Tổng quan nghiên cứu

Nước dưới đất là nguồn tài nguyên thiết yếu, chiếm khoảng 75% tổng lượng nước ngọt trên Trái Đất, đóng vai trò quan trọng trong sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk, nằm trong khu vực Tây Nguyên, sở hữu nguồn nước dưới đất phong phú nhưng đang đối mặt với tình trạng khai thác không hợp lý, dẫn đến suy giảm trữ lượng nghiêm trọng và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường cũng như đời sống người dân. Trong giai đoạn 2015-2020, lượng nước khai thác phục vụ tưới cà phê vào mùa khô đạt khoảng 1,2 triệu m³/ngày, gần tiệm cận với lượng bổ cập từ nước mưa là 1,5 triệu m³/ngày. Mực nước dưới đất giảm trung bình 3-5 m trong hơn 10 năm qua, có nơi giảm tới 6-8 m, cảnh báo nguy cơ cạn kiệt tài nguyên.

Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) để đánh giá và phân vùng chất lượng tài nguyên nước dưới đất tại Buôn Ma Thuột, xây dựng bộ chỉ số quan trắc các tầng chứa nước, từ đó đề xuất mạng lưới quan trắc và hướng quản lý hợp lý. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ diện tích tự nhiên của thành phố với ba tầng chứa nước chính: Bazan, Jura và Holocen. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quy hoạch khai thác, bảo vệ nguồn nước dưới đất, góp phần phát triển kinh tế bền vững và bảo vệ môi trường tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết địa chất thủy văn: Phân tích đặc điểm các tầng chứa nước, bao gồm tính chất thạch học, độ dày, hệ số thấm và chất lượng nước dưới đất.
  • Mô hình đánh giá đa tiêu chí (Multi-Criteria Evaluation - MCE): Xác định trọng số và điểm số cho các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất như lượng bổ cập, hệ số thấm, độ tổng khoáng hóa, chiều dày tầng chứa nước và lượng khai thác.
  • Phương pháp nội suy Kriging tuyến tính: Áp dụng để xây dựng các bản đồ phân bố không gian của các yếu tố quan trắc nước dưới đất dựa trên dữ liệu điểm quan trắc.
  • Khái niệm GIS: Hệ thống thông tin địa lý được sử dụng để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian, hỗ trợ quản lý tài nguyên nước dưới đất hiệu quả.

Các khái niệm chính bao gồm: tầng chứa nước (TCN), lượng bổ cập, hệ số thấm, độ tổng khoáng hóa, chỉ số quan trắc nước dưới đất (GMI).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các trạm khí tượng thủy văn, các đề án điều tra địa chất thủy văn, số liệu quan trắc mực nước, lưu lượng khai thác và phân tích mẫu nước tại Buôn Ma Thuột giai đoạn 2015-2020. Cỡ mẫu gồm 221 lỗ khoan khảo sát, 104 lỗ khoan thí nghiệm hệ số thấm và 61 mẫu nước phân tích hóa học.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Chuẩn hóa dữ liệu trên phần mềm Surfer, nhập tọa độ và giá trị các yếu tố (lượng bổ cập, hệ số thấm, độ tổng khoáng hóa, chiều dày, lưu lượng khai thác).
  • Nội suy không gian bằng phương pháp Kriging tuyến tính để tạo các lớp raster phân bố các chỉ số.
  • Phân cấp và cho điểm các chỉ số trên phần mềm Mapinfo dựa trên khoảng giá trị tham chiếu.
  • Áp dụng phương pháp đánh giá đa tiêu chí để tính chỉ số quan trắc tổng hợp (GMI) theo công thức:

[ GMI = W_{RC} \times R_{RC} + W_K \times R_K + W_{TDS} \times R_{TDS} + W_H \times R_H + W_Q \times R_Q ]

trong đó, $W$ là trọng số, $R$ là điểm số của các yếu tố: lượng bổ cập (RC), hệ số thấm (K), độ tổng khoáng hóa (TDS), chiều dày tầng chứa nước (H), lượng khai thác (Q).

Thời gian nghiên cứu tập trung vào giai đoạn 2015-2020, địa điểm nghiên cứu là toàn bộ diện tích TP. Buôn Ma Thuột.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân bố các tầng chứa nước và vùng ưu tiên quan trắc: Ba tầng chứa nước Bazan, Jura và Holocen được phân tích. Tầng Bazan có diện tích ưu tiên quan trắc lớn nhất với 84,45 km² trong vùng rất ưu tiên và 145 km² trong vùng ưu tiên, chiếm phần lớn diện tích quan trắc tổng cộng 156,19 km². Tầng Jura có diện tích ưu tiên quan trắc nhỏ hơn, khoảng 11,19 km² trong vùng ưu tiên. Tầng Holocen không cần thiết quan trắc do diện tích nhỏ và chất lượng nước ổn định.

  2. Chỉ số quan trắc tổng hợp (GMI): Lượng bổ cập có trọng số cao nhất (5), hệ số thấm (4), độ tổng khoáng hóa (3), chiều dày tầng chứa nước (2) và lượng khai thác (1). Kết quả cho thấy tầng Bazan có chỉ số quan trắc cao nhất, phù hợp để tập trung quản lý và giám sát.

  3. Vùng ưu tiên quan trắc trong tầng Bazan: Bao gồm các phường trung tâm như Thành Công, Tân Tiến, Tân Lợi, Thành Nhất, Tân An, Thống Nhất và xã Cư Ea Bur. Vùng ưu tiên quan trắc tầng Jura gồm các xã Ea Kao, Hòa Khánh và Hòa Thắng.

  4. Mức độ suy giảm mực nước dưới đất: Mực nước giảm trung bình 3-5 m trong hơn 10 năm, có nơi giảm tới 6-8 m, đặc biệt trong mùa khô năm 2015, giảm khoảng 15.000 m³/ngày đêm so với trước, gây cạn kiệt nhiều giếng khoan.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của suy giảm tài nguyên nước dưới đất là khai thác vượt mức trữ lượng bổ cập, thiếu quy hoạch và giám sát, cùng với tác động của biến đổi khí hậu làm giảm lượng mưa và tăng nhu cầu sử dụng nước. Kết quả bản đồ chỉ số quan trắc cho thấy tầng Bazan có tiềm năng lớn nhất nhưng cũng chịu áp lực khai thác cao nhất, phù hợp với các vùng trung tâm thành phố có mật độ dân cư và hoạt động sản xuất nông nghiệp cao.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc ứng dụng GIS và phương pháp đánh giá đa tiêu chí giúp tối ưu hóa mạng lưới quan trắc, nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước dưới đất. Việc xây dựng bản đồ chỉ số quan trắc cũng hỗ trợ trực quan cho các nhà quản lý trong việc ra quyết định quy hoạch và giám sát.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các bản đồ phân bố chỉ số quan trắc từng yếu tố và bản đồ tổng hợp GMI, biểu đồ so sánh diện tích vùng ưu tiên theo từng tầng chứa nước, cũng như bảng thống kê trọng số và điểm số các yếu tố.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và hoàn thiện mạng lưới quan trắc nước dưới đất tại các vùng ưu tiên, đặc biệt là tầng Bazan với diện tích ưu tiên quan trắc trên 145 km², nhằm theo dõi biến động mực nước và chất lượng nước thường xuyên. Thời gian thực hiện: trong vòng 2 năm tới. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Đắk Lắk phối hợp với các đơn vị nghiên cứu.

  2. Áp dụng công nghệ GIS trong quản lý và quy hoạch khai thác nước dưới đất, cập nhật dữ liệu liên tục để hỗ trợ ra quyết định kịp thời, giảm thiểu khai thác quá mức. Thời gian: triển khai ngay và duy trì liên tục. Chủ thể: các cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị chuyên môn.

  3. Tăng cường kiểm soát và giám sát hoạt động khai thác nước dưới đất, đặc biệt tại các khu vực trung tâm thành phố và vùng nông nghiệp trọng điểm, nhằm hạn chế khai thác tự phát và bảo vệ nguồn nước. Thời gian: trong 1-3 năm. Chủ thể: chính quyền địa phương và lực lượng chức năng.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ tài nguyên nước dưới đất, khuyến khích sử dụng tiết kiệm và hợp lý, đồng thời xử lý nước thải và chất thải nông nghiệp để giảm ô nhiễm nguồn nước. Thời gian: liên tục. Chủ thể: các tổ chức xã hội, trường học và cơ quan truyền thông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước và môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Đắk Lắk, các phòng ban liên quan có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch khai thác và bảo vệ nguồn nước dưới đất.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành Quản lý tài nguyên và Môi trường: Tham khảo phương pháp ứng dụng GIS, đánh giá đa tiêu chí và xây dựng bản đồ chỉ số quan trắc nước dưới đất làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp: Hiểu rõ về nguồn nước dưới đất, vùng ưu tiên khai thác để lập kế hoạch sử dụng nước hiệu quả, tránh rủi ro về nguồn nước.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội tại Buôn Ma Thuột: Nâng cao nhận thức về tình trạng tài nguyên nước dưới đất, tham gia bảo vệ và sử dụng nguồn nước bền vững, góp phần bảo vệ môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần ứng dụng GIS trong quản lý nước dưới đất?
    GIS giúp thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian phức tạp, tạo bản đồ phân bố tài nguyên nước dưới đất chính xác, hỗ trợ ra quyết định quy hoạch và giám sát hiệu quả.

  2. Các yếu tố nào ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng nước dưới đất?
    Lượng bổ cập, hệ số thấm, độ tổng khoáng hóa, chiều dày tầng chứa nước và lượng khai thác là các yếu tố chính, trong đó lượng bổ cập có trọng số cao nhất.

  3. Tầng chứa nước nào tại Buôn Ma Thuột quan trọng nhất để quản lý?
    Tầng Bazan có diện tích và chỉ số quan trắc cao nhất, là tầng chứa nước ưu tiên để xây dựng mạng lưới quan trắc và quản lý.

  4. Tình trạng khai thác nước dưới đất hiện nay tại Buôn Ma Thuột ra sao?
    Khai thác vượt mức trữ lượng bổ cập, đặc biệt trong mùa khô, dẫn đến suy giảm mực nước từ 3-5 m trong hơn 10 năm, gây cạn kiệt nhiều giếng khoan.

  5. Làm thế nào để bảo vệ nguồn nước dưới đất hiệu quả?
    Cần quy hoạch khai thác hợp lý, tăng cường giám sát, ứng dụng công nghệ GIS, xử lý nước thải và nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng tiết kiệm và bảo vệ nguồn nước.

Kết luận

  • Thành phố Buôn Ma Thuột có nguồn nước dưới đất phong phú nhưng đang bị khai thác quá mức, gây suy giảm trữ lượng nghiêm trọng.
  • Ứng dụng GIS kết hợp phương pháp đánh giá đa tiêu chí giúp xây dựng bản đồ chỉ số quan trắc nước dưới đất chính xác, hỗ trợ quản lý hiệu quả.
  • Tầng Bazan được xác định là tầng chứa nước ưu tiên với diện tích vùng quan trắc lớn nhất và chỉ số quan trắc cao nhất.
  • Đề xuất xây dựng mạng lưới quan trắc, tăng cường giám sát và áp dụng công nghệ GIS trong quản lý tài nguyên nước dưới đất tại địa phương.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho công tác quy hoạch, bảo vệ và sử dụng bền vững tài nguyên nước dưới đất tại Buôn Ma Thuột, góp phần phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý cần triển khai xây dựng mạng lưới quan trắc theo vùng ưu tiên, đồng thời áp dụng GIS trong quản lý và giám sát khai thác nước dưới đất. Đề nghị các nhà nghiên cứu tiếp tục cập nhật dữ liệu và mở rộng nghiên cứu sang các vùng lân cận để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước.