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.