nƣớc của lƣu vực sông [38]. Đây là bƣớc tiến quan trọng thể hiện tính toàn diện và thống nhất trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nƣớc theo đơn vị lƣu vực sông. Năm 2012, Quốc hội đã phê duyệt Luật TNN mới trên cơ sở bổ sung và khắc phục những tồn tại trong Luật TNN 1998. Trong Điều 3 của Luật TNN 2012 nêu rõ nguyên tắc quản lý, bảo vệ, khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc phải đảm bảo thống nhất theo lƣu vực sông, theo nguồn nƣớc, kết hợp với quản lý theo địa bàn hành chính 23
  34. [4]. Ngay sau khi Luật TNN có hiệu lực, Chính phủ cũng ban hành kịp thời Nghị định số 201/2013/NĐ-CP quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật TNN. Nghị định này quy định việc lấy ý kiến đại diện cộng đồng dân cƣ trong khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc, xả nƣớc thải vào nguồn nƣớc; điều tra cơ bản tài nguyên nƣớc; cấp phép về tài nguyên nƣớc; tiền cấp quyền khai thác tài nguyên nƣớc và chuyển nhƣợng quyền khai thác tài nguyên nƣớc; tổ chức lƣu vực sông và việc điều phối giám sát hoạt động khai thác, sử dụng, bảo vệ tài nguyên nƣớc, phòng, chống và khắc phục hậu quả tác hại do nƣớc gây ra trên lƣu vực sông. Ở Điều 5 của Nghị định quy định về việc Thủ tƣớng Chính phủ quyết định thành lập các tổ chức LVS Hồng – Thái Bình, sông Cửu Long; Bộ TN&MT chịu trách nhiệm thành lập các tổ chức LVS sông với các LVS liên tỉnh khác. Đối với việc cấp phép khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc, ngoài yêu cầu phải phù hợp với chiến lƣợc, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của quốc gia, ngành, vùng và địa phƣơng thì còn phải căn cứ vào quy hoạch tài nguyên nƣớc đã đƣợc các cấp có thẩm quyền phê duyệt [42]. Nhìn chung, các chính sách và văn bản pháp luật về lĩnh vực QLTHTNN đã đƣợc Nhà nƣớc ta quan tâm và có những định hƣớng phát triển đúng đắn so với xu hƣớng chung của thế giới. Tuy nhiên, việc thực hiện QLTHTNN đòi hỏi sự mềm dẻo, thích ứng với từng điều kiện cụ thể. Vì thế, đối với quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông cũng cần đƣợc xem xét cho phù hợp với bối cảnh của lƣu vực sông đó. 1.4.3 Một số tồn tại trong quy hoạch tài nguyên nước trên phạm vi lưu vực sông ở Việt Nam Quy hoạch tài nguyên nƣớc là sự hoạch định chiến lƣợc sử dụng nƣớc một cách hợp lý của một quốc gia, trên một vùng lãnh thổ hoặc một lƣu vực sông, bao gồm chiến lƣợc đầu tƣ phát triển tài nguyên nƣớc và phƣơng thức quản lý tài nguyên nƣớc nhằm đáp ứng các yêu cầu về nƣớc và đảm bảo sự phát triển bền vững [5]. Cho đến nay, công tác QHTNN ở Việt Nam đã đạt đƣợc một số thành tựu nhất định, có thể kể đến một số kết quả nhƣ cơ bản hoàn thành dự án “Quy hoạch Quản lý sử dụng tài nguyên nƣớc và bảo vệ môi trƣờng lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2015 và định hƣớng đến 2020”; đã hoàn thành việc lập nhiệm vụ QHTNN lƣu vực sông Bằng Giang-Kỳ Cùng, Srepok và vùng sông Hậu; hoàn thành lập đề cƣơng đề án 24
  35. Chính phủ “QHTNN các lƣu vực sông liên tỉnh” (gồm 11 lƣu vực sông lớn). Ở địa phƣơng, công tác QHTNN đã từng bƣớc đƣợc triển khai và đáp ứng đƣợc yêu cầu quản lý, sử dụng hiệu quả, bền vững tài nguyên nƣớc. Tính đến nay đã có 30 địa phƣơng ban hành QHTNN cấp tỉnh. Luật TNN 2012 quy định các nguyên tắc lập QHTNN. Trong đó, QHTNN phải bảo đảm khai thác, sử dụng tiết kiệm, hiệu quả tài nguyên nƣớc và phân bổ hài hòa lợi ích sử dụng nƣớc giữa các địa phƣơng, các ngành, giữa thƣợng lƣu và hạ lƣu [4]. Cũng theo Luật TNN, các quy hoạch về thủy lợi, thủy điện, cấp nƣớc, giao thông đƣờng thủy nội địa và các quy hoạch khác có hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc do bộ, ngành, địa phƣơng lập phải phù hợp với QHTNN. Tuy nhiên, do bản thân Luật TNN mới ra đời cộng với hệ thống các văn bản pháp lý còn thiếu và chƣa đồng bộ, nên lĩnh vực QHTNN ở Việt Nam vẫn còn có một số điểm tồn tại. Thứ nhất, các quy hoạch do các ngành lập riêng rẽ, chƣa phối hợp với nhau. Các quy hoạch ngành chủ yếu quan tâm tới vấn đề sử dụng nƣớc của ngành mình mà chƣa xem xét phối hợp với các ngành khác để sử dụng hợp lý và hiệu quả nguồn nƣớc của lƣu vực sông. Điều này dẫn đến hậu quả tất yếu là vào mùa cạn, lƣợng nƣớc không đủ đáp ứng các ngành dẫn đến những mâu thuẫn giữa các các hộ dùng nƣớc, giữa thƣợng và hạ lƣu, giữa các địa phƣơng khác nhau trên lƣu vực. Thứ hai, các quy hoạch còn mang nặng tính địa phƣơng. Ngoại trừ một số lƣu vực sông lớn, còn hầu hết quy hoạch tài nguyên nƣớc ở Việt Nam đều đƣợc thực hiện ở phạm vi địa phƣơng, chƣa xét đến yếu tố liên kết về dòng chảy trên một lƣu vực sông. Thứ ba, sử dụng nƣớc mới chỉ lấy nƣớc của sông mà chƣa quan tâm đến yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu. Các phƣơng án công trình sử dụng nƣớc đề xuất trong các quy hoạch chỉ chú trọng sử dụng nƣớc của sông mà chƣa quan tâm đến yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu để bảo vệ hệ sinh thái khu vực hạ du. Thứ tƣ, thiếu quy hoạch tổng thể để sử dụng bền vững và hiệu quả tài nguyên nƣớc. Phần lớn các lƣu vực sông còn thiếu một quy hoạch tổng hợp để sử dụng bền vững và hiệu quả nguồn nƣớc. Thứ năm, sự phức tạp trong phê duyệt và thực hiện quy hoạch. Quy hoạch thủy lợi do Bộ NN&PTNT phê duyệt; Quy hoạch thủy điện do Bộ Công thƣơng phê duyệt. Quy hoạch tài nguyên nƣớc (QHTNN) ở các địa phƣơng do UBND các tỉnh ban hành. 25
  36. Từ những tồn tại nêu trên, có thể thấy sự cần thiết phải nghiên cứu về QHTNN trên phạm vi lƣu vực sông trong điều kiện phát triển hiện nay ở Việt Nam. Mô hình thủy văn - kinh tế là công cụ đƣợc thiết lập trên cơ sở lƣu vực sông, xem xét yêu cầu sử dụng nƣớc đa ngành, có tính đến yếu tố bảo vệ môi trƣờng và xã hội. Bởi vậy, mô hình thủy văn - kinh tế là sự lựa chọn hợp lý cho nghiên cứu về quy hoạch tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba. 1.4.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu về quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Ba Lƣu vực sông Ba là một trong những lƣu vực sông đƣợc quan tâm nghiên cứu rất nhiều, đặc biệt là đối với lĩnh vực quản lý tài nguyên nƣớc. Một trong những nghiên cứu đầu tiên là đề tài NCKH cấp Nhà nƣớc mã số KC.08.25 “Nghiên cứu giải pháp tổng thể sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trƣờng lƣu vực sông Ba và sông Côn” do Nguyễn Văn Cƣ làm chủ nhiệm. Đề tài đã nghiên cứu và đề xuất mô hình quản lý tổng hợp lƣu vực sông Ba và sông Côn, xem xét quy hoạch sử dụng cho từng đối tƣợng tài nguyên trên hai lƣu vực. Đồng thời, đề tài cũng tiến hành xây dựng bộ cơ sở dữ liệu về điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên môi trƣờng kinh tế - xã hội của LVS sông Ba và sông Côn [43]. Dự án “Quy hoạch tài nguyên nƣớc Lƣu vực sông Ba” do Trƣờng Đại học Thủy lợi [44] thực hiện và dự án “Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba” do Viện Quy hoạch Thủy lợi [2] thực hiện đều đƣợc tiến hành trong giai đoạn 2007- 2008. Điểm chung của hai dự án này là đều có xem xét đến các nhu cầu sử dụng nƣớc khác nhau trên lƣu vực bao gồm nƣớc sử dụng cho nông nghiệp, công nghiệp, thủy sản, và bảo vệ môi trƣờng. Từ các kết quả tính toán, các đơn vị nghiên cứu đã đề xuất ra các phƣơng án khai thác, sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông Ba theo hƣớng đảm bảo nhu cầu nƣớc cho các ngành, đồng thời bảo vệ đƣợc hệ sinh thái trên lƣu vực sông. Dự án QHTNN do VQHTL thực hiện tập trung vào đề xuất các giải pháp công trình, đƣa ra các tính toán kinh tế và phân ra các giai đoạn đầu tƣ. Dự án do Trƣờng ĐHTL tập trung vào những giải pháp mang tính chiến lƣợc, hƣớng tới sự phát triển bền vững cho LVS Ba. 26
  37. Một số nghiên cứu khác về lƣu vực sông Ba lại tập trung vào các vấn đề mâu thuẫn trong sử dụng nƣớc hiện nay. Theo tác giả Huỳnh Thị Lan Hƣơng [45], quy hoạch thủy điện trên lƣu vực sông Ba mới chỉ chú trọng hiệu quả phát điện của công trình mà chƣa quan tâm đầy đủ tới nƣớc cho hệ sinh thái cũng nhƣ sử dụng nƣớc của các ngành khác. Tác giả cho rằng trên lƣu vực sông Ba đang tồn tại những mâu thuẫn về sử dụng tài nguyên nƣớc nhƣ sau: Lƣợng mƣa, lƣợng dòng chảy phân bố rất không đồng đều theo không gian và thời gian; Phần lãnh thổ sông Ba thuộc Tây Nguyên chỉ chiếm 31,4% diện tích đất nông nghiệp nhƣng là nơi sản sinh ra 80% lƣợng nƣớc cho toàn lƣu vực; vùng đồng bằng có diện tích đất nông nghiệp lớn nhƣng chỉ sinh ra 20% lƣợng nƣớc; Mâu thuẫn giữa nƣớc đến và nƣớc dùng trong một số thời kỳ; mâu thuẫn giữa phát điện và cấp nƣớc thƣợng nguồn; mâu thuẫn giữa sử dụng nƣớc cho các ngành và duy trì dòng chảy sinh thái. Tác giả Vũ Hoàng Hoa cũng có một số nhận định về tác động của khai thác thủy điện trên lƣu vực sông Ba đối với môi trƣờng [46]. Các hồ thủy điện ngoài chức năng nhiệm vụ phát điện thì không tham gia vào các công tác phòng lũ và cấp nƣớc cho hạ du; đồng thời lại chiếm dụng những vị trí quan trọng trên dòng sông, cản trở việc xây dựng các công trình làm nhiệm vụ cấp nƣớc khác. Phát triển thủy điện quá nóng chia cắt lòng sông thành những đoạn nhỏ, trong đó có nhiều đoạn sau đập trở nên suy thoái dòng chảy nghiêm trọng. Theo tác giả Lê Đức Thƣờng [47], phƣơng thức khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc ở lƣu vực sông Ba chƣa bền vững. Một số đoạn sông đã bị suy thoái cạn kiệt, ví dụ đoạn hạ lƣu đập Đồng Cam tới cửa Đà Rằng. Trên lƣu vực sông Ba đã có một số hồ chứa lớn nhƣng chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu sử dụng tổng hợp cho chống lũ, phát điện, điều hòa dòng chảy, cấp nƣớc hạ du. Việc khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông còn mang tính đơn lẻ, chƣa có sự phối hợp giữa các ngành liên quan. Nhiều công trình bị xuống cấp, gây thất thoát một lƣợng nƣớc lớn. Hầu hết quy hoạch trên lƣu vực sông Ba chỉ chú trọng đến khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc mà chƣa quan tâm đến yêu cầu dòng chảy môi trƣờng. Tài nguyên nƣớc dƣới đất còn đƣợc khai thác một cách tùy tiện mà chƣa có sự phối hợp với khai thác sử dụng nƣớc mặt. Hiện nay trên lƣu vực sông Ba chƣa có cơ quan, tổ chức chịu trách nhiệm về quản lý tài nguyên nƣớc 27
  38. chung cho cả lƣu vực. Vì thế việc quản lý vận hành các công trình lớn trên hệ thống sông còn nhiều bất cập, chƣa có sự phối hợp trên toàn hệ thống. Quản lý tài nguyên nƣớc vẫn mang tính chất quản lý cung cấp nƣớc chƣa phải là quản lý nhu cầu nƣớc và hiện ngƣời sử dụng vẫn chƣa tham gia một cách thực sự vào quá trình quản lý và bảo vệ tài nguyên nƣớc trên lƣu vực. 1.5 Những khoảng trống chƣa đƣợc nghiên cứu trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba Nhìn chung, các nghiên cứu nêu trên đều đƣợc thực hiện trên cơ sở xem xét hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc cho các ngành cũng nhƣ nhiệm vụ thiết kế của các công trình. Điều này có nghĩa là nhu cầu sử dụng nƣớc đƣợc coi là không đổi (tùy theo kịch bản xem xét) tại các vị trí nhất định. Phƣơng pháp nghiên cứu chủ yếu áp dụng các mô hình thủy văn truyền thống để mô phỏng quá trình sử dụng nƣớc trên lƣu vực. Kết quả nghiên cứu tập trung đánh giá những khu vực thiếu nƣớc, từ đó đề xuất biện pháp công trình hoặc phi công trình cho phù hợp. Hầu hết các nghiên cứu đều chƣa xem xét đến giá trị kinh tế của nƣớc thay đổi tùy theo đối tƣợng, thời gian và vị trí sử dụng nƣớc. Ngoài ra, một số giải pháp đề xuất còn định tính mà chƣa đƣợc định lƣợng, khiến cho các nhà quản lý khó ra quyết định phù hợp. Phần lớn các nghiên cứu đã đƣa ra đƣợc các mâu thuẫn sử dụng nƣớc trên lƣu vực giữa thủy điện và tƣới, giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trƣờng. Các nghiên cứu chỉ dừng ở mức nêu vấn đề, phân tích nguyên nhân, mà chƣa thực sự có kết quả tính toán cụ thể. Trong khi việc định lƣợng bằng các công cụ mô hình toán có vai trò rất quan trọng nhằm hỗ trợ những nhà quản lý đƣa ra quyết định phù hợp. Dựa trên các đặc điểm và những tồn tại trong khai thác sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông Ba đã đƣợc các tác giả đƣa ra và phân tích, luận án sẽ hƣớng tới áp dụng công cụ mô hình toán để định lƣợng rõ hơn những tồn tại này. Công cụ mô hình thủy văn - kinh tế sẽ giúp cho ngƣời quản lý hiểu rõ sự mâu thuẫn, tồn tại là do tự nhiên, do quy hoạch hay do phƣơng thức quản lý sử dụng nƣớc. Chỉ khi hiểu rõ về những nguyên nhân dẫn đến tình trạng mâu thuẫn trong sử dụng nƣớc thì các nhà hoạch định chính sách mới có thể tìm kiếm giải pháp phù hợp. 28
  39. 1.6 Kết luận chƣơng 1 Mô hình thủy văn - kinh tế có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực liên quan đến quản lý tài nguyên nƣớc, bao gồm phân bổ nƣớc liên ngành, cấp nƣớc, nâng cấp cơ sở hạ tầng, kết hợp sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm, thể chế, thị trƣờng, cơ cấu giá, giải quyết xung đột, quản lý xuyên biên giới, ứng phó với biến đổi khí hậu, hạn hán, lũ lụt và chất lƣợng nƣớc. Trong khuôn khổ luận án, một số ứng dụng mô hình thủy văn kinh tế trên thế giới và ở Việt Nam đã đƣợc giới thiệu tóm tắt và đƣa ra một số nhận định. Qua đó, có thể thấy sự đa dạng trong cách thức tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu xây dựng và ứng dụng mô hình thủy văn – kinh tế. Tùy theo mục đích nghiên cứu, các phƣơng pháp đã đƣợc áp dụng có thể là phƣơng pháp mô phỏng hay phƣơng pháp tối ƣu, ngẫu nhiên hay tất định. Cấu trúc mô hình thủy văn – kinh tế có thể là kiểu ghép nhiều mô đun hay là một thể thống nhất. Phạm vi nghiên cứu có thể ở quy mô nhỏ (hệ thống thủy lợi nội đồng), lƣu vực sông vừa, hoặc lƣu vực sông lớn. Thời gian nghiên cứu thông thƣờng là một năm thủy văn. Do bản chất của mô hình là kết hợp các yếu tố kỹ thuật, kinh tế và thủy văn nên mô hình thủy văn - kinh tế là một công cụ tốt để thúc đẩy quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc. Kết quả tính toán từ các mô hình thủy văn - kinh tế là cơ sở có tính định lƣợng, giúp dự báo tác động của các công trình hoặc chính sách quản lý dự kiến đối với hệ thống lƣu vực sông. Trong nhiều năm qua, đã có sự tiến bộ về mô hình hóa trong kỹ thuật, kinh tế, sinh thái, thủy văn, và đôi khi trong các tác động chính trị và thể chế của các hệ thống tài nguyên nƣớc lớn, phức tạp và đa mục tiêu. Việc áp dụng các mô hình hệ thống trong thực tế đã đƣợc chứng minh là nâng cao hiệu quả trong thiết kế, quản lý và vận hành hệ thống tài nguyên nƣớc [48]. Tuy nhiên, các hệ thống tài nguyên nƣớc phức tạp hơn nhiều so với những gì mà các nhà phân tích đã, hoặc có lẽ sẽ, có thể mô hình hóa và giải đƣợc. Lý do không chỉ đơn giản vì hạn chế về khả năng tính toán hay số lƣợng các biến, các ràng buộc, các chƣơng trình con, hay các câu lệnh trong các chƣơng trình con. Thay vào đó là vì chúng ta không hiểu một cách đầy đủ về các quá trình vật lý, sinh hóa, sinh thái, xã hội, luật pháp và chính trị điều khiển trạng thái của hệ thống tài nguyên nƣớc [48]. 29
  40. Các mô hình toán sử dụng để mô phỏng hệ thống thực không thể phản ánh đầy đủ các tính chất, quy luật chuyển động của hệ thống thực, vì các quá trình tự nhiên của hệ thống thực đã bị giản hoá hoặc đƣợc biểu đạt theo một "quan niệm" nào đó của ngƣời nghiên cứu khi họ thiết lập các mô phỏng. Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu mà biểu đạt và sự giản hoá theo các dạng khác nhau. Tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng của mô hình mô phỏng là sự sai khác giữa giá trị thực và giá trị tính toán của các đặc trƣng mà ngƣời nghiên cứu quan tâm [5]. Chính vì vậy, việc phát triển mô hình là cả một nghệ thuật. Nó đòi hỏi kiến thức về hệ thống đƣợc mô hình hóa, các mục tiêu, thông tin cần biết và cả các kỹ năng phân tích tính toán [48]. Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc là một lĩnh vực có thời gian phát triển chƣa lâu nên còn rất nhiều điểm mới mẻ và khó áp dụng. Luận án đã tổng hợp và cập nhật thông tin về các văn bản pháp luật trong lĩnh vực này ở Việt Nam. Từ đó có thể thấy dù có tiến bộ nhƣng các văn bản pháp luật vẫn còn rất nhiều điểm chƣa thật sự đi vào cuộc sống, khó thực hiện trong thực tế. Để hỗ trợ trong công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc theo lƣu vực sông, mô hình toán đƣợc coi là công cụ có vai trò vô cùng quan trọng. Các mô hình này có thể định lƣợng hóa các tác động của các công trình hoặc chính sách quản lý dự kiến, từ đó sẽ hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách trong việc ra quyết định liên quan. Mô hình thủy văn - kinh tế có điểm khác biệt so với các mô hình thủy văn truyền thống nhờ việc coi trọng vai trò giá trị kinh tế trong sử dụng nƣớc. Điều này đã đƣợc các nhà khoa học trong lĩnh vực tài nguyên nƣớc thừa nhận. Hiện nay, Việt Nam đang hƣớng về cơ chế thị trƣờng theo định hƣớng xã hội chủ nghĩa. Vì vậy, trong quy hoạch, ra quyết định phân phối nguồn nƣớc cũng cần phải thấm nhuần quan điểm kinh tế: coi nƣớc là hàng hóa kinh tế đặc biệt. Đã có rất nhiều nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trong các lĩnh vực phân bổ sử dụng nƣớc liên ngành, mở rộng nâng cấp cơ sở hạ tầng, kết hợp sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm, thể chế thị trƣờng và cơ chế giá nƣớc, giải quyết xung đột, quản lý hạn hán và quản lý sử dụng đất. Việc lựa chọn công cụ mô hình thủy văn - kinh tế nên đƣợc nghiên cứu tùy theo từng bài toán cụ thể. Ở lƣu vực sông Ba trong những năm gần đây đã xảy ra nhiều vấn đề trong lĩnh vực khai thác sử dụng nƣớc. 30
  41. Việc sử dụng mô hình thủy văn - kinh tế với quan điểm trọng tâm coi nƣớc có giá trị kinh tế đặc biệt phù hợp trong bối cảnh nguồn nƣớc ngày càng trở nên cạn kiệt và khan hiếm. Vì những lý do đã nêu, nội dung tiếp theo của luận án sẽ tập trung vào nghiên cứu xây dựng một mô hình thủy văn - kinh tế áp dụng cho lĩnh vực phân bổ nƣớc liên ngành trên lƣu vực sông Ba. Sơ đồ tiếp cận của luận án đƣợc trình bày trong Hình 1.5. THIẾT LẬP BÀI TOÁN Đặc điểm tự Cơ sở khoa học nhiên, kinh tế, xã và thực tiễn hội LVS Ba thiết lập bài toán phân bổ nƣớc tối ƣu Hiện trạng và quy LVS Ba hoạch khai thác, sử dụng nƣớc Phân tích Đề xuất biện Dữ liệu đầu vào Mô hình thủy kết quả pháp nâng văn – kinh tế cao hiệu quả khai thác, sử Hệ thống kịch bản dụng nƣớc ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN – KINH TẾ Hình 1.5 Sơ đồ tiếp cận của luận án 31
  42. CHƢƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƢỚC LƢU VỰC SÔNG BA Theo Nghị định 120/2008 về Quản lý lƣu vực sông [38] và Luật TNN 2012 [4], quy hoạch tài nguyên nƣớc lƣu vực sông liên tỉnh bao gồm ba nội dung: 1. Phân bổ tài nguyên nƣớc; 2. Bảo vệ tài nguyên nƣớc; 3. Phòng, chống và khắc phục hậu quả tác hại do nƣớc gây ra. Trong ba nội dung này, thì nội dung đầu tiên chính là nội dung liên quan trực tiếp đến quá trình phát triển kinh tế xã hội của các địa phƣơng thuộc lƣu vực. Tài nguyên nƣớc ngày càng có những diễn biến bất ngờ và khó lƣờng do tác động của biến đổi khí hậu, trong khi nhu cầu của con ngƣời đối với loại tài nguyên quý giá này thì ngày càng gia tăng. Làm thế nào để điều hòa đƣợc giữa tài nguyên thiên nhiên và nhu cầu của con ngƣời luôn là câu hỏi mà các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách muốn tìm ra giải pháp hợp lý nhất. Với nội dung phân bổ tài nguyên nƣớc, ngƣời ta không chỉ cần tìm hiểu về số lƣợng và chất lƣợng nguồn nƣớc, hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc trên lƣu vực, mà quan trọng là phải tìm ra đƣợc tỷ lệ phân bổ cũng nhƣ thứ tự ƣu tiên cho các đối tƣợng khai thác, sử dụng nƣớc. Trong những năm gần đây, trên phƣơng tiện thông tin đại chúng đã có nhắc nhiều đến một số bất cập trong khai thác sử dụng nƣớc trên phạm vi lƣu vực sông Ba. Những bất cập này có bắt nguồn từ việc phân bổ tài nguyên nƣớc chƣa hợp lý hay không, cần phải có sự đánh giá cụ thể và định lƣợng. Trong khuôn khổ nội dung chƣơng 2 này, luận án tập trung vào phân tích đặc điểm tài nguyên nƣớc, hiện trạng khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc giữa các ngành, từ đó xây dựng bài toán và phƣơng pháp tiếp cận giải bài toán quy hoạch phân bổ nƣớc cho lƣu vực sông Ba. 2.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 2.1.1 Đặc điểm tài nguyên nước lưu vực sông Ba Lƣu vực sông Ba là một trong những lƣu vực nội địa lớn nhất Việt Nam. Lƣu vực sông Ba rộng khoảng 13.900km2 thuộc các tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk, Phú Yên và một phần nhỏ thuộc tỉnh Kon Tum. Đặc điểm khí hậu và địa hình ở lƣu vực sông Ba rất đặc biệt. Địa hình chia cắt mạnh do ảnh hƣởng của dãy Trƣờng Sơn, tạo ra các thung lũng độc lập kéo dài từ An Khê đến Phú Túc. Ngoài ra về phía hạ lƣu có núi non bao bọc ba 32
  43. phía Bắc, Tây, Nam, ôm lấy vùng đồng bằng Tuy Hòa rộng trên 24.000ha có xu thế mở rộng ra phía Biển [2]. 2.1.1.1 Đặc điểm mƣa năm Do ảnh hƣởng của địa hình kết hợp với gió mùa Tây Nam và gió mùa Đông Bắc, lƣu vực sông Ba đƣợc chia ra ba miền có khí hậu khác biệt là các khu vực Tây Trƣờng Sơn, Đông Trƣờng Sơn, và khu vực trung gian. Đặc điểm của kiểu khí hậu khu vực Tây Trƣờng Sơn là do gió mùa Tây Nam thổi qua vịnh Ben Gan mang theo hơi ẩm vào hàng năm từ tháng V đến tháng X tạo nên các trận mƣa dông với một lƣợng mƣa khá phong phú, tạo cho hầu hết lƣu vực một mùa mƣa ẩm dịu mát. Từ tháng XI đến tháng VI năm sau là một mùa khô ít mƣa, gây tình trạng thiếu nƣớc nghiêm trọng. Khu vực Đông Trƣờng Sơn chịu sự tác động mạnh mẽ của các nhiễu động thời tiết từ biển Đông vào và kết hợp với gió mùa Đông Bắc. Hàng năm từ tháng IX đến tháng XII các cơn bão muộn từ biển Đông đổ bộ vào đất liền, gặp dãy Trƣờng Sơn bão bị suy yếu tạo thành vùng áp thấp nhiệt đới kết hợp với gió mùa Đông Bắc gây mƣa lớn ở phần thƣợng nguồn trên dòng chính sông Ba và ảnh hƣởng khá mạnh mẽ cho vùng hạ du sông Ba, lƣu vực sông Hinh và một phần sông Krông Hnăng. Về mùa Đông do gió mùa Đông Bắc kết hợp bão muộn từ biển Đông hoạt động mang hơi ẩm từ biển Đông vào nên ở phần lƣu vực kể trên vẫn có mƣa nhƣng với lƣợng mƣa không nhiều. Do tác động qua lại của hai kiểu khí hậu Đông và Tây trƣờng Sơn, giữa hai luồng không khí Đông Bắc và Tây Nam tạo cho vùng Trung lƣu (từ An Khê đến Sơn Hoà) có mùa mƣa dịu mát từ tháng V đến tháng XI. Lƣợng mƣa thời kỳ này không lớn nhƣng lại kéo dài nhiều ngày, vì vậy rất thuận lợi cho cây trồng phát triển, nhất là cây công nghiệp và cây màu. Với ảnh hƣởng của các kiểu khí hậu khác nhau, mùa mƣa ở vùng hạ lƣu thƣờng bắt đầu muộn hơn mùa mƣa ở thƣợng và trung lƣu. Lƣợng mƣa bình quân hàng năm trên lƣu vực khoảng 1.740mm. Tuy nhiên, lƣợng mƣa biến động lớn theo không gian. Trong khi các vùng thƣợng nguồn sông Ba và sông Hinh có lƣợng mƣa hàng năm trên dƣới 3.000mm thì các vùng Cheo Reo, Phú Túc chỉ đón đƣợc lƣợng mƣa không quá 1.300mm (Hình 2.1). 33
  44. Hình 2.1 Bản đồ đẳng trị lƣợng mƣa trung bình nhiều năm lƣu vực sông Ba [44] 34
  45. Lƣợng mƣa trên lƣu vực phân phối không đều theo thời gian. Mùa mƣa ở vùng thƣợng và trung du thƣờng đến sớm từ tháng V và kết thúc vào tháng X hoặc tháng XI, kéo dài trong 6-7 tháng. Trong khi đó mùa mƣa vùng hạ du đến muộn và kết thúc sớm, chỉ kéo dài 3-4 tháng khoảng tháng IX đến tháng XII. Lƣợng mƣa mùa mƣa có thể chiếm đến 90% lƣợng mƣa cả năm ở khu vực Tây Trƣờng Sơn, hay 65-75% ở khu vực Đông Trƣờng Sơn, và 85-93% ở khu vực trung gian (Bảng 2.1). Sự biến động mƣa giữa các năm rất rõ rệt. Khu vực Đông Trƣờng Sơn có biến động lớn nhất do chịu ảnh hƣởng từ bão và các nhiễu động thời tiết. Lƣợng mƣa ở những năm mƣa nhiều có thể gấp hai đến ba lần những năm mƣa ít. Ngƣợc lại, khu vực Tây Trƣờng Sơn và khu vực trung gian có lƣợng mƣa năm ít biến động hơn do ít chịu ảnh hƣởng của bão và các nhiễu động thời tiết biển Đông. Kết quả phân tích tần suất lƣợng mƣa năm ở một số trạm khí tƣợng trên lƣu vực đƣợc trình bày trong Bảng 2.2. 2.1.1.2 Khả năng nguồn nƣớc các lƣu vực sông nhánh chính Dòng chính sông Ba bắt nguồn từ đỉnh núi Ngọc Rô cao 1.549m của dải Trƣờng Sơn. Từ thƣợng nguồn đến An Khê sông chảy theo hƣớng Tây Bắc - Đông Nam, sau đó chuyển hƣớng Bắc - Nam, đến cửa sông Hinh chảy theo hƣớng gần nhƣ Tây - Đông rồi đổ ra biển Đông tại Tuy Hòa. Tính từ thƣợng nguồn đến cửa ra (sông Đà Rằng), sông Ba có diện tích lƣu vực 13.900km2, với chiều dài sông chính là 374km, mật độ lƣới sông 0,22km/km2. Sông Ba thuộc loại sông kém phát triển so với các sông khác vùng lân cận. Hàng năm sông Ba đổ ra biển Đông xấp xỉ 10 tỷ m3 nƣớc. Các sông suối thuộc lƣu vực sông Ba thƣờng hẹp và sâu, độ dốc sông suối lớn nên có tiềm năng lớn về nguồn thủy năng. Mạng lƣới sông ngòi của lƣu vực sông Ba bao gồm 36 phụ lƣu cấp I, 54 phụ lƣu cấp II, 14 phụ lƣu cấp III. Trong đó, một số phụ lƣu có diện tích lƣu vực lớn gồm có: 1) Sông Ia Pi Hao bắt nguồn từ đỉnh núi Chƣ Dru cao 1180m. Sông chảy theo hƣớng Bắc - Nam sau đó chuyển hƣớng Tây Bắc – Đông Nam nhập vào sông Ba phía bờ phải. Chiều dài sông 70km, diện tích lƣu vực 552km2, hàng năm nhận một lƣợng mƣa khoảng 1.700mm, môđun dòng chảy hàng năm khoảng 22,0 l/s/km2, đổ vào sông Ba một lƣợng nƣớc khoảng 383 triệu m3 nƣớc. 35
  46. Bảng 2.1. Lƣợng mƣa tháng, năm bình quân nhiều năm tại các trạm Đơn vị: mm Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Khu vực Tây Trƣờng Sơn Plei Ku 4,4 7,3 30,4 86,1 237,3 360,8 376,0 480,5 381,7 206,2 68,7 12,2 2251,7 Pơ Mơ Rê 0,5 2,7 27,6 75,5 205,6 250,0 231,0 344,2 294,8 246,3 132,9 26,6 1811,9 Chƣ Sê 0,0 0,8 14,1 76,9 173,6 261,0 242,2 354,7 270,7 182,2 60,3 13,2 1649,8 Chƣ Prông 0,1 2,3 20,2 87,1 216,4 433,5 428,1 550,4 339,5 216,4 68,3 10,9 2373,1 Madrak 36,0 18,0 33,1 80,6 169,4 105,6 111,7 122,9 213,1 422,8 454,8 220,5 1988,5 Buôn Hồ 3,9 7,2 24,3 83,5 192,9 217,3 168,8 255,0 247,9 219,0 116,6 30,1 1566,4 Khu vực Đông Trƣờng Sơn Sông Hinh 71,2 28,9 38,0 56,0 123,7 119,1 111,2 94,2 226,8 519,9 671,3 291,4 2351,8 Sơn Thành 43,0 16,7 53,9 52,8 124,1 103,0 83,1 77,8 235,3 636,4 557,7 273,8 2257,7 Sơn Hoà 22,5 9,6 38,3 38,4 131,1 111,8 84,3 113,2 208,5 467,0 402,2 139,9 1766,8 Tuy Hoà 47,3 18,0 35,3 29,5 94,4 60,0 41,8 56,6 287,6 655,8 549,1 214,6 2090,1 Phú Lạc 48,0 20,5 45,1 34,0 81,6 45,6 34,8 44,2 249,6 622,3 508,7 264,4 1998,8 Khu vực trung gian An Khê 17,7 11,0 17,3 54,3 134,6 97,4 108,4 129,9 194,1 338,7 281,4 107,8 1492,7 Cheo Reo 1,2 4,2 16,7 62,5 154,4 145,3 128,5 157,4 225,2 234,7 146,3 27,0 1303,3 Phú Túc 0,0 2,1 11,6 35,2 144,7 90,0 102,2 126,8 190,0 284,9 175,5 51,3 1214,4 (Nguồn: [2]) Bảng 2.2. Giá trị các thông số thống kê và trị số lƣợng mƣa năm thiết kế Tên trạm X Xp (mm) (mm) Cv Cs 10% 25% 50% 75% 90% Khu vực Tây Trƣờng Sơn Plei Ku 2210 0,21 0,42 2818 2501 2178 1883 1643 Pơ Mơ Rê 1784 0,20 0,40 2256 2011 1760 1531 1342 Chƣ Prông 2335 0,28 0,63 3211 2734 2266 1861 1548 Chƣ Sê 1591 0,31 0,43 2235 1899 1556 1245 992 M’Đrak 2030 0,29 0,83 2829 2376 1948 1595 1336 Buôn Hồ 1599 0,10 0,19 1806 1704 1594 1489 1398 Khu vực Đông Trƣờng Sơn Sơn Thành 2207 0,29 1,06 3056 2552 2097 1743 1502 Sông Hinh 2252 0,28 1,23 3088 2576 2127 1793 1577 Sơn Hoà 1758 0,26 1,18 2369 1998 1670 1423 1261 Tuy Hoà 2053 0,26 1,00 2773 2351 1965 1659 1447 Phú Lạc 1999 0,33 0,81 2871 2379 1912 1524 1239 Khu vực trung gian An Khê 1485 0,23 0,36 1925 1698 1465 1250 1072 Cheo Reo 1292 0,19 0,59 1614 1440 1268 1118 1001 Phú Túc 1141 0,34 0,62 1658 1377 1101 862 676 (Nguồn: [2]) 36
  47. 2) Sông Đăk Pô Kô bắt nguồn từ đỉnh núi Công Di Ông cao 1.029m. Sông chảy theo hƣớng Đông Bắc - Tây Nam nhập vào bờ trái sông Ba với chiều dài sông 52km, diện tích lƣu vực 762km2. Hàng năm lƣợng mƣa rơi trên lƣu vực khoảng 1.570mm, môđun dòng chảy khoảng 18,7 l/s/km2, đổ vào sông Ba một lƣợng nƣớc khoảng 447 triệu m3 nƣớc. 3) Sông IaYun bắt nguồn từ đỉnh núi Công Lak có độ cao 1720m. Sông chảy theo hƣớng Bắc - Nam sau chuyển hƣớng Tây Bắc - Đông Nam đến Cheo Reo nhập vào bờ phải sông Ba. Chiều dài sông 175km, diện tích lƣu vực là 2.950km2. Hàng năm lƣu vực nhận lƣợng mƣa khoảng 1.580mm, môđun dòng chảy khoảng 18,9 l/s/km2, đổ vào sông Ba một lƣợng nƣớc khoảng 1.748 triệu m3 nƣớc. 4) Sông Krông Hnăng bắt nguồn từ đỉnh Chƣ Tun cao 1.215m, hƣớng chảy hình vòng cung theo hƣớng Bắc – Nam và Tây Bắc – Đông Nam. Sông dài 130km, diện tích lƣu vực 1.840km2, hàng năm nhận lƣợng mƣa khoảng 1.700mm, môđun dòng chảy khoảng 21,7 l/s/km2, tổng lƣợng dòng chảy khoảng 1.252 triệu m3. 5) Sông Hinh bắt nguồn từ đỉnh Chƣ H'Mu cao 2.051m, chiều dài sông 88km, chảy theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam đến vĩ độ 12050' Bắc sông chuyển sang hƣớng Nam – Bắc, gần đến thị trấn Sơn Hòa thì nhập vào bờ phải của sông Ba. Diện tích lƣu vực sông Hinh là 1.040km2, môđun dòng chảy bình quân nhiều năm khoảng 53,4 l/s/km2, tổng lƣợng dòng chảy bình quân khoảng 1.741 triệu m3. Môđun dòng chảy bình quân nhiều năm trên lƣu vực sông Ba đaṭ khoảng 23,6 l/s/km2. Một số đặc trƣng dòng chảy trung bình nhiều năm của các nhánh sông thuộc hệ thống sông Ba đƣợc trình bày trong Bảng 2.3. 2.1.1.3 Phân mùa dòng chảy Do ảnh hƣởng của khí hậu và địa hình, chế độ dòng chảy ở lƣu vực sông Ba cũng có sự khác biệt cho từng vùng. Mùa lũ khu vực thƣợng lƣu và trung lƣu đến sớm và kết thúc sớm hơn so với khu vực hạ lƣu. Mùa lũ khu vực bắc Tây Trƣờng Sơn (toàn bộ nhánh sông IaYun) kéo dài 5 tháng (từ tháng VII đến tháng XI), mùa kiệt 7 tháng (từ tháng XII đến tháng VI năm sau), chỉ chiếm 25-30% lƣợng nƣớc cả năm. Ở khu vực nam Tây Trƣờng Sơn (thƣợng nguồn sông Krông Hnăng), mùa lũ đến chậm hơn một 37
  48. tháng (từ tháng VIII đến tháng XII), có lƣợng dòng chảy chiếm 65-70% lƣợng nƣớc cả năm. Khu vực trung gian bao gồm phần lớn lƣu vực sông Ba, dọc theo thung lũng sông Ba kéo dài đến thƣợng nguồn sông Krông Hnăng, có tính trung gian khí hậu Tây và Đông Trƣờng Sơn. Mùa lũ ở đây thƣờng kéo dài 4 tháng (từ tháng IX đến tháng XII) có lƣợng nƣớc chiếm 70-75% lƣợng nƣớc cả năm. Cuối cùng là khu vực hạ lƣu có mùa lũ ngắn và muộn hơn cả, kéo dài chỉ 3 tháng (từ tháng X đến tháng XII). Mùa kiệt khu vực này dài 9 tháng nhƣng lƣợng dòng chảy cũng chỉ đạt từ 25-35% lƣợng nƣớc cả năm. Với chế độ dòng chảy phức tạp nhƣ vậy, rất khó để lựa chọn mô hình năm thủy văn chung cho cả lƣu vực. Tham khảo quy định mùa lũ và mùa cạn từ Quy trình vận hành liên hồ chứa (QTVHLH) trên lƣu vực sông Ba [49], mùa lũ kéo dài từ ngày 01/9 đến ngày 15/12 và mùa cạn từ 16/12 đến 31/8. Để tiện cho tính toán với bƣớc thời gian một tháng, trong nghiên cứu này, mùa lũ sẽ đƣợc coi là kéo dài từ tháng IX đến tháng XII, mùa cạn bao gồm các tháng còn lại. Bảng 2.3. Các đặc trƣng dòng chảy mặt của các sông trên lƣu vực Sông Tính đến Flv X0 Yo Q0 M0 W0 (km2) (mm) ( mm) (m3/s) (l/s.km2) (109m3) Ba An Khê 1350 1800 792 33,9 25,11 1,07 Ayun Cửa sông 2950 1580 597 55,8 18,92 1,76 Krông Hnăng Cửa sông 1840 1700 684 39,9 21,68 1,26 Sông Hinh Cửa sông 1040 2760 1859 61,3 58,94 1,93 Ba Củng Sơn 12410 1700 729 287 23,13 9,05 Ba Cửa sông 13900 1740 744 328 23,60 10,34 (Nguồn: [2]) 2.1.2 Nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Ba Lƣu vực Sông Ba có tiềm năng rất lớn về nông lâm nghiệp và thuỷ hải sản, với hơn 400.000 ha đất nông nghiệp và gần 1.000.000 ha đất lâm nghiệp, lƣu vực có điều kiện phát triển các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao nhƣ cà phê, cao su, tiêu, và lúa nƣớc cao sản. Lƣu vực sông Ba còn có nguồn thuỷ năng khá lớn với nhiều vị trí có thể xây dựng các công trình thuỷ điện vừa và lớn. Hệ thống sông Ba có vai trò hết sức quan trọng trong phát điện, cấp nƣớc nông nghiệp, công nghiệp, dân sinh, cải tạo môi trƣờng phục vụ phát triển kinh tế xã hội của các tỉnh Gia Lai, Đak Lak và Phú Yên [2]. 38
  49. 2.1.2.1 Nƣớc sử dụng cho nông nghiệp Nƣớc sử dụng cho nông nghiệp chủ yếu đƣợc khai thác trực tiếp từ sông và các hồ chứa. Nƣớc ngầm chỉ khai thác tƣới diện tích một số loại cây công nghiệp nhƣ cà phê, hồ tiêu thuộc một số khu vực ở thƣợng lƣu (các huyện Chƣ Sê, Ea Kar, Krông Hnăng). Trong số các công trình thủy lợi ở lƣu vực sông Ba có thể kể đến hai công trình có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Đập dâng Đồng Cam đƣợc xây dựng từ năm 1930 trên dòng chính sông Ba, cách biển 30km, cho đến nay vẫn hoạt động tốt, cung cấp nƣớc tƣới cho 19.500 ha đất canh tác, chủ yếu lúa nƣớc hai vụ cho đồng bằng Tuy Hòa. Hồ Ayun Hạ là hồ thủy lợi lớn nhất Tây Nguyên nằm trên nhánh Ia Yun. Hồ có dung tích 201 triệu m3, có năng lực thiết kế cấp nƣớc tƣới cho 13.500 ha đất canh tác của huyện Ayun Pa. Ngoài ra trên lƣu vực còn có gần 400 công trình thủy lợi (hồ chứa, đập dâng, trạm bơm) vừa và nhỏ với năng lực tƣới thiết kế 58.642ha, tƣới thực tế đƣợc 45.485ha [44]. 2.1.2.2 Nƣớc sử dụng cho sinh hoạt và công nghiệp Hiện tại nƣớc sử dụng cho sinh hoạt và công nghiệp cho các khu vực đô thị và nông thôn đƣợc khai thác từ cả hai nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm. Trên lƣu vực sông Ba có 11 nhà máy cấp nƣớc tập trung với công suất thiết kế 53.095 m3/ngày [44]. Trong đó, đáng kể nhất là nhà máy nƣớc Tuy Hòa lấy nƣớc ngầm tầng nông trên các bãi ven sông Ba có công suất 10.000m3/ngày, cấp nƣớc sinh hoạt và công nghiệp cho khu vực thành phố Tuy Hòa. Tiếp đó là nhà máy nƣớc thị xã An Khê có công suất 5.000m3/ngày. Các nhà máy cấp nƣớc khác đều có công suất dƣới 2.000m3/ngày. Ngoài ra, các công trình cấp nƣớc khu vực nông thôn thƣờng có quy mô nhỏ, với công suất trong khoảng 100-300m3/ngày. Nhiều ngƣời dân khu vực nông thôn vẫn sử dụng nguồn nƣớc mặt từ các sông suối, ao hồ hoặc khai thác nƣớc giếng đào, giếng khoan tại hộ gia đình [44]. 2.1.2.3 Nƣớc sử dụng cho các ngành khác Ngoài các đối tƣợng sử dụng nƣớc nêu trên, trong số những ngành tiêu hao nƣớc phải kể đến nƣớc dành cho nuôi trồng thủy sản. Trong đó, việc nuôi cá nƣớc ngọt trên các 39
  50. diện tích ao, hồ tự nhiên và các hồ chứa rải đều trên khắp lƣu vực phần lớn hình thức quảng canh sử dụng nguồn nƣớc mƣa tự nhiên hoặc nƣớc trữ trong các hồ chứa cấp nƣớc cho các nhu cầu sử dụng khác. Ví dụ điển hình là việc nuôi cá ở các hồ Ayun Hạ và hồ Sông Hinh. Việc nuôi cá nƣớc lợ chỉ có một số diện tích khu vực cửa sông ven biển thuộc thành phố Tuy Hòa, Tuy An với diện tích khoảng 30 ha [44]. Theo kết quả nghiên cứu của dự án Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba của VQHTL nhu cầu sử dụng nƣớc trên LVS Ba năm 2010 bao gồm trồng trọt 2065,8 triệu m3, chăn nuôi 12,9 triệu m3, công nghiệp 47,3 triệu m3, sinh hoạt 44,3 triệu m3, thủy sản 42 triệu m3. Dự kiến năm 2020 nhu cầu sẽ tăng lên là trồng trọt 2786,8 triệu m3, chăn nuôi 25,7 triệu m3, công nghiệp 100,6 triệu m3, sinh hoạt 57,8 triệu m3, thủy sản 52,5 triệu m3 [2]. Nếu chƣa xét đến nhu cầu nƣớc dành cho thủy điện và bảo vệ môi trƣờng thì phần lớn nguồn nƣớc trên lƣu vực sông Ba đƣợc dùng cho trồng trọt (chiếm khoảng 93,4% năm 2010 và 92,2% năm 2020). 2.2 Quá trình phát triển quy hoạch liên quan đến tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba 2.2.1 Quy hoạch thủy lợi Để phục vụ cho phát triển kinh tế, các tỉnh trên lƣu vực sông Ba đều đã có các quy hoạch thuỷ lợi của tỉnh nhƣ là “Quy hoạch thuỷ lợi tỉnh Gia Lai” do Viện Quy hoạch Thuỷ Lợi (VQHTL lập năm 1986 và rà soát lại năm 1999), “Quy hoạch thuỷ lợi tỉnh Đắc Lắk” do VQHTL lập năm 2000, “Quy hoạch thuỷ lợi tỉnh Phú Yên” do Trƣờng ĐHTL lập năm 1996. Báo cáo tổng kết Dự án “Xây dựng quy hoạch tổng thể sử dụng tài nguyên nƣớc tỉnh Phú Yên đến năm 2015 và dự báo đến năm 2020 theo hƣớng sử dụng tổng hợp, bảo vệ tài nguyên nƣớc, phòng chống suy giảm nguồn nƣớc và các tác hại do nƣớc gây ra” do Viện Khoa học Khí tƣợng thủy văn và Biến đổi khí hậu (VKHKTTV&BĐKH) thực hiện năm 2007. Trên phạm vi toàn lƣu vực, đã có “Báo cáo tổng quan sông Ba” do VQHTL lập năm 1994, báo cáo dự án “Quy hoạch sử dụng tổng hợp và bảo vệ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba” do VQHTL lập năm 2007, Báo cáo tổng kết dự án “Quy hoạch tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba” do Trƣờng ĐHTL lập năm 2008 [44]. Mặc dù trong cùng một giai đoạn có đến ba đơn vị nghiên cứu về quy hoạch tài nguyên nƣớc, tuy nhiên phạm vi ứng dụng tƣơng đối khác nhau. Nghiên cứu của VKHKTTV&BĐKH chỉ tập trung cho tỉnh Phú Yên, chƣa phản ánh hết đƣợc 40
  51. mối quan hệ dòng chảy và khai thác sử dụng nƣớc trên toàn lƣu vực. Nghiên cứu của Trƣờng ĐHTL tập trung vào các giải pháp chiến lƣợc về quy hoạch và quản lý, trong đó có hai giải pháp quan trọng bao gồm thành lập Tổ chức quản lý lƣu vực sông Ba và đƣa dòng chảy môi trƣờng vào thực hiện trong quản lý tài nguyên nƣớc. Cho đến nay, Tổ chức quản lý lƣu vực sông Ba vẫn chƣa đƣợc thành lập. Yếu tố dòng chảy môi trƣờng hiện nay đã đƣợc lồng ghép trong yếu tố dòng chảy tối thiểu. Năm 2014, Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lƣu vực sông Ba, ở đó giá trị dòng chảy tối thiểu đã đƣợc quy định cụ thể và có sự khác biệt về số điểm kiểm soát và giá trị lƣu lƣợng so với kết quả nghiên cứu của Trƣờng ĐHTL. Nghiên cứu của Viện QHTL tập trung vào các giải pháp công trình nhằm nâng cao khả năng phát triển và bảo vệ nguồn nƣớc. Cơ quan nghiên cứu đề xuất 185 công trình nâng cấp, 240 công trình xây dựng mới và 12 công trình thủy điện vừa và lớn kết hợp giảm lũ và tăng cƣờng lƣu lƣợng kiệt. Nhìn chung các quy hoạch thuỷ lợi đã đánh giá đƣợc đặc điểm và điều kiện nguồn nƣớc của sông Ba tại các vùng quy hoạch và đƣa ra các phƣơng án quy hoạch các công trình chủ yếu là hồ chứa và đập dâng vừa và nhỏ nhằm giải quyết nguồn nƣớc tại chỗ cho yêu cầu tƣới của các khu vực. Các quy hoạch này đã làm cơ sở để đầu tƣ các công trình thuỷ lợi của các tỉnh trong những thời gian qua, trong đó có hồ Ayun Hạ [2]. Mặc dù trong xu thế những năm gần đây, nghiên cứu về quy hoạch thủy lợi đã đƣợc xem xét cùng với các nhu cầu sử dụng khác nhƣ phát điện, phòng chống lũ, cấp nƣớc sinh hoạt Tuy nhiên, các quy hoạch đã lập vẫn chƣa đáp ứng yêu cầu và nội dung của quy hoạch tổng hợp và vẫn chỉ là quy hoạch đơn ngành. Các quy hoạch cũng chƣa xem xét đến giá trị kinh tế sử dụng nƣớc, bởi vậy các phƣơng án quy hoạch đƣa ra chƣa thực sự hiệu quả về mặt kinh tế xã hội. Phần lớn các nghiên cứu chỉ dừng ở mức đánh giá năng lực thiết kế của hệ thống công trình thủy lợi. Nếu hệ thống cấp nƣớc đảm bảo đƣợc tiêu chuẩn thiết kế (75%) thì nhu cầu sử dụng nƣớc đƣợc coi là đáp ứng. Điều này sẽ dẫn đến tình trạng khi gặp những năm thiếu nƣớc, có khu vực thì đƣợc đáp ứng đủ nhƣng có những khu vực sẽ bị thiếu nƣớc trầm trọng (đặc biệt là hạ du). 41
  52. 2.2.2 Quy hoạch thủy điện Quy hoạch khai thác thuỷ điện sông Ba đã đƣợc Uỷ ban sông Mê Kông và hãng Nippon Koei (Nhật) nghiên cứu từ những năm 1970. Từ sau 1975, quy hoạch khai thác thuỷ điện sông Ba đã đƣợc ngành điện nghiên cứu nhiều lần, đặc biệt là “Thuyết minh tổng quan khai thác bậc thang thuỷ điện sông Ba” do Viện Năng lƣợng và Điện khí hóa, Bộ Điện Lực lập năm 1985. Năm 1998 “Báo cáo quy hoạch bậc thang thuỷ điện sông Ba” đã đƣợc Công Ty Tƣ vấn xây dựng Điện 1 thuộc Bộ Công nghiệp lập và năm 2000 quy hoạch này lại đƣợc nghiên cứu bổ sung [44]. Các quy hoạch thuỷ điện đã đƣa ra sơ đồ khai thác thuỷ năng phù hợp với đặc điểm và điều kiện của lƣu vực sông Ba. Tuy nhiên trong quy hoạch mới xem xét chủ yếu mặt khai thác nguồn thuỷ năng của sông mà chƣa đề cập đến các ngành dùng nƣớc khác. Quy hoạch thủy điện đã đề xuất xây dựng hệ thống thủy điện bậc thang trên dòng chính và các sông nhánh chính sông Ba. Công suất phát điện của cả hệ thống theo quy hoạch là 737MW và tổng điện lƣợng là 3,22. 109 KWh/năm. Tính đến nay đã có hệ thống 5 cụm hồ chứa lớn với tổng công suất 530MW đi vào hoạt động. Trong đó, đáng lƣu ý có thủy điện An Khê – Ka Nak chuyển nƣớc từ thƣợng nguồn sông Ba sang sông Côn với lƣợng nƣớc ƣớc tính theo thiết kế khoảng 540 triệu m3 (ứng với mức bảo đảm 90%) chiếm đến 62% lƣợng nƣớc đến hồ An Khê [50] . Việc chuyển nƣớc từ sông Ba sang sông Côn đƣợc cho là sẽ mang lại lợi ích cho vùng hạ lƣu sông Côn, tuy nhiên tác động đến vùng hạ lƣu thủy điện An Khê trên sông Ba lại chƣa đƣợc đánh giá hết. Bởi vậy rất cần nghiên cứu thêm về tác động của các thủy điện trên hệ thống sông Ba đối với các nhu cầu sử dụng nƣớc khác, đặc biệt là tƣới. Ngoài quy hoạch thủy lợi và quy hoạch thủy điện, còn có quy hoạch cấp nƣớc sinh hoạt đô thị và nông thôn, quy hoạch thủy sản. Đây đều là các quy hoạch đơn ngành do từng ngành lập. 2.2.3 Quy hoạch tài nguyên nước Trong xu thế phát triển tài nguyên nƣớc gần đây, một số địa phƣơng đã có bƣớc tiến trong việc ban hành các quy hoạch tài nguyên nƣớc đa ngành. Lƣu vực sông Ba nằm trong phạm vi hành chính của các tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk và Phú Yên và một phần rất 42
  53. nhỏ thuộc Kon Tum. Năm 2011, UBND tỉnh Phú Yên ban hành quyết định về việc phê duyệt Quy hoạch tổng thể sử dụng tài nguyên nƣớc tỉnh Phú Yên đến năm 2015 và dự báo đến năm 2020 [51]. Năm 2015, UBND tỉnh Gia Lai đã có quyết định phê duyệt QHTNN tỉnh Gia Lai đến năm 2025 [52]. Nhìn chung, các quy hoạch tài nguyên nƣớc này đều có quan điểm quy hoạch khai thác sử dụng tổng hợp tài nguyên nƣớc. Tuy nhiên, nội dung của các quy hoạch hầu hết đƣợc kế thừa từ quy hoạch thủy lợi lƣu vực sông Ba. Vì thế, trong cả hai quy hoạch đều không đề cập đến các công trình thủy điện, mặc dù hai địa phƣơng này đều có khá nhiều công trình thủy điện lớn. 2.3 Hệ thống các hồ chứa thủy lợi, thủy điện lớn trên LVS Ba 2.3.1 Quá trình xây dựng và phát triển Dựa theo nhu cầu phát triển và kết quả từ các quy hoạch thủy lợi và quy hoạch thủy điện, cho đến nay trên hệ thống LVS Ba đã có một số hồ chứa lớn đƣợc hoàn thành và đi vào vận hành. Hồ thủy lợi lớn nhất trên LVS Ba là hồ Ayun Hạ bắt đầu hoạt động từ năm 1999. Hồ thủy điện Sông Hinh trên nhánh sông Hinh cũng bắt đầu phát điện trong năm này. Cho đến năm 2010 thì có thêm ba cụm hồ lớn khác đều là các hồ chứa thủy điện, bao gồm cụm hồ An Khê – Ka Nak, hồ Krông Hnăng, hồ Sông Ba Hạ (Hình 2.2). Một số thông số cơ bản của các hồ chứa đƣợc trình bày tóm tắt trong Bảng 2.4 và Phụ lục 2. Bảng 2.4 Một số thông số các hồ chứa trên hệ thống sông Ba TT Nhà máy thuỷ Sông Nlm Nđb MNDBT MNC điện (MW) (MW) (m) (m) 1 Kanak Ba 13 6,5 515 485 2 An Khê Ba 160 30,3 429 427 3 Ayun Hạ Ayun 3 204 195 4 Krông Hnăng Krông Năng 64 12,1 255 242.5 5 Sông Hinh Sông Hinh 70 22,9 209 196 6 Sông Ba Hạ Sông Ba 220 33,3 105 101 Nguồn: [49] Ghi chú: Nlm, Nđb: công suất lắp máy, công suất đảm bảo; MNDBT, MNC: mực nƣớc dâng bình thƣờng, mực nƣớc chết. 43
  54. Hình 2.2 Bản đồ vị trí một số công trình thủy lợi, thủy điện lớn trên HTS Ba [44] 44
  55. 2.3.2 Các vấn đề nảy sinh sau khi các hồ chứa lớn hoàn thành và đi vào hoạt động Theo Bộ TN&MT [50], trong 11 năm hoạt động (2000-2011), hồ Ayun Hạ thƣờng xuyên thừa nƣớc. Duy nhất chỉ có năm 2005 mực nƣớc hồ xuống dƣới mực nƣớc chết. Cụm hồ Kanak – An Khê mới đi vào hoạt động thì năm 2012 đã thiếu nƣớc. Hồ Sông Ba Hạ nằm ở hạ lƣu nên bị ảnh hƣởng bởi sự điều tiết của các hồ thƣợng lƣu. Trong thời gian hoạt động (2010 -2012), mực nƣớc hồ thƣờng xuyên rơi vào vùng hạn chế cấp nƣớc. Hồ sông Hinh có dung tích hữu ích lớn, nguồn nƣớc dồi dào, vì thế hầu hết các năm hoạt động đều thừa nƣớc. Sự thừa, thiếu của các hồ chứa chính là một biểu hiện của việc hoạt động không hiệu quả trên toàn hệ thống. Một phần lý do là do mỗi hồ chứa trên hệ thống do một đơn vị quản lý. Hồ Ayun Hạ do Công ty QL,KTCTTL Gia Lai quản lý; Cụm CTTĐ An Khê – Kanak do Công ty Thủy điện An Khê- Kanak (thuộc Tổng Công ty Phát điện 2) quản lý; CTTĐ Krông Hnăng trên nhánh sông Krông Hnăng do CTCP Sông Ba quản lý; CTTĐ Sông Hinh trên nhánh sông Hinh do CTCP Thủy điện Vĩnh Sơn – Sông Hinh quản lý; CTTĐ Sông Ba Hạ trên dòng chính ở khu vực hạ lƣu sông Ba do CTCP TĐ Sông Ba Hạ quản lý. Công trình thủy điện An Khê có nhiệm vụ chuyển nƣớc từ sông Ba sang sông Côn nhằm giải quyết vấn đề thiếu nƣớc trầm trọng trên lƣu vực sông Côn, dẫn đến việc thiếu nƣớc lại xảy ra trên hạ lƣu sông Ba. Quá nhiều đập dâng nhỏ ở trung và thƣợng lƣu, đập dâng Đồng Cam lớn ở hạ lƣu nhƣng không có hồ điều tiết thƣợng nguồn là những bất cập trong phƣơng thức khai thác và sử dụng tài nguyên nƣớc. Đoạn sông khu vực hạ lƣu đập Đồng Cam ra đến biển có chiều rộng lòng sông từ 1-2km nhƣng gần nhƣ khô cạn và nổi lên toàn là cồn cát trắng trong mùa khô [45]. Đồng thời, ngay dƣới hạ lƣu thị xã An Khê là một loạt các hồ chứa thủy điện dung tích nhỏ (điều tiết ngày đêm) là Đăk Srông (18MW), Đăk Srông 2 (24MW), và Đăk Srông 2A (18MW), gây chia cắt lòng sông. Hoặc hạ lƣu thủy điện sông Ba Hạ có đoạn sông gần 8km bị suy giảm dòng chảy nghiêm trọng. Một số vấn đề môi trƣờng khác cũng đƣợc tác giả đề cập bao gồm: giảm diện tích rừng nguyên sinh, rừng phòng hộ đầu nguồn; chƣa thực hiện tốt việc đền bù, di dân tái định cƣ; việc điều hành xả lũ từ các hồ chứa gây ngập lụt hạ lƣu [46]. 45