Khai thác quá mức khiến mực nước ngầm giảm gây nên sụt lún bề mặt đất làm mất ổn định các nền móng công trình dân dụng, gây biến dạng, nứt nẻ mặt đất và gây ứng ngập lụt cục bộ. Hiện tượng này đã và đang xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới.
Hiện tượng nói trên cũng đã và đang xảy ra tại nhiều thành phố, địa phương trong cả nước ở các mức độ khác nhau, điển hình là ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Hồ Chí Minh. Ở thủ đô Hà Nội, số liệu quan trắc thực nghiệm hiện tượng lún bề mặt đất từ năm 1991 đến nay do Viện Khoa học công nghệ và kinh tế xây dựng Hà Nội, trực thuộc Sở Xây dựng Hà Nội tiến hành tại 10 trạm đo lún bề mặt đất đặt tại các nhà máy nước và trạm tăng áp thuộc Công ty Kinh doanh nước sạch và Công ty Kinh doanh nước sạch số 2 Hà Nội cho thấy: Tại những trạm có tồn tại lớp đất yếu, tốc độ lún bề mặt đất tương đối lớn như Thành Công (41,02 mm/năm), Ngô Sĩ Liên (27,14 mm/năm), Pháp Vân (22,02 mm/năm). Những trạm không tồn tại lớp đất yếu có tốc độ lún bề mặt nhỏ như Ngọc Hà (1,80 mm/năm), Mai Dịch (2,28 mm/năm), Đông Anh (1,41 mm/năm). Những trạm có vị trí gần sông Hồng có độ lún bề mặt đất nhỏ hơn vì mực nước ngầm được nước sông bù phụ một phần như Lương Yên (16,85 mm/năm), Gia Lâm (12,99 mm/năm). Kết quả quan trắc tại 10 trạm nói trên có độ chính xác cao và có thể khẳng định rằng quá trình hạ thấp mực nước ngầm đã gây nên hiện tượng sụt lún bề mặt đất tại những vị trí khai thác.
Vì những trạm đo lún nói trên hầu hết được đặt tại tâm phễu lún (trong các nhà máy nước) nên nó chỉ phản ánh được độ lún riêng lẻ tại nơi khai thác nước ngầm mà chưa thể hiện được phạm vi ảnh hưởng (bán kính) của phễu lún cũng như khả năng ảnh hưởng của các phễu lún. Ở TP. Hồ Chí Minh, việc xuất hiện ngày càng nhiều “hố tử thần” và gia tăng diện tích úng ngập cũng được nhiều nhà khoa học và các cơ quan chuyên môn lý giải là do hiện tượng sụt lún bề mặt do khai thác quá mức nước dưới đất. Do vậy, việc xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất hợp lý là mối quan tâm hàng đầu của các cơ quan chức năng về quản lý, cấp phép khai thác tài nguyên nước của các địa phương này. Việc xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất để phòng chống sụt, lún đất thường dựa vào quan hệ lượng khai thác – hạ thấp mực nước – sụt lún đất do khai thác nước dưới đất. Xác định ngưỡng khai thác phòng chống sụt, lún đất về cơ bản là giải bài toán xác định lượng khai thác lớn nhất có thể ứng với các kịch bản khai thác khác nhau sao cho tổng lún gây nên bởi việc khai thác nước dưới đất không vượt quá một ngưỡng cho phép. Nói một cách khác, vấn đề cốt yếu ở đây chính là việc nghiên cứu, xác định quan hệ lượng khai thác – mức hạ thấp – mức sụt, lún đất do khai thác nước dưới đất. Lượng khai thác lớn nhất chỉ có thể đạt được bằng quá trình lặp: thử- đánh giá sai số.
Để phân vùng và xác định ngưỡng khai thác hợp lý nhằm phòng chống nguy cơ sụt lún mặt đất, đề tài tập trung vào việc phân tích kết quả chạy mô hình MODFLOW + SUB cho các kịch bản khai thác nước theo các tiêu chí tốc độ sụt giảm mực nước dưới đất và tốc độ sụt lún đất. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phân tích, đánh giá các tiêu chí trên khi tăng sản lượng khai thác nước dưới đất (bằng cách tăng số lượng các giếng khoan “giả định”) tại các bãi giếng ven sông Hồng nơi chưa hình thành các phễu hạ thấp mực nước sâu đến khi đạt các chỉ số sau:
(i) Mực nước dưới đất tại các bãi giếng không tăng công suất khai thác tiếp tục ổn định và phục hồi;
(ii) Tốc độ sụt giảm mực nước tại trung tâm các bãi giếng đặt các lỗ khoan “giả định” không vượt ngưỡng ≤ 0,2 m/năm;
và (iii) Tốc độ sụt lún đất tại tâm các bãi giếng này không vượt ngưỡng ≤ 0,5 mm/năm.
Trên cơ sở quá trình thử – lặp thêm các giếng khoan “giả định” này trong kịch bản khai thác, đã xác định tổng lượng khai thác tối đa cho từng bãi giếng để làm cơ sở khoanh vùng khai thác nước dưới đất. Cụ thể, tổng lượng khai thác bổ sung khi đạt ngưỡng tiêu chí tốc là 193.600 m3/ng tại 58 giếng khoan bổ sung như sau: 10 giếng khoan bổ sung tại bãi giếng Yên Phụ với tổng công suất bổ sung 40.000 m3/ngày, 14 giếng khoan bổ sung tại bãi giếng Lương Yên với tổng công suất bổ sung 44.800 m3/ngày, 34 giếng khoan bổ sung tại bãi giếng Nam Dư với tổng công suất bổ sung 108.800 m3/ngày.
Chỉ số về tốc độ hạ thấp mực nước được sử dụng ≤ 0,2 m/năm và chỉ số về tốc độ về sụt lún mặt đất ≤ 5 mm/năm để xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất. Với các chỉ số này, ngưỡng khai thác nước dưới đất phòng chống sụt lún cho vùng nghiên cứu vào khoảng 600.000 m3/ngày, được phân chia thành 5 vùng khai thác.
Phân vùng và xác định được ngưỡng khai thác nước dưới đất phòng chống sụt lún cho vùng nghiên cứu, làm cơ sở để các nhà quản lý xem xét, hoạch định chính sách khai thác bền vững nước dưới dưới đất, phòng tránh tác hại do nước gây ra trong vùng nghiên cứu. Việc xác định ngưỡng khai thác này cũng là cơ sở để các cơ quan quản lý xây dựng quy hoạch khai thác nước dài hạn và có kế hoạch tìm kiếm nguồn nước, xây dựng các các công trình khai thác nước hợp lý.
