CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC MẶT 1.1 Khái quát tài nguyên nước mặt 1. Khái niệm Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo [4] và là nước phân bố trên mặt đất, nước trong sông, suối, ao hồ, đầm lầy. Đặc điểm của tài nguyên nước mặt là sự chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện khí hậu và các tác động khác do hoạt động kinh tế của con người, nước mặt dễ bị ô nhiễm và thành phần hóa lý của nó dễ bị thay đổi, khả năng hồi phục trữ lượng nước nhanh nhất ở vùng thường có mưa. Đánh giá tài nguyên nước dựa trên ba đặc trưng: lượng, chất, động thái.
- Lượng là đặc trưng biểu thị mức độ phong phú của tài nguyên nước trên lưu vực, lãnh thổ. - Chất bao gồm các đặc trưng về hàm lượng các hòa tan hoặc không hòa tan trong nước (có lợi hoặc có hại theo tiêu chuẩn của đối tượng sử dụng). - Động thái của nước được đánh giá bởi sự thay đổi của các đặc trưng dòng chảy theo thời gian, sự thay đổi giữa các khu vực chứa nước, sự chuyển động nước dưới đất, các quá trình trao đổi chất hòa tan, truyền mặn,… Việc xác định lượng nước của sông hay trong lưu vực thường không theo khối lượng tĩnh mà phải xác định theo lượng dòng chảy hoặc theo dòng chảy bề mặt. Đối với tài nguyên nước mặt lượng nước trong lưu vực được xác định thông qua lưu lượng nước.
Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua mặt cắt của một con sông nào đó trong đơn vị thời gian là 1 giây. Ký hiệu là Q, đơn vị đo lưu lượng là (m3/s). Ngoài lưu lượng tức thời trên, còn sử dụng lưu lượng bình quân theo ngày, tháng, năm và nhiều năm,… [1]. Tài nguyên nước mặt trên thế giới Tổng khối lượng nước sông suối trên toàn thế giới ước tính là 2120 km3, nó chiếm 2% lượng nước sạch trên toàn cầu.
Sự phân bố dòng chảy bề mặt trên Trái Đất là không đồng đều [22]. Lượng và phần trăm dòng chảy sông theo các châu lục trên thế giới Dòng chảy sông Phần trăm Châu lục (km³/năm) (%) Châu Á ( không bao gồm Trung Đông) 13300 30.7 Trung Đông và Bắc Phi 140 0.9 Châu Đại Dương 6 500 14.6 Châu Phi cận Sahara 4 000 9.1 cho thấy có sự khác biệt lớn giữa lượng dòng chảy sông của các Châu lục, lượng dòng chảy thấp nhất tại hai khu vực Trung Đông và Bắc Phi, Châu Úc tương ứng là 140 km3/năm và 440 km3/năm. Trung Đông là khu vực rộng lớn với tổng diện tích khoảng 9 triệu km2, trong đó sa mạc chiếm gần 4 triệu km2, khu vực này thường có khí hậu nóng và khô hạn. Nhiều nước trong khu vực phải đối mặt với nắng nóng dữ dội và bão bụi.
Lượng mưa trong khu vực này rất thấp điển hình như ở Ai Cập và Ả Rập. Ả Rập lượng mưa trung bình là 4 inches. Với lượng mưa trung bình từ 0.2 inches mỗi năm tại khu vực phía Nam của Cairo thì Ai cập được cho là quốc gia khô hạn nhất trên thế giới. Nước Úc có gần 50% diện tích là sa mạc, tài nguyên nước chủ yếu tồn tại ở dạng sông băng và mũ băng tại các cực.
Là một trong những quốc gia chịu tác động lớn của biến đổi khí hậu trên thế giới, từ năm 2007 đến nay, nước Úc đang phải trải qua đợt hạn hán nặng nề nhất trong gần 100 năm qua. Chính phủ đã thực hiện một số giải pháp cấp bách nhằm tiết kiệm nguồn nước ngọt [3]. Theo Giám đốc UNESCO Koichiro Matsuura, trong tình trạng thiếu nước gia 5 tăng như hiện nay, vấn đề quản lý hiệu quả tài nguyên nước trở nên quan trọng hơn bao giờ hết và việc đấu tranh với cái nghèo còn tùy thuộc vào khả năng chúng ta đầu tư vào lĩnh vực tài nguyên nước. Nhu cầu về nước ngày càng tăng, tại nhiều quốc gia trên thế giới tài nguyên nước đã bị khai thác quá mức, vượt quá khả năng của nguồn nước.
Hơn nữa, do tác động của biến đổi khí hậu, tình trạng khan hiếm nước càng thêm trầm trọng hơn. Do đó, vấn đề cạnh tranh về nước đang ngày càng trở nên căng thẳng giữa các quốc gia, khu vực, đô thị, nông thôn, hoặc giữa các ngành nghề, lĩnh vực hoạt động khác nhau. Điều đó khiến cho nước đang dần trở thành một trong những vấn đề chính trị tại nhiều quốc gia trên thế giới. Nhằm hạn chế nhu cầu cũng như chống thất thoát nước, đồng thời tăng cường quản lý tài nguyên nước, nhiều chính sách đã được áp dụng.
Luật pháp về bảo vệ và quản lý tài nguyên nước đã được ban hành tại nhiều quốc gia. Song, trên thực tế những cải cách, đổi mới này vẫn chưa thực sự có hiệu quả, công việc thường chỉ giới hạn trong ngành nước. Vì vậy, muốn thực sự có hiệu lực, các quyết định cho vấn đề nước cần thiết có sự tham gia của lãnh đạo, của tất cả các ngành, trong đó có các ngành nông nghiệp, năng lượng, thương mại và tài chính, bởi tất cả các ngành này đều có ảnh hưởng quyết định đến quản lý tài nguyên nước. Ngoài ra, sự cộng tác, phối hợp giữa khối nhà nước với khối tư nhân và cộng đồng xã hội cũng hết sức quan trọng.
Nhu cầu về nước chưa bao giờ cao như hiện nay. Khai thác nước sạch đã tăng gấp 3 lần trong vòng 50 năm qua. Diện tích đất tưới cũng tăng gấp đôi trong chừng ấy năm và hiện tượng này liên quan mật thiết với sự gia tăng dân số. Dân số thế giới hiện nay là 6,6 tỷ người và mỗi năm tăng thêm 80 triệu người.
Điều đó có nghĩa, nhu cầu về nước sạch mỗi năm tăng thêm khoảng 64 tỷ m3 khối. Đáng tiếc là 90% số dân trong số 3 tỷ người dự kiến tăng thêm vào năm 2050 lại tập trung ở các nước đang phát triển, nơi mà ngay từ bây giờ đã đang chịu cảnh khan hiếm nước. Gia tăng dân số đồng nghĩa với gia tăng nhu cầu lương thực và tất nhiên nhu cầu về nước cũng tăng. Cho đến nay, nông nghiệp vẫn là đối tượng tiêu thụ nhiều nước nhất, chiếm tới 70% lượng nước tiêu thụ (so với 20% dành cho công nghiệp 6 và 10% dùng trong sinh hoạt đời sống).
Nếu không có quy hoạch sử dụng hợp lý, nhu cầu nước cho nông nghiệp trên toàn thế giới sẽ tăng lên từ 70% đến 90% vào năm 2050, mặc dù sử dụng tài nguyên nước của một số nước hiện đã chạm đến mức giới hạn. Đồng thời, những thay đổi về lối sống và thói quen ăn uống đã diễn ra trong nhiều năm gần đây, nhất là gia tăng tỷ lệ mức tiêu thụ thịt và các sản phẩm bơ sữa tại những nước vừa giàu lên đã tác động rất lớn đến tài nguyên nước. Để sản xuất 1 kg ngũ cốc cần từ 800 đến 4000 lít nước, trong khi đó để có được 1 kg thịt bò phải tốn từ 2000 đến 16000 lít nước. Nếu vào thời điểm năm 1985, một người Trung Quốc tiêu thụ 20 kg thịt thì vào năm 2009 con số này đã là 50 kg.
Điều đó có nghĩa, Trung Quốc cần có thêm 390 km3 nước. Để giúp so sánh, năm 2002, lượng thịt tiêu thụ tính theo đầu người tại Thụy Điển và tại Mỹ tương ứng là 76 kg và 125 kg. Sản xuất nhiên liệu sinh học tăng nhanh trong những năm qua đã gây những tác động đáng kể đến nhu cầu về nước. Sản lượng ethanol năm 2008 là 77 tỷ lít, gấp 3 lần giai đoạn từ 2000 đến 2007 và dự kiến sẽ đạt 127 tỷ lít vào năm 2017.
Mỹ và Brazil là các nhà sản xuất hàng đầu, đáp ứng 77 % nhu cầu của toàn thế giới. Năm 2007, 23% sản lượng ngô ở Mỹ và 54% mía đường của Brazil là dành để sản xuất ethanol. Trong năm 2008, 47% lượng dầu thực vật sản xuất tại Cộng đồng Châu Âu được dùng làm nhiên liệu diesel sinh học. Tuy vậy, mặc dù việc gia tăng sử dụng cây trồng cho nhiên liệu sinh học, nhưng tỷ lệ so với tổng sản lượng vẫn còn nhỏ.
Trong năm 2008, ước tính thị phần về ethanol trên thị trường nhiên liệu vận tải của Mỹ, Brazil và Cộng đồng Châu Âu tương ứng là 4. Với khả năng giúp làm giảm bớt sự lệ thuộc vào năng lượng chất đốt, xem ra với công nghệ hiện tại, nhiên liệu sinh học đang đặt lên môi trường và đa dạng sinh học một áp lực không tương ứng. Vấn đề chính là phải cần một lượng lớn nước và phân bón để gieo trồng. Để làm ra 1 lít nhiên liệu sinh học phải cần khoảng từ 1000 đến 4000 lít nước, trong khi đó, nhu cầu về năng lượng đang tăng nhanh, đồng nghĩa với tăng nhu cầu về nước.
Nhu cầu năng lượng toàn cầu dự kiến tăng lên khoảng 55% vào năm 2030 và chỉ riêng Trung Quốc và Ấn Độ đã chiếm tới 45% lượng tăng này. Sản xuất điện từ nguồn thủy điện dự kiến tăng trung bình hàng năm ở mức 1.7% từ 7 năm 2004 đến 2030, gia tăng tổng thể là 60%. Tuy bị chỉ trích là nguyên nhân gây ảnh hưởng nặng nề đến môi trường và khiến nhiều người dân bị mất chỗ ở, nhưng với nhiều người các đập thủy điện vẫn được xem là một giải pháp nhằm đáp ứng các nhu cầu năng lượng hiện nay. Bên cạnh các áp lực gia tăng nhu cầu về nước nêu trên, sự ấm lên toàn cầu sẽ làm cho chu trình thủy văn trở nên biến động mạnh hơn như thay đổi về chế độ mưa và bốc hơi.
Mặc dù chưa xác định được cụ thể những ảnh hưởng nào của hiện tượng này tác động đến tài nguyên nước, nhưng tình trạng thiếu nước chắc chắn sẽ tác động trở lại đến chất lượng nước và tần suất các hiện tượng cực đoan như hạn hán, lũ lụt. Theo ước tính, đến năm 2030 sẽ có 47% dân số thế giới sinh sống tại các vùng chịu căng thẳng về nước. Chỉ tính riêng ở Châu Phi, do biến đổi khí hậu, số người chịu cảnh thiếu nước nhiều hơn vào năm 2020 là từ 75 đến 250 triệu người. Khan hiếm nước ở một số vùng khô hạn và bán khô hạn sẽ tác động lớn tới sự di cư do hiếm nước, sẽ có từ 24 triệu đến 700 triệu người dân mất chỗ ở [20].
Chính vì thế, hơn bao giờ hết, tài nguyên nước đang rất cần được bảo vệ, tiết kiệm và sử dụng thật hợp lý. Các nước phát triển trên thế giới đã thực hiện nhiều giải pháp tổng thể nhằm quản lý, phát triển và sử dụng tiết kiệm tài nguyên nước đạt hiệu quả kinh tế cao.