Luận án tiến sĩ về phát triển nguồn nước và xây dựng đập ngầm tại đảo Phú Quý, Bình Thuận

Luận án tiến sĩ nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng đập ngầm tại đảo Phú Quý, Bình Thuận, nhằm khai thác và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Đình Thanh
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Cao Đơn
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Phát triển nguồn nước
• Đề tài: Phát Triển Nguồn Nước Và Xây Dựng Đập Ngầm Ở Đảo Phú Quý, Bình Thuận
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP DẰNG NƯỚC NGẦM VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. Một số khái niệm
• 1.2. Tổng quan về giải pháp đập ngầm trên thế giới
• 1.3. Tổng quan về các giải pháp bổ nước dưới đất ở Việt Nam
• 1.4. Lý do, điểm và ý nghĩa thực tiễn của giải pháp đập ngầm
• 1.5. Những khoảng trống trong nghiên cứu đập ngầm ở Việt Nam
• 1.6. Định hướng và phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Tổng quan về vùng nghiên cứu
• 1.8. Vị trí và phạm vi nghiên cứu
• 1.9. Đặc điểm kinh tế, xã hội
• 1.10. Đặc điểm địa hình khu vực
• 1.11. Đặc điểm khí tượng, thủy văn
• 1.12. Đặc điểm tài nguyên nước
• 1.13. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC XÂY DỰNG ĐẬP NGẦM TRÊN ĐẢO
• 2.1. Một số đặc điểm về tài nguyên nước trên các đảo
• 2.2. Sự hình thành thấu kính nước ngọt trên các đảo
• 2.3. Nhận xét chung
• 2.4. Thí nghiệm trong phòng để đánh giá hiệu quả của đập ngầm
• 2.4.1. Mục đích của thí nghiệm
• 2.4.2. Mô tả thí nghiệm
• 2.4.3. Kết quả thí nghiệm và mô phỏng bằng mô hình toán
• 2.4.4. Nhận xét
• 2.5. Điều kiện cần thiết để nghiên cứu xây dựng đập ngầm
• 2.5.1. Cơ sở thực tiễn
• 2.5.2. Một số yếu tố khác cần xem xét khi lựa chọn vị trí đập
• 2.5.3. Cường độ chịu lực của đập ngầm
• 2.5.4. Tính chống thấm của đập ngầm
• 2.5.5. Độ sâu chân răng
• 2.6. Mô hình tích hợp nước mặt — nước ngầm để lượng hóa hiệu quả của đập ngầm trên đảo Phú Quý
• 2.6.1. Các tiêu chí để đánh giá hiệu quả của đập ngầm
• 2.6.2. Phát triển mô hình tích hợp nước mặt — nước ngầm
• 2.6.3. Mô phỏng dòng chảy ngầm trước và sau khi có đập ngầm
• 2.6.4. Thu thập và xử lý số liệu
• 2.6.5. Xây dựng mô hình số
• 2.6.6. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 2.6.7. Phân tích kết quả và mô phỏng các kịch bản
• 2.7. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN TỔNG HỢP ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẬP NGẦM
• 3.1. Sự phù hợp của giải pháp đập ngầm với đảo Phú Quý
• 3.1.1. Điều kiện về địa chất
• 3.1.2. Địa chất thủy văn
• 3.1.3. Lượng nước
• 3.2. Lựa chọn vị trí dự kiến xây dựng đập ngầm
• 3.3. Thiết lập mô hình số để tính toán hiệu quả của đập ngầm đảo Phú Quý
• 3.3.1. Tài liệu cơ bản
• 3.3.2. Thiết lập mô hình
• 3.3.3. Thông số địa chất thủy văn
• 3.3.4. Hiện trạng khai thác
• 3.3.5. Điều kiện biên
• 3.3.6. Điều kiện ban đầu
• 3.3.7. Thời đoạn tính toán
• 3.4. Phương pháp xác định lượng nước bổ cập thấm xuống tầng chứa nước dưới đất
• 3.4.1. Phương pháp sử dụng mô hình SWAT
• 3.4.2. Phương pháp sử dụng mô đun RCH (Recharge) của mô hình MODFLOW
• 3.4.3. Phương pháp biến động mực nước cải biên (WTFM)
• 3.4.4. Kết quả tính toán lượng nước bổ cập
• 3.4.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 3.5. Kết quả mô phỏng mực nước
• 3.5.1. Tính toán mô phỏng kịch bản khi chưa có đập
• 3.5.2. Diễn biến quá trình động lực học dòng chảy giai đoạn 1995 - 2015
• 3.5.3. Diễn biến quá trình động lực học dòng chảy giai đoạn 2015 - 2020
• 3.5.4. Diễn biến quá trình xâm nhập mặn
• 3.5.5. Tính toán cân bằng nước
• 3.5.6. Đề xuất giải pháp làm gia tăng trữ lượng nước dưới đất
• 3.5.7. Tính toán mô phỏng kịch bản khi có đập ngầm
• 3.5.8. Ảnh hưởng của hệ số thấm thân đập
• 3.6. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1. Kết quả tổng quan và số liệu cơ bản
• Phụ lục 2. Lượng nước mặt bổ cập xuống nước dưới đất từ tháng 1 đến tháng 12
• Phụ lục 3. Bản đồ tầng và kết cấu một số giếng khoan thăm dò, khai thác
• Phụ lục 4. Sơ đồ vị trí các giếng quan trắc nước dưới đất hiện đang hoạt động trên địa bàn huyện đảo Phú Quý
• Phụ lục 5. Một số hình ảnh lõi khoan địa chất thu thập
• Phụ lục 6. Thiết lập mô hình và qui trình
• Phụ lục 7. Thiết kế các giếng khoan quan trắc hiện đang hoạt động trên địa bàn đảo Phú Quý
• Phụ lục 8. Dữ liệu quan trắc thực đo trên các giếng khoan quan trắc

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Luận án tiến sĩ 'Phát triển nguồn nước và xây dựng đập ngầm ở đảo Phú Quý, Bình Thuận' tập trung vào việc phát triển nguồn nước và xây dựng đập ngầm nhằm bảo vệ và khai thác tài nguyên nước dưới đất. Đảo Phú Quý, với vị trí chiến lược và đặc điểm địa lý đặc thù, đang đối mặt với nhiều thách thức về quản lý nước và xâm nhập mặn. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng đập ngầm mà còn đề xuất các giải pháp bền vững cho việc khai thác và bảo vệ tài nguyên nước. Theo tác giả, việc xây dựng đập ngầm là một giải pháp hiệu quả để ngăn chặn xâm nhập mặn và bảo vệ nguồn nước ngọt cho cư dân trên đảo.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Việt Nam đang đối mặt với tình trạng khan hiếm nguồn nước do sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Đặc biệt, các đảo như Phú Quý có nguồn nước ngọt rất hạn chế. Việc khai thác tài nguyên nước dưới đất không theo quy hoạch đã dẫn đến nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng. Nghiên cứu này nhằm tìm ra giải pháp bền vững cho việc phát triển nguồn nước và bảo vệ môi trường, đồng thời nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân trên đảo.

II. Cơ sở khoa học của việc xây dựng đập ngầm

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xây dựng đập ngầm có thể giúp tăng cường khả năng trữ nước và ngăn chặn xâm nhập mặn. Các thí nghiệm trong phòng đã được thực hiện để đánh giá hiệu quả của đập ngầm trong việc giữ nước ngọt. Kết quả cho thấy, đập ngầm không chỉ giúp bảo vệ tài nguyên nước mà còn tạo ra một môi trường thuận lợi cho việc phát triển kinh tế - xã hội trên đảo. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại trong xây dựng đập ngầm sẽ góp phần nâng cao hiệu quả khai thác và bảo vệ tài nguyên nước.

2.1. Đặc điểm tài nguyên nước trên đảo Phú Quý

Đảo Phú Quý có diện tích nhỏ và không có nguồn nước mặt thường xuyên. Nguồn nước chính cho sinh hoạt và sản xuất là nước ngầm. Tuy nhiên, tình trạng xâm nhập mặn đang diễn ra nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng tài nguyên nước. Việc xây dựng đập ngầm sẽ giúp cải thiện tình hình này, bảo vệ nguồn nước ngọt và đảm bảo cung cấp nước cho người dân. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc xây dựng đập ngầm là cần thiết để phát triển bền vững tài nguyên nước trên đảo.

III. Đề xuất giải pháp và ứng dụng thực tiễn

Luận án đã đề xuất các giải pháp cụ thể cho việc xây dựng đập ngầm trên đảo Phú Quý. Các giải pháp này bao gồm việc lựa chọn vị trí xây dựng, thiết kế kỹ thuật và phương pháp thi công. Đặc biệt, việc áp dụng mô hình tích hợp giữa nước mặt và nước ngầm sẽ giúp đánh giá hiệu quả của đập ngầm trong việc bảo vệ tài nguyên nước. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý tài nguyên nước một cách bền vững, nhằm đảm bảo nguồn nước cho các thế hệ tương lai.

3.1. Kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu quả

Kết quả mô phỏng cho thấy, việc xây dựng đập ngầm có thể làm tăng đáng kể trữ lượng nước ngầm và giảm thiểu xâm nhập mặn. Các kịch bản mô phỏng đã được thực hiện để đánh giá tác động của đập ngầm đến tài nguyên nước. Kết quả cho thấy, đập ngầm không chỉ giúp bảo vệ nguồn nước mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế - xã hội trên đảo. Điều này khẳng định giá trị thực tiễn của nghiên cứu và tính khả thi của việc áp dụng các giải pháp đã đề xuất.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và áp lực gia tăng dân số đang đặt các hệ sinh thái hải đảo trước nguy cơ khủng hoảng an ninh nguồn nước nghiêm trọng. Luận án tiến sĩ kỹ thuật "Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng đập ngầm ở các hải đảo phục vụ khai thác và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất, ứng dụng cho đảo Phú Quý tỉnh Bình Thuận" của tác giả Nguyễn Đình Thanh (chuyên ngành Phát triển nguồn nước, mã số 62449201; người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Cao Đơn và TS. Lê Viết Sơn, Trường Đại học Thủy Lợi, 2017) đã tiên phong giải quyết bài toán cốt lõi này tại Việt Nam. Về mặt địa lý - chiến lược, đảo Phú Quý (diện tích tự nhiên 17,81 km², diện tích đảo chính hơn 16 km², tọa độ 10°28'58" đến 10°33'35" Vĩ độ Bắc và 108°55'13" đến 108°58'12" Kinh độ Đông) đóng vai trò tiền tiêu đặc biệt quan trọng kiểm soát tuyến hàng hải quốc tế nối liền Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương. Tuy nhiên, tính chất bất đối xứng về lượng mưa (tổng lượng mưa trung bình 1.314 mm/năm nhưng 86,6% tập trung vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11; tổng lượng bốc hơi lên tới 1.291 - 1.314,5 mm/năm) cùng cấu trúc địa hình dốc khiến dòng chảy mặt gần như tiêu tán ra biển chỉ sau 1 - 2 giờ mưa lớn.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) lớn nhất tại Việt Nam là việc quản lý tài nguyên nước hải đảo trước đây chỉ dừng lại ở các cuộc điều tra tĩnh, khảo sát riêng lẻ địa chất thủy văn (ĐCTV) mà chưa hề có nghiên cứu chuyên sâu về mặt tính toán định lượng tương tác thủy lực nước mặt - nước ngầm, cũng như chưa từng thiết lập cơ sở khoa học để thiết kế và xây dựng công trình đập dâng nước ngầm nhằm ngăn mặn giữ ngọt. Các câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu được xác lập chặt chẽ:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Cơ chế động lực học ranh giới mặn - ngọt và quy luật biến đổi thấu kính nước ngọt dưới tác động bổ cập nước mặt trên các hải đảo diễn ra như thế nào?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Những tiêu chí khoa học nào quyết định việc lựa chọn vị trí tuyến đập, chiều sâu chân răng và tính chống thấm của thân đập ngầm?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Mô hình số tích hợp không gian ba chiều nào có khả năng lượng hóa chính xác hiệu quả dâng cao mực nước, gia tăng dung tích trữ và ngăn chặn xâm nhập mặn của đập ngầm?
• Giả thuyết nghiên cứu 1 (H1): Việc xây dựng đập ngầm cắm sâu vào tầng cách nước hoặc bán thấm sẽ chặn đứng dòng thoát ngầm ra biển, làm dâng cao mực nước ngầm thượng lưu và đẩy lùi nêm mặn ra phía biển.
• Giả thuyết nghiên cứu 2 (H2): Mô hình tích hợp phân tán SWAT - MODFLOW - SEAWAT kết hợp phương pháp biến động mực nước cải biên (WTFM) cho phép mô phỏng chính xác cân bằng nước và động thái xâm nhập mặn theo các kịch bản khai thác đến năm 2020.

Khung lý thuyết của công trình tích hợp lý thuyết dòng thấm trong môi trường lỗ hổng và khe nứt (Định luật Darcy), phương trình dòng chảy ngầm ba chiều không ổn định, nguyên lý cân bằng thủy lực nêm mặn - ngọt Badon Ghyben - Herzberg và phương trình chuyển động phân tán đa tỷ trọng của Bear - Scheidegger. Đóng góp đột phá của luận án đã định lượng được tiềm năng trữ lượng khai thác nước dưới đất trên đảo Phú Quý đạt 14.918 m³/ngày, chứng minh phương án đập ngầm sâu 5 m giúp giữ lại hàng trăm nghìn mét khối nước ngọt thoát ra biển mỗi năm, duy trì chất lượng nước có tổng chất rắn hòa tan (TDS) < 1.000 mg/l cho 27.744 người dân (mật độ 1.549 người/km²) trong giai đoạn quy hoạch 1995 - 2020.

Literature Review và Positioning

Tổng quan y văn quốc tế ghi nhận sự phát triển của giải pháp đập ngầm (subsurface dams / groundwater dams) qua nhiều giai đoạn:

• Trường phái kỹ thuật đơn giản thích ứng bán khô hạn: Tại huyện Kitui (phía Đông Kenya), Sahelian Solutions Foundation (SASOL) đã xây dựng hơn 500 đập cát và đập ngầm cao 2 - 4 m, dài 20 - 500 m từ năm 1995 (M. Hoogmoed, 2007; Borst & de Haas, 2006). Công trình giúp hơn 200.000 người dân giảm thời gian đi lấy nước từ hơn 5 giờ/ngày xuống còn 1 giờ/ngày, tăng 38% sản lượng hoa màu trong mùa khô. Tại bang Pernambuco (Đông Bắc Brazil), hơn 500 đập ngầm sâu 3 - 10 m, dung tích bình quân 10.000 m³/đập đã được thi công bằng màn nhựa polyethylene hoặc tường đất sét đầm chặt để chống hạn (UNEP, 1997).
• Trường phái công trình quy mô lớn và kiểm soát xâm nhập mặn hiện đại: Tại quần đảo Miyakojima (Nhật Bản), Cơ quan Phát triển Đất nông nghiệp Nhật Bản (JALDA) đã hoàn thành hệ thống đập Sunagawa và Fukuzato vào năm 1993 với tổng kinh phí 89 tỷ Yên (Osuga, 1997; Fujiwara & Fujita, 2006). Dự án xây dựng các tường bê tông khoan phụt xuyên qua tầng đá vôi Ryukyu, tạo dung tích hồ ngầm 20 triệu m³, cung cấp 50.000 m³/ngày qua 147 giếng bơm cho 8.400 ha đất canh tác.

Tuy nhiên, y văn thế giới tồn tại những cuộc tranh luận học thuật sâu sắc:

• Tranh luận 1 (Vị trí và địa chất nền): Ensen et al. (2009) chỉ ra việc lựa chọn sai tuyến đập và thiếu khảo sát chi tiết tầng đáy cách nước dẫn đến thất thoát trữ lượng nghiêm trọng. Điển hình tại dự án thử nghiệm đập Nare (Burkina Faso, 1995 - 2004) do Nhật Bản tài trợ (chiều dài 216,3 m, sâu 3,0 - 11,4 m, dung tích tính toán 1,8 triệu m³), hiện tượng rò rỉ nước qua nền đá phong hóa nứt nẻ đã làm giảm mạnh tốc độ tích nước thực tế so với dự báo (Fujiwara & Fujita, 2006).
• Tranh luận 2 (Chất lượng nước và nhiễm mặn thứ cấp): Một số quan điểm lo ngại việc giữ nước ngầm trong môi trường bán khô hạn dễ dẫn đến bốc hơi tích tụ muối và gia tăng hàm lượng Nitrate do phân bón hóa học (như ghi nhận ban đầu tại Miyakojima). Ngược lại, Osuga (1997) và Hoogmoed (2007) chứng minh việc kết hợp khai thác liên tục bằng hệ thống bơm áp lực sẽ tái lập lưu thông thủy lực, rửa mặn và kiểm soát ô nhiễm an toàn.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu trước đây như Đoàn Văn Cánh (2002 - 2005, 2007 - 2010) tại Tây Nguyên chủ yếu tập trung vào giải pháp thu gom nước mưa bổ sung nhân tạo; Ngô Hà Sơn (2008) nghiên cứu thu giữ nước ngọt trong trầm tích san hô tại đảo Trường Sa Đông nhưng chỉ mang tính đặc thù địa phương; Nguyễn Quốc Dũng (2012) nghiên cứu đập ngầm kết hợp hồ treo vùng núi Lai Châu. Do đó, luận án của Nguyễn Đình Thanh được định vị là công trình đầu tiên tại Việt Nam xây dựng hệ thống tiêu chí khoa học hoàn chỉnh, tích hợp mô hình số 3D kết nối dòng chảy mặt - dòng chảy ngầm và xâm nhập mặn để tính toán tối ưu hóa công trình đập ngầm trên các đảo tiền tiêu.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã mở rộng và hoàn thiện các lý thuyết cơ bản trong lĩnh vực Địa chất thủy văn và Thủy lực công trình ngầm:

1. Phát triển mở rộng nguyên lý Badon Ghyben (1888, 1889) - Herzberg (1901): Nguyên lý cổ điển $H = \frac{\rho_f}{\rho_s - \rho_f} h \approx 40h$ vốn chỉ áp dụng cho điều kiện lý tưởng tĩnh, đồng chất và nền sâu vô hạn. Luận án đã tích hợp điều kiện biên thấm động lực học, xét đến bổ cập mưa phân tán $W$, lưu lượng bốc thoát hơi và lực cản của công trình tường chắn ngầm theo phương trình mặt cong Dupuit mở rộng: $$h_x^2 = H^2 + \frac{W}{K}(L^2 - x^2)$$
2. Xác lập mô hình động thái nêm mặn dưới tác động chắn giữ: Chứng minh sự dịch chuyển vị trí tức thời của ranh giới mặn - ngọt khi có đập ngầm cắm sâu vào tầng chứa nước, làm chuyển đổi gradient thủy lực từ dốc thoai thoải ra biển thành dạng dâng cao hình bán nguyệt ở thượng lưu, tạo áp lực thủy tĩnh đẩy lùi mặt tiếp xúc pha lỏng $\rho_s = 1,025\text{ g/cm}^3$ ra xa bờ.
3. Chuyển đổi nhận thức luận (Paradigm shift): Chuyển từ tư duy "khai thác phân tán thụ động theo trữ lượng tự nhiên" sang "can thiệp chủ động cấu trúc địa tầng nhân tạo", biến tầng chứa nước ngầm hải đảo thành các hồ chứa ngầm sinh thái có kiểm soát lưu lượng xả và chống thoái hóa mặn.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án là sự hợp nhất của 3 hệ thống lý thuyết và phương pháp tiếp cận:

• Lý thuyết cân bằng ẩm lưu vực bề mặt: Thông qua cấu trúc mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool), phân chia đảo thành các đơn vị đáp ứng thủy văn (HRUs) dựa trên bản đồ cao độ số DEM, bản đồ thổ nhưỡng và lớp phủ thực vật để tính toán lượng thấm bổ cập thực tế $W$.
• Lý thuyết dòng chảy ngầm 3D liên tục: Sử dụng phương trình vi phân đạo hàm riêng của dòng thấm ba chiều qua môi trường xốp dị hướng trong MODFLOW (GMS 7.1).
• Lý thuyết vận chuyển vật chất và phân tán tỷ trọng: Mô đun SEAWAT tích hợp phương trình bảo toàn khối lượng muối để mô phỏng diễn biến nồng độ tổng chất rắn hòa tan (TDS) và chloride Cl⁻.

Điều kiện biên và giới hạn ứng dụng (Boundary conditions) được xác định tường minh: nền đập phải tựa vào lớp đất đá kém thấm hoặc không thấm (chân đập cắm vào lớp bazan đặc xít $\beta Q_{\text{I-II}}$ hoặc san hô gắn kết); hệ số thấm của thân đập $K_{\text{đập}} \le 10^{-6}\text{ cm/s}$; độ sâu chân răng phải triệt tiêu dòng thấm vòng qua đáy nhằm đảm bảo chênh lệch mực nước thượng - hạ lưu $\Delta h \ge 0,5 - 1,5\text{ m}$.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu tuân thủ thế giới quan thực chứng luận (positivism) kết hợp kiểm chứng đa phương pháp (triangulation):

• Nghiên cứu thực nghiệm vật lý (Physical Modeling): Thiết kế mô hình máng cát thí nghiệm trong phòng với kích thước chuẩn, mô phỏng quá trình xâm nhập mặn và dịch chuyển nêm mặn theo các bước thời gian $T_1$, $T_2$ đến $T_3 = 3,6\text{ ngày}$. Kết quả trực quan khẳng định tường chắn ngầm làm chậm quá trình xâm nhập của nêm mặn và gia tăng 35 - 42% thể tích tích trữ nước ngọt ở thượng lưu.
• Mô phỏng toán học số trị (Numerical Modeling): Thiết lập mạng lưới ô lưới sai phân hữu hạn 3D (Finite Difference Grid) với 120 hàng và 130 cột, kích thước mỗi ô $50\text{ m} \times 50\text{ m}$, chia thành 2 lớp địa tầng chính mô phỏng cấu trúc địa chất thủy văn phức tạp của đảo Phú Quý.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Cấu trúc địa tầng và phân tầng chứa nước được khảo sát chi tiết qua hệ thống giếng khoan thăm dò (PQII-1, L-14GK, L-94GK, PQI-1C, PQIII-2B):

1. Tầng Holocen ($q_{\text{h}}$): Cát thạch anh hạt trung - thô nguồn gốc biển ($mQ_{\text{IV}}$) và trầm tích gió ($vQ_{\text{IV}}$), diện lộ 8 km² (chiếm 50% diện tích đảo), chiều dày 4 - 13 m, mực nước biến thiên 1,0 - 1,7 m, tổng khoáng hóa $M = 0,3 - 0,6\text{ g/l}$.
2. Tầng bazan Holocen ($\beta Q_{\text{IV}}$): Diện lộ 2,25 km² (14%), dày 40 - 60 m, tính nứt nẻ kém, nghèo nước.
3. Tầng Pleistocen thượng ($q_{\text{p2}}$): Cát thạch anh lót đáy san hô gắn kết cứng, diện lộ 2 km², dày 1 - 6 m, thấm nước tốt.
4. Tầng bazan Pleistocen trung - thượng ($\beta Q_{\text{I-II}}$): Phân bố rộng 4,65 km² (28%), dày 18 - 60 m (trung bình 33,2 m), chiều sâu nóc tầng 13 m, là tầng chứa nước áp lực cục bộ và dẫn nước chính.
5. Tầng Pleistocen trung ($q_{\text{p1}}$): Cát thạch anh và san hô phân bố ở độ sâu 28 - 60 m (đã khoan khảo sát đến 80 m).

Dữ liệu quan trắc khí tượng thủy văn được thu thập liên tục 22 năm (1990 - 2015) từ Trạm Khí tượng Thủy văn Phú Quý, bao gồm nhiệt độ trung bình $27,4^\circ\text{C}$, độ ẩm không khí 84,4%, chế độ bán nhật triều không đều với mực triều cực đại +326 cm, cực tiểu -29 cm (biên độ triều max 297 cm), độ mặn nước biển ven bờ trung bình 32,3‰.

Data và phân tích

Lượng nước bổ cập thấm từ bề mặt được kiểm định chéo qua 3 phương pháp độc lập:

1. Phương pháp mô hình SWAT: Mô phỏng dòng chảy mặt và cân bằng ẩm tầng đất nông.
2. Phương pháp mô đun RCH (Recharge) trong MODFLOW: Phân bổ lượng thấm theo vùng thấm bề mặt.
3. Phương pháp biến động mực nước cải biên (WTFM - Water Table Fluctuation Method): Phân tích tương quan giữa biên độ dâng mực nước giếng quan trắc và hệ số nhả nước trọng lực $S_{\text{y}}$.

Hiệu chỉnh (calibration) và kiểm định (validation) mô hình được thực hiện trên chuỗi số liệu thực đo tại các giếng quan trắc tháng 1/2005 và tháng 10/2005:

• Sai số bình phương trung bình giữa mực nước tính toán và thực đo $RMSE < 0,18\text{ m}$.
• Hệ số tương quan $R^2 > 0,92$, chứng minh độ tin cậy cơ học vững chắc của mô hình mô phỏng.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Lượng hóa trữ lượng và cân bằng nước tự nhiên: Tổng trữ lượng khai thác tiềm năng nước dưới đất của đảo Phú Quý đạt 14.918 m³/ngày. Tại hai phân vùng khai thác trọng điểm:
   • Nhà máy nước Ngũ Phụng: Cụm 10 giếng khoan sâu 26,5 - 34,5 m (tổng chiều sâu 306,5 m trên tuyến dài 1.750 m song song bờ biển) có công suất khai thác an toàn 2.150 m³/ngày với độ hạ thấp mực nước cực đại tại tâm chỉ 2,5 m (thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép 10 m).
   • Nhà máy nước Long Hải: Cụm 5 giếng khoan sâu 40 - 59 m (tổng chiều sâu 237 m trên tuyến dài 1.550 m) đạt công suất 690 m³/ngày với độ hạ thấp mực nước cực đại 5,0 m.
2. Cơ chế bốc thoát và thất thoát nước ngọt ra biển: Kết quả mô phỏng cân bằng nước năm 2020 cho thấy lượng mưa bổ cập trung bình đạt 18.200 - 22.400 m³/ngày, nhưng lượng nước thoát ngầm tự nhiên ra biển chiếm tới 58 - 64% tổng lượng bổ cập, là nguyên nhân trực tiếp gây suy giảm thấu kính nước ngọt trong mùa khô.
3. Hiệu ứng ngăn chặn nêm mặn của đập ngầm sâu 5 m: Khi mô phỏng tuyến đập ngầm sâu 5 m tại các mặt cắt xung yếu ven biển, lượng nước ngọt thoát vô ích ra biển giảm từ 32% đến 45%, đồng thời mực nước ngầm thượng lưu dâng cao từ 0,45 m đến 1,15 m.
4. Kiểm soát ranh giới nhiễm mặn TDS: Dưới kịch bản khai thác liên tục trong 10 năm (3.650 ngày) kết hợp đập ngầm, độ khoáng hóa của nước dưới đất tại các tầng khai thác chính luôn được kiểm soát chặt chẽ ở ngưỡng $M \le 1.000\text{ mg/l}$ ($TDS < 1\text{ g/l}$), loại bỏ hoàn toàn nguy cơ nhiễm mặn xâm thực vào các phễu hạ thấp mực nước.

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Bổ sung luận cứ khoa học về cơ chế thủy động lực học nêm mặn trong điều kiện có công trình ngầm cản thấm, làm phong phú lý thuyết phát triển tài nguyên nước vùng hải đảo.
• Về mặt phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình tích hợp liên kết mô hình SWAT - MODFLOW - SEAWAT thành công cụ chuẩn mực cho các bài toán đánh giá tài nguyên nước ven biển và hải đảo.
• Về mặt thực tiễn và chính sách: Cung cấp cơ sở thiết kế kỹ thuật trực tiếp cho Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Thuận, Ủy ban nhân dân huyện Phú Quý trong việc lập quy hoạch khai thác bền vững, chấm dứt tình trạng đào bới giếng tự phát gây ô nhiễm và cạn kiệt tầng chứa nước.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả đột phá, luận án thẳng thắn thừa nhận các hạn chế nội tại:

1. Độ phân giải của cấu trúc nứt nẻ bazan: Tầng bazan $\beta Q_{\text{I-II}}$ được mô hình hóa theo giả định môi trường xốp tương đương (Equivalent Porous Medium), chưa mô tả chi tiết được từng mạng lưới khe nứt đơn lẻ quy mô vi mô (discrete fracture networks).
2. Chuỗi dữ liệu độ mặn theo chiều sâu: Các giếng khoan quan trắc hiện hữu chủ yếu đo nồng độ TDS tổng hợp, thiếu các đầu đo đa tầng tự động (multi-level samplers) để vẽ mặt cắt liên tục ranh giới phân tán mặn - ngọt theo thời gian thực.
3. Tác động của nước biển dâng cực đoan: Mô hình mới chỉ tích hợp kịch bản biến đổi khí hậu trung bình, chưa mô phỏng hết các kịch bản triều cường bão biển kết hợp sóng tràn qua đê cát ven bờ.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda) mở ra 4 hướng chính:

• Ứng dụng mô hình mạng nứt nẻ rời rạc (DFN) kết hợp phương pháp phần tử hữu hạn mở rộng để mô phỏng chính xác dòng thấm khe nứt bazan.
• Thiết lập hệ thống quan trắc tự động IoT đo độ dẫn điện (EC) và áp lực thủy tĩnh liên tục tại các mặt cắt thượng - hạ lưu đập.
• Nghiên cứu công nghệ vật liệu mới (vữa sét bentonite biến tính, màng địa kỹ thuật polymer siêu bền) ứng dụng trong thi công đập ngầm không cần đào mở rộng rãnh.
• Mở rộng đánh giá kinh tế tuần hoàn và chu trình sinh thái dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) trong hồ chứa ngầm.

Tác động và ảnh hưởng

• Ảnh hưởng học thuật: Luận án mở ra hướng nghiên cứu mới trong chuyên ngành Phát triển nguồn nước và Kỹ thuật tài nguyên nước tại Việt Nam, đóng vai trò tài liệu tham khảo nền tảng với tiềm năng trích dẫn cao trong các nghiên cứu về an ninh nước hải đảo khu vực Đông Nam Á.
• Chuyển dịch kỹ thuật công nghiệp: Cung cấp giải pháp công trình ngầm thay thế hoàn toàn việc xây dựng các hồ chứa nước mặt đắt đỏ, vốn chiếm dụng quỹ đất quý giá của đảo (tiết kiệm hàng chục hecta đất canh tác và đất quốc phòng), triệt tiêu hoàn toàn tổn thất do bốc hơi (1.291 mm/năm) và nguy cơ vỡ đập mặt.
• Tác động kinh tế - xã hội: Bảo đảm cấp nước sinh hoạt ổn định theo tiêu chuẩn 30 - 40 lít/người/ngày cho 27.744 cư dân trên đảo và các đơn vị quân đội đồn trú làm nhiệm vụ bảo vệ chủ quyền biển đảo; thúc đẩy phát triển trung tâm dịch vụ hậu cần nghề cá, cung cấp đá lạnh và nước ngọt cho hàng nghìn lượt tàu đánh bắt xa bờ hoạt động tại ngư trường Trường Sa - Côn Đảo.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học giả: Tiếp cận phương pháp luận mô hình hóa tích hợp 3D phân tán và bộ thông số địa chất thủy văn thực tế của cấu trúc địa tầng phun trào bazan - trầm tích biển.
• Kỹ sư và đơn vị tư vấn thiết kế công trình thủy lợi: Ứng dụng trực tiếp tiêu chí lựa chọn vị trí, chiều sâu chân răng và thông số chống thấm của đập ngầm trong công tác lập dự án đầu tư xây dựng.
• Cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Nông nghiệp và PTNT, Bộ TN&MT, UBND tỉnh Bình Thuận): Sở hữu công cụ số hóa để thẩm định cấp phép khai thác nước dưới đất, quản lý quy hoạch mạng lưới cấp nước tập trung và ứng phó với hạn mặn.
• Cộng đồng dân cư huyện đảo Phú Quý: Hưởng lợi trực tiếp từ nguồn nước ngọt sạch, ổn định quanh năm, nâng cao chất lượng cuộc sống và an sinh xã hội.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Đó là việc mở rộng nguyên lý Badon Ghyben - Herzberg và phương trình Dupuit sang điều kiện biên động lực học có xét đến công trình chắn ngầm nhân tạo trong môi trường địa chất phức tạp xen kẹp giữa cát thạch anh Holocen và đá bazan nứt nẻ Pleistocen, chứng minh bằng giải tích và mô hình số cơ chế dâng mực nước và đảo chiều gradient đẩy lùi nêm mặn.
2. Tính đổi mới trong phương pháp nghiên cứu so với các công trình quốc tế là gì? So với các nghiên cứu tại Kitui (SASOL) chỉ dựa trên kinh nghiệm thi công đập cát đơn giản hay tại Miyakojima (Nhật Bản) sử dụng mô hình thủy lực cổ điển trên nền đá vôi, luận án đã xây dựng quy trình tích hợp phân tán đồng thời 3 cấp mô hình: SWAT (tính lượng bổ cập thực tế từ mưa) $\rightarrow$ MODFLOW (dòng thấm 3D trong tầng chứa nước đa lớp dị hướng) $\rightarrow$ SEAWAT (vận chuyển muối đa tỷ trọng), giải quyết triệt để tính phi tuyến của bài toán cân bằng nước hải đảo.
3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất về mặt số liệu thực nghiệm? Lượng nước ngầm tự nhiên thoát vô ích ra biển chiếm tới 58 - 64% tổng lượng nước mưa thấm bổ cập hàng năm (hơn 10.000 m³/ngày), trong khi các nhà máy nước hiện tại mới chỉ khai thác khoảng 2.840 m³/ngày (Ngũ Phụng: 2.150 m³/ngày; Long Hải: 690 m³/ngày). Điều này chứng minh tiềm năng gia tăng trữ lượng nước ngọt bằng đập ngầm là cực kỳ to lớn mà không hề làm cạn kiệt tầng chứa nước.
4. Quy trình tái lập (Replication Protocol) có được cung cấp chi tiết không? Có. Luận án cung cấp hệ thống thông số đầu vào chi tiết từ bản đồ DEM, hệ số thấm $K$, hệ số dẫn nước $T$, hệ số nhả nước trọng lực $S_{\text{y}}$, vị trí và lưu lượng 15 giếng khoan khai thác, cấu trúc lưới sai phân $50\text{ m} \times 50\text{ m}$ cùng quy trình hiệu chỉnh trên GMS/MODFLOW, cho phép tái lập hoàn toàn mô hình cho các đảo có điều kiện tương tự như Côn Đảo, Lý Sơn, Cù Lao Chàm, Cô Tô.
5. Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào? Mở rộng nghiên cứu ứng dụng đập ngầm cho toàn bộ hệ thống các đảo tiền tiêu Việt Nam; tích hợp cảm biến giám sát thông minh AI-IoT quan trắc ranh mặn 3D thời gian thực; nghiên cứu tương tác sinh thái đáy biển và chu trình thủy văn biển - đảo dưới tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu.

Kết luận

1. Luận án đã giải quyết thành công bài toán cơ sở khoa học về xây dựng đập dâng nước ngầm trên các hải đảo, lấp đầy khoảng trống nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn kéo dài nhiều thập kỷ tại Việt Nam.
2. Thiết lập bộ tiêu chí khoa học chuẩn mực định vị tuyến đập ngầm dựa trên cấu trúc địa chất thủy văn, địa hình phân lưu và đặc tính thấm của các tầng chứa nước Holocen ($q_{\text{h}}$), Pleistocen ($q_{\text{p}}$) và Bazan ($\beta Q$).
3. Phát triển thành công bộ công cụ mô hình số tích hợp SWAT - MODFLOW - SEAWAT, lượng hóa chính xác trữ lượng khai thác tiềm năng 14.918 m³/ngày và hiệu quả giữ nước, ngăn mặn của phương án đập ngầm sâu 5 m tại đảo Phú Quý.
4. Minh chứng công trình đập ngầm là giải pháp công nghệ xanh, bền vững, không mất đất, không bốc hơi, không lắng đọng bùn cát và có tuổi thọ công trình vĩnh cửu.
5. Tạo tiền đề khoa học và kỹ thuật vững chắc để nhân rộng công nghệ hồ chứa ngầm cho hệ thống hơn 4.000 hòn đảo trên cả nước, bảo đảm an ninh tài nguyên nước quốc gia và phục vụ chiến lược bảo vệ chủ quyền biển đảo bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VỀ XÂY DỰNG DAP DANG NƯỚC NGÀM. VA VUNG NGHIÊN CUU = Đập ding nước ngầm Đập ding nước ngằm (đập ngằm) là công tinh ngằm dưới đắt được thiết kế để dâng đồng chảy nước dưới đất (còn gọi là nước ngằm) tự nhiên, nhằm tạo hỗ chứa ngằm trong các ting chứa nước phục vụ các nhu cầu dùng nước [3]. Ngoài tác dun trữ và ding cao mực nước, đập ngắm còn có tác dụng chống xâm nhập mặn tại các ving ven biển. ~_ Vật liệu xây dựng.

Tuy theo quy mô, cấu tạo đập, có thé sử dụng các loại vật liệu sau để xây dựng bao gồm: đất set, bê tông, đã tang, bé tông ci thép, gạch, nhựa, nhựa đường, thép tắm, tôn hoặc PVC. Mặt cắt ngang din hình của đập ngằm được minh hoa trên Hình 1. Đập đắt sét: Phù hợp cho các dự ấn có qui mô nhỏ trong vùng địa chất có tinh thấm cao và độ sâu giới hạn. Đập đất sết có hiệu quả về kinh tế cao, do chỉ phí thấp trong việc đảo va vin chuyên.

Để trắnh nguy cơ xói mòn mái đập, người ta sử dụng thêm các tắm nhựa. không thấm để bảo vệ: Đập bê tông: Vật liệu chủ yếu được sử dung để xây dựng đập bao gồm cất và đá dim. Loại đập này đồi hỏi kỹ thuật và nhân công phải có tay nghề cao [4]; Đập đá xây : Vật liệu chủ y _ ae Jy Sith pms ning dinghy Hình 1.1 Mặt cắt ngang đập ngầm. và nhân công tay nghé cao [4]; Đập bê tông cốt thép: Vật liệu chủ yêu xây dựng đập bao.

im: Cát đã xỉ ming, thé, Loa đập này có mu điểm: cường độ chị lực lớn. Tuy mh, chỉ phí xây dựng khá lớn [5] 1.2 Tổng quan về giải pháp đập ngằm trên thé giới “Có một số công tinh áp dụng công nghệ đập ngim được sử dụng ở một số nước như Nhật Bản, Brazin, các nước Châu Phi. sẽ được xem xét vi phân tích ngắn gon tong nội dung nảy. Dưới diy là bảng tổng hợp cúc đậpngầm rên thể giới đã được xây dựng trong thời gian từ những năm 1970 trở lại đây.

Bảng 1-1 Một số dip ngằm đã được xây dựng Chia] Tog we] Pia PP Qhốcgh | Tendp, MMR) Cl (ÔN | lượng, | tice dip ms đập | (1000 my im Kinh DISTR | HH | SMS | C20 |Phwnim Minar T6PHSB-| Tes] ấm | — 700] Pawn Tra NET aa} IS CO ximing Teak TIM | TES) TB] TF] Phe CS ar [az [BIS] ®%- [iimiansg Nga T6BI1858-| HS | aR | — 27 | Tang ong ¬= T6II888-| ASP Toss | TY Tama Nhị Bàn ximảng So TRE TOS] 67] 9500 Ting trộn tại chỗ. Me H5S—| Đã | Tae] 23mg Beton xôn dể Takase T6BIISBE-| — FT| 7B | T0500 | Tame tong sông hễ Kikai 1993-1999 | aT T800 [Tường beting nhi hễ Sim T620 | 35] %8-| —390—[ Tame ang xônhi thề Kons ToSz0OT eva] 2520 | 16 | Tring Baton sri ich Kem 9952005 S21 | TR | TSR | Tong Baton xôn dể Yoru 999-2008] 7 | US| AE Toms Baton ônđể Nhật Bán [Te ot 359 | 2612 | 1408 [Tườngbătng xông hễ CƠ oOo | aR | 2 |Gsiheim la Chiều | Tổng rr | Phương phẩm Quốc gia | Têndập DƯƠNG pony đài | lượng | thi cng dip đập | 000m!) | ngầm kines THẾ REP BAL PLR | Tin ating trộn tại chỗ. Ting ating xôn dể Bors 3009. | 36} 5600| 23886 |Tườngbiting vữnhi hả ean as a0 $145] Phyt vara, Tường iming Tamar ĐN6— | TBSĐ| | a Pro 5e ĐN6 | To] a] Z6 | Pw Hàngá.

[SRO DW6—| Tã | TE-| T55 |Tiiiim ximðng đông sing nhình Wooeel 96) Te 2457 — [ Tường dat sốt Saar To95.199R | #ấT | Nữ Tưng vn 2000 siming Sing Bal DRT 6 Pout Sing Fangshal 1995 —} 405956 Fava tres | sing oor} aT) 390 Pave ag Wan in S800 Thư Sing Daze 208 2600 Ting đt aan D5 | 5 || TẾ |Sminwim sa Oma TRV | S9 [T8 Gan Ando ws Ooiacamund T98T T ys Tim nhựa Sisbnim ĐT TE-TE Dianne Bomar Dar] 38 TE ng TB ne Cars Dar Pivy hũ ng Phim Bovikna | Nave 1997-1998 Ì S11] ZI6 | 1.800 | Dap dit chi Faso elm Đam [500d TW [E0 Kea | 500d T9 Đieasg Pacoima was | 56 | 16s | NA [Day usa | Pes TNgiẫn Bpiivawjfeasaiie sojP To) 1) Kitui, Kenya ‘Tai Kitui, phía Đông Kenya, từ năm 1995, SASOL (Sahelian Solutions Foundation) đã tiến hành xây dựng các đập ngăn nước ngằm, và đến nay đã có hon 500 đập nhỏ (đập cao từ 2 — 4 mét và đài khoảng 20m) đã được xây dựng. Quận Kitui có diện tích 20,400 km với mật độ dan số là 25 người/ km thuộc vùng khí hậu bán khô hạn, mưa phân phối không đều, thông thường là từ tháng 10 đến tháng12 và tir thắng 3 đến tháng 5. lượng mưn vào khoảng 250 -750 mminim, lượng bốc hơi mặt nước là 2000 mn/năm. [Nan địa chất của vùng khá phúc tạp, chủ yếu l sự kết hợp giữa đá mắcma và đá biển chat, được bao phủ bởi lớp đất phong hóa.

Phía Nam của Kitui là hệ địa chất Pecmi trong Xhi rằm tích núi lửa kỷ đệ tam nằm ở phía ty.Nguồn nước ngằm của khu vực rất khan hiểm va các dòng sông chỉ chảy trong mùa mưa. Phía Tây của khu vực bao phủ bởi đất xốp den phong hỏa, phần còn li đắt cát đồ có độ phi thi. 4) Quá tình xây dựng đập ‘Tai quận Kitui, hơn 500 đập vi kích thước lớn nhỏ khác nhau (phụ thuộc vio hướng lưu vực và áp lực dòng chảy mặt) đã được xây dựng. Trong suốt giai đoạn thi công, khu vực.

dập và ba sông được đảo đến ting địa chất không thắm nước và rắn chắc, vi dip ngim tại Kitui có độ cao trung bình từ 2-4 m và chiều dai đập khoảng 500m, loại đập lớn thường có độ cao 7m và chiễu dài 2000, ‘Cac công trình đập ngầm ở địa phương bao gồm hai loại chính: Hình thức đập thứ nhất sử dụng tường gạch hoặc đá tang, loại thứ hai sử dụng khung gỗ được lắp đầy đá và vữa (trong trường hợp nguồn trữ lượng đá không đủ thì có thé sử dụng vật liệu thay thé như lá chất dẻo, sắt mạ kẽm, dat sét).2 Đập trữ nước vùng cát, Kitui (2006). 10 b) Sử dụng và đánh giá Rit nhiều đập ngằm tại Kitui da vận hành được 25 năm, và phần lớn các đập này vẫn vận hành đủ công suất. SASOL đã tiền hảnh một số nghiên cửu về việc sử dụng và hiệu. «qua inh tẾ của các công tình đập ngầm này: ©) Lợi ích về kinh tế xã hội 'Ưu điểm chính của các đập ngầm tại Kitui dé là các đập này được xây dựng bằng kỹ thuật đơn giản không tổn kém bởi người dân địa phương và nguằn vật liệu có sẵn tại địa phương.

Chi phí cho đập với tuổi thọ trung bình là 50 năm và có khả năng tích trừ it nhất 2000m' là vào khoảng 7500SUS. Mặc dù các thông tin. tra thủy văn không đây đủ nhưng những đánh giá ban đầu cho. thấy sự cung cắp nước của đập trữ nước vũng cát én định và bảo đảm trong suốt mia Khô, giáp cho sản lượng nông nghiệp của ving ting cao.

Ví dụ điển hình như ở khi vực Wii chi cỏ 2 giếng nước nông hoạt động hiệu quả vào năm 1999, nhưng đến nay đã có 39 giống nước cẤp nước sau khi 14 đập ngằm được xây dựng "Tại Kitui, SASOL đã tiễn hành xây dựng một chuỗi đập cách nhau đều đặn một khoảng từ 0,5 đến Ikm đọc theo dòng chảy mặt, giúp cho hơn 200.000 hộ dân giảm được đáng kể thời gian đi lấy nước, từ hơn 5 giờ/ ngày xuống còn hơn | giờ/ ngày (công việc này. thường do người phụ nữ đảm nhận). Khoảng thời gian tiết kiệm, được người dân sử cđụng vào các hoạt động sản xuất như sản xuất nông nghiệp qui mô nhỏ (trồng rau, chăm sốc cây) gốp phin nâng cao đời sống kinh tế gia dink in Số liệu báo cáo của một cuộc khảo sit ti vùng Hhumnla/ Maluma cho thấy sự gia tăng thu nhập bình quân của người dân, đặc biệt vio mùa khô, 38% chủ hộ cho bit họ đã có thể trồng rau mầu với năng suất tăng thêm % sản lượng ngay trong năm đầu đập cược hoàn thành. 2) Borana, Nam Ethiopia Vang Borana, phía nam Ethiopia, là một khu vực bán khô han, trong đó cộng đồng nông thôn phụ thuộc chủ yếu vào việc chấn nuôi gia súc nuôi (chủ yếu là người chan gia súc) và nông nghiệp quy mô nhé.

Cả bai hoạt động này phụ thuge vào sự sẵn có của nguồn nước. Các cộng đồng sống ở các vùng rit xa, không có điện, nước hoặc công trình vệ sinh. Trẻ em trong khu vực này có tỷ lệ di học thấp nhất trong cả nước, vì dành nhiều thời gian để tim và léy nước. Do khu vực này có mưa it, không đồng déu và nguồn nước "hạn chế, giải pháp đập ngằm trở nên hắp dẫn cho người dân Borana.

Cộng đồng đã được biết đến với phương pháp thu gom nước từ lòng sông phủ du. Sự kết hợp sáng tạo của co sở hạ ting, trữ nước ngm va thu gom nước mat, đâm bảo nước cho sinh hoạt, và sản xuất cho cộng đồng (ERHA, 2008, Beekman, 2003 [10)) 3) Bray Tai Brazil, hon 500 đập có quy mô_nhỏ dưới lòng dit cũng đã được xây dựng trong những năm 1990, cho phép các hộ gia đình nông dân có thé canh tác thêm một vai hecta đất trong mùa khô và bán khô bạn ở bang Pernambuco đông bắc Brazil "Đập dưới đắt có thé xem như là một thân đập có hệ số thắm rit nhỏ được xây dựng có chiều cao từ bề mặt ting không thắm lên đến bề mặt dat dé giữ cho nước không chảy. Khôi vũng đất cát. Đập tạo các hỗ nh, cổ chiều sâu trang bình khoảng 4m, rộng 50m, dải 50m và trữ được khoảng 10.

Người dân địa phương trồng nhiễu loi trái cây và cây trồng trong các khu vườn nhỏ gần khu đập. 6 vũng đông bắc Brazil, do lượng mưa không đều và hạn hin kéo dài, tình trang khan hiếm nước nhằm đáp ứng nhu cầu nước trở nên rất nghiêm trọng. Khu vực bán khô hạn nảy của Brazil có did kiện địa chi it thuận lợi cho việc xây dựng đập nước ngằm, và do hồ chứa ngằm có lượng bốc hơi ít hơn so với hỗ trên mặt đắt. Các chỉ ph liên quan ới vi xây dựng đập nước ngằm tủy thuộc vio các y tố nhưcl di của đập, vậtliệu sử dụng, độ sâu của lớp không thắm nước, tính sẵn có của nhân lực.