- Đặt vấn đề
Vùng nghiên cứu đề cấp trong bài viết này là khu vực ven sông Hồng thuộc thành phố Hà Nội và vùng phát triển phễu hạ thấp mực nước dưới đất trùng với diện tích các quận nội thành nằm ở phía Nam sông Hồng của thành phố Hà Nội. Vùng thành phố Hà Nội có nguồn tài nguyên nước dưới đất rất phong phú, tập trung chủ yếu trong 2 tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích bở rời Đệ tứ, đó là tầng chứa nước Holocen (qh) không có áp lực bên trên phân bố ở độ sâu 10-20 m cách mặt đất và tầng chứa nước Pleistocen (qp) có áp lực ở bên dưới phân bố ở độ sâu 40-60 m cách mặt đất. Nơi đây đang được khai thác mạnh mẽ để phục vụ cấp nước sinh hoạt dẫn đến mực nước dưới đất bị hạ thấp và hình thành phễu hạ thấp mực nước lớn.
Phễu hạ thấp mực nước dưới đất có diện tích khoảng 360 km2 có dạng hình e líp, trục dài chạy song song với sông Hồng từ Thượng Cát đến Ngọc Hồi, trục ngắn từ Hà Đông đến Yên phụ được thể hiện trên hình 1. Trong phễu hạ thấp lớn có hàng loạt phễu nhỏ gắn liền với các nhà máy nước đang hoạt động, trong đó sâu nhất là Hạ Đình, mực nước sâu đến 35 m cách mặt đất, Mai Dịch đến gấn 30 m và các nhà máy nước khác như Tương Mai, Pháp Vân, Ngô Sỹ Liên, Ngọc Hà….
Căn cứ vào độ sâu mực nước có thể xác định một cách tương đối vùng ảnh hưởng khai thác là vùng có độ cao tuyệt đối mực nước dưới 0 m, vùng ảnh hưởng mạnh là vùng có độ cao dưới -8 m, vùng ảnh hưởng rất mạnh là vùng có độ cao dưới -14m. Theo đó xác định diện tích các vùng tương ứng là 360, 175 và 85 km2.
Hình 1. Phễu hạ thấp mực nước vùng nội thành Hà Nội, phía Nam sông Hồng năm 2014
Phễu hạ thấp mực nước được xem như “kho” ngầm để tích trữ nước với khối lượng xác định theo công thức sau
V = µ*. S. H
Trong đó
V- khối lượng nước lấp đầy, m3
µ* – hệ số nhả nước đàn hồi tầng chứa nước qp
S – diện tích khu vực lấp đầy, m2
H- chiều cao lấp đầy, m
Hệ số nhả nước đàn hồi được trung bình của tầng qp là 0,002
Khối lượng nước lấp đầy được tính thống kê trong bảng dưới đây.
| Số tt | Vùng ảnh hưởng | Diện tích, m2 | Hệ số nhả nước (µ*) | Chiều cao lấp đầy, m | Khối lượng nước lấp đầy, m3 | ||
| Từ | Đến | Trung bình | |||||
| 1 | Anh hưởng | 185 | 0,002 | 0 | 8 | 4 | 1,48.106 |
| 2 | Anh hưởng mạnh | 90 | 0,002 | 8 | 14 | 11 | 1,98.106 |
| 3 | Anh hưởng rất mạnh | 85 | 0,002 | 14 | 30 | 22 | 2,38.106 |
| Cộng | 5,84.106 | ||||||
- Các hình thức bổ sung nhân tạo
Xây dựng công trình khai thác thấm là hình thức bổ sung nhân tạo đơn giản nhưng lại có hiệu quả vì cho lưu lượng lớn, đó là sự lôi kéo dòng mặt khi có công trình khai thác ở những vùng có cấu trúc địa chất thuỷ văn phù hợp, tạo nên sự bổ sung bắt buộc. Vùng nghiên cứu đã có hàng loạt bãi giếng được xây dựng theo phương thức này: Bắc Thăng Long, Gia Lâm, Cáo Đỉnh, Yên Phụ, Lương Yên, Nam Dư với công suất từ vài chục nghìn đến trên dưới 100.000 m3/ng ở mỗi bãi giếng, tổng số khoảng 400.000 m3/ng, chiếm khoảng 2/3 sản lượng nước của Công ty Kinh doanh nước sạch Hà Nội để cung cấp cho thành phố.
Phát triển ý tưởng trên, các tác giả của đề tài khoa học công nghệ TNMT.02.33, đã tính toán trữ lượng khai thác dự báo nước dưới đất vùng ven sông Hồng ở vùng có cấu trúc hở bằng phương pháp mô hình số theo phương án giữ nguyên hiện trạng của các công trình đang khai thác, thiết kế bổ sung 18 công trình khai thác mới vào vùng ven sông Hồng ở cả 2 phía, kể cả các cồn nổi giữa sông Hồng như thể hiện ở hình 2. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác dự báo theo phương án này là 2, 5 triệu m3/ng, còn nếu cải tạo điều chỉnh vị trí cả các công trình khai thác hiện có thì dự báo có thể khai thác 3,5 triệu m3/ng.
Hình 2. Sơ đồ vị trí các bãi giếng ven sông
Thu gom nước mưa bổ sung cho nước dưới đất
Thành phố Hà Nội có lượng mưa trung bình năm 1.670 mm (trạm Láng) song phân bố không đều. Khoảng 80% lượng mưa cả năm tập trung vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9, lớn nhất là tháng 7 và 8. Do tác động của biến đổi khí hậu, lượng mưa biến động khác thường: có những đợt mưa rất nhiều, dẫn đến ngập lụt, vào các trận mưa lớn đường phố biến thành sông. Do quá trình đô thị hóa, đại bộ phận diện tích bị bê tông hoặc áp phan hóa, nước không thấm được vào các tầng chứa nước, mà chảy tràn thành các dòng mặt thoát đi.
Để có hướng khắc phục tình trạng trên, Hà Nội đã có đề tài khoa học công nghệ: “ Nghiên cứu, đánh giá vai trò của nước mưa và nước sông Hồng trong sự hình thành và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất khu vực nội thành Hà Nội” mã số 01C-09/01-2015-2, theo đó, đã xây dựng mô hình thí điểm ở Trung tâm Quan trắc tài nguyên và môi trường Hà Nội tại 36 A đường Phạm Văn Đồng, nằm trong phễu hạ thấp mực nước của khu vực nghiên cứu với mực nước sâu đến gần 20 m cách mặt đất. Mô hình vận hành 01 năm, từ tháng 6 năm 2016 đến tháng 6 năm 2017, đã thu gom nước mưa từ mái nhà và đưa xuống tầng chứa nước qp được 690 m3. Quá trình vận hành không gây ảnh hưởng đến hoạt động hàng ngày của Cơ quan, khu vực sân của đơn vị không còn tình trạng úng ngập do lượng mưa lớn là tiền đề để phát triển đối với các nhà ở, khu công nghiệp có hệ thống thoát nước mưa riêng biệt, sẽ giúp tiêu thụ đáng kể lượng nước mưa góp phần giảm bớt tình trạng úng ngập.
- Tác dụng của việc bổ sung nhân tạo
Việc bổ sung nhân tạo nước dưới đất vùng thành phố Hà Nội có thể được thực hiện với nhiều mục tiêu.
Một là, bổ sung nhân tạo nước dưới đất sẽ làm tăng trữ lượng nước dưới đất góp phần đảm bảo an ninh nguồn nước. Các công trình khai thác thấm ven bờ cũng như các cồn nổi giữa sông Hồng đều cho lưu lượng rất lớn. Việc thu gom nước mưa bổ sung cho nước dưới đất sẽ lấp đầy các phễu hạ thấp mực nước dẫn đến việc không cần phải giảm công suất các bãi giếng như Hạ Đình, Pháp Văn, Tương Mai, Ngô Sỹ Liên, Mai Dịch, Ngọc Hà…
Hai là, bổ sung nhân tạo nước dưới đất sẽ làm giảm các tác động tiêu cực do khai thác gây nên như lún mặt đất, cải thiện chất lượng nước. Kết quả nghiên cứu thời gian qua cho thấy các vùng như Pháp Văn, Hạ Đình, Thành Công…mặt đất bị lún với tốc độ cao đến 3-4 cm/năm mà việc khai thác nước dưới đất là 1 trong các nguyên nhân. Việc bổ sung lấp đầy phễu hạ thấp mực nước chắc chắn sẽ làm giảm đáng kể tốc độ lún mặt đất. Việc áp dụng công trình khai thác thấm đã cải thiện được chất lượng nước dưới đất, mà ví dụ điển hình là các công trình khai thác thấm thuộc nhà máy nước Nam Dư, sau thời gian khai thác hàm lượng NH4+, đã giảm đáng kể.
Ba là, việc thu gom nước mưa cất giữ vào lòng đất vừa tận dụng tài nguyên nước mưa để làm tăng trữ lượng nước dưới đất vừa góp phần làm giảm tình trạng úng ngập thành phố mỗi khi mùa mưa đến. Với lượng mưa trung bình năm 1.670 mm/năm, tức là trên lãnh thổ 360 km2 của vùng phát triển phễu hạ thấp mực nước dưới đất có đến khoảng 600 triệu m3 nước mưa mỗi năm. Nếu thu gom được nước mưa sẽ không để lãng phí nguồn tài nguyên này. Đưa nước mưa xuống chứa ở các tầng chứa nước sẽ vừa làm tăng trữ lượng khai thác vừa góp phần giảm thiểu tình trạng úng ngập của thành phố.
Thay lời kết. Vùng Hà Nội có các điều kiện thích hợp để bổ sung nhân tạo nước dưới đất với nhiều hình thức khác nhau có nhiều tác dụng cần được xem là 1 trong các vùng ưu tiên đặc biệt để thực hiện./.
Tác giả bài viết: PGS.TS. Nguyễn Văn Đản, Hội ĐCTV Việt Nam; ThS. Nguyễn Chí Nghĩa, Liên Đoàn QH&ĐT tài nguyên nước miền Bắc
