Tài nguyên nước trên thế giới
Trên Trái Đất, nước tồn tại dưới ba dạng chính: lỏng (nước sông, suối, ao, hồ, biển), khí (hơi nước) và rắn (băng, tuyết) Nguồn nước này phân bố ở nhiều vị trí khác nhau, bao gồm trên bề mặt đất, trong biển và đại dương, cũng như dưới lòng đất và trong không khí.
Theo UNESCO, lượng nước trong thuỷ quyển được phân bố như sau:
Tổng lượng nước trong thuỷ quyển 1386.10 6 km 3 100%
Bảng 1.1 Phân bố nguồn nước trên Thế giới (theo Lvovich)
Vùng lưu vực nội địa
Tổng diện tích của đất
Châu Âu kể cả Ailen 1.970 297 - - 1.710 109 9.680 262
Châu Á kể cả Nhật, Philippin - - 16.700 300 13.630 17 42.300 170 Châu Úc kể cả Tasmanian và Newzeland 13.250 355 5.470 218 11.130 14 29.850 203
Băng đảo và các quần đảo ở biển 3.880 180 - - - - 3.880 180
Trong thành phần nước ngọt, dạng rắn chiếm 24,3.10 6 km 3 (69,4%), dạng lỏng là 10,7.10 6 km 3 (30,6%) các lục địa (Bảng 1.1)
Bảng 1.1 cho thấy rằng Đại Tây Dương và Thái Bình Dương là hai đại dương chính cung cấp lượng nước lớn nhất, trong khi phần còn lại chảy vào các khu vực không tiếp giáp với biển Bắc Mỹ và Nam Mỹ là hai khu vực có lượng nước lớn nhất trên Trái Đất.
Tài nguyên nước ở Việt Nam
Tài nguyên nước Việt Nam là nguồn tài nguyên quý giá nhưng không vô hạn Với
Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nguồn tài nguyên nước dồi dào với 16 lưu vực sông chính và gần 3.500 con sông, cùng lượng mưa trung bình năm khoảng 2.000mm Nước mặt và nguồn dự trữ nước dưới đất phong phú cung cấp nguồn tài nguyên nước đáng kể, trong đó sông Mê Kông, sông Hồng - Thái Bình và Đồng Nai chiếm khoảng 80% tổng lượng tài nguyên nước Sông Mê Kông có diện tích lưu vực 800.000 km², chảy qua 6 quốc gia, trong khi Việt Nam chỉ chiếm 8% diện tích toàn lưu vực Lượng nước chảy về Việt Nam đạt hơn 500 tỷ m³, chiếm 57% tổng lượng nước mặt của quốc gia, vượt qua tổng lượng nước của Philippines và Úc Sông Hồng - Thái Bình có diện tích lưu vực 155.000 km², với lượng nước chảy vào Việt Nam từ ngoài lãnh thổ là 137 tỷ m³, nhiều hơn tổng lượng nước của Anh Lượng nước bình quân đầu người tại Việt Nam đạt 9.434 m³, cao so với tiêu chuẩn khu vực và toàn cầu.
Phần lớn tài nguyên nước của Việt Nam nằm ngoài khả năng quản lý của quốc gia, với 2/3 tổng lượng nước chảy vào từ các quốc gia thượng nguồn Nguồn nước nội sinh của Việt Nam được đánh giá là thấp, với mức bình quân đầu người chỉ đạt khoảng 4.200m³, so với 4.900m³ ở Đông Nam Á Tài nguyên nước phân bố không đồng đều theo mùa, chủ yếu tập trung vào mùa mưa ngắn ngủi, dẫn đến tình trạng các con sông thường đầy nước vào mùa mưa nhưng lại khô hạn vào mùa khô Hơn nữa, nguồn tài nguyên nước cũng phân bố không đồng đều theo không gian.
Theo Ngân hàng Thế giới (2019), Việt Nam đã phát triển và khai thác nguồn tài nguyên quý giá này để phục vụ lợi ích của người dân, với hơn 7.500 đập và hồ chứa.
Diện tích tưới đạt 4 triệu hecta, nông nghiệp là nguồn sinh kế cho khoảng một nửa lực lượng lao động và đóng góp gần 1/5 thu nhập quốc gia Thủy điện đã cung cấp khoảng 37% sản lượng điện của đất nước vào năm 2018 Đầu tư lớn đã đảm bảo nguồn nước sinh hoạt vệ sinh cho các hộ gia đình Tuy nhiên, thực tế hiện nay vẫn còn nhiều thách thức.
Hình 1.1 Các lưu vực sông chính ở Việt Nam (2030 WRG, 2017)
Phát triển nhanh đang gây ra căng thẳng tài nguyên nước tại Việt Nam, mặc dù nguồn nước dồi dào Chính phủ đã chỉ ra rằng các lưu vực sông Mã, Hương, Ninh Thuận/Bình Thuận và Bà Rịa Vũng Tàu đang đối mặt với nguy cơ căng thẳng vào mùa khô Nghiên cứu của nhóm tài nguyên nước 2030 (2030 WRG, 2017) cho thấy hiện tượng khai thác nước quá mức tại cụm sông Đông Nam Bộ và lưu vực sông Mã Nếu không có hành động can thiệp ngay, căng thẳng nước sẽ ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội và tài nguyên thiên nhiên của Việt Nam trong những năm tới Dự báo đến năm 2030, 11 trong số 16 lưu vực sông lớn sẽ phải đối mặt với tình trạng căng thẳng về nước, điều này sẽ tác động tiêu cực đến nền kinh tế Do đó, giảm thiểu căng thẳng nước là rất quan trọng, đặc biệt tại 4 lưu vực sông nêu trên.
(tỷ m 3 ) trên lãnh thổ Việt Nam (tỷ m 3 ) lãnh thổ Việt Nam
Hình 1.2 Nguồn nước có thể khai thác, trữ nước tưới tiêu
Nguồn: Nhóm Tài nguyên nước 2030 (2030WRG, 2017) Đặc điểm tài nguyên nước phân theo địa phương
Vùng Trung du và miền núi phía Bắc bao gồm các tỉnh Đông Bắc và Tây Bắc như Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Cạn, Tuyên Quang, Lào Cai, Yên Bái và Thái Nguyên.
Vùng Nguyên, Lạng Sơn, Bắc Giang, Phú Thọ, Điện Biên, Lai Châu, Sơn La và Hòa Bình có diện tích 95,2 nghìn km² và dân số 12,29 triệu người, với mật độ dân cư 129 người/km² (Tổng cục Thống kê, 2018) Đặc điểm chung của vùng là mùa khô hanh và ẩm, cùng với tài nguyên nước phong phú, bao gồm lượng dòng chảy toàn phần 948mm, nước ngầm 354mm và lượng trữ ẩm 1.124mm Dòng chảy sông ngòi đạt 93 tỷ m³, trong khi dòng chảy ngầm là 35 tỷ m³ và nước trong đất là 120 tỷ m³ Mức đảm bảo nước sông ngòi và nước ngầm theo đầu người lần lượt là 11,6 nghìn m³ và 4,4 nghìn m³ mỗi năm Địa hình đồi núi chia cắt hạn chế phát triển nông nghiệp có tưới, do đó, lượng nước trong đất và lớp phủ thực vật đóng vai trò quan trọng trong canh tác không tưới nước Việc tổ chức xen kẽ cây trồng nông nghiệp và lâm nghiệp là tối ưu cho vùng này, nơi nuôi dưỡng các sông đồng bằng Một số hồ chứa lớn như Thác Bà, Hòa Bình, Tuyên Quang, Sơn La và Lai Châu đã được xây dựng, tạo ra nguồn thủy điện quan trọng cho sự phát triển kinh tế ở vùng trung du, miền núi phía Bắc và đồng bằng sông Hồng.
Hình 1.3 Phân vùng lãnh thổ Việt Nam
Vùng đồng bằng sông Hồng bao gồm các tỉnh như Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Quảng Ninh, Hải Dương, Hải Phòng, Hưng Yên, Thái Bình, Hà Nam, Nam Định và Ninh Bình Với diện tích 21,26 nghìn km² và dân số 21,57 triệu người, đây là vùng đông dân nhất Việt Nam, có mật độ dân số đạt 1.014 người/km² (Tổng cục Thống kê).
Diện tích trồng lúa chiếm 49% tổng diện tích, tương đương 1.040,7 nghìn ha, tuy nhiên nguồn nước địa phương lại hạn chế Lớp dòng chảy sông ngòi địa phương đạt 762mm, dòng chảy ngầm vào sông là 354mm, và dòng chảy trong đất là 1.179mm, tương ứng với khối lượng hàng năm.
Việt Nam có tổng lượng nước khoảng 13 tỷ m³, trong đó mỗi người dân được phân bổ 1.000 m³ dòng chảy sông và 250 m³ nước ngầm Tuy nhiên, nước không phân bố đồng đều theo mùa, và nguồn nước nội sinh chỉ đáp ứng khoảng 1/3 nhu cầu sản xuất lúa Trong thời kỳ khô hạn, nước ngoại lai là cần thiết cho tưới tiêu, sinh hoạt, công nghiệp và chống xâm nhập mặn Ngược lại, vào mùa lũ, lưới sông đồng bằng phải xử lý hơn 75 tỷ m³ dòng chảy mặt ngoại lai trước khi đến Hà Nội, dẫn đến việc phải tháo nước qua đập Đáy để ngăn ngừa ngập lụt ở phía đông đồng bằng.
Vùng Bắc Trung Bộ bao gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên - Huế, nổi bật với độ giàu nước đứng thứ hai cả nước, mặc dù diện tích đất nông nghiệp không nhiều Khu vực này có hai hệ thống sông lớn là sông Mã và sông Cả, cùng với hơn 400 con sông phụ lưu dài từ 10km trở lên Lượng dòng chảy sông đạt 1.338mm (tương đương 69 tỷ m³) và dòng ngầm là 424mm (tương đương 22 tỷ m³), với mức trữ ẩm 1.206mm (tương đương 63 tỷ m³) Mức bảo đảm nước tính theo đầu người là 9,3 nghìn m³ cho dòng chảy sông và 3 nghìn m³ cho dòng chảy ngầm Về mặt sinh thái, vùng này có mùa khô ngắn và mưa ẩm nhiệt đới, nhưng mức độ tập trung dòng chảy mặt cao với 914mm, chiếm 63% tổng dòng chảy, cho thấy nguy cơ lũ lụt Tuy nhiên, lũ ở đây thường mạnh nhưng ngắn, dẫn đến tình trạng ngập úng ít kéo dài.
Bắc Trung Bộ sở hữu nhiều công trình thủy lợi quan trọng, góp phần khai thác tài nguyên nước trong khu vực Hồ Cửa Đạt trên sông Chu (Thanh Hóa) có dung tích gần 1,5 tỷ m³, trong khi hồ sông Mực tại Vườn quốc gia Bến En (Thanh Hóa) chứa khoảng 170 triệu m³ nước Hồ thủy điện Bản Vẽ trên sông Lam (Nghệ An) có dung tích 1,8 tỷ m³, và hồ Vực Mấu (Nghệ An) với 75 triệu m³ nước Hồ chứa nước Bản Mồng (đang thi công, Nghệ An) có dung tích 235,5 triệu m³, hồ Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) chứa 345 triệu m³ nước, và hồ Sông Rác (Hà Tĩnh) với 158 triệu m³ nước Hồ chứa nước Rào Đá (Quảng Bình) có dung tích trên 82 triệu m³, trong khi hồ thủy điện Rào Quán trên sông Rào Quán (Quảng Trị) chứa 141 triệu m³ nước, và hồ Kinh Môn (Quảng Trị) có dung tích 21 triệu m³ Cuối cùng, hồ chứa nước Tả Trạch (Huế) có dung tích 646 triệu m³, cùng với hồ chứa nước Thủy Yên - Thủy Cam (Huế).
Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ bao gồm các tỉnh Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận và Bình Thuận, với tài nguyên nước đảm bảo 11,8 nghìn m³/người từ dòng chảy sông và 3,3 nghìn m³/người từ dòng chảy ngầm Tổng khối lượng nước trong vùng đạt 68 tỷ m³ từ dòng chảy sông, 19 tỷ m³ từ dòng chảy ngầm và 40 tỷ m³ nước trong đất Vùng này có nhiều đồng bằng nhỏ bị ngăn cách bởi các dãy núi, với đất canh tác chủ yếu nằm trên các thềm phù sa cổ Tuy nhiên, vùng dễ bị hạn hán vào mùa nắng và lũ lụt vào mùa mưa do đất đai có thành phần cơ giới nhẹ Để điều tiết nước, vùng cần các hồ chứa nhỏ, và đã có sự phát triển các công trình này, như hồ Đa Nhim với dung tích 165 triệu m³, hồ thủy điện Sông Tranh 2 (730 triệu m³), đập thủy lợi Thạch Nham (cung cấp nước cho 50.000ha đất canh tác) và hồ chứa nước Nước Trong (289,5 triệu m³).
226 triệu m 3 nước; hồ chứa nước Đồng Tròn (Phú Yên) với dung tích 19,55 triệu m 3 nước; hồ chứa nước Đá Bàn (Khánh Hòa) có dung tích 75 triệu m 3 nước, hồ thủy điện
Hồ Ea Krong Rou tại Khánh Hòa có dung tích 35,9 triệu m³ nước, trong khi hồ Sông Sắt ở Ninh Thuận chứa 69,3 triệu m³ nước Hồ Sông Trâu cũng ở Ninh Thuận có dung tích 31,5 triệu m³ nước, và hồ sông Quao tại Bình Thuận có dung tích lớn nhất với 73 triệu m³ nước.
Vùng Tây Nguyên, bao gồm các tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắk, Đắc Nông và Lâm Đồng, nằm trên cao nguyên sườn tây Trường Sơn, với lượng nước sông ngòi đạt 902mm, nước ngầm 345mm và nước trong đất 1.502mm Mỗi người dân trong vùng có lượng nước tính theo đầu người rất cao, đạt 35,2 nghìn m³ cho dòng chảy sông ngòi và 13,4 nghìn m³ cho dòng chảy ngầm, do mật độ dân số thấp Đây là nguồn gốc của các sông đổ vào Mê Kông, với chế độ dòng chảy sông phức tạp, thường trái pha với dòng chảy địa phương khi đến hạ lưu Việc điều tiết nước, đặc biệt cho tưới tiêu, rất phức tạp và cần nắm vững chế độ nước ở các sông trước khi lắp đặt các dự án tưới.
VAI TRÒ CỦA NƯỚC VỚI ĐỜI SỐNG
Vai trò của nước đối với sức khỏe
Nước sạch là yếu tố thiết yếu cho sự sống của con người, được sử dụng hàng ngày trong các hoạt động như ăn uống, tắm rửa, giặt giũ và vệ sinh Bên cạnh đó, việc sử dụng nước sạch trong sản xuất công nghiệp và nông nghiệp để tạo ra thực phẩm sạch cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con người.
Nước chiếm 70-80% trọng lượng cơ thể con người và nước sạch đóng vai trò thiết yếu cho sức khỏe Một người trưởng thành có thể sống mà không ăn trong vài ngày hoặc thậm chí vài tuần, nhưng không thể thiếu nước trong 3-4 ngày Nước sạch có nhiều chức năng quan trọng trong cơ thể.
Nước sạch chứa nhiều khoáng chất có lợi cho sức khỏe, cung cấp nguồn dinh dưỡng cần thiết cho các tế bào và hỗ trợ nuôi dưỡng tế bào trong mọi hoạt động của cơ thể.
Nước sạch là dung môi sống thiết yếu cho các phản ứng hóa học trong cơ thể con người, giúp các tế bào hoạt động và thực hiện chức năng của mình Nó tham gia vào quá trình chuyển hóa và các phản ứng trao đổi chất, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì tế bào.
Nước giúp cơ thể loại bỏ độc tố và chất cặn bã mà các cơ quan, tế bào không thể hấp thu, được thải ra ngoài qua nước tiểu và phân.
Nước có vai trò quan trọng trong việc ổn định nhiệt độ cơ thể và phân phối hơi nóng Khi nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ cơ thể, nước giúp cơ thể giải phóng nhiệt, duy trì sự cân bằng nhiệt độ.
Nước không chỉ giúp bôi trơn các đầu nối và bao hoạt dịch, mà còn làm cho các khớp linh động hơn Ngoài ra, nước còn có tác dụng giảm xóc cho mắt, tủy sống và thai nhi trong nước ối.
Việc sử dụng nguồn nước sạch trong sinh hoạt và sản xuất là yếu tố quyết định đến sức khỏe con người và cộng đồng Nguồn nước ô nhiễm có thể gây ra nhiều bệnh tật, bao gồm các bệnh về đường ruột như tả, lỵ, thương hàn, cũng như các bệnh về da liễu, mắt và phụ khoa Những bệnh này có thể lây lan do thiếu nước và việc sử dụng chung nguồn nước ô nhiễm Hơn nữa, tiếp xúc lâu dài với nước chứa kim loại nặng có thể dẫn đến nguy cơ mắc bệnh ung thư.
Theo Walter Lukenga (2015), hàng năm có khoảng 3,575 triệu người chết vì các bệnh liên quan đến nước, trong đó 43% trường hợp tử vong do tiêu chảy Đặc biệt, 84% số ca tử vong liên quan đến nước xảy ra ở trẻ em từ 0-14 tuổi, và 98% trường hợp tử vong này xảy ra tại các nước đang phát triển Hiện có khoảng 884 triệu người, tương đương một phần tám dân số thế giới, không được tiếp cận với nguồn nước an toàn.
Vai trò của nước đối với vệ sinh
Dân số Việt Nam năm 2018 đạt 94,7 triệu người Mặc dù đã có những cải thiện đáng kể trong việc cung cấp dịch vụ cấp nước và vệ sinh, vẫn còn nhiều người chưa tiếp cận được các dịch vụ cơ bản Cụ thể, năm 2015, có 8,2 triệu người thiếu quyền tiếp cận nguồn cung cấp nước mà không phải mất hơn 30 phút đi lại, và 20,3 triệu người không được tiếp cận các dịch vụ vệ sinh cơ bản.
Việt Nam có mật độ dân số cao nhất trong khu vực sông Mê Kông, dẫn đến lượng nước thải không được xử lý, gây ra nguy cơ nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe cộng đồng Điều này cũng tạo ra thách thức lớn trong việc quản lý các vấn đề nước như khan hiếm nước, biến đổi khí hậu và nước biển dâng Để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững vào năm 2015, tổng chi phí cho việc “quản lý an toàn” dịch vụ cấp nước cho những đối tượng chưa được tiếp cận ước tính lên tới 1,39 tỷ đô la Mỹ, trong khi chi phí cho dịch vụ vệ sinh tương tự là khoảng 898 tỷ đô la.
Mức độ bao phủ hạ tầng vệ sinh môi trường (WASH) ở Việt Nam không đồng đều, chịu ảnh hưởng bởi thu nhập, dân tộc và địa hình Dữ liệu cho thấy sự khác biệt trong cung cấp dịch vụ nước và vệ sinh giữa thành thị và nông thôn, cũng như giữa người giàu và người nghèo Khu vực đồng bằng sông Cửu Long và miền núi phía Bắc, Tây Nguyên, nơi có tỷ lệ hộ dân tộc thiểu số cao, thường gặp phải dịch vụ cấp thấp hơn.
Hình 1.4 Phân cấp dịch vụ cấp nước và vệ sinh tối thiểu ở Việt Nam
Nguồn: Chương trình giám sát chung về Vệ sinh và Vệ sinh Nước (JMP) 2017
Vai trò của nước đối với trẻ em
Nước sạch, nhà vệ sinh cơ bản và thực hành vệ sinh tốt là yếu tố thiết yếu cho sự sống còn và phát triển của trẻ em Tuy nhiên, nhiều trẻ em ở nông thôn Việt Nam vẫn chưa được tiếp cận với nước sạch và vệ sinh, dẫn đến nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến nước và vệ sinh.
Mặc dù đất nước đã có nhiều tiến bộ trong việc cải thiện nguồn cung cấp nước sạch, nhưng các khu vực đông dân cư, đặc biệt là các nhóm dân tộc thiểu số và cộng đồng xa xôi vẫn gặp khó khăn trong việc tiếp cận nước sạch Thực tế này, cùng với ý thức thực hành vệ sinh kém, đã dẫn đến sự gia tăng tỉ lệ tiêu chảy, viêm phổi và nhiễm ký sinh trùng.
Hiện tượng phóng uế bừa bãi vẫn phổ biến ở các cộng đồng nông thôn, với hơn 9,5 triệu người đi vệ sinh không đúng cách, gây ô nhiễm nguồn nước Mức độ rửa tay với xà phòng và nước sạch ở những thời điểm quan trọng rất thấp, đặc biệt trong các hộ nghèo và nhóm dân tộc thiểu số Điều này góp phần làm gia tăng tỷ lệ tiêu chảy, nguyên nhân chính dẫn đến 10% trẻ em dưới 5 tuổi tử vong.
Vai trò của nước đối với vấn đề giới
Giới và nước là những yếu tố quan trọng cho sự phát triển bền vững của Việt Nam Luật Tài nguyên nước quy định rằng nguồn nước thuộc sở hữu của người dân và được quản lý bởi nhà nước để đảm bảo lợi ích cho mọi người Tuy nhiên, khoảng 65% hộ gia đình thiếu nước sạch, với phụ nữ và trẻ em gái chịu trách nhiệm thu gom nước, đặc biệt ở các hộ dân tộc thiểu số Mặc dù phụ nữ là người sử dụng nước chính trong gia đình, họ lại ít có cơ hội tham gia vào quyết định liên quan đến nguồn cung cấp nước Phụ nữ chiếm 60% lực lượng lao động nông nghiệp và 80% công nhân nuôi trồng thủy sản, nhưng chỉ sở hữu 9% tài nguyên đất Họ phụ thuộc nhiều vào tài nguyên thiên nhiên và chịu rủi ro cao hơn từ biến đổi khí hậu, dẫn đến ảnh hưởng lớn từ thiên tai Vai trò nội trợ cũng hạn chế khả năng tham gia vào quyết định và lên tiếng về các rủi ro, làm nổi bật tầm quan trọng của việc hiểu khan hiếm nước từ góc độ giới để giải quyết hiệu quả vấn đề này.
Nguyên tắc 3 trong nguyên lý Dublin cũng đã chỉ rõ: Phụ nữ đóng vai trò trung tâm trong việc cung cấp, quản lý và bảo vệ nguồn nước.
Vai trò của nước đối với sản xuất
Nước đóng vai trò quan trọng trong mọi hoạt động sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến hầu hết các lĩnh vực kinh tế như nông nghiệp, công nghiệp, du lịch và giao thông.
Nền kinh tế mũi nhọn của Việt Nam chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp và xuất khẩu lúa gạo, với nước là yếu tố quan trọng hàng đầu trong ngành trồng trọt Nước không chỉ cần thiết cho sự phát triển của cây trồng và vật nuôi mà còn đóng vai trò trong tưới tiêu, tăng độ ẩm đất, hòa tan phân bón và vận chuyển chất dinh dưỡng cho cây.
Nước đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất công nghiệp, được sử dụng trong nhiều giai đoạn và quy trình khác nhau Nó được dùng để sơ chế nguyên vật liệu, như rửa và làm sạch sản phẩm nông nghiệp trong ngành chế biến nông sản, cũng như để làm mát thiết bị và nhà xưởng Ngoài ra, nước là nguyên liệu chính trong các ngành công nghiệp sử dụng nồi hơi và trong khai khoáng, sản xuất nguyên liệu như than, thép, và giấy Đặc biệt, ngành thủy điện tận dụng nước để sản xuất năng lượng điện quan trọng Mặc dù mức độ sử dụng nước khác nhau tùy theo dây chuyền sản xuất của từng lĩnh vực, nhưng nhu cầu nước trong các ngành công nghiệp vẫn rất lớn.
Trong những năm gần đây, sự phát triển kinh tế và xã hội đã nâng cao đời sống con người, dẫn đến nhu cầu tăng cao về dịch vụ và du lịch, đặc biệt là du lịch đường sông và biển Việt Nam, với lợi thế là quốc gia nhiệt đới sở hữu nhiều sông hồ và bờ biển dài hàng ngàn kilomet, hàng năm đóng góp đáng kể vào nguồn thu từ ngành dịch vụ và du lịch cho nhiều tỉnh thành.
Giao thông đường thủy đóng vai trò quan trọng và chiến lược, ảnh hưởng lớn đến nhiều khía cạnh như kinh tế, văn hóa, chính trị và xã hội của một quốc gia.
Nước đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các hoạt động kinh tế, tuy nhiên, giá trị kinh tế của nước không phải lúc nào cũng có thể được đo lường bằng tiền Một số dịch vụ liên quan đến nước có giá trị kinh tế lớn nhưng lại khó định lượng, cho thấy rằng tiền không phải là thước đo duy nhất cho giá trị kinh tế.
NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN SỬ DỤNG NƯỚC
Sản xuất nông nghiệp
Nông nghiệp là ngành tiêu thụ nước lớn nhất, với 81% tổng lượng nước của Việt Nam được sử dụng cho mục đích này (Ngân hàng Thế giới, 2019) Để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng, sản xuất nông nghiệp đã mở rộng thông qua việc áp dụng biện pháp thủy lợi vào các vùng đất mới Tuy nhiên, việc sử dụng nước tưới và tiêu nước có ảnh hưởng lớn đến tài nguyên nước ngọt, với tính chất và cường độ ảnh hưởng khác nhau tùy thuộc vào biện pháp thực hiện Bài viết sẽ đánh giá sự thay đổi cán cân nước và chất lượng nước mặt do các hoạt động tưới, tiêu, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp.
Chế độ nước và dòng chảy trung bình năm bị ảnh hưởng lớn bởi hoạt động tưới, làm tăng độ khoáng hóa của nước trong sông, hồ do muối hòa tan Các đặc trưng dòng chảy phụ thuộc vào địa lý tự nhiên, chế độ thủy văn, phương pháp và kỹ thuật tưới Đối với sông nhỏ, tưới chủ yếu ảnh hưởng đến dòng chảy mặt, trong khi các hệ thống sông lớn còn tác động đến nước ngầm Trên các lưu vực nhỏ, dòng chảy của sông bé có thể giảm hoặc không còn do nước tưới bị bốc hơi Mặc dù dòng chảy trên sông lớn có thể giảm, nhưng mức độ giảm không đáng kể Ảnh hưởng của tưới đến dòng chảy có sự khác biệt rõ rệt giữa các năm và thời điểm trong năm; trong những năm ẩm ướt với lượng mưa lớn, dòng chảy giảm không đáng kể, trong khi trong các năm khô hạn, dòng chảy giảm mạnh.
Trong quá trình tưới, muối từ đất có thể hòa vào dòng nước, làm thay đổi thành phần hóa học và chất lượng nước, với lượng muối xâm nhập phụ thuộc vào đặc tính đất đai, có thể lên đến hàng trăm tấn trên một hecta ở vùng đất nhiễm mặn Sự gia tăng độ khoáng hóa của nước sông phụ thuộc vào tỷ lệ lưu lượng nước sông và nước hoàn lại, cũng như phần trăm đất tưới Việc tiêu nước ở vùng đầm lầy ảnh hưởng đến dòng chảy và mực nước ngầm, với mức độ tác động khác nhau tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và địa lý Đối với cây trồng, phân bón là nguồn dinh dưỡng thiết yếu, đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng, đặc biệt là cây lúa ở Việt Nam Sử dụng phân bón đúng cách sẽ làm tăng năng suất và chất lượng nông sản, trong khi việc sử dụng sai quy định có thể gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường nước.
Trong sản xuất nông nghiệp thâm canh, việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật rất lớn, nhưng một phần lớn các hóa chất này không được cây trồng hấp thụ và bị rửa trôi vào nước, gây ô nhiễm môi trường nước Các ion như amoni nitrat có thể thấm xuống tầng nước ngầm, làm tăng nồng độ nitrat Sự tích tụ này dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, tạo điều kiện cho rong, rêu tảo phát triển nhanh chóng, che khuất ánh sáng mặt trời và ảnh hưởng đến quá trình quang hợp Kết quả là, lượng oxy trong nước giảm, đe dọa sự sống của sinh vật, làm giảm đa dạng sinh học và tạo ra các chất độc hại khi xác sinh vật phân hủy.
Chất thải từ phân, nước thải, rác thải và dược phẩm trong chăn nuôi đang gia tăng ô nhiễm nước một cách nghiêm trọng, theo Nguyễn Thế Hinh.
Năm 2017, 80% trong tổng số 84,5 triệu tấn chất thải chăn nuôi được thải ra môi trường mà không qua xử lý Chất thải này chứa nhiều chất dinh dưỡng, mầm bệnh và các hợp chất dễ bay hơi, góp phần gây ô nhiễm nguồn nước.
Sản xuất công nghiệp
Trong ngành công nghiệp, phần lớn nước sử dụng trong sản xuất được thải trở lại vào sông ngòi và hồ dưới dạng nước thải, trong khi một phần nhỏ không được hoàn lại, do đó không gây ảnh hưởng lớn đến tài nguyên nước ở các khu vực rộng lớn Tuy nhiên, chất lượng nước tại các sông suối và thủy vực tiếp nhận nước thải từ sản xuất công nghiệp đang suy giảm nhanh chóng, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng.
Nước thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp chứa nhiều chất ô nhiễm, với thành phần và lượng nước phụ thuộc vào loại nhà máy và nguyên liệu sử dụng Các ngành sản xuất như khai thác mỏ, bột giấy, thuộc da, sản xuất đường và dược phẩm là nguồn thải độc hại lớn Chất ô nhiễm chủ yếu bao gồm dầu, phenol, và kim loại nặng độc hại như asen, chì, thủy ngân, đồng, kẽm Theo quan trắc gần đây, 80% nước mặt ở nước ta bị ô nhiễm bởi sản phẩm dầu và phenol.
Nước tự nhiên trong sông và thủy vực không chứa dầu, do đó sự xuất hiện của dầu và các sản phẩm dầu được coi là nhiễm bẩn Sự hiện diện của các sản phẩm dầu ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật trong nước, đặc biệt là cá và nguồn thức ăn của chúng Hơn nữa, các sản phẩm dầu phân hủy rất chậm và tạo thành các màng trên bề mặt nước, làm giảm khả năng tự làm sạch của thủy vực.
Nhiễm bẩn nước mặt bằng phenol (thường có dạng phenol nguyên tử bay) dẫn tới sự phá vỡ các quá trình sinh học diễn ra trong đối tượng nước
Nước thải từ ngành hóa chất chứa các hợp chất hữu cơ phức tạp, khó tẩy rửa bằng biện pháp sinh học và khó tách ra khỏi dòng chảy Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của các chất tẩy rửa tổng hợp, nhưng việc sử dụng chúng làm tăng hàm lượng phospho trong sông ngòi, dẫn đến nước bị đổi màu và cạn kiệt oxy Ngoài ra, chất tẩy rửa còn gây khó khăn cho hoạt động của kênh dẫn, làm giảm hiệu quả trong quá trình làm sạch nước tại các trạm dẫn nước.
Kim loại nặng trong nước thải công nghiệp gây nguy hại cho sức khỏe con người và sinh vật thủy sinh, với khả năng gây ung thư và tổn hại hệ thần kinh Mặc dù nước tự nhiên chứa một lượng nhỏ đồng (1-10 mg/l) và kẽm (1-30 mg/l) không ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước, nhưng hàm lượng của chúng gia tăng do nước thải công nghiệp Sự gia tăng này làm giảm khả năng tự làm sạch của thủy vực, và đồng thời, đồng và kẽm không thể được tách hoàn toàn khỏi môi trường nước mà chỉ có thể thay đổi dạng và tốc độ phân hủy của chúng.
Nhiễm bẩn nhiệt từ nước thải công nghiệp, đặc biệt là từ nước làm mát trong các dây chuyền sản xuất và trạm năng lượng, đang trở thành một vấn đề đáng lo ngại Nước thải nóng xâm nhập vào sông, hồ và các hồ chứa nhân tạo, mang theo lượng nhiệt lớn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chế độ sinh học và nhiệt độ của thuỷ vực.
Đô thị và sinh hoạt
Sự tập trung dân cư và phát triển cơ sở hạ tầng ồ ạt ở các thành phố gây ra nhiều vấn đề liên quan đến sử dụng nước Tại các nước phát triển, diện tích thành phố và làng mạc kiểu thành phố chỉ chiếm 5% tổng diện tích, nhưng sự tập trung này dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong các thành phần cơ bản của môi trường thiên nhiên, bao gồm lưu vực không khí, lớp phủ thổ nhưỡng, thực vật, nước mặt và nước ngầm.
Hiện nay, sự phát triển đô thị diễn ra nhanh chóng hơn so với công tác quản trị, dẫn đến rủi ro khi mức đô thị hóa cao có thể vượt quá quy hoạch và cơ sở hạ tầng hiện có Đến tháng 6/2017, cả nước có 805 đô thị, với tỷ lệ đô thị hóa đạt 35,5%.
Quy hoạch không gian cho đất và nước là yếu tố quan trọng trong việc phân bố các khu dân cư, đặc biệt là những khu vực thường bị tụt hậu Cơ sở hạ tầng và thể chế cần được cải thiện để phòng chống lũ lụt, cung cấp dịch vụ nước, bảo vệ và quản lý tài nguyên nước, cũng như thu gom, xử lý và xả nước thải Hiện nay, nhiều địa phương đang nỗ lực để bắt kịp với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng (Ngân hàng Thế giới, 2019).
Sự thay đổi tài nguyên nước trên các vùng đô thị hoá bao gồm cả về lượng và chất lượng tài nguyên nước
Sự gia tăng dân cư và phát triển công nghiệp trong đô thị đã làm tăng đáng kể nhu cầu sử dụng nước, dẫn đến việc phải huy động nguồn nước từ bên ngoài khi nguồn nước nội tại không đủ Bên cạnh đó, việc thay thế diện tích đất tự nhiên bằng nhà cửa và cơ sở hạ tầng đã làm giảm khả năng thấm nước xuống đất, gia tăng dòng chảy mặt, từ đó làm thay đổi phân bố tài nguyên nước mặt và giảm lượng nước ngầm Sự gia tăng lượng nước sử dụng cũng đồng nghĩa với việc phát sinh lượng nước thải lớn, làm biến đổi chất lượng nước tự nhiên do ảnh hưởng của nước thải công nghiệp và sinh hoạt Hơn nữa, một lượng lớn nước ô nhiễm từ dòng chảy mặt và mưa cũng xâm nhập vào các nguồn nước, gây ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng trong khu vực đô thị.
Chất lượng nước trong thủy vực bị ảnh hưởng đáng kể bởi nước rửa và mưa, dẫn đến việc mang theo một lượng lớn chất khoáng và hữu cơ từ các nguồn thải bề mặt vào dòng chảy Ước tính, tổng lượng chất nhiễm bẩn trong các loại nước này chiếm từ 8-15% tổng lượng vật chất xâm nhập từ nước thải công cộng trên cùng một lãnh thổ.
Nước tự nhiên trong các đô thị hóa bị ảnh hưởng bởi nước thải, dẫn đến giảm hàm lượng oxy hòa tan và tăng nồng độ các chất sinh học, hữu cơ, cũng như mức độ ô nhiễm độc hại.
Sự thay đổi về lượng và chất đã tạo ra sự khác biệt rõ rệt trong dòng chảy từ lãnh thổ đô thị hóa so với lưu vực tự nhiên Sự khác biệt này liên quan đến thể tích dòng chảy, lưu lượng nước cực đại và cực tiểu, cũng như tỉ lệ giữa dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm Dòng chảy từ lãnh thổ đô thị hóa có thể tăng từ 10% trở lên so với dòng chảy từ lãnh thổ không đô thị hóa.
Trong tổng lượng nước thải xâm nhập vào các dòng sông hồ, nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 20%, trong khi phần còn lại là nước thải công nghiệp và các loại khác Mặc dù lượng nước thải công nghiệp có thể được kiểm soát và giảm thiểu thông qua việc thay đổi công nghệ sản xuất, nhưng nước thải sinh hoạt lại khó hạn chế do phụ thuộc vào dân số và điều kiện sống Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu sử dụng nước tăng cao, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, làm gia tăng các điều kiện vệ sinh dịch tễ trong sinh hoạt, đặc biệt tại các thành phố hiện đại và khu dân cư.
Lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt thường ổn định theo đầu người, cho phép tính toán thể tích ô nhiễm dựa trên số dân, nhu cầu sử dụng nước và trách nhiệm xã hội.
Bảng 1.3 Mức nhiễm bẩn nước thải sinh hoạt (tính cho 1 người dân)
Chất chỉ thị và chỉ tiêu Độ nhiễm bẩn (g/ngày đêm)
1 Đặc điểm tài nguyên nước Việt Nam?
2 Vai trò của nước đối với đời sống và sản xuất?
3 Phân tích ảnh hưởng của sản xuất nông nghiệp đến sử dụng nước?
4 Phân tích ảnh hưởng của sản xuất công nghiệp đến sử dụng nước?
5 Phân tích ảnh hưởng của đô thị và sinh hoạt đến sử dụng nước?
ĐẶC TÍNH NƯỚC TRONG LƯU VỰC
VÒNG TUẦN HOÀN THỦY VĂN
Vòng tuần hoàn thủy văn là quá trình bay hơi nước từ đại dương, sau đó không khí ẩm được nâng lên, nguội đi và ngưng tụ thành mây Những đám mây này vận chuyển nước cho đến khi rơi xuống đất dưới dạng mưa Khi nước mưa chạm đất, nó có thể bay hơi trở lại khí quyển hoặc thấm vào đất và trở thành nước ngầm Nước ngầm sau đó chảy vào sông, suối và trở lại đại dương, từ đó hơi nước lại được đưa vào khí quyển qua thoát hơi nước Sự cân bằng nước trên bề mặt trái đất bao gồm dòng chảy mặt, nước chảy vào hồ chứa, sông và suối, và quá trình này lặp lại liên tục Ví dụ, chu trình thủy văn bắt đầu từ việc bay hơi từ biển, vận chuyển vào đất liền, ngưng tụ gây mưa, và kết thúc với dòng chảy mặt và ngầm trở lại biển.
Vòng tuần hoàn thủy văn là quá trình tồn tại và vận động của nước trên Trái Đất, bao gồm nước trên mặt đất, dưới đất và trong khí quyển Nước luôn chuyển động giữa các trạng thái khác nhau: từ thể lỏng sang thể hơi và thể rắn Quá trình này đã diễn ra hàng tỉ năm và là yếu tố thiết yếu cho sự sống trên hành tinh Vòng tuần hoàn bắt đầu từ các đại dương, nơi mà Mặt Trời làm nước nóng lên, chuyển thành hơi nước và bay vào không khí Khi nhiệt độ giảm, hơi nước ngưng tụ thành mây, di chuyển khắp toàn cầu và cuối cùng rơi xuống dưới dạng mưa Mưa có thể tích tụ thành tuyết và băng, giữ nước trong hàng nghìn năm Khi mùa xuân đến, tuyết tan chảy thành dòng chảy trên mặt đất, tạo ra lũ lụt Phần lớn lượng mưa rơi xuống đại dương hoặc mặt đất, trở thành dòng chảy mặt, một phần chảy vào sông và hồ, trong khi một lượng lớn nước thấm xuống đất, tạo thành dòng chảy ngầm Nước ngầm được cây cối hấp thụ và thoát hơi qua lá.
Hình 2.2 Vòng tuần hoàn nước
Giảm dòng chảy mặt là một hiện tượng đặc biệt của thực vật, giúp giữ nước bề mặt để bốc hơi Một phần nước thấm có thể bay hơi từ lớp đất mặt, trong khi phần còn lại được giữ lại bởi đất và hấp thụ bởi rễ cây Quá trình thấm và dòng chảy tiếp theo phụ thuộc vào chế độ nhiệt độ của hệ thống khí quyển - thực vật - đất (SPAS) Sự thoát hơi nước là thành phần quan trọng trong cân bằng nước, ảnh hưởng đến sản xuất sinh khối Phương trình cân bằng nước cơ bản cho một khu vực lưu vực trong thời gian 1 năm thể hiện sự phân phối tổng lượng mưa hàng năm (P) qua dòng chảy mặt (ROFF) và lượng nước bay hơi (E).
Cân bằng nước của một lãnh thổ trong một khoảng thời gian ngắn có thể được biểu thị bằng phương trình 2.2
(2.2) trong đó: S là lượng nước trong lưu vực trên một đơn vị diện tích
Oi là nước chảy vào lưu vực
E là lượng nước bay hơi
ROFF là dòng chảy mặt và t là thời gian
Như vậy, về cơ bản vòng tuần hoàn thủy văn có hai chức năng quan trọng đối với nhu cầu của con người:
Chức năng chính của hệ thống nước là duy trì số lượng nước tái tạo trên bề mặt đất trong điều kiện cân bằng động, với ước tính hàng năm Trái Đất nhận khoảng 5,77 × 10^5 km³ nước Nước bốc hơi từ đại dương khoảng 5,03 × 10^5 km³ và từ đất liền khoảng 7,4 × 10^4 km³ Lượng nước mưa xuống đại dương khoảng 4,58 × 10^5 km³ và xuống đất liền khoảng 1,19 × 10^5 km³, cho thấy nước từ đại dương chiếm ưu thế với khoảng 4,5 × 10^4 km³ Nước ngọt là nguồn tài nguyên thiết yếu cho nhu cầu sống và hoạt động kinh tế của con người, và một lượng nước tương đương sẽ chảy ra đại dương qua các con sông (khoảng 4,3 × 10^4 km³/năm) và dòng nước ngầm (khoảng 2,0 × 10^3 km³/năm), hoàn thành vòng thủy văn toàn cầu.
Chức năng thứ hai của nước là đảm bảo chất lượng nguồn nước, trong đó quá trình bốc hơi từ bề mặt đại dương đóng vai trò quan trọng Quá trình này giúp khử mặn nước bằng cách chỉ chiết xuất các phân tử H2O từ nước biển, đồng thời giữ lại các chất muối trong biển.
2.1.2 Các chỉ số đặc tính lưu vực a Định nghĩa lưu vực
Lưu vực là khu vực bề mặt đất nơi nước mưa tập trung và thoát ra qua một hoặc nhiều cửa, như lưu vực sông Hồng và sông Cửu Long Diện tích lưu vực có thể từ vài hecta ở ao nhỏ đến hàng trăm kilomet vuông ở các dòng sông, và có thể chia thành các tiểu lưu vực nhỏ hơn Diện tích lưu vực được xác định qua bản đồ địa hình, bao gồm diện tích lưu vực mặt và diện tích lưu vực ngầm Mặc dù hai diện tích này thường không trùng nhau, nhưng do khó khăn trong việc xác định diện tích lưu vực ngầm, thuật ngữ diện tích lưu vực thường chỉ đề cập đến diện tích lưu vực mặt.
Hình 2.3 Sơ đồ lưu vực
(Nguồn: Ellen Leipner, 2015) Để tính diện tích lưu vực, cần xác định chiều dài, chiều rộng của lưu vực như sau:
Chiều dài lưu vực L (km) được xác định là khoảng cách thẳng từ cửa sông đến điểm xa nhất trên đường phân thủy Đối với lưu vực có hình dạng cong, chiều dài lưu vực sẽ được đo theo đường trung tuyến đi qua trung tâm của lưu vực.
- Độ rộng trung bình lưu vực Btb (km) là tỷ số giữa diện tích F và chiều dài lưu vực L: (2.3)
Lưu vực sông Cửu Long bao gồm ba nhánh sông chính, trong đó sông Tiền có sáu cửa: cửa Tiểu, cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, cửa Cô Chiên và cửa Cung Hậu Sông Cổ Chiên chảy qua hai tỉnh Vĩnh Long và Bến Tre, và khi vào tỉnh Trà Vinh gần ra biển, nó bị cù lao Long Trị, Long Hòa chia thành hai cửa: cửa Cổ Chiên và cửa Cung Hầu Sông Hậu bắt đầu chảy vào Việt Nam từ thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang.
Sông An Giang chảy qua nhiều tỉnh và cuối cùng đổ ra biển tại cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng, với ba nhánh chính: cửa Định An, cửa Tranh Đề và cửa Bát Xắc.
Hình 2.4 Sơ đồ các cửa sông sông Cửu Long
Nguồn: Đặng Đăng Tùng & cs., 2016
Trong lưu vực, nước mưa chảy từ vùng cao xuống vùng thấp và di chuyển đến điểm trung tâm Tốc độ thoát nước đến điểm trung tâm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại đất, mật độ thực vật và độ dốc địa hình Ranh giới của lưu vực được xác định bởi đường phân thủy.
Các đặc trưng dòng chảy: Theo Điều 7 Thông tư 64/2017/TT-BTNMT, đặc trưng của lưu vực được chia thành:
- Phân bố dòng chảy năm
- Các đặc trưng dòng chảy năm
- Các đặc trưng dòng chảy mùa cạn (Dòng chảy tháng nhỏ nhất, trung bình tháng nhỏ nhất và trung bình 3 tháng nhỏ nhất)
Các chỉ số điều kiện:
Tiêu chuẩn chất lượng nước của quốc gia và cộng đồng được xác định dựa trên thông tin báo cáo về tỷ lệ nước trong lưu vực, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sử dụng trong khu vực.
Tư vấn tiêu dùng cá và động vật hoang dã là rất quan trọng, đặc biệt là khi có khuyến nghị từ cộng đồng hoặc quốc gia nhằm hạn chế việc tiêu thụ cá hoặc thu hoạch tại địa phương Điều này cần thiết để giảm thiểu sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm trong nguồn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.
- Các chỉ số về chất lượng nước nguồn nước uống
Mức độ rủi ro tiềm ẩn đối với sức khỏe con người và môi trường từ việc phân tích hóa học trầm tích, dữ liệu độc tính trầm tích và dữ liệu dư lượng mô cá cần được đánh giá cẩn thận Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp xác định các mối nguy hại tiềm tàng và bảo vệ sức khỏe cộng đồng cũng như hệ sinh thái Phân tích chính xác và đầy đủ sẽ cung cấp thông tin cần thiết để đưa ra các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.
- Dữ liệu chất lượng nước xung quanh, chú ý đến bốn chất gây ô nhiễm độc hại (đồng, crom (hexavalent), niken và kẽm)
- Chỉ số tổn thất đất ngập nước tỉ lệ phần trăm diện tích vùng đất ngập nước bị tổn thất trong giai đoạn lịch sử
Các chỉ số dễ bị tổn thương:
- Các loài sống dưới nước/đất ngập nước có nguy cơ cao (Cơ sở dữ liệu bảo tồn thiên nhiên/di sản quốc gia)
- Tải lượng chất ô nhiễm được thải ra trên giới hạn xả thải được phép
Tiềm năng dòng chảy đô thị được ước tính dựa trên tỷ lệ phần trăm bề mặt không thấm nước trong lưu vực, bao gồm các yếu tố như đường, bãi đậu xe và mái nhà.
Chỉ số tiềm năng dòng chảy nông nghiệp bao gồm ba thành phần chính: chỉ số tiềm năng dòng chảy nitơ, phân phối trầm tích theo mô hình cho các dòng sông và suối, và chỉ số tiềm năng dòng chảy thuốc trừ sâu.
- Thay đổi dân số: tốc độ tăng dân số như là sự thay thế của nhiều hoạt động gây căng thẳng từ quá trình đô thị hóa
- Sửa đổi thủy văn - Đập: chỉ số này cho thấy khối lượng hồ chứa tương đối trong lưu vực
ĐẶC TÍNH NƯỚC
Nước, một hợp chất thiết yếu bao gồm hydro và oxy, tồn tại ở ba trạng thái: khí, lỏng và rắn Là một chất lỏng không mùi và không vị ở nhiệt độ phòng, nước đóng vai trò quan trọng trong việc hòa tan nhiều chất khác.
2.2.1 Các yếu tố hình thành chất lượng nước
Sự suy giảm chất lượng nước chủ yếu do hoạt động của con người, nhưng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng tự nhiên như mưa và bão lớn, dẫn đến xói mòn và lở đất, làm tăng hàm lượng chất lơ lửng trong sông hồ Những sự kiện tự nhiên này có thể xảy ra thường xuyên hoặc thỉnh thoảng, và điều kiện tự nhiên vĩnh viễn ở một số khu vực có thể khiến nước không phù hợp cho việc uống hoặc sử dụng trong tưới tiêu Ví dụ, sự xâm nhập của nước mặt qua bốc hơi ở vùng khô cằn và bán khô cằn, cùng với hàm lượng muối cao của một số nguồn nước ngầm, là những vấn đề phổ biến Nhiều mạch nước ngầm có hàm lượng carbonate cao, do đó cần được xử lý trước khi sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp.
Nước ngầm ở một số vùng có thể chứa các ion và nguyên tố độc hại như florua, arsenic và selen với nồng độ gây hại cho sức khỏe Ngoài ra, một số nguồn nước còn chứa các hợp chất gây ra vấn đề như mạ thiết bị vệ sinh bằng sắt và mangan Chất lượng nước ngọt phụ thuộc vào sự biến đổi tự nhiên của các yếu tố vật lý, hóa học, thủy văn và sinh học Các yếu tố môi trường như khí hậu, địa lý và địa chất đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng nước.
- Khoảng cách từ đại dương: Mức độ phong phú nước Na + , Cl - , Mg 2+ , SO4 2- và các ion khác
Khí hậu và thảm thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết xói mòn và phong hóa khoáng sản, đồng thời ảnh hưởng đến nồng độ của vật liệu hòa tan thông qua quá trình bay hơi và thoát hơi nước.
Độ nhạy cảm của đá với thời tiết thay đổi từ 1 đối với đá granit đến 12 đối với đá vôi, và đặc biệt cao hơn nhiều đối với các loại đá hòa tan, như đá muối với độ nhạy cảm lên đến 80.
Thảm thực vật trên cạn đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất thực vật và quá trình phân hủy mô thực vật trong đất, ảnh hưởng trực tiếp đến lượng cacbon hữu cơ và các hợp chất nitơ có trong nước.
Thảm thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nồng độ các chất dinh dưỡng như nitơ và phospho, cũng như các yếu tố môi trường khác như pH, cacbonat và oxy hòa tan Sự sinh trưởng, chết và phân hủy của thực vật thủy sinh và tảo sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các hóa chất nhạy cảm với điều kiện oxy hóa/khử trong môi trường nước.
Thảm thực vật thủy sinh ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước hồ, trong khi tác động đối với nước sông là không đáng kể Quá trình tích lũy sinh học cho thấy các sinh vật có thể tích lũy các chất độc hại như thủy ngân và chì từ nước hoặc hạt lơ lửng Biomagnization là hiện tượng gia tăng nồng độ chất độc trong chuỗi thức ăn, từ thực vật phù du đến động vật có vú ăn thịt Nồng độ hóa chất trong nước sông có thể thay đổi theo mùa do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường.
Chất lượng nước toàn cầu có sự biến thiên lớn, phản ánh các đặc tính của đất và đá mà nước đã tiếp xúc Dòng chảy nước gây ra xói mòn và phong hóa, hình thành địa chất, đá và đất khi di chuyển đến các vùng nước mặt Trong quá trình này, nước hòa tan các khoáng chất vô cơ và xâm nhập vào vùng nước tự nhiên, dẫn đến sự phân ly của các hợp chất vô cơ thành cation và anion ở các mức độ khác nhau.
Dòng chảy từ nông nghiệp, đô thị và nước thải đã qua xử lý có tác động lớn đến chất lượng nước Ngoài ra, sự biến đổi của vi sinh vật và các yếu tố hóa học cũng ảnh hưởng đến đặc tính hóa học của nguồn nước.
Hình 2.21 Chu trình nước nhân tạo đô thị gắn liền với chu trình thủy văn tự nhiên
Từ xa xưa, con người đã xây dựng nhà cửa gần nguồn nước và sử dụng nước một cách đơn giản, như lấy nước ngọt từ suối sạch Với quy mô rút nước nhỏ, chất lượng nước hầu như không bị suy giảm nhờ khả năng tự làm sạch của nó Quá trình này kéo dài từ thời cổ đại cho đến thế kỷ 18, khi dân số thế giới chưa vượt quá 1 tỷ và chủ yếu sống ở các làng mạc, thị trấn nhỏ Mặc dù đã có hệ thống thủy lợi tại các thành phố La Mã từ khoảng năm 800 trước Công nguyên đến 450 sau Công nguyên, nhưng việc quản lý nước vẫn chủ yếu dựa vào nguồn nước tự nhiên.
Cuộc cách mạng công nghiệp từ năm 1700 đến đầu những năm 1900 đã đánh dấu sự chuyển mình của nền văn minh từ thời kỳ cũ sang hiện đại, với sự chuyển đổi từ sản xuất thủ công sang máy móc, đô thị hóa nhanh chóng và gia tăng dân số, ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước Sự phát triển đô thị đã dẫn đến việc hình thành các hệ thống nước đô thị hiện đại, với mạng lưới đường ống khổng lồ cung cấp nước uống và hệ thống thoát nước để xử lý nước thải Nước uống thường được lấy từ nguồn nước sạch ở phía thượng nguồn, trong khi nước thải được xả trở lại vào nguồn nước tự nhiên ở phía hạ lưu, tạo thành một chu trình nước nhân tạo gắn liền với chu trình thủy văn tự nhiên Mức độ ô nhiễm trong chu trình thủy văn phụ thuộc vào quy mô của chu trình nước nhân tạo; ví dụ, ở siêu đô thị London từ đầu những năm 1900, lượng nước khai thác có thể lên tới hàng triệu m³ mỗi ngày, làm giảm dòng chảy tự nhiên và xáo trộn điều kiện môi trường Nước thải, dù được xử lý, vẫn có chất lượng kém hơn so với nước tự nhiên, dẫn đến suy giảm chất lượng nước trong các nguồn nước tiếp nhận.
Dân số thế giới đã tăng từ 1 tỷ vào năm 1804 lên 2 tỷ vào năm 1927 mà không gặp phải vấn đề lớn về tài nguyên nước Tuy nhiên, khi dân số đạt 4 tỷ vào năm 1974 và tiếp tục tăng lên 7,51 tỷ vào năm 2019, việc khai thác và xả thải nước đã trở thành vấn đề nghiêm trọng Nhiều sông, hồ và nguồn nước ngầm đã bị suy giảm do tác động của con người vượt quá khả năng tự làm sạch của chu trình thủy văn tự nhiên.
Hình 2.22 Tổng dân số và cư dân đô thị trên thế giới
2.2.3 Quá trình hình thành chất lượng nước
Chất lượng nước trong lưu vực phụ thuộc vào ô nhiễm từ nước thải, mức độ xáo trộn và pha loãng các chất ô nhiễm, cũng như sự tương tác giữa chúng và các thành phần tự nhiên của nước Các quá trình sinh, lý, hóa học trong nước cũng ảnh hưởng đến chất lượng này, tất cả đều liên quan đến chế độ thủy văn và đặc trưng dòng chảy.
Chất lượng nước phụ thuộc vào mùa và liên quan trực tiếp đến lưu lượng và chế độ nước của sông suối Khi lưu lượng nước giảm, độ khoáng hóa tăng cao nhất khi sông ngòi cạn kiệt, và độ khoáng hóa cũng tăng theo độ sâu của tầng nước Độ khoáng hóa trong thời kỳ kiệt là giới hạn tối đa mà nước sông có thể đạt được trong điều kiện không thuận lợi nhất Dữ liệu về thành phần hóa học của nước trong mùa kiệt được sử dụng để dự đoán chất lượng nước trong các mùa khác.
Ô NHIỄM NƯỚC
Điều 2 của Luật Tài nguyên nước đưa ra khái niệm về ô nhiễm nước: Ô nhiễm nước là sự biến đổi tính chất vật lý, tính chất hóa học và thành phần sinh học của nước không phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ảnh hưởng đến con người và sinh vật Ô nhiễm làm nước không phù hợp với mục đích sử dụng của nó Sự ô nhiễm có thể bao gồm các vi sinh vật, hóa chất, chất thải công nghiệp hoặc chất thải khác hoặc nước thải với số lượng có thể gây hại cho các sinh vật sống Nó cũng có thể làm hỏng các nhà máy và thiết bị công nghiệp
Nước tự nhiên thường chứa vi sinh vật giúp tự làm sạch, nhưng khi tải lượng chất hữu cơ quá cao, vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ nhiều oxy hòa tan, dẫn đến tình trạng không còn sự sống và tạo ra mùi hôi khó chịu (H2S) Hồ chứa rất dễ bị ô nhiễm do tính chất khép kín và thiếu nước pha loãng, khiến ô nhiễm kéo dài mà không có hiệu ứng xả nước Hồ phụ thuộc vào sinh vật sống để tự thanh lọc, nhưng dễ bị phú dưỡng khi chất dinh dưỡng từ quá trình xả tích tụ, thúc đẩy sự phát triển của tảo Khi tảo chết, quá trình phân hủy tiếp theo tiêu thụ oxy hòa tan, gây hại cho môi trường nước.
2.3.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm nước a Tự nhiên
Các hoạt động tự nhiên như mưa, lũ, sạt lở đất và gió bão, cùng với xác chết của động thực vật, có thể gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước Xác động vật chết được vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ, trong khi phần còn lại ngấm vào nước ngầm, dẫn đến ô nhiễm Điều này có thể làm ô nhiễm lan rộng ra các nguồn nước lớn hơn.
Lũ lụt, sạt lở đất và gió bão có thể khuấy động chất bẩn và chất thải độc hại trong hệ thống cống rãnh và bãi rác, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước.
Các tác nhân tự nhiên như núi lửa, xói mòn và bão lũ gây ô nhiễm nước nhưng không xảy ra thường xuyên, do đó không phải là nguyên nhân chính của ô nhiễm nguồn nước hiện nay.
Hoạt động khai thác rừng trái phép gây ra sụt lở núi đồi và đất ven bờ sông, dẫn đến việc dòng nước mang theo các chất cơ học như bùn, đất, cát và chất mùn.
Sự phun trào của núi lửa tạo ra bụi khói bay cao, kết hợp với mưa rơi xuống đất Đồng thời, mực nước biển dâng cao gây ô nhiễm các dòng sông do lấn vào sâu.
Sự hòa tan nhiều chất muối khoáng có nồng độ quá cao, trong đó có chất gây ung thư như arsen, fluor và các chất kim loại nặng…
Chất lượng nguồn nước phụ thuộc vào đặc tính địa chất của khu vực, ví dụ, nước trên đất phèn thường chứa nhiều sắt và nhôm, trong khi nước từ lòng đất thường giàu canxi và các khoáng chất khác.
Ô nhiễm nước do các nguyên nhân nhân tạo đã trở nên quen thuộc với mọi người Các nguyên nhân này có thể được phân loại như sau:
Ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng do lượng nước thải từ sinh hoạt và y tế Nước thải từ các hộ gia đình và cơ quan là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm Mỗi gia đình và cơ quan có lượng nước thải và thành phần chất thải khác nhau, phụ thuộc vào hoạt động sinh hoạt và lối sống Tuy nhiên, xu hướng chung là lượng nước thải sinh hoạt đang gia tăng đáng kể.
Nước thải nếu không được xử lý sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng cho môi trường, tạo ra vòng tuần hoàn ô nhiễm và làm ô nhiễm nguồn nước sạch, dẫn đến các căn bệnh nguy hiểm.
Ô nhiễm nguồn nước do nền nông nghiệp hóa học đang trở thành vấn đề nghiêm trọng, khi hầu hết các hoạt động sản xuất nông nghiệp hiện nay đều sử dụng quá mức các chất hóa học, thuốc trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật Hệ quả là chất lượng nguồn nước bị suy giảm, đồng thời sức khỏe của người sử dụng cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Sau khi sử dụng, nhiều vỏ chai và bao bì thường bị vứt bỏ tại bờ ruộng, ven sông và kênh rạch, dẫn đến việc các chất hóa học dư thừa ngấm vào tầng nước ngầm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước.
Ô nhiễm nguồn nước ngày càng gia tăng do chất thải và nước thải từ các công ty, xí nghiệp trong bối cảnh đất nước phát triển mạnh mẽ Sự gia tăng hoạt động công nghiệp hóa và hiện đại hóa đã dẫn đến sự mở rộng của các khu công nghiệp, góp phần vào tình trạng ô nhiễm nước nghiêm trọng Nhiều công ty thải trực tiếp chất thải ra môi trường mà không qua xử lý, gây ra hậu quả nghiêm trọng cho nguồn nước.
2.3.3 Các chất gây ô nhiễm nước
Các ion hòa tan như Cl\(^-\), SO\(_4^{2-}\), PO\(_4^{3-}\), Na\(^+\), K\(^+\) có mặt trong nước thải đô thị, trong khi các hợp chất độc hại như Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F thường xuất hiện trong nước thải công nghiệp.
- Các chất dinh dưỡng (N, P) ở nồng độ cao sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng nước
NỘI DUNG THỰC HÀNH
* Bài 1 Kiểm kê và đánh giá lưu vực
- Dụng cụ Bản đồ địa hình của một lưu vực sông ở dạng giấy và dạng số
Máy tính có kết nối Internet
- Cách xác định a Xác định ranh giới và đo diện tích lưu vực sông
Hiện nay, có 2 phương pháp xác định lưu vực sông như sau:
Phương pháp cổ điển: Sử dụng bản đồ địa hình in trên giấy
Phương pháp kỹ thuật số: Sử dụng công cụ hỗ trợ của hệ thống thông tin địa lý GIS với bản đồ kỹ thuật số
* Xác định lưu vực bằng bản đồ địa hình
Phương pháp xác định đường phân thuỷ (ranh giới) lưu vực sông trên bản đồ địa hình được thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Vẽ 1 điểm vòng tròn đánh dấu điểm đầu ra của sông Bước 2: Đánh dấu “X" các điểm đỉnh (cao) dọc theo chiều kênh chính ở cả
Bước 3: Nối các điểm đã đánh dấu “X” ở một phía bờ Tiếp tục nối các đỉnh điểm cho đến khi khép kín tại vị trí vòng tròn
Bước 4: Xác định diện tích lưu vực và các đặc trưng cần thiết khác là rất quan trọng Diện tích lưu vực thường được đo bằng phương pháp đếm ô vuông hoặc sử dụng máy đo diện tích theo đường phân nước trên bản đồ địa hình Để đảm bảo độ chính xác, người ta thường sử dụng các bản đồ địa hình có tỉ lệ lớn như 1/5.000, 1/10.000, 1/25.000 hoặc lớn hơn, tùy thuộc vào yêu cầu về độ chính xác.
Ví dụ về xác định đường ranh giới lưu vực sông trên bản đồ giấy 1/250.000
Để xác định lưu vực sông một cách tự động bằng bản đồ số GIS, các bước cơ bản cần thực hiện bao gồm việc sử dụng bản đồ số dưới dạng raster (ô lưới).
- Bước 1: Chuẩn bị số liệu cao độ số DEM
- Bước 2: Xử lý số liệu cao độ số (Xử lý số liệu cao độ - Fill DEM)
- Bước3: Tính toán xác định hướng dòng chảy theo mô hình 8 hướng trên (Flow Direction)
- Bước 4: Xác định liên kết hướng dòng chảy giữa các ô lưới (Flow Accumulation)
- Bước 5: Xác định lưu vực sông và tính toán các đặc trưng của nó
Phương pháp xác định ranh giới lưu vực sông bằng công nghệ GIS trên bản đồ số khắc phục nhược điểm của bản đồ giấy, đồng thời phát huy chức năng của công cụ máy tính như liên kết, tự động hóa và cải tiến tốc độ tính toán Đánh giá lưu vực bao gồm vị trí, địa hình, địa chất, hệ thống sông ngòi, đất đai, khí hậu và thực trạng phát triển Sinh viên cần thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn, bao gồm internet, để có cái nhìn tổng quát về lưu vực, từ đó nhận diện thuận lợi, khó khăn và áp lực thách thức.
Lưu vực sông được trình bày với các nội dung chính như sau: xác định phạm vi ranh giới lưu vực, diện tích và các đặc trưng nổi bật của lưu vực Bên cạnh đó, cần đánh giá các điều kiện tự nhiên và thực trạng phát triển của lưu vực, đồng thời phân tích những thuận lợi, khó khăn và thách thức mà lưu vực đang phải đối mặt.
Bài 2 Đo đạc thủy văn
- Dụng Cụ Thước đo độ sâu mực nước trong kênh
Lưu tốc kế: Để đo vận tốc nước chảy trong kênh
- Cách xác định a Đo mực nước
Quan trắc mực nước bằng thiết bị thủ công, thủy chí, thiết bị tự ghi
Hình 2.27 Quan sát mực nước thủ công, thủy chí
Hình 2.28 Quan sát mực nước với thiết bị tự ghi b Đo lưu lượng sông ngòi bằng phương pháp lưu tốc - mặt cắt ướt
Bước đầu tiên là chia mặt cắt sông thành nhiều cột nước hình chữ nhật Tiếp theo, cần xác định độ rộng (Δwi) và độ sâu (di) của từng mặt cắt nhỏ.
Bước 3: Đo vận tốc nước với lưu tốc kế Sau khi tiến hành hiệu chỉnh lưu tốc kế tiến hành các bước đo sau:
Để đặt lại bộ nhớ về số 0, hãy ấn nút phía trên liên tục trong 3 giây Sau đó, bấm nút phía dưới cho đến khi hiển thị dòng chữ Average hoặc Maximum speed.
- Đặt đầu cánh quạt vào độ sâu nước cần đo với hướng cánh quạt về phía dòng chảy đến
Giữ thiết bị ổn định cho đến khi giá trị vận tốc hiển thị trên màn hình ổn định, sau đó nhấc thiết bị ra khỏi mặt nước và ghi lại giá trị vận tốc trung bình.
Bước 4: Xác định lưu lượng dòng chảy theo công thức:
Q= V x A (m 3 /s) trong đó: A: diện tích mặt cắt ướt (m 2 ) V: vận tốc trung bình của dòng chảy trên mặt cắt ướt A (m/s)
Mặt cắt dòng chảy được chia thành một số lượng cột nước (thủy trực) hình chữ nhật trong đó: Q: lưu lượng
Vi: vận tốc trung bình của diện tích i với độ sâu trung bình di
wi: chiều rộng của diện tích i c Viết báo cáo
- Nêu mục đích của công tác đo đạc thủy văn
- Tìm hiểu các phương pháp đo đạc thủy văn
- Tính toán kết quả từ quá trình thực hành ngoài thực địa
1 Giải thích các thành phần trong vòng tuần hoàn nước
2 Nêu các chỉ số đặc trưng của lưu vực
3 Nêu và giải thích các thành phần chính của một trận mưa
3 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến lượng mưa hữu hiệu
4 Nêu dòng thấm và nước dưới đất
5 Phân tích vai trò của con người trong điều chỉnh các thông số trong phương trình cân bằng nước
6 Phân tích các yếu tố hình thành chất lượng nước
7 Trình bày tính chất và thành phần hóa học của nước
8 Phân tích các nguồn gây ô nhiễm nước
9 Trình bày quá trình nhiễm bẩn nguồn nước
10 Phân tích quá trình chuyển hóa và phân hủy các chất trong nước.
