Nghiên cứu động thái và giải pháp quản lý bền vững nước dưới đất huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận

Nghiên cứu động thái và giải pháp quản lý bền vững nước dưới đất tại huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, nhằm bảo vệ nguồn nước quý giá.

• Tác giả: Nguyễn Anh Quốc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hải Âu
• Trường học: Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu động thái và đề xuất giải pháp quản lý bền vững nước dưới đất huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước
• 1.1.1. Các yếu tố tự nhiên
• 1.1.2. Các yếu tố nhân tạo
• 1.2. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2.1. Các nghiên cứu ngoài nước
• 1.2.2. Các nghiên cứu trong nước
• 1.3. Tổng quan về địa bàn nghiên cứu
• 1.3.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.1.1. Điều tra diễn biến xu thế thay đổi nước dưới đất
• 2.1.2. Đánh giá chất lượng nước dưới đất và phân vùng chất lượng mước
• 2.1.3. Phân vùng mức độ dễ bị tổn thương của tầng chứa nước Bazan Pleistocen trung - thượng theo trọng số Entropy
• 2.1.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ và khai thác hiệu quả nước dưới đất
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp và biên tập tài liệu, số liệu
• 2.2.2. Phương pháp Chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI)
• 2.2.3. Tích hợp phương pháp DRASTIC xác định tính dễ bị tổn thương của tầng chứa nước và GIS
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Diễn biến xu thế thay đổi nước dưới đất
• 3.2. Kết quả điều tra đặc điểm chất lượng nước dưới đất
• 3.2.1. Số liệu quan trắc chất lượng nước dưới đất khu vực nghiên cứu
• 3.2.2. Diễn biến chất lượng nước tầng Bazan Pleistocen trung – thượng khu vực nghiên cứu
• 3.3. Kết quả phân vùng chất lượng nước dưới đất theo GWQI
• 3.3.1. Trọng số tương quan (Wi)
• 3.3.2. Chất lượng nước dưới đất theo GWQI
• 3.4. Phân vùng mức độ dễ bị tổn thương của tầng chứa nước Bazan Pleistocen trung – thượng theo trọng số Entropy
• 3.4.1. Kết quả trọng số Entropy
• 3.4.2. Thành lập các bản đồ thông số thành phần DRASTIC
• 3.5. Đề xuất giải pháp bảo vệ và khai thác hiệu quả nước dưới đất
• 3.5.1. Nhóm giải pháp về pháp lý, chính sách
• 3.5.2. Nhóm giải pháp kỹ thuật
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN

Tóm tắt

I. Tổng Quan Quản Lý Bền Vững Nước Dưới Đất Phú Quý Giới thiệu

Nước dưới đất là nguồn tài nguyên quan trọng, đặc biệt với các đảo như Phú Quý. Việc quản lý nước dưới đất bền vững là yếu tố then chốt cho sự phát triển kinh tế và xã hội của huyện đảo. Phú Quý, với vị trí chiến lược về an ninh quốc phòng và tiềm năng phát triển kinh tế biển, đang đối mặt với áp lực ngày càng tăng về nhu cầu sử dụng nước. Nguồn nước ngọt hạn chế, chủ yếu dựa vào nước ngầm Phú Quý, đòi hỏi các giải pháp quản lý chặt chẽ. Biến đổi khí hậu làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn và cạn kiệt nguồn nước. Nghiên cứu này tập trung đánh giá động thái và đề xuất các giải pháp cấp nước Phú Quý hiệu quả để đảm bảo nguồn nước cho tương lai. Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về tầm quan trọng của quản lý tài nguyên nước ở Phú Quý.

1.1. Tầm quan trọng của nước dưới đất cho Phú Quý

Nước dưới đất đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp nước sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và công nghiệp trên đảo Phú Quý. Do nguồn nước ngọt bề mặt hạn chế, khai thác nước ngầm bền vững là giải pháp chính. Việc bảo vệ nguồn nước này trước nguy cơ ô nhiễm và xâm nhập mặn là vô cùng quan trọng. Nguồn nước này cần được quản lý để phát triển bền vững Phú Quý. 'Đảo Phú Quý không chỉ là đảo tiền tiêu giữ vai trò bao quát vùng thềm lục địa và vùng biển quan trọng ở Nam Trung Bộ mà còn là một điểm trung chuyển chủ yếu giữa đất liền, đồng thời là hậu cần quan trọng đối với quần đảo Trường Sa.'

1.2. Thách thức về nguồn nước ngọt trên huyện đảo

Huyện đảo Phú Quý đối mặt với nhiều thách thức về nguồn nước ngọt, bao gồm lượng mưa hạn chế, khả năng giữ nước của đất kém và nguy cơ xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu. Việc khai thác quá mức tài nguyên nước Bình Thuận có thể dẫn đến cạn kiệt và suy giảm chất lượng nước. Các hoạt động kinh tế, đặc biệt là du lịch, cũng tạo thêm áp lực lên nguồn cung nước. Cần có các biện pháp bảo tồn nước dưới đất và quản lý nhu cầu sử dụng nước.

II. Phân Tích Thực Trạng Vấn Đề Quản Lý Nước Ngầm Phú Quý

Việc khai thác và sử dụng nước dưới đất bền vững ở Phú Quý đang đối mặt với nhiều thách thức. Tình trạng khai thác quá mức, không kiểm soát gây ra suy giảm mực nước và xâm nhập mặn. Hoạt động xả thải, ô nhiễm từ nông nghiệp và sinh hoạt đe dọa chất lượng nguồn nước ngầm Phú Quý. Hệ thống quan trắc và quản lý còn hạn chế, gây khó khăn cho việc đánh giá chính xác tình hình và đưa ra các biện pháp ứng phó kịp thời. Tóm tắt luận văn chỉ ra rằng, 'tác động của con người trong khai thác sử dụng nguồn nước dưới đất, xả thải, thay đổi lớp phủ, lượng nước bổ cập làm cho các tầng chứa nước ở huyện đảo có nguy cơ dễ bị tổn thương cao'.

2.1. Tình trạng khai thác nước ngầm quá mức cho phép

Khai thác nước ngầm Phú Quý quá mức cho phép là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến suy giảm mực nước và xâm nhập mặn. Nhu cầu sử dụng nước tăng cao từ các hoạt động kinh tế và sinh hoạt đã vượt quá khả năng tái tạo của nguồn nước. Việc quản lý cấp phép khai thác còn lỏng lẻo, tạo điều kiện cho khai thác trái phép, thiếu kiểm soát. Cần có biện pháp kiểm soát và điều tiết khai thác tài nguyên nước ven biển hiệu quả.

2.2. Nguy cơ ô nhiễm và xâm nhập mặn nguồn nước

Ô nhiễm từ các hoạt động sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp đang đe dọa chất lượng nước ngầm Phú Quý. Nước thải chưa qua xử lý, sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu quá mức là những nguồn ô nhiễm chính. Biến đổi khí hậu Phú Quý làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn do mực nước biển dâng và lượng mưa giảm. Cần có các biện pháp xử lý nước thải, quản lý chất thải và kiểm soát sử dụng hóa chất nông nghiệp để bảo vệ nguồn nước.

III. Giải Pháp Quản Lý Phương Pháp Cấp Nước Bền Vững Phú Quý

Để đảm bảo quản lý nước dưới đất bền vững cho Phú Quý, cần áp dụng các giải pháp tổng thể và đồng bộ. Các giải pháp này bao gồm tăng cường quản lý và quy hoạch tài nguyên nước, ứng dụng công nghệ khai thác và sử dụng nước tiết kiệm, hiệu quả. Bên cạnh đó, cần nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước và tăng cường hợp tác quốc tế trong lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên. Mô hình DRASTIC được áp dụng để đánh giá nguy cơ và phân vùng khu vực nguy cơ cao đối với các khu vực tầng chứa nước.

3.1. Tăng cường quản lý và quy hoạch tài nguyên nước

Cần xây dựng quy hoạch tài nguyên nước chi tiết và khoa học, dựa trên đánh giá đầy đủ về trữ lượng, chất lượng và nhu cầu sử dụng nước. Tăng cường kiểm soát và xử lý nghiêm các hành vi khai thác trái phép, gây ô nhiễm nguồn nước. Áp dụng các công cụ kinh tế, như phí khai thác nước, để khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả. Cần xây dựng các giải pháp cấp nước sạch nông thôn.

3.2. Ứng dụng công nghệ khai thác và sử dụng nước tiết kiệm

Ứng dụng các công nghệ khai thác và sử dụng nước tiên tiến, tiết kiệm nước như tưới nhỏ giọt, tái sử dụng nước thải sau xử lý. Nghiên cứu và phát triển các nguồn nước thay thế, như giải pháp trữ nước mưa, khử mặn nước biển. Khuyến khích người dân và doanh nghiệp sử dụng các thiết bị tiết kiệm nước. Phải khai thác nước ngầm một cách bền vững.

3.3. Giải pháp về pháp lý và chính sách bảo vệ nguồn nước

Hoàn thiện hệ thống pháp luật và chính sách về quản lý tài nguyên nước, đảm bảo tính đồng bộ, khả thi và hiệu quả. Tăng cường năng lực cho các cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước. Xây dựng cơ chế phối hợp liên ngành, liên địa phương trong quản lý và bảo vệ nguồn nước. Cần có những chính sách phù hợp cho từng khu vực.

IV. Ứng Dụng DRASTIC Đánh Giá Mức Độ Tổn Thương Nước Phú Quý

Nghiên cứu đã sử dụng mô hình DRASTIC kết hợp với GIS để đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của tầng chứa nước bazan trên đảo Phú Quý. Kết quả cho thấy phần lớn diện tích có mức độ tổn thương trung bình và cao, đặc biệt ở các khu vực có tầng chứa nước lộ thiên và hoạt động khai thác nhiều. Kết quả nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước một cách bền vững. Mô hình DRASTIC cho thấy tính dễ bị tổn thương nước dưới đất có nguy cơ cao đối với các khu vực tầng chứa nước lộ trên bề mặt, tỷ lệ che phủ thấp và hoạt động khai thác nhiều.

4.1. Phương pháp DRASTIC và ứng dụng trong nghiên cứu

DRASTIC là một phương pháp đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của nước dưới đất dựa trên các yếu tố như độ sâu mực nước, lượng bổ cập, thành phần tầng chứa nước, loại đất, độ dốc địa hình, đới thông khí và hệ số thấm. Việc kết hợp DRASTIC với GIS giúp trực quan hóa và phân tích không gian các yếu tố này, từ đó xác định các khu vực có nguy cơ cao. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trên thế giới.

4.2. Kết quả phân vùng mức độ tổn thương trên đảo Phú Quý

Kết quả phân vùng cho thấy phần lớn diện tích đảo Phú Quý có mức độ tổn thương trung bình và cao. Các khu vực ven biển, nơi có tầng chứa nước nông và hoạt động khai thác nhiều, có nguy cơ xâm nhập mặn cao. Các khu vực canh tác nông nghiệp cũng đối mặt với nguy cơ ô nhiễm từ phân bón và thuốc trừ sâu. Cần có các biện pháp quản lý phù hợp cho từng khu vực.

V. Giải Pháp Kỹ Thuật Kiểm Soát Ô Nhiễm Nước Ngầm Phú Quý

Bên cạnh các giải pháp quản lý và quy hoạch, cần triển khai các giải pháp kỹ thuật để kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước ngầm Phú Quý. Các giải pháp này bao gồm xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung, quản lý chất thải rắn, kiểm soát sử dụng hóa chất nông nghiệp và kiểm soát xâm nhập mặn. Việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật này cần được thực hiện một cách đồng bộ và hiệu quả để đảm bảo chất lượng nguồn nước.

5.1. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung

Xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung là giải pháp quan trọng để giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước từ các hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Hệ thống này cần được thiết kế phù hợp với điều kiện địa phương và áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường. Nước thải sau xử lý có thể được tái sử dụng cho các mục đích khác.

5.2. Quản lý chất thải rắn và kiểm soát sử dụng hóa chất nông nghiệp

Quản lý chất thải rắn một cách hiệu quả là yếu tố then chốt để ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước. Cần xây dựng các bãi chôn lấp hợp vệ sinh và khuyến khích tái chế chất thải. Kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng hóa chất nông nghiệp, hướng dẫn người dân sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu đúng cách và an toàn. Cần sử dụng phân bón hữu cơ để bảo vệ môi trường.

5.3. Giải pháp trữ nước mưa và bổ sung nhân tạo tầng chứa nước

Xây dựng các hồ chứa nước mưa để dự trữ nước ngọt trong mùa mưa và sử dụng trong mùa khô. Áp dụng các biện pháp bổ sung nhân tạo tầng chứa nước để tăng cường khả năng tái tạo của nguồn nước. Cần nghiên cứu và đánh giá tính khả thi của các giải pháp này trước khi triển khai trên diện rộng. Giải pháp trữ nước mưa là một trong những giải pháp hàng đầu cho giải pháp cấp nước Phú Quý.

VI. Kết Luận Hướng Tới Phát Triển Bền Vững Nguồn Nước Phú Quý

Việc quản lý bền vững nước dưới đất ở Phú Quý đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan quản lý, người dân và doanh nghiệp. Cần có sự đầu tư thích đáng vào công tác nghiên cứu, quy hoạch, xây dựng cơ sở hạ tầng và nâng cao năng lực quản lý. Với các giải pháp đồng bộ và hiệu quả, Phú Quý có thể đảm bảo nguồn nước cho phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Các nhà quản lý nên sử dụng chỉ số DRASTIC kết hợp với GIS để hỗ trợ đưa ra quyết định sử dụng hợp lý nguồn nước dưới đất tại đảo.

6.1. Tầm quan trọng của sự phối hợp và đầu tư

Thành công trong việc quản lý tài nguyên nước ở Phú Quý phụ thuộc vào sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan. Các cơ quan quản lý cần xây dựng chính sách và quy định phù hợp, đồng thời tạo điều kiện cho người dân và doanh nghiệp tham gia vào quá trình quản lý. Cần có sự đầu tư thích đáng vào công tác nghiên cứu, xây dựng cơ sở hạ tầng và nâng cao năng lực quản lý.

6.2. Hướng tới phát triển bền vững và thích ứng biến đổi khí hậu

Các giải pháp quản lý nước dưới đất bền vững cần hướng tới mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội hài hòa với bảo vệ môi trường. Cần chú trọng đến các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu, như xây dựng hệ thống cảnh báo sớm xâm nhập mặn, phát triển các nguồn nước thay thế và nâng cao khả năng chống chịu của cộng đồng. Nước nhiễm mặn Phú Quý cần được xử lý hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nước dưới đất là nguồn tài nguyên thiết yếu, đặc biệt quan trọng đối với huyện đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, nơi có diện tích khoảng 16 km² và dân số mật độ cao lên đến 1.513 người/km². Theo số liệu năm 2010, tổng lượng nước khai thác phục vụ các ngành trên đảo khoảng 3.590 m³/ngày, trong đó nước sinh hoạt chiếm 3.020 m³/ngày. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu toàn cầu đã làm thay đổi lượng mưa, nhiệt độ và lượng nước bổ cập cho các tầng chứa nước, dẫn đến hiện tượng xâm nhập mặn phức tạp và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước dưới đất. Qua quan trắc giai đoạn 2011-2021, chất lượng nước dưới đất tại một số vị trí trên đảo có xu hướng suy giảm với nồng độ các chất ô nhiễm như TDS và Cl- tăng cao, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm và suy thoái nguồn nước.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá động thái tự nhiên, diễn biến chất lượng và mức độ dễ bị tổn thương của nước dưới đất tại tầng chứa nước Bazan Pleistocen trung - thượng, đồng thời đề xuất các giải pháp quản lý bền vững nguồn nước dưới đất trên huyện đảo Phú Quý. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên toàn bộ địa bàn huyện đảo Phú Quý, với dữ liệu thu thập từ hệ thống giếng quan trắc và khảo sát thực địa trong giai đoạn 2011-2021. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước sạch, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và phát triển kinh tế - xã hội bền vững của huyện đảo, đồng thời góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết và mô hình nghiên cứu chính: Chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) và mô hình DRASTIC kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS).

• Chỉ số GWQI: Là công cụ đánh giá tổng hợp chất lượng nước dưới đất dựa trên trọng số và thang đo chất lượng của các thông số hóa học như pH, TDS, NO3-, Cl-, SO42-, Fe... Phương pháp tính GWQI theo trọng số trung bình có trọng số giúp phân loại chất lượng nước thành các nhóm từ rất tốt đến không phù hợp sử dụng.

• Mô hình DRASTIC: Được sử dụng để đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của tầng chứa nước dựa trên 7 thông số địa chất thủy văn gồm: Độ sâu mực nước (D), Lượng bổ cập (R), Thành phần tầng chứa nước (A), Thành phần đất (S), Độ dốc địa hình (T), Ảnh hưởng của đới thông khí (I), Hệ số thấm (C). Trọng số các thông số được tối ưu hóa bằng phương pháp Entropy nhằm tăng tính khách quan và phù hợp với điều kiện thực tế của khu vực nghiên cứu.

• GIS: Hỗ trợ trong việc tổ chức, phân tích và trực quan hóa dữ liệu không gian, giúp lập bản đồ phân vùng chất lượng và mức độ dễ bị tổn thương của nước dưới đất.

Các khái niệm chính bao gồm: tầng chứa nước Bazan Pleistocen trung - thượng, chỉ số GWQI, chỉ số DRASTIC, trọng số Entropy, xâm nhập mặn, và biến đổi khí hậu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ 23 lỗ khoan quan trắc và 15 lỗ khoan khảo sát phân bố đều trên huyện đảo Phú Quý, tập trung vào tầng chứa nước Bazan Pleistocen trung - thượng. Dữ liệu bao gồm số liệu mực nước, chất lượng nước (pH, TDS, NO3-, Cl-, SO42-, Fe...), địa chất thủy văn và các thông số môi trường liên quan trong giai đoạn 2011-2021.

Phương pháp phân tích gồm:

• Tính toán chỉ số GWQI theo phương pháp trung bình tổng có trọng số, dựa trên trọng số tương quan của từng thông số và thang đo chất lượng theo tiêu chuẩn QCVN 09-MT:2015/BTNMT.

• Ứng dụng mô hình DRASTIC với trọng số Entropy được tính toán từ dữ liệu thực tế nhằm đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của tầng chứa nước. Các bản đồ thành phần DRASTIC được xây dựng bằng kỹ thuật nội suy IDW trong phần mềm ArcGIS 10.

• Phân vùng chất lượng nước và mức độ dễ bị tổn thương được thể hiện qua bản đồ GIS, hỗ trợ trực quan hóa và phân tích không gian.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2022 đến tháng 5/2023, bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý số liệu, phân tích và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Động thái mực nước dưới đất: Mực nước tầng Bazan Pleistocen trung - thượng biến động theo mùa rõ rệt, chênh lệch mực nước giữa mùa mưa và mùa khô dao động từ 1 đến 3 mét. Mực nước trung bình tại các giếng quan trắc dao động từ 0,82 m đến 27,5 m, phản ánh sự ảnh hưởng của lượng mưa và khai thác nước.

2. Chất lượng nước dưới đất theo GWQI: Kết quả tính toán cho thấy khoảng 70% diện tích nghiên cứu có chất lượng nước ở mức tốt, 20% ở mức xấu và 10% không phù hợp cho mục đích sử dụng. Giá trị TDS và Cl- trung bình mùa khô tăng lên đến 1.200 mg/L và 450 mg/L, vượt ngưỡng cho phép, đặc biệt tại các khu vực khai thác nước tập trung.

3. Phân vùng mức độ dễ bị tổn thương theo DRASTIC với trọng số Entropy: Kết quả phân vùng cho thấy 29% diện tích huyện đảo thuộc vùng dễ bị tổn thương cao, 70% thuộc vùng trung bình và chỉ 1% thuộc vùng dễ bị tổn thương thấp. Các khu vực dễ bị tổn thương cao tập trung tại những nơi có tầng chứa nước lộ thiên, tỷ lệ che phủ đất thấp và hoạt động khai thác nước mạnh.

4. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và hoạt động nhân sinh: Biến đổi khí hậu làm tăng lượng bốc hơi và giảm lượng mưa bổ cập, đồng thời khai thác nước quá mức và thay đổi lớp phủ đất làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn và suy thoái chất lượng nước.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự biến động mực nước và suy giảm chất lượng nước là do sự thay đổi lượng mưa theo mùa và khai thác nước dưới đất không kiểm soát. So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các đảo ven biển Đông Nam Bộ, kết quả phân vùng dễ bị tổn thương phù hợp với mô hình DRASTIC đã được tối ưu hóa trọng số Entropy, cho thấy tính khách quan và chính xác cao hơn so với phương pháp truyền thống.

Biểu đồ diễn biến giá trị pH, TDS và Cl- qua các năm minh họa rõ xu hướng tăng ô nhiễm vào mùa khô, đồng thời bản đồ phân vùng dễ bị tổn thương thể hiện rõ các khu vực có nguy cơ cao cần được ưu tiên quản lý. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc định hướng các biện pháp bảo vệ và khai thác bền vững nguồn nước dưới đất trên huyện đảo Phú Quý.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và hoàn thiện khung pháp lý, chính sách quản lý nước dưới đất: Ban hành các quy định kiểm soát khai thác nước dưới đất, hạn chế khai thác vượt mức cho phép, đặc biệt tại các vùng dễ bị tổn thương cao. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, chủ thể là UBND tỉnh Bình Thuận và Sở Tài nguyên và Môi trường.

2. Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình DRASTIC trong giám sát và quy hoạch: Thiết lập hệ thống giám sát chất lượng và mực nước dưới đất liên tục, cập nhật bản đồ phân vùng dễ bị tổn thương để hỗ trợ ra quyết định. Thời gian triển khai 6-12 tháng, chủ thể là các cơ quan quản lý tài nguyên nước.

3. Triển khai các giải pháp kỹ thuật bảo vệ nguồn nước: Áp dụng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm như xử lý nước thải, cải tạo lớp phủ đất, trồng cây xanh tăng che phủ nhằm giảm xói mòn và tăng lượng bổ cập nước. Thời gian thực hiện 2-3 năm, chủ thể là chính quyền địa phương và các tổ chức môi trường.

4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo về bảo vệ nguồn nước dưới đất, khuyến khích người dân và doanh nghiệp sử dụng nước tiết kiệm và hợp lý. Thời gian liên tục, chủ thể là các tổ chức xã hội và ngành giáo dục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch khai thác và bảo vệ nguồn nước dưới đất phù hợp với điều kiện địa phương.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường: Tham khảo phương pháp luận, mô hình đánh giá và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn về quản lý nước dưới đất.

3. Cơ quan quy hoạch và phát triển kinh tế - xã hội địa phương: Áp dụng các giải pháp đề xuất nhằm cân đối phát triển kinh tế với bảo vệ tài nguyên nước, đảm bảo phát triển bền vững.

4. Cộng đồng dân cư và doanh nghiệp trên huyện đảo Phú Quý: Nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của nguồn nước dưới đất, tham gia bảo vệ và sử dụng nguồn nước hiệu quả, tránh khai thác quá mức.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nước dưới đất trên đảo Phú Quý dễ bị ô nhiễm?
   Do tầng chứa nước lộ thiên, tỷ lệ che phủ đất thấp và hoạt động khai thác nước quá mức, cùng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu làm tăng xâm nhập mặn và ô nhiễm.

2. Chỉ số GWQI được tính như thế nào?
   GWQI được tính theo phương pháp trung bình tổng có trọng số, dựa trên nồng độ các thông số hóa học và trọng số tương ứng với mức độ ảnh hưởng của từng thông số đến chất lượng nước.

3. Mô hình DRASTIC có ưu điểm gì trong đánh giá dễ bị tổn thương?
   DRASTIC kết hợp với trọng số Entropy giúp tăng tính khách quan, phản ánh chính xác điều kiện địa chất thủy văn thực tế, hỗ trợ phân vùng và quản lý hiệu quả nguồn nước.

4. Giải pháp nào ưu tiên để bảo vệ nguồn nước dưới đất trên đảo?
   Hoàn thiện khung pháp lý kiểm soát khai thác, ứng dụng công nghệ GIS giám sát, cải tạo lớp phủ đất và nâng cao nhận thức cộng đồng là các giải pháp ưu tiên.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho khu vực khác không?
   Phương pháp và mô hình có thể áp dụng cho các khu vực đảo và ven biển có điều kiện tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh trọng số và dữ liệu phù hợp với đặc điểm địa phương.

Kết luận

• Nước dưới đất tại huyện đảo Phú Quý có biến động mực nước rõ rệt theo mùa, chất lượng nước có xu hướng suy giảm do tác động của biến đổi khí hậu và khai thác quá mức.
• Chỉ số GWQI và mô hình DRASTIC với trọng số Entropy là công cụ hiệu quả trong đánh giá chất lượng và mức độ dễ bị tổn thương của tầng chứa nước.
• Khoảng 29% diện tích huyện đảo thuộc vùng dễ bị tổn thương cao, cần ưu tiên quản lý và bảo vệ.
• Đề xuất các giải pháp pháp lý, kỹ thuật và tuyên truyền nhằm khai thác, sử dụng nước dưới đất bền vững, bảo vệ nguồn nước sạch cho phát triển kinh tế - xã hội.
• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng, cập nhật dữ liệu và ứng dụng công nghệ GIS để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước dưới đất trên huyện đảo Phú Quý.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn nước quý giá của huyện đảo Phú Quý, góp phần phát triển bền vững và bảo vệ môi trường sống cho thế hệ tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước Các nhân tố ảnh hưởng đến nước dưới đất bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố nhân tạo [5].1 Các yếu tố tự nhiên Nhóm các yếu tố tự nhiên bao gồm: Khả năng chứa nước của tầng chứa nước, khả năng lưu thông nước, lượng mưa, lượng bốc hơi, độ ẩm … trong đó quan trọng nhất là lượng mưa [5]. Khả năng chứa nước của đất đá trong tầng chứa nước: Khả năng chứa nước của đất đá trong tầng chứa nước là một yếu tố tự nhiên quan trọng nhất trong các yếu tố ảnh hưởng tới mực nước dưới đất. Khả năng chứa nước này phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấu tạo và hệ số độ rỗng của lớp đất đá. Khả năng lưu thông nước: Khả năng lưu thông của tầng chứa nước là khả năng tiếp nhận và sự vận động nước từ môi trường bên ngoài vào và của chúng, bảo đảm cho sự cân bằng nước trong tầng.

Lượng bốc hơi Bốc hơi là một trong những nguyên nhân làm hao hụt lượng nước, được xem là một thành phần quan trọng của cân bằng nước và ảnh hưởng đến trữ lượng và chất lượng của nước dưới đất. Mặc khác, lượng bốc hơi tăng làm cho tốc độ khuếch tán lớn hơn tốc độ thấm, dẫn đến tăng độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất. Lượng bốc hơi ảnh hưởng của đến xu thế thay đổi nước dưới đất chỉ xảy ra mạnh ở những khu vực có chiều sâu mực nước dưới đất nhỏ hơn 5 m. 6 Lượng mưa Nước mưa là nhân tố chủ yếu cung cấp nước cho tầng chứa nước, là một trong những điều kiện chủ yếu hình thành tài nguyên nước dưới đất, do đó dao động của mực nước dưới đất có liên hệ chặt chẽ với chế độ và lượng mưa.

Ngoài ra, thành phần hoá học của nước dưới đất cũng chịu tác động mưa, khi vào mùa mưa độ tổng khoáng hoá của nước dưới đất giảm. Độ ẩm không khí Độ ẩm có tác động lớn đến khả năng nước thấm xuống các đới thông khí. Những tháng độ ẩm cao thì lượng thấm xuống tầng chứa nước nhiều hơn. Chiều sâu mực nước dưới đất và độ ẩm có mối tương quan chặt chẽ ở khu vực có mực nước dưới đất nhỏ hơn 5m và ngược lại ở những nơi chiều sâu mực nước dưới đất lớn hơn 5m.2 Các yếu tố nhân tạo Nhóm các yếu tố nhân tạo ảnh hưởng đến động thái của nước dưới đất bao gồm: quá trình đô thị hóa, xây dựng hồ đập, nuôi trồng thủy sản.

Ảnh hưởng của sự đô thị hóa Quá trình đô thị hóa làm giảm lượng nước bổ sung cho tầng chứa nước và tăng cường khai thác nước dưới đất phục vụ cho hoạt động dân sinh, gây ra những sự thay đổi lớn cho mực nước dưới đất. Ở các đô thị, hầu hết nước thải được chứa các hồ chứa nước bẩn, làm tăng sự nhiễm bẩn tầng chứa nước. Ảnh hưởng của việc xây dựng các hồ đập Hồ đập được xây dựng các phục vụ cho mục đích thủy điện hoặc tích trữ nước ở mùa mưa, điều tiết nước tưới vào mùa khô. Đây cũng là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến nguồn bổ cập của nguồn nước dưới đất.

7 Nuôi trồng thủy sản Các công trình nuôi thủy sản tuy là nguồn lợi phục vụ cho sự phát triển kinh tế, nhưng cũng có những tác động tiêu cực đáng kể đến nguồn nước dưới đất. Các công trình này sử dụng nguồn nước mặn, làm tăng cao độ tổng khoáng hoá ở vùng nuôi và các vùng kế cận, gây biến đổi chất lượng nước dưới đất. Ngoài làm thay đổi chất lượng nước, việc nuôi thủy sản, còn làm giảm nguồn cung cấp cho nước dưới đất một cách đáng kể.2 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1 Các nghiên cứu ngoài nước Chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) Thời gian qua, trên thế giới có nhiều cách tiếp cận tính toán GWQI trong đánh giá và phân vùng chất lượng nước, một số các chỉ số được sử dụng nhiều như [6]: (1) Chỉ số CCMEWQI của Hội đồng bộ trưởng môi trường Canada; (2) Chỉ số NSFWQI của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ; (3) Chỉ số BCWQI của bang Columbia của Anh Quốc; (4) Chỉ số OWQI của của bang Oregon, Mỹ; (5) Chỉ số tổng ô nhiễm (OIP); (6) Phương pháp Bhargava. Có thể nói, GWQI được xem là một công cụ kỹ thuật hữu hiệu đối với các nhà quản lý môi trường trong đánh giá, giám sát, phân vùng chất lượng, quản lý nguồn nước, cung cấp thông tin ô nhiễm nước cho cộng đồng và các nhà hoạch định chính sách, từ đó có kế hoạch kiểm soát, bảo vệ môi trường nước.

Bản đồ chất lượng nước có thể được lập từ chỉ số GWQI, được tính toán theo các thang điểm xác định, từ đó giúp ích trong công tác quản lý chất lượng nước trong tầng chứa nước. Các phương pháp và thông số tính toán chỉ số GWQI cho nước dưới đất khá đa dạng, phụ thuộc vào mục đích sử dụng nước. Các phương pháp tính chủ yếu dựa vào việc tính toán các chỉ số GWQI phụ. Các phương pháp thường được sử dụng như: (1) Trung bình cộng không trọng số; (2) Trung bình cộng có trọng số; (3) 8 Trung bình nhân không trọng số; (4) Trung bình nhân có trọng số; (5) Tổng không trọng số dạng Solway; (6) Tổng có trọng số dạng Solway [6].

Hiện nay, để đánh giá, phân vùng chất lượng nước dưới đất, các nước trên thế giới phần lớn đều sử dụng phương pháp chỉ số GWQI của Quỹ Vệ sinh Quốc gia Mỹ theo trọng số trung bình của tác giả Brown (1972) để xác định mức độ phù hợp của chất lượng nước cho các mục đích khác nhau. WQI theo phương pháp trung bình cộng có trọng số được dùng để tính toán cho từng mục đích sử dụng nước khác nhau, phân vùng chất lượng nước dưới đất ở thành phố Pondicherry, Surat, tiểu bang Tamil Nadu, Ấn Độ. Các mẫu nước trong vùng nghiên cứu đều có WQI vượt ngưỡng cho phép dành cho nước uống và nước tưới trong khu vực. Kết quả chất lượng nước dưới đất ở vùng nghiên cứu có thể bị tác động là do hoạt động dân sinh, kinh tế, kỹ thuật.

Từ đó đưa ra các kết luận sự phù hợp/không phù hợp cho các mục đích sử dụng nước, đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả [7]. WQI cũng được sử dụng để tính chỉ số chất lượng nước dưới đất cho vùng ven biển bị nhiễm mặn ở thành phố Surat, Gujarat, Ấn Độ theo cách tính trung bình cộng có trọng số, theo trọng số tỷ lệ. Kết quả cho thấy 99% chỉ số WQI của các mẫu nước ở vùng này đều vượt ngưỡng cho phép dành cho nước uống. Giá trị WQI của vùng cao do các giá trị của TDS, Độ cứng tổng, COD, Sắt, Cloride, Floride, độ muối trong vùng nghiên cứu ở mức cao.

Chất lượng tầng chứa nước bị tác động có thể là do gia tăng dân số, nhu cầu độ sử dụng nước ngày càng tăng, lượng bổ cập nguồn nước thiếu…, từ đó đưa ra những phương án quản lý cho phù hợp [8]. Nghiên cứu ở vùng đồng bằng Tefenni, thành phố Burdur, Thổ Nhĩ Kỳ được dùng để tính chỉ số WQI từ 28 mẫu nước với 11 thông số được chọn theo phương pháp trung bình cộng có trọng số, các trọng số được lựa chọn theo mức độ quan trọng của chúng trong việc đánh giá chất lượng nước. Trong đó, giá trị trọng số cao nhất (5) được gán cho các thông số như TDS, Cl-, SO42-, NO3-, NO2- do chúng là những thông số chính trong việc đánh giá chất lượng nước. Các thông số còn lại được gán 9 giá trị trọng số giảm dần theo mức độ quan trọng.

Kết quả tính toán với hơn 89% mẫu nước toàn vùng được đánh giá rất tốt, có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng được cho các mục đích sinh hoạt. Mẫu nước có WQI cao ở đây phần lớn đều do các thông số TDS, Cloride, SO4, NO3, NO2 có giá trị cao. Nguyên nhân chất lượng nước bị ảnh hưởng có thể do hoạt động khai thác quá mức, nguồn bổ cập và ảnh hưởng của nông nghiệp [9]. Các mẫu nước được lấy ở quận Faridpur, trung tâm Bangladesh (60 mẫu) được dùng để tính chỉ số chất lượng nước dưới đất (GWQI) với 14 thông số theo phương pháp trung bình có trọng số.

Trong đó, giá trị trọng số cao nhất (4) được gán cho các thông số pH, Na+, As, Fe, Mn, Pb, F-, SO42- nhằm mục đích kiểm soát chất lượng nước dưới đất cho mục đích ăn uống. Kết quả GWQI cho thấy 48% các mẫu có chất lượng nước rất tốt, và phần còn lại (52%) có chất lượng xấu đến không phù hợp để sử dụng. Nghiên cứu cho thấy các giá trị EC, TDS, Ca2+, As và Fe của các mẫu nước dưới đất vượt quá tiêu chuẩn của Bangladesh và thế giới. Điều này có thể là do tác động của thành phần tầng chứa nước và ảnh hưởng của các hoạt động nông nghiệp [10].

Những nghiên cứu trên cho thấy khả năng ứng dụng của chỉ số WQI là khá hiệu quả trong đánh giá và phân vùng chất lượng nước dưới đất. Các nhà quản lý có thể sử dụng WQI như một công cụ giám sát, phân vùng chất lượng nước, quản lý nguồn nước, đánh giá hiệu quả bảo vệ môi trường và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước. Tính dễ tổn thương của nước dưới đất Trên thế giới đã sử dụng phương pháp DRASTIC để dựa vào các yếu tố khách quan, các yếu tố tự nhiên, địa chất nhằm đánh giá mức độ nhạy cảm của nước dưới đất từ những năm 1980, ước tính mức độ dễ bị tổn thương tiềm tàng của tầng chứa nước [11]. Năm 1985, Aller đã tiếp tục phát triển một hệ thống tiêu chuẩn hóa để đánh giá khả năng ô nhiễm tầng chứa nước của bất kỳ khu vực nào ở Hoa Kỳ, với việc áp dụng sơ đồ xếp hạng tương đối các thông số địa chất thủy văn, được gọi là DRASTIC [12].

Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) cung cấp môi trường làm việc 10 hiệu quả để tổ chức, định lượng và giải thích khối lượng lớn dữ liệu không gian, từ đó phân tích và trực quan hóa không gian dữ liệu, hỗ trợ quá trình ra quyết định trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu [1]. Hiện nay, cách kết hợp mô hình DRASTIC trên nền tảng công nghệ GIS đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu trên thế giới nhằm đánh giá tính dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước dưới đất [3, 13-16].