CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu. Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên trái đất. Nếu không có nước thì chắc chắn không có sự sống xuất hiện trên trái đất, thiếu nước thì cả nền văn minh hiện nay cũng không tồn tại được.
Từ xưa, con người đã biết đến vai trò quan trọng của nước; các nhà khoa học cổ đại đã coi nước là thành phần cơ bản của vật chất và trong quá trình phát triển của xã hội loài người thì các nền văn minh lớn của nhân loại đều xuất hiện và phát triển trên lưu vực của các con sông lớn như: nền văn minh Lưỡng Hà ở Tây Á nằm ở lưu vực hai con sông lớn là Tigre và Euphrate (thuộc Irak hiện nay); nền văn minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nil; nền văn minh sông Hằng ở Ấn Ðộ; nền văn minh Hoàng Hà ở Trung Quốc; nền văn minh sông Hồng ở Việt Nam. Nước bao phủ 71% diện tích của trái đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có khoảng hơn 3/4 lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục điạ. chỉ có 0,5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và đang sử dụng.
Tuy nhiên, nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng 0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller, 1988). Nước đặt dưới áp lực chưa từng có khi dân số và nền kinh tế đang phát triển đòi hỏi nhiều hơn về nó. Thực tế với sự phát triển của thế kỷ 21 đặt ra nhiều thách thức như: an ninh lương thực, đô thị hóa nhanh chóng, an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu… đòi hỏi sự hành động khẩn cấp để quản lý tài nguyên nước. Qua những luận chứng như trên có thể thấy nước là nguồn tài nguyên hết sức quan trọng nhưng lại là nguồn tài nguyên có giới hạn, và phân bổ không đều theo không gian và thời gian.
Trong khi đó nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng cao. Vì vậy việc 5 nghiên cứu, tính toán cân bằng nước, phân bổ nguồn nước hợp lý nhằm phục vụ đời sống con người và đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội vẫn là lĩnh cần phải tiếp tục được đầu tư nghiên cứu. Nghiên cứu ngoài nước 1. Tình hình sử dụng nước trên thế giới Khi con người bắt đầu trồng trọt và chăn nuôi thì đồng ruộng dần dần phát triển ở miền đồng bằng màu mỡ, kề bên lưu vực các con sông lớn.
Lúc đầu cư dân còn ít và nước thì đầy ắp trên các sông hồ, đồng ruộng, cho dù có gặp thời gian khô hạn kéo dài thì cũng chỉ cần chuyển cư không xa lắm là tìm được nơi ở mới tốt đẹp hơn. Vì vậy, nước được xem là nguồn tài nguyên vô tận và cứ như thế qua một thời gian dài, vấn đề nước chưa có gì là quan trọng. Tình hình thay đổi nhanh chóng khi cuộc cách mạng công nghiệp xuất hiện và càng ngày càng phát triển như vũ bão. Nhu cầu nước càng ngày càng tăng theo đà phát triển của nền công nghiệp, nông nghiệp và sự nâng cao mức sống của con người.
Theo sự ước tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40% lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp và 10% cho sinh hoạt. Tuy nhiên, nhu cầu nước sử dụng lại thay đổi tùy thuộc vào sự phát triển của mỗi quốc gia. - Nhu cầu về nước trong công nghiệp: Sự phát triển càng ngày càng cao của nền công nghiệp trên toàn thế giới càng làm tăng nhu cầu về nước, đặc biệt đối với một số ngành sản xuất như chế biến thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất., chỉ 5 ngành sản xuất này đã tiêu thụ ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Thí dụ: cần 1.700 lít nước để sản xuất một thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc một thùng dầu mỏ chừng 160 lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất 1 tấn giấy hoặc 1,5 tấn thép, cần 2.000 lít nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp (Cao Liêm - Trần đức Viên, 1990).
- Nhu cầu về nước trong nông nghiệp: Sự phát triển trong sản xuất nông nghiệp như sự thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích đất canh tác cũng đòi hỏi một lượng nước ngày càng cao. Người ta ước tính được 6 mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất 1 tấn lúa mì cần đến 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần đến 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần đến 10. - Nhu cầu về nước Sinh hoạt và giải trí: Theo sự ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5 -10 lít nước/người/ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày cũng càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và ở các đô thị lớn.
Ngoài ra, còn rất nhiều nhu cầu khác về nước trong các hoạt động khác của con người như môi trường, giao thông vận tải, giải trí ở ngoài trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội. nhu cầu này cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã hội. Khó khăn và thách thức đối với tài nguyên nước hiện nay. Kể từ đầu thế kỷ 20, lượng nước tiêu thụ toàn cầu tăng 7 lần, chủ yếu do sự gia tăng dân số và nhu cầu về nước của từng đối tượng khác nhau.
Theo đánh giá của nhiều cơ quan nghiên cứu về tài nguyên nước, hiện tại có khoảng 1/3 số quốc gia trên thế giới bị thiếu nước và đến 2025 con số này sẽ là 2/3 với khoảng 35% dân số thế giới sẽ rơi vào tình cảnh thiếu nước nghiêm trọng. Hội nghị về nước của Liên hợp quốc vào năm 1997 đã thống nhất “Tất cả mọi người, không phân biệt tuổi tác, địa vị kinh tế, xã hội đều có quyền tiếp cận nước uống với số lượng và chất lượng đảm bảo cho các nhu cầu cơ bản của mình”, theo đó, tiếp cận với nước uống là quyền cơ bản của con người. Tuy nhiên, cho đến nay, số người thiếu nước uống sạch an toàn vẫn đang không ngừng gia tăng. Vì vậy, mối lo về nước không phải của riêng một quốc gia nào.
Nước đang trở thành tâm điểm tại nhiều diễn đàn lớn thế giới. Tại Hội nghị Thượng đỉnh về môi trường tại Johannesburg, Nam Phi, nước được xếp ở vị trí cao nhất trong số 5 ưu tiên để phát triển bền vững (WEHAB), đó là: Nước-W; Năng lượng-E; Sức khoẻ-H; Nông nghiệp-A; và Đa dạng sinh học-B. 7 Vấn đề lớn nhất về nguồn nước hiện nay là tình trạng khan hiếm. Phần lớn các quốc gia trên thế giới, nguồn cung cấp nước hiện có không đủ để đáp ứng tất cả các nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp và môi trường.
Mục đích sử dụng nước khác nhau của các ngành kinh tế cũng tạo nên áp lực cho tài nguyên nước. Các giá trị của nước dùng trong sinh hoạt và công nghiệp thường là lớn hơn nhiều so với giá trị của nó trong nông nghiệp. Nước dùng để duy trì môi trường có xu hướng bị đánh giá thấp bởi lợi nhuận của nó mang lại thường có giá trị ít hơn đáng kể hơn so với sử dụng trong sinh hoạt. Khi dân số thế giới tăng lên vài tỷ người hoặc nhiều hơn trong vòng 30 năm tới, nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt tăng lên đáng kể, trong khi nước là nguồn tài nguyên có gới hạn.
Điều này sẽ làm hạn chế năng lực sản sản xuất lượng thực trên thế giới và ảnh hưởng nghiêm trong đến môi trường sinh thái. Người ta ước tính rằng lượng nước tiêu thụ toàn cầu sẽ tăng gần 3. Việc tăng mức tiêu thụ này sẽ gây ra sự suy giảm đáng kể lượng nước bổ sung vào các con sông. Trong khi đó ít nhất 30% lượng dòng chảy trung bình hàng năm của một con sông phải được duy trì tại chỗ để đảm bảo không làm suy giảm hệ sinh thái môi trường.
Tuy nhiên hiện nay, một số lượng đáng kể các con sông không đáp ứng duy trì dòng chảy thường xuyên ở mức này. Thiếu hụt nước ngầm, một tình trạng mà trong đó tỷ lệ khai thác từ các tầng ngậm nước vượt quá mức nạp vào của nước thấm từ bên trên, vấn đề này xảy ra ở hầu hết các khu vực của thế giới. Trung Quốc và Ấn Độ ngày nay được ước tính gần 400 triệu người được hỗ trợ thủy lợi để khắc phục sự thiếu hụt dai dẳng của nước trong các tầng chứa nước. Để giảm tình trạng khai tác nước ngầm quá mức dẫn đến sự thiếu hụt nước nghiêm trọng trong tầng ngậm nước, một số quốc gia đã nghiên cứu tìm cách bổ sung nguồn nước mặt từ nơi khác.
Điển hình như Trung Quốc có kế hoạch chuyển nước quy mô lớn từ phía Nam (nơi có nguồn nước dồi dào) về phía Bắc (nơi mà nhu cầu sinh hoạt và nông nghiệp tập trung), trong một nỗ lực bù đắp sự thiếu hụt nước ngầm. Tuy nhiên, việc chuyển nước này chỉ là để giảm bớt tình trạng khan hiếm ở các vùng đô thị như Bắc Kinh. Một số nơi khác ở Trung Quốc không có đủ nước, lại nằm cách xa thì khó thực hiện giải pháp này. Thiếu hụt nước ngầm cũng là nguyên nhân của nhiều vấn 8 đề phụ nghiêm trọng như xâm nhập mặn và sụt lún đất, đe dọa sự toàn vẹn của tài nguyên nước ngầm tại các vùng khác nhau trên toàn thế giới.
Biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu cũng ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt. Mặc dù mô hình khí hậu hiện tại chỉ là một công cụ gần đúng để ước lượng sự thay đổi trong tương lai, nhưng có một sự đồng thuận cao giữa các nhà nghiên cứu rằng lượng mưa sẽ tăng ở các vĩ độ cao hơn và giảm ở vùng cận nhiệt đới. Khi nhiệt độ trung bình tăng, khối lượng của lớp băng tuyết sẽ giảm ở độ cao cao hơn và độ tan băng sẽ xuất hiện sớm hơn so với trước đây. Vấn đề sẽ là đặc biệt nghiêm trọng ở châu Âu, nơi mà 80% lượng nước ngọt từ băng tuyết.