Nước mặn xâm nhập vào hệ thống nước ngầm ở Đồng bằng sông Cửu Long

 

Tại Đồng bằng sông Cửu Long đông dân cư nằm ở cửa lưu vực sông Mê Kông Việt Nam, các hệ thống địa chất thủy văn đã chuyển từ trạng thái gần như không bị xáo trộn sang trạng thái do con người tác động và sự xâm nhập mặn vào hệ thống nước mặt và nước ngầm ngày càng trở nên bất lợi. Vấn đề gần đây, đe dọa nghiêm trọng đến nguồn cung cấp nước ngọt và làm suy thoái môi trường sinh thái. Nước ngầm đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì các cộng đồng và nền kinh tế ở hầu hết các khu vực ven biển ở ĐBSCL vì nước ngầm có tầm quan trọng lớn đối với việc cung cấp nước ở các thành phố đông dân và các vùng nông thôn không có các nguồn nước ngọt đáng tin cậy khác. Việc sử dụng nước ngầm đã tăng lên theo cấp số nhân kể từ những năm 1990, dẫn đến cạn kiệt nguồn nước ngầm và suy giảm chất lượng nước. Nguyên nhân dẫn đến việc suy giảm nguồn nước ngầm và dẫn đến xâm nhập mặn được xem xét từ những nguyên nhân sau:

Các hoạt động của con người và tác động của biến đổi khí hậu

Khai thác quá mức nước ngầm

Trước những năm 1990, việc rút nước ngầm ở ĐBSCL rất hạn chế do nhu cầu nước ngọt tương đối thấp và mực nước ngầm SGW thay đổi từ 0 đến 2 m so với mực nước biển trung bình và mức điện thế của DGW thậm chí cao hơn mực nước biển trung bình vài mét- mức độ (Bùi và cộng sự, 2017). Do sự phát triển nhanh chóng của nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và sản xuất từ ​​những năm 1990, nhu cầu nước ngọt ngày càng tăng cho mục đích sinh hoạt, tưới tiêu cho cây trồng cạn, sử dụng nuôi trồng thủy sản và các mục đích công nghiệp đã dẫn đến việc khai thác nước ngầm  rộng rãi (Wagner et al., 2012 ). Tổng lượng nước ngầm rút từ các giếng tiêu dùng lớn cũng như các giếng gia đình nhỏ đạt khoảng 2,5 × 10 6 m3 ngày 1 vào năm 2015, lớn hơn 25 lần so với lượng nước ngầm rút vào năm 1990 (Minderhoud và cộng sự, 2017 ). Do đó, sự hạ thấp liên tục các mức điện thế của các tầng chứa nước qp 3 , qp 2-3 và qp 1 (đặc biệt là tầng qp 2-3 ) với tốc độ suy giảm trung bình hàng năm là 0,26 m (dao động từ 0,09 đến 0,78 m) là được quan sát dựa trên dữ liệu chuỗi thời gian từ 79 giếng quan trắc cùng nhau tại 18 địa điểm ở MKD (Bui và cộng sự, 2017 ; Erban và cộng sự, 2014). Dữ liệu quan sát từ các giếng quan trắc cho thấy sự suy giảm đáng kể của mực nước trong suốt phần lớn MKD kể từ những năm 1990 dẫn đến sự hình thành các nón lõm nằm xung quanh các thành phố lớn và các khu vực công nghiệp với mật độ giếng bơm và khai thác nước ngầm rộng rãi (ví dụ: Bạc Liêu, Cà Mau, Sóc Trăng, v.v.) như hình 1

Hình 1: Tốc độ suy giảm (m mỗi năm) của các mực nước trung bình hàng năm (rút xuống) trong các tầng chứa nước qp 3 , qp 2-3 và qp 1 (được nội suy từ dữ liệu giếng quan trắc (được đánh dấu là chấm đỏ)) kể từ những năm 1990 và vị trí của các nón trũng (sửa đổi sau Erban và cộng sự (2014) )

Lưu ý rằng sự suy giảm của mức chiết áp hầu như không thể đảo ngược và việc hồi lại tự nhiên từ nước mưa xâm nhập và các nguồn bổ sung khác không thể đảo ngược xu hướng suy giảm ở chỗ: 1) DGW không thể thu được dòng nước ngầm đi xuống vì sự hiện diện của phù sa trên toàn châu thổ và đất sét; và 2) DGW thu được dòng nước ngầm hạn chế trong khoảng thời gian tương đối ngắn vì các khu vực bổ sung nằm bên ngoài biên giới quốc gia ở Campuchia (Hoang và Baumle, 2019). Việc hạ thấp liên tục các mức điện thế do bơm nhiều làm giảm áp suất thủy lực nước ngọt trong các tần chứa nước ven biển và làm gián đoạn sự cân bằng động giữa nước mặn và nước ngầm ngọt, dẫn đến sự xuất hiện của SWI thành DGW từ biển.

Mực nước biển dâng tương đối

Các khái niệm về 'mực nước biển dâng tương đối' (mực nước biển dâng so với bề mặt đất liền) và 'mực nước biển dâng tuyệt đối' (mực nước biển dâng so với mặt bằng) đã được áp dụng. Mực nước biển dâng tương đối được gọi là sự kết hợp của mực nước biển dâng cao tuyệt đối (do sự giãn nở nhiệt của nước biển cũng như sự tan chảy của các tảng băng và sông băng do hiện tượng ấm lên toàn cầu), sụt lún đất do bơm (do giảm áp suất khai thác và sự nén chặt của các lớp trầm tích), sự lắng đọng tự nhiên của bề mặt đất và giảm sự bồi tụ phù sa để tốc độ nước biển dâng tương đối thường lớn hơn tốc độ nước biển dâng tuyệt đối (Sun và cộng sự, 2012 ). Dựa trên phép đo độ cao vệ tinh giám sát những thay đổi với chieều cao mặt biển trên toàn cầu, tốc độ dâng mực nước biển tuyệt đối trung bình hàng năm được ước tính là 0,32 [0,28–0,36] cm mỗi năm (IPCC, 2013 ). Mực nước biển ở bờ biển miền Nam Việt Nam được dự báo sẽ tăng 22 [13–32] cm và 25 [17–35] cm vào năm 2050 theo RCP4.5 và RCP8.5, tương ứng (Katzfey và cộng sự, 2014 ;Bộ TN&MT, 2016 ). Dựa trên dữ liệu chuỗi thời gian từ 79 giếng quan trắc mực nước ngầm lồng nhau tại 18 vị trí ở ĐBSCL, tỷ lệ sụt lún đất do bơm trung bình hàng năm được ước tính là 1,6 [1–4] cm (Bùi và cộng sự, 2017 ). Bằng cách phân tích 78 chương trình giao thoa ALOS PALSAR  từ InSAR, Erban et al. (2014) ước tính thêm tỷ lệ sụt lún trung bình hàng năm trong khoảng thời gian từ năm 2006 đến 2010 và nhận thấy rằng: 1) phần lớn vùng ĐBSCL đang trải qua tình trạng sụt lún đất trên diện rộng từ 1–4 cm mỗi năm; 2) một tô sụt lún khổng lồ được hình thành ở trung tâm thành phố Hồ Chí Minh nằm ở góc đông bắc của ĐBSCL với tốc độ sụt lún trên 4; 3) 0,88 [0,35–1,4] m sụt lún đất và 1,0 [0,4–1,6] m nguy cơ ngập lụt dự kiến ​​vào năm 2050 nếu nước ngầm tiếp tục rút với tốc độ hiện tại; và 4) sụt lún đất do bơm gây ra nguy cơ ngập lụt nghiêm trọng kết hợp với nguy cơ mực nước biển dâng tuyệt đối vì hầu hết các nơi ở ĐBSCL đều cao hơn mực nước biển trung bình dưới 2 m. Minderhoud và cộng sự. (2017)mô phỏng rút nước ngầm và sụt lún đất ở ĐBSCL và kết quả mô phỏng ( Hình 2 ) chỉ ra rằng tỷ lệ sụt lún do bơm gây ra ở ĐBSCL liên tục tăng trong 25 năm qua, từ 1991 đến 2015 với tốc độ hiện tại (trung bình trên toàn đồng bằng là 1,1 cm / năm, với các khu vực vượt quá 2,5 cm) vượt quá tốc độ dâng cao của mực nước biển tuyệt đối cục bộ theo một bậc độ lớn (0,3 cm). Minderhoud và cộng sự. (2017) cũng chỉ ra rằng tốc độ sụt lún đáng báo động có thể tăng thêm và sụt lún đất do bơm đóng góp nhiều hơn vào tình trạng ngập lụt vùng đất thấp ven biển hơn là mực nước biển dâng tuyệt đối do phần lớn bề mặt đất ở ĐBSCL thấp hơn 2 m so với mực nước biển- cấp độ. Minderhoud và cộng sự. (2018)đã định lượng tỷ lệ sụt lún trong các mô hình sử dụng đất và che phủ đất khác nhau ở ĐBSCL và chỉ ra rằng các quá trình sụt lún đất khuếch đại trong nhiều thập kỷ qua không chỉ gây ra bởi việc khai thác quá mức nước ngầm, mà là những thay đổi sử dụng đất do đô thị hóa quy mô lớn gây ra. cũng góp phần làm tăng tải trọng bề mặt. Mực nước biển dâng tương đối làm tăng áp suất thủy lực của nước biển và làm thay đổi sự cân bằng động giữa nước mặn và nước ngọt, dẫn đến sự xuất hiện của SWI thành SGW và DGW từ biển. Hơn nữa, mất độ cao do mực nước biển dâng tương đối có thể: 1) tăng tính dễ bị tổn thương do lũ lụt và triều cường gây ra khiến ĐBSCL có khả năng trải qua thời kỳ ngập mặn thường xuyên và kéo dài hơn; và 2) tăng SWI vào các cửa sông và mạng lưới đường nước mặt dày đặc, dẫn đến sự xuất hiện của SWI thành SGW và DGW theo chiều dọc từ nước mặt nhiễm mặn.

Hình 2: Mô phỏng sụt lún đất do bơm tích lũy từ năm 1991 đến năm 2016 (a); (b) tỷ lệ sụt lún đất do bơm mô phỏng trong năm 2015 (được sửa đổi sau Minderhoud và cộng sự (2017))

Trong những năm gần đây, suy thoái chất lượng nước ngầm do SWI đã được công nhận là một vấn đề quan trọng và đã đạt được nhiều tiến bộ trong việc tìm hiểu các con đường của SWI và tác động của các hoạt động của con người và biến đổi khí hậu đối với việc ảnh hưởng đến mức độ của SWI vào SGW và DGW trong MKD. Tuy nhiên, những lỗ hổng kiến ​​thức và thách thức hiện có hạn chế rất nhiều sự phát triển của nghiên cứu SWI ở ĐBSCL, bao gồm cả vị trí và kích thước của các cửa sổ thủy lực hiện có làm thủng bùn và đất sét aquitard , sự phân bố 3D không đồng nhất hiện nay của các vùng nước ngầm nhiễm mặn, sự phân bố 3D của nước mặn trong tương lai nước ngầm và biện pháp kiểm soát hiệu quả và kinh tế nhất để giảm thiểu SWI. Trong tương lai, dữ liệu quan trắc từ các giếng quan trắc được bổ sung bằng giếng khoan.Dữ liệu địa vật lý được yêu cầu để mô tả các điều kiện địa chất thủy văn không đồng nhất và sự phân bố 3D của nước ngầm mặn, và các mô hình vận chuyển muối và dòng chảy nước ngầm ven biển có mật độ thay đổi kết hợp các chi tiết về điều kiện khí hậu thủy văn và địa chất thủy văn được yêu cầu phát triển để dự đoán mức độ SWI trong tương lai vào các hệ thống nước ngầm ven biển của MKD để xác định các chiến lược tối ưu hóa của các chương trình nhằm sử dụng bền vững các nguồn nước ngầm ở ĐBSCL đồng thời giảm thiểu mức độ SWI trong khi đó.

 

Han Xiao et al. (2021) “Saltwater intrusion into groundwater systems in the Mekong Delta and links to global change”. Advances in climate change research Volume 12, Issue 3(2021), pp.342-352

 VienKHTNN.Core - VienKHTNN_SuKien

BÀI VIẾT LIÊN QUAN

Tổng quan mô hình cân bằng nước

Bài toán cân bằng nước lưu vực sông hay phân bổ nguồn nước là bài toán xem xét đánh giá ...

Giới thiệu chung

Giới thiệu Viện Khoa học tài nguyên nước

Phó Thủ tướng Lê Văn Thành dự Hội nghị triển khai nhiệm vụ năm 2022 ngành Tài nguyên và Môi trường

Sáng 31/12/2021 tại Hà Nội, Bộ Tài nguyên và Môi trường tổ chức Hội nghị tổng kết công tác năm ...

Trao Quyết định bổ nhiệm Vụ trưởng Vụ Hợp tác quốc tế Bộ Tài nguyên và Môi trường

Sáng ngày 27/12, thay mặt Ban cán sự Đảng, lãnh đạo Bộ Tài nguyên và Môi trường, Thứ trưởng Lê ...

 VienKHTNN.Core - VienKHTNN_LienKet

 Content Editor

 VienKHTNN.Core - VienKHTNN_AnPham_Phai

ẤN PHẨM NỔI BẬT

 VienKHTNN.Core - VienKHTNN_BinhLuan

BÌNH LUẬN