Nguyễn Minh Quang
15 tháng 4 năm 2019
Ngập nước ở thành phố Cần Thơ [Ảnh:
Vietnamnet]
PHẦN DẪN NHẬP
“Dùng nước biển ‘cứu’ ĐBSCL [Đồng
bằng sông Cửu Long] thoát ngập” là tựa đề của một bài báo đăng trên tờ Thanh Niên [1] để trình
bày một giải pháp nhằm mục đích ngăn chận hiện tượng sụt lún mặt đất ở ĐBSCL, mà
theo kết quả nghiên cứu gần đây của trường Đại học Utrecht ở Hòa Lan, là do
việc khai thác nước ngầm quá mức trong vài thập niên vừa qua [2], khiến ĐBSCL
có thể chìm xuống biển vào năm 2100 [3].
Giải pháp nầy do Giáo sư Tiến sĩ (GS TS) Nguyễn Văn Đạt, nguyên Trưởng
khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh (Trường
Cao đẳng Công chánh, Trung tâm Quốc gia Kỹ thuật Phú Thọ, Sài Gòn trước năm
1975), đề nghị. Tại sao nước biển có thể
dùng để cứu ĐBSCL thoát ngập? Giải pháp do
GS TS Nguyễn Văn Đạt đề nghị có khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế hay
không? Bài viết nầy có mục đích trả lời
hai câu hỏi vừa nêu và đề nghị các biện pháp giúp ngăn chận sự sụt lún của
ĐBSCL mà không cần phải dùng đến nước biển.
SỤT LÚN MẶT ĐẤT DO KHAI
THÁC NƯỚC NGẦM
Hình 1: Sụt lún mặt đất ở thung lũng San Joaquin, California
[4]
Hiện tượng sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm thiếu kiểm
soát xảy ra từ thành thị đến nông thôn ở nhiều nơi trên thế giới: thí dụ như ở
thung lũng San Joaquin, California; thành phố Long Beach, California; thành phố
News Orleans, Louisiana; thành phố Mexico, Mexico; thành phố Jakarta, Indonesia
và thành phố Bangkok, Thái Lan. Nhưng
nổi tiếng nhất có lẽ là thung lũng San Joaquin (xem Hình 1) với bức ảnh chụp
cây cột đèn đánh dấu cao độ của mặt đất trong các năm 1925, 1955 và 1977 [4,5].
Nước ngầm là nước nằm trong khoảng trống (pore spaces) giữa
các hạt sạn hoặc cát ở trong lòng đất. Nước
nằm trong các lớp sạn hoặc cát, che phủ bên trên lẫn bên dưới bởi các lớp cát
mịn hoặc đất sét, được gọi là tầng nước ngầm kín (unconfined aquifer) và thường
có áp suất rất cao. Nếu tầng nước ngầm
không có lớp che phủ bên trên, nó được gọi là tầng nước ngầm hở (unconfined
aquifer) và chịu áp suất của khí quyển cộng với cột nước ở bên trên.
Hình 2: Lớp cát mịn hay đất sét bị nén khiến mặt đất sụt lún
[Ảnh: USGS]
Ngoài sạn và cát, các tầng nước ngầm còn có những lớp cát mịn
hoặc đất sét nằm ở giữa và chúng chính là nguyên nhân khiến cho mặt đất bị sụt
lún khi các tầng nước ngầm bị khai thác quá mức. Những lớp cát mịn và đất sét được cấu tạo bởi
các hạt dài và dẹp, được sắp xếp một cách “lộn xộn” khi lắng đọng nên còn nhiều
khoảng trống để chứa nước (xem Hình 2).
Khi nước được bơm ra khỏi các tầng nước ngầm, áp suất của tầng nước ngầm
kín hoặc cột nước bên trên tầng nước ngầm hở sẽ giảm, các lớp cát mịn hoặc đất
sét bị nén xuống vì các hạt sắp xếp lại một cách “có lớp lang” khiến cho mặt
đất bị sụt lún [6]. Sự sụt lún mặt đất
do khai thác nước ngầm quá mức thì vĩnh viễn và không thể đảo ngược, cao độ mặt
đất không thể phục hồi như xưa cho dù các tầng nước ngầm có được làm đầy trở
lại [5]. Cho đến nay, giải pháp có hiệu
quả duy nhất có thể ngăn chận hiện tượng sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm
là giảm việc khai thác [4].
DÙNG NƯỚC BIỂN CỨU
ĐBSCL THOÁT NGẬP
Để cứu ĐBSCL thoát ngập, đúng ra là ngăn chận hiện tượng sụt
lún mặt đất do khai thác nước ngầm gây ra, GS TS Nguyễn Văn Đạt đã đề xuất hai
giải pháp “rất mới” [?], đó là tận dụng nguồn nước biển để làm đầy các kho nước
ngầm tự nhiên (trả nước biển cho các tầng ngầm) và ngọt hóa nước biển để làm
nguồn nước thay thế cho nước ngầm.
Giải pháp 1: Trả nước
biển cho các tầng ngầm
Hình 3: Trả nước biển cho tầng nước ngầm [1]
“Các tầng nước ngầm đầy
nước, dù là nước mặn cũng sẽ là chỗ dựa cơ học vững chắc chống sụt lún mặt đất
do sức nặng của các công trình đô thị nằm trên đó gây ra. Do đó, ĐBSCL có thể tận dụng nguồn nước biển
dồi dào để làm đầy các tầng ngầm, hồi sinh các con sông cổ đã bị khai thác quá
nhiều qua 2 con đường: dẫn nước theo phương ngang và phương đứng [Xem Hình
3].
Cụ thể, ở phương thẳng đứng, nước biển sẽ được chặn lại bởi hệ thống đê
biển bằng bê tông than xỉ có xử lý, sau đó dẫn tự nhiên qua một mạng lưới các
đường ống composit hoặc nhựa mềm (độ dài khoảng 60-150 m tùy độ sâu của tầng
ngầm, được nối từ nhiều đoạn), chạy thẳng xuống tầng ngầm. Theo phương ngang, lắp đặt những tấm lưới
hình chữ nhật 100x200 mm, cách nhau 200 mm ngăn mặn, độ dài trùng độ sâu trong
nước. Nước biển vào sẽ gặp lưới chặn lại, ngấm dần xuống tầng nước ngầm.”
[1]
GS TS Nguyễn Văn Đạt đánh giá: “Rõ
ràng hai giải pháp thu nước biển theo phương đứng và ngang cùng chảy vào tầng
ngầm là khá quan trọng, không những giảm thiểu tốc độ xâm nhập mặn mà còn giảm
cả chiều sâu vào đất liền của nó. Đương nhiên độ sụt lún sẽ giảm theo."
Giải pháp trả nước biển lại cho các tầng nước ngầm của GS TS
Nguyễn Văn Đạt không khả thi về mặt kỹ thuật vì các điều kiện địa chất và địa
thủy học ở ĐBSCL. Thứ nhất, các tầng
nước ngầm được khai thác thường là các tầng nước ngầm kín ở rất sâu, có áp suất
nước rất cao, và được che phủ bởi các lớp đất sét rất dày; do đó, nước biển ở
trên mặt đất không thể tự chảy hay ngấm xuống các tầng nước ngầm ở dưới sâu mà
phải dùng bơm có công suất cao để đẩy nước biển xuống các tầng nước ngầm. Thứ nhì, dùng nước biển trả cho các tầng nước
ngầm sẽ làm nhiễm mặn và giúp cho nước mặn xâm nhập sâu hơn vào các tầng nước ngầm
nầy.
Giải pháp 2: Ngọt hóa
nước biển
“Ngoài con đường dẫn nước biển chảy
vào các tầng ngầm, GS Nguyễn Văn Đạt hiến kế còn con đường thứ 2 ‘cứu’ ĐBSCL
thoát khỏi ngập lụt, đó là ngọt hóa nước biển.
Theo ông, lưu lượng khai thác nước ngầm ngày càng tăng cao là do ô nhiễm
nguồn nước, cạn kiệt nguồn nước, khiến người dân không đủ lượng nước ngọt cần
thiết để phục vụ sinh hoạt, canh tác.
Nếu có thể áp dụng các biện pháp ngọt hóa nước biển đủ cung cấp cho
người dân thì sẽ chẳng còn ai khai thác nước ngầm nữa. ‘Nguồn nước biển sau khi được ngọt hóa sẽ
được dẫn vào hệ thống sông ngòi khắp ĐBSCL, vừa cung cấp cho người dân sinh
hoạt, phục vụ canh tác, vừa có thể cung ứng thêm sản phẩm cho ngành du lịch khi
có thêm các du thuyền được trang bị tiện nghi phục vụ du lịch sinh thái.’" [1]
Lý thuyết là như thế. Nhưng
thực hành là một chuyện khác, vì GS TS Nguyễn Văn Đạt không cho biết “ngọt hóa
nước biển” bằng cách nào và ngọt hóa bao nhiêu để “dẫn vào hệ thống sông ngòi
khắp ĐBSCL.”
Hiện nay, kỹ thuật để “ngọt hóa nước biển” thông dụng nhất
trên thế giới là kỹ thuật thẩm thấu ngược (reverse osmosis), trong đó áp suất
được dùng để đẩy chất lỏng qua một màn bán thấm (semipermeable membrane) theo
hướng ngược lại với hiện tượng thẩm thấu tự nhiên (chất lỏng di chuyển từ nơi
có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao).
Kết quả là chất hòa tan (muối) bị giữ lại bên phía có nồng độ cao và
chất lỏng nguyên chất (nước) di chuyển qua phía có nồng độ thấp ở bên kia màn
bán thấm (Hình 4).
Hình 4: Thẩm thấu và thẩm thấu ngược [Ảnh: www.kandrwaterservice.com]
Nếu dùng kỹ thuật thẩm thấu ngược, giải pháp “ngọt hóa nước
biển” có lẽ không khả thi về mặt kinh tế vì chi phí xây cất và điều hành một
nhà máy lọc nước biển bằng kỹ thuật thẩm thấu ngược rất cao. Thí dụ như nhà máy lọc nước biển có công suất
50 triệu gallons/ngày (190.000 m3/ngày) ở thành phố Carlsbad,
California, hoàn tất vào tháng 12 năm 2015 với chi phí tổng cộng khoảng 1 tỉ
USD (Hình 5). Giá thành của nước thành
phẩm thay đổi từ 1,63 đến 1,83 USD/m3 (2.014 đến 2.257 USD/acre-foot)
theo thời giá năm 2012 [7]. Để so sánh, giá
thành của nước mặt trong hồ chứa thay đổi từ 0,82 đến 0,85 USD/m3 (1.014
đến 1.057 USD/acre-foot) [8] và giá thành trung bình của việc khai thác nước
ngầm là 0,02 USD/m3 [9].
Hình 5: Nhà máy lọc nước biển ở Carlsbad, California [Ảnh:
ES&E]
KHÔNG DÙNG NƯỚC BIỂN MÀ
ĐBSCL VẪN THOÁT NGẬP
Như đã trình bày ở trên, mặt đất sụt lún là do việc khai thác
nước ngầm quá mức. Hiện tượng sụt lún
nầy thì vĩnh viễn và không thể đảo ngược vì cao độ của mặt đất không thể phục
hồi như xưa cho dù các tầng nước ngầm có được làm đầy trở lại. Giải pháp có hiệu quả duy nhất có thể ngăn
chận mặt đất tiếp tục sụt lún là giảm việc khai thác nước ngầm.
Điểm then chốt ở đây là phải giảm việc khai thác nước ngầm
như thế nào để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến việc phát triển, vì nước ngầm là
một nguồn tài nguyên quan trọng và đáng kể của ĐBSCL. Tùy theo điều kiện thủy học tự nhiên của từng
vùng, việc khai thác nước ngầm ở ĐBSCL có thể được ấn định như sau:
1. Nước ngầm không được khai thác để
canh tác lúa trong toàn thể ĐBSCL.
2. Ở vùng không bị nước mặn xâm nhập,
việc khai thác nước ngầm phải được giới hạn tối đa. Tận dụng nguồn nước mặt để cung cấp nước gia
dụng và canh tác.
3. Ở vùng bị nước mặn xâm nhập theo mùa,
tận dụng nguồn nước mặt trong mùa mưa.
Chỉ sử dụng nước ngầm để cung cấp nước gia dụng và canh tác hoa màu cần ít
nước trong mùa khô.
4. Ở vùng bị nước mặn xâm nhập quanh năm,
chỉ khai thác nước ngầm để cung cấp nước gia dụng cho các thành phố và đô thị.
5. Thiết lập một hệ thống quan trắc để
theo dõi tình trạng sụt lún và mức độ khai thác nước ngầm trong toàn thể ĐBSCL.
PHẦN KẾT LUẬN
Trong tháng 3 vừa qua, tờ Thanh Niên ở trong nước có đăng một
bài báo trình bày một giải pháp của GS TS Nguyễn Văn Đạt - nguyên Trưởng khoa
Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh - để “cứu”
ĐBSCL thoát ngập, vì theo kết quả nghiên cứu gần đây của trường Đại học Utrecht
ở Hòa Lan, ĐBSCL có thể sụt lún và chìm xuống biển vào năm 2100 do việc khai
thác nước ngầm quá mức trong vài thập niên vừa qua.
GS TS Nguyễn Văn Đạt đã đề xuất hai giải pháp mà ông cho là rất
mới: đó là tận dụng nguồn nước biển để làm đầy các kho nước ngầm tự nhiên (trả
nước biển cho các tầng ngầm) và ngọt hóa nước biển để làm nguồn nước thay thế
cho nước ngầm. Giải pháp trả nước biển
lại cho các tầng nước ngầm không khả thi về mặt kỹ thuật vì nước biển ở trên
mặt đất không thể tự chảy hay ngấm xuống các tầng nước ngầm ở dưới sâu. Hơn nữa, việc dùng nước biển trả cho các tầng
nước ngầm sẽ làm nhiễm mặn và giúp cho nước mặn xâm nhập sâu hơn vào các tầng
nước ngầm nầy. Còn giải pháp ngọt hóa
nước biển cũng không khả thi về mặt kinh tế vì giá thành rất cao nếu dùng kỹ
thuật thẩm thấu ngược đang thông dụng hiện nay.
Giải pháp có hiệu quả duy nhất có thể ngăn chận mặt đất tiếp
tục sụt lún là giảm việc khai thác nước ngầm.
Điểm then chốt ở đây là phải giảm việc khai thác nước ngầm như thế nào
để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến việc phát triển vì nước ngầm là một nguồn tài
nguyên quan trọng và đáng kể của ĐBSCL.
Trước hết, không được khai thác nước ngầm để trồng lúa. Tùy theo điều kiện thủy học tự nhiên của từng
vùng, việc khai thác nước ngầm ở ĐBSCL có thể được giới hạn tối đa để cung cấp
nước gia dụng và canh tác hoa màu cần ít nước cho các vùng bị nước mặn xâm nhập
trong mùa khô và chỉ được dùng để cung cấp nước gia dụng cho các vùng bị nước
mặn xâm nhập quanh năm. Một hệ thống
quan trắc cần được thiết lập để theo dõi tình trạng sụt lún và mức độ khai thác
nước ngầm để tối ưu hóa việc khai thác nước ngầm trong toàn thể ĐBSCL.
Sơ lược về tác giả
Tác giả nguyên là Kỹ sư Công chánh
Chuyên nghiệp (Professional Civil Engineer) của tiểu bang Florida và
California. Tốt nghiệp Kỹ sư Công chánh
tại Trường Cao đẳng Công chánh, Trung tâm Quốc gia Kỹ Thuật Phú Thọ, Sài Gòn
năm 1972. Trưởng ty Kế hoạch, Ủy ban
Quốc gia Thủy lợi, Bộ Công chánh và Giao thông, Sài Gòn đến tháng 4 năm 1975. Tốt nghiệp Kỹ sư Công chánh (1983) và Cao học
Thủy lợi (1985) tại Đại học Nebraska, Hoa Kỳ.
Chuyên viên Thủy học (Hydrlogist) của Sở Quản trị Thủy lợi, Broward
County, Florida đến năm 1989. Từ năm
1990 đến 2015, Kỹ sư Giám sát Trưởng (Senior Supervising Engineer) của Stetson
Engineers Inc., một công ty cố vấn về thủy lợi và ô nhiễm nguồn nước, thành lập
năm 1957 ở Los Angeles. Về hưu từ năm
2016.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hà
Mai. 26 tháng 3 năm 2019. “Dùng nước biển ‘cứu’ ĐBSCL thoát ngập.” Thanh
Niên. https://thanhnien.vn/tai-chinh-kinh-doanh/dung-nuoc-bien-cuu-dbscl-thoat-ngap-1064457.html
[2] Minderhoud,
P.S.J. et al. April 2018. “The relation between land use and subsidence in the
Vietnamese Mekong Delta.” Science of the
Total Environment. 634:715-726. https://www.researchgate.net/publication/324504841_The_relation_between_land_use_and_subsidence_in_the_Vietnamese_Mekong_delta
[3] David
Boyle. 17 tháng 2 năm 2019. “Nghiên cứu: Đến năm 2100 đồng bằng sông Cửu Long
có thể chìm dưới nước.” VOA.
https://www.voatiengviet.com/a/nghien-cuu-den-nam-2100-dong-bang-song-cuu-long-co-the-chim-duoi-nuoc/4790006.html
[4] Wikipedia.
Accessed April 14, 2019. “Groundwater-related subsidence.” Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Groundwater-related_subsidence
[5] Leake,
S.A. December 9, 2016. “Land Subsidence from Ground-Water Pumping.” U.S. Geological Survey. https://geochange.er.usgs.gov/sw/changes/anthropogenic/subside/
[6] USGS.
October 16, 2017. “Land Subsidence: Cause & Effect. California Water Science Center. https://ca.water.usgs.gov/land_subsidence/california-subsidence-cause-effect.html
[7] San
Diego County Water Authority. July 2015. “Seawater Desalination/ The Carlsbad
Desalination Project.” San Diego County Water Authority. https://web.archive.org/web/20150722044401/http://www.sdcwa.org/sites/default/files/desal-carlsbad-fs-single_1.pdf
[8] Wikipedia.
28 February 2019. “Claude ‘Bud’ Lewis Carlsbad Desalination Plant.” Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Claude_%22Bud%22_Lewis_Carlsbad_Desalination_Plant
[9] Dennis
Wichelns. 2010. Agricultural Water
Pricing: United States. Organisation for Economic Co-operation and
Development (OECD). http://www.oecd.org/unitedstates/45016437.pdf
No comments:
Post a Comment