Cần dữ liệu nước ngầm cho các nhà hoạch định chính sách

Cấp nước

Cần dữ liệu nước ngầm cho các nhà hoạch định chính sách

Cập nhật: Thứ sáu, 17/5/2024 | 11:26:35 Sáng

Có bao nhiêu nước ngầm và chính xác chúng nằm ở đâu? Các hiện tượng thời tiết cực đoan và biến đổi khí hậu đang tác động đến tài nguyên nước ngầm như thế nào? Đó là những câu hỏi mà các nhà quản lý cần được giải đáp với những dữ liệu tin cậy, chính xác và kịp thời nhất để có thể ra quyết định thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đó là những câu hỏi mà các nhà quản lý cần được giải đáp với những dữ liệu tin cậy, chính xác và kịp thời nhất để có thể ra quyết định thích ứng với biến đổi khí hậu.

Một trục thủy lợi ở miền nam Oregon, Mỹ vào ngày 27/5/2019. Phun nước ở độ cao thấp để ít bay hơi là biện pháp tiết kiệm nước mà một số nông dân thực hiện để đối phó với mực nước ngầm cạn kiệt. Ảnh: Emily Cureton

Sự phụ thuộc vào nước ngầm

Trong suốt chiều dài lịch sử, nước ngầm đóng vai trò thiết yếu cho sự tồn tại và phát triển của con người cũng như nền nông nghiệp.

Ở thế kỷ 16, Leonardo da Vinci đã trình bày nhiều lý thuyết của mình về cách Trái đất hình thành, trong đó đặc biệt nhấn mạnh những cơ chế vận động của nước ngầm. Ông cho rằng nước ngầm di chuyển theo một mạng lưới các mạch và có các điểm thoát ra khỏi bề mặt như suối - một nguồn nước ngọt cực kỳ quan trọng thời bấy giờ. Ông đã phán đoán chính xác rằng có một lượng lớn nước ngọt ẩn sâu dưới lòng đất mà mắt thường không nhìn thấy được. Thật vậy, theo ước tính hiện nay, hơn 95% nước ngọt trên Trái Đất tồn tại dưới dạng nước ngầm.

Trong suốt thế kỷ 19 và 20, các tầng chứa nước ngầm khổng lồ như Great Artesian Basin ở Úc và Ogallala ở miền trung nước Mỹ đã cung cấp nước cho hàng triệu người dân và hỗ trợ cho sự phát triển nông nghiệp mạnh mẽ. Những tầng chứa nước khổng lồ này đóng vai trò "bảo hiểm” cho thời kì hạn hán. Chẳng hạn, những năm gần đây, California đã phải bơm một lượng lớn nước ngầm để duy trì hoạt động nông nghiệp trong các tháng khô hạn. Một nghiên cứu cho thấy nước ngầm cung cấp 2/3 lượng nước sử dụng của California trong thời kỳ hạn hán và 1/3 trong thời kỳ không hạn hán.

Các quốc gia khác, chẳng hạn như Vương quốc Tonga ở Nam Thái Bình Dương, phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn nước ngầm ở gần bề mặt. Quốc gia này nằm giữa biển và cực kỳ dễ bị ảnh hưởng bởi mực nước biển dâng.

Trên khắp các lục địa, hầu như tất cả các thành phố và làng mạc đều có những giếng lấy nước từ những tầng nước ngầm trong lòng đất để sử dụng cho sinh hoạt hằng ngày.

Nhiều tầng chứa nước chính của Trái Đất đang cạn kiệt nghiêm trọng, và nước ngầm sẽ ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu với các đợt nắng nóng xảy ra nhiều hơn và dữ dội hơn, diện tích đất đai bị khô cằn tăng lên và thiên tai bão lũ diễn biến bất thường. Các nguồn nước trên bề mặt sẽ bị ảnh hưởng và chắc chắn nước ngầm sẽ trở thành một nguồn quan trọng.

Tuy nhiên, chúng ta vẫn không biết chính xác trữ lượng nước ngầm ẩn giấu của Trái Đất là bao nhiêu. Chúng ta chỉ có thể nhận thấy sự suy giảm thông qua mực nước giếng khoan giảm hoặc qua các nghiên cứu địa vật lý quy mô toàn cầu. Việc thiếu hụt dữ liệu về nước ngầm gây ra khó khăn khi xây dựng chính sách giúp các cộng đồng và ngành công nghiệp ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu.

Xét theo góc độ hoạch định chính sách, việc quản lý nước ngầm thường thiếu minh bạch. Tờ The New York Times năm ngoái đã đề cập rằng ở Mỹ rất thiếu các quy định nhất quán giữa các bang và trong nội bộ các bang về tiếp cận nước ngầm. Trong nhiều trường hợp, việc khai thác nước ngầm hoàn toàn không được quản lý hoặc bị "lạc lối” trong một mớ bòng bong các quy định - thực chất là để mọi người "tự do khai thác”.

Tình trạng này càng trở nên trầm trọng do thiếu dữ liệu cơ bản, chẳng hạn như không biết có bao nhiêu giếng khoan trên địa bàn quận hạt, chứ đừng nói đến khối lượng nước đang được bơm là bao nhiêu. Tình huống tương tự cũng diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới.

Kinh nghiệm của New Zealand: Xây dựng cơ sở dữ liệu mở

Một trong những khó khăn trong việc phát hiện những thay đổi của nguồn nước ngầm là các tầng chứa nước này không phản ứng theo cách rõ ràng như các nguồn nước mặt trong các sự kiện thời tiết khắc nghiệt. Những mô hình khí hậu thậm chí còn cung cấp ít thông tin về sự thay đổi của nguồn nước ngầm trong những hiện tượng thời tiết cực đoan hơn là trong trạng thái bình thường.

Ngay cả khi tốc độ khai thác nước ngầm đạt đến trạng thái ổn định (tức lượng nước được lấy ra cân bằng bởi lượng nước được bổ sung tự nhiên) thì cũng rất khó để xác định các chuyển động của nước sẽ phản ứng như thế nào trước những thay đổi về mô hình khí hậu.

Chúng ta hiện không có đủ dữ liệu về nước ngầm để ra các quyết định chính sách quan trọng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tại một số nơi như New Zealand đã bắt đầu có các cuộc thảo luận về hệ thống nước ngầm nông (cách bền mặt từ một đến vài mét) trong những chương trình nghị sự về biến đổi khí hậu.

Ở đô thị, những hệ thống nước ngầm này không được dùng như một nguồn cung cấp nước do nguy cơ ô nhiễm, nhưng chúng có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết cấu của các tòa nhà, công trình và cơ sở hạ tầng ngầm.

Năm 2010 và 2011, thành phố ven biển Christchurch của New Zealand đã trải qua những trận động đất lớn. Vì nằm trên một chuỗi các tầng chứa nước nên một vài khu vực có mực nước ngầm cao đã bị lỏng hóa (liquefaction). Đất bão hòa nước bị hóa lỏng và nhiều ô tô đã bị lún trong đất.

Xe bị nuốt chửng vì tình trạng đất bị lỏng hóa sau trận động đất ở Christchurch ngày 22/2/2011. Áp lực nước ngầm có thể đã làm cho tình trạng hóa lỏng này trở nên trầm trọng hơn tại một số khu vực. Ảnh: Geoff Trotter

Gần đây, khi biến đổi khí hậu thay thế động đất, tầngnước ngầm quá gần mặt đấtcùng với mực nước biển dâng đang tạo thêm nhiều thách thức kỹ thuật cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng ngầm và các tòa nhà chống chịu ở Christchurch. Lớp đất đệm khô vốn có vai trò chống sụt lún bề mặt đang bị giảm đáng kể.

Mặc dù động đất là điều không ai muốn nhưng sự kiện động đất ở Christchurch đã tạo ra một tác động tích cực cho New Zealand là hình thành nên một cơ sở dữ liệu địa kỹ thuật quốc gia và thay đổi mô hình dữ liệu mở trong ngành công nghiệp.

Sau các trận động đất, người ta đã thực hiện hàng ngàn thử nghiệm để đánh giá độ bền và phản ứng của đất đối với ứng suất động và tĩnh. Đồng thời, hơn 1.000 thiết bị đo áp suất nước ngầm (piezometer) được lắp đặt để theo dõi mực nước ngầm. Lượng nước là yếu tố quan trọng quyết định độ bền của đất. Ở những khu vực tại Christchurch có mực nước ngầm cách mặt đất hơn 3m, thiệt hại ít hơn đáng kể, chỉ bằng 1/10 so với các khu vực đất hóa lỏng ở phía đông.

Trước đây, thông tin địa kỹ thuật thường được các công ty tư vấn kỹ thuật "găm giữ” độc quyền. Tuy nhiên, giờ đây các bên liên quan đã đồng ý chia sẻ dữ liệu giữa khu vực công và tư, tạo ra một cơ sở dữ liệu mở.

Bằng cách sử dụng thông minh cơ sở dữ liệu mở, các công ty tư vấn kỹ thuật có thể truy cập vào một lượng lớn dữ liệu hơn và đưa ra các quyết định tốt hơn về các dự án của họ. Ngành xây dựng và các công ty bảo hiểm cũng thu được lợi ích đáng kể, vì họ có các thông số cho hoạt động sát sườn của mình - ví dụ như xây các tòa nhà chống chịu động đất và sụt lún tốt hơn hay định lượng rủi ro bảo hiểm chính xác hơn.

Các hoạt động theo dõi mực nước ngầm quy mô lớn tại Christchurch trong 10 năm qua cho thấy hệ thống nước ngầm nông nằm bên dưới thành phố là một mạng lưới cực kỳ phức tạp. Hệ thống này biến động liên tục và phản ứng mạnh mẽ với các yếu tố bên ngoài như lượng mưa, cùng các tác động khác ít rõ ràng hơn.

Bên cạnh đó, hệ thống cũng không đồng nhất theo từng khu vực. Điều này được minh chứng bởi dữ liệu từ 250 thiết bị đo áp suất nước ngầm tự động. Đồng thời, nó cũng cho thấy những khoảng trống đáng kể trong dữ liệu, vì mực nước ngầm có thể thay đổi đáng kể trên những khoảng cách ngắn.

So với Christchurch, các thành phố ven biển khác của New Zealand có mức độ không chắc chắn cao hơn đáng kể. Người ta không biết rõ tình hình nước ngầm dưới chân mình và chỉ có thể phỏng đoán.

Nguồn: Harvard Data Science Review

---------------------------------------------------

Việt Nam đang lún từng ngày do khai thác nước ngầm bừa bãi

Các kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học công nghệ và Kinh tế xây dựng Hà Nội (Sở Xây dựng Hà Nội) cho thấy Hà Nội đang có hiện tượng lún từng ngày. Nhiều khu vực đáng chú ý ở Hà Nội có tốc độ sụt lún từ 20-45 mm/năm. Nguyên nhân được chỉ ra là do khai thác nước ngầm bừa bãii.

Tương tự, ở khu vực rộng lớn hơn như Đồng bằng sông Cửu Long, sụt lún cũng đang diễn ra trong khoảng từ 10-25mm/năm hoặc hơn, theo một nghiên cứu do Trường Đại học Cần Thơ và Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam chủ trì. Nước ngầm được quy là thủ phạm chính gây ra tình trạng này. Vì lượng nước ngầm sử dụng không bị tính phí nên tình trạng khai thác nước ngầm quá mức và sử dụng nước ngầm không hiệu quả thường diễn ra ở các vùng nông thôn.

Bộ Tài Nguyên và Môi trường thừa nhận, Việt Nam đang thiếu thông tin và số liệu về hiện trạng khai thác nước ngầm tại các khu vực. Mạng quan trắc về tài nguyên nước ngầm vẫn còn khá thưa, trong khi các trang thiết bị đa phần là thủ công, lạc hậu. Tất cả dẫn đến tình trạng thiếu dữ liệu để phục vụ cho các quyết sách nhằm bảo vệ và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước ngầm.

Theo KH&CN