TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
GIÁO TRÌNH
TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
Biên soạn
NGUYỄN VÕ CHÂU NGÂN
Cần Thơ, tháng 11 năm 2003
THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ
PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG
CỦA GIÁO TRÌNH
1. THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ
Họ và tên: NGUYỄN VÕ CHÂU NGÂN
Sinh năm: 1976
Cơ quan công tác:
- Bộ môn Kỹ thuật Môi trường
- Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên
- Trường Đại học Cần Thơ
Địa chỉ email:
[email protected]
2. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG
-
Giáo trình có thể dùng tham khảo cho những ngành nào?
Giáo trình được biên soạn làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên chuyên ngành Khoa
học Môi trường. Ngoài ra sinh viên học các chuyên ngành có liên quan đến lĩnh vực
tài nguyên nước hoặc môi trường cũng có thể sử dụng để tham khảo trong quá trình
học tập.
-
Có thể dùng cho các trường nào?
Đại học Cần Thơ.
-
Các từ khóa:
Tài nguyên nước mặt, tài nguyên nước ngầm, thủy văn, ô nhiễm nguồn nước, quản lý
tổng hợp tài nguyên nước.
-
Yêu cầu kiến thức trước khi học môn này:
Không.
-
Đã xuất bản in chưa, nếu có thì Nhà xuất bản nào?
Chưa xuất bản.
1
MỤC LỤC
THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ ................................................................................................1
MỤC LỤC ...........................................................................................................................2
DANH SÁCH BẢNG ..........................................................................................................8
DANH SÁCH HÌNH .........................................................................................................10
DANH SÁCH KHUNG.....................................................................................................12
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................................13
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................15
CHƯƠNG I: TÀI NGUYÊN NƯỚC.................................................................................17
I.1. NHU CẦU VỀ NƯỚC ............................................................................................17
I.1.1. Môi trường nước tự nhiên .................................................................................17
I.1.2. Nhu cầu sử dụng nước.......................................................................................17
I.1.3. Nhu cầu nước trong tương lai ...........................................................................22
I.2. TÀI NGUYÊN NƯỚC - LƯỢNG NƯỚC CÓ THỂ KHAI THÁC........................24
I.2.1. Chu trình thủy văn ............................................................................................25
a) Định nghĩa ..........................................................................................................25
b) Đặc điểm.............................................................................................................27
I.2.2. Đánh giá tài nguyên nước .................................................................................29
I.3. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NƯỚC .................................................................35
I.3.1. Nguyên tắc ........................................................................................................35
I.3.2. Phương trình cân bằng nước thông dụng ..........................................................36
I.3.3. Phương trình cân bằng nước một lưu vực trong một thời đoạn bất kỳ .............36
a) Lưu vực kín.........................................................................................................36
b) Lưu vực hở .........................................................................................................37
I.3.4. Phương trình cân bằng nước trong nhiều năm ..................................................37
I.4. QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC .........................................................................38
I.4.1. Khoa học quản lý môi trường ...........................................................................38
I.4.2. Quản lý tài nguyên nước ...................................................................................39
1. Yêu cầu quản lý ..................................................................................................39
2. Giáo dục trong cộng đồng...................................................................................40
3. Tăng cường khả năng tự làm sạch của nguồn nước ...........................................40
I.4.3.Các chính sách liên quan đến tài nguyên nước ở Việt Nam ..............................40
a) Các chính sách và chiến lược cấp quốc gia ........................................................40
b) Các thể chế chính trong quản lý nguồn nước .....................................................42
c) Các tiêu chuẩn về chất lượng nước.....................................................................44
I.5. CÂU HỎI ÔN TẬP..................................................................................................45
CHƯƠNG II: TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT .....................................................................46
II.1. SỰ HÌNH THÀNH DÒNG CHẢY SÔNG NGÒI.................................................46
II.1.1. Hệ thống sông ngòi ..........................................................................................46
II.1.2. Lưu vực sông ...................................................................................................47
U
2
a) Đường phân nước của lưu vực ...........................................................................48
b) Các đặc trưng của lưu vực..................................................................................48
c) Đặc trưng của dòng sông ....................................................................................49
II.2. SỰ HÌNH THÀNH DÒNG CHẢY SÔNG NGÒI.................................................51
II.2.1. Dòng chảy sông ngòi .......................................................................................51
a) Định nghĩa ..........................................................................................................51
b) Các đặc trưng biểu thị dòng chảy .......................................................................52
II.2.2. Các quá trình tạo thành dòng chảy ..................................................................53
a) Quá trình mưa .....................................................................................................53
b) Quá trình tổn thất................................................................................................53
c) Quá trình chảy tràn trên sườn dốc ......................................................................54
d) Quá trình tập trung dòng chảy............................................................................54
II.3. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DÒNG CHẢY ......................................55
II.3.1. Yếu tố khí hậu..................................................................................................55
a) Chế độ bức xạ .....................................................................................................55
b) Chế độ nhiệt........................................................................................................56
c) Áp suất không khí...............................................................................................57
d) Gió ......................................................................................................................57
e) Bão ......................................................................................................................58
f) Độ ẩm không khí.................................................................................................58
g) Bốc hơi ...............................................................................................................59
h) Mưa.....................................................................................................................61
II.3.2. Yếu tố mặt đệm................................................................................................62
a) Vị trí địa lý và địa hình của khu vực ..................................................................62
b) Đặc tính thổ nhưỡng và địa chất của lưu vực.....................................................62
c) Lớp phủ thực vật.................................................................................................63
d) Hồ ao và đầm lầy................................................................................................63
e) Hoạt động của con người....................................................................................63
II.4. TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT TẠI VIỆT NAM ....................................................64
II.4.1. Việt Nam có nguồn nước mặt phong phú........................................................64
II.4.2. Những khó khăn trong khai thác nguồn nước mặt ..........................................67
II.5. CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................77
CHƯƠNG III: TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM.................................................................78
III.1. SỰ XUẤT HIỆN NƯỚC NGẦM .........................................................................78
III.1.1. Một số khái nệm về nước ngầm .....................................................................78
III.1.2. Phân loại hệ tầng ngậm nước .........................................................................80
III.1.3. Dòng chảy ngầm .........................................................................................83
III.2. PHÂN BỐ NƯỚC NGẦM THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG..........................84
III.2.1. Vùng thoáng khí .............................................................................................84
a) Vùng rễ cây.........................................................................................................84
3
b) Vùng trung gian..................................................................................................85
c) Vùng mao dẫn.....................................................................................................85
III.2.2. Vùng bão hòa..................................................................................................85
a) Hệ số giữ nước....................................................................................................85
b) Hệ số thoát nước.................................................................................................86
c) Hệ số chứa nước .................................................................................................86
III.3. CÁC HỆ TẦNG ĐỊA CHẤT NGẬM NƯỚC ......................................................86
III.3.1. Bồi tích phù sa ................................................................................................86
III.3.2. Đá vôi .............................................................................................................87
III.3.3. Đá do núi lửa hình thành ................................................................................87
III.3.4. Đá cát..............................................................................................................87
III.3.5. Hóa thạch và đá biến chất...............................................................................87
III.3.6. Đất sét .............................................................................................................88
III.3.7. Lưu vực nước ngầm........................................................................................88
III.4. PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN NƯỚC NGẦM.......................................................88
III.4.1. Định luật thấm ................................................................................................88
III.4.2. Phương trình thấm cơ bản ..............................................................................89
III.5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỰC NƯỚC NGẦM ................................90
III.5.1. Yếu tố khí tượng.............................................................................................90
a) Áp suất khí quyển ...............................................................................................90
b) Mưa.....................................................................................................................92
c) Gió ......................................................................................................................92
III.5.2. Ảnh hưởng của thủy triều...............................................................................92
III.5.3. Ảnh hưởng đô thị hóa.....................................................................................93
III.6. TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM Ở NƯỚC TA .....................................................94
III.6.1. Trữ lượng nước ngầm ........................................................................................94
III.6.2. Động thái tầng nước ngầm ............................................................................96
a) Đồng bằng Bắc bộ ..............................................................................................96
b) Đồng bằng Nam Bộ ............................................................................................99
c) Vùng Tây Nguyên.............................................................................................103
III.6.3. Khai thác nguồn nước ngầm.........................................................................104
III.7. CÂU HỎI ÔN TẬP.............................................................................................107
CHƯƠNG IV: CÁC VẤN ĐỀ VỀ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC ....................................108
IV.1. Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC................................................................................108
IV.1.1. Thế nào là ô nhiễm nguồn nước...................................................................108
a) Định nghĩa ........................................................................................................108
b) Quá trình gây ô nhiễm chất lượng nước...........................................................109
IV.1.2. Phân loại nguồn gây ô nhiễm .......................................................................110
a) Nguồn xác định (point sources)........................................................................110
b) Nguồn không xác định (non-point sources) .....................................................111
4
IV.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC......................................112
IV.2.1. Đặc điểm lý học............................................................................................113
a) Nhiệt độ ............................................................................................................ 113
c) Chất rắn lơ lửng ................................................................................................114
d) Ðộ đục ..............................................................................................................114
e) Mùi và vị...........................................................................................................115
f) Trọng lượng riêng .............................................................................................115
IV.2.2. Đặc điểm hóa học.........................................................................................115
a) Độ cứng.............................................................................................................116
b) Độ pH ...............................................................................................................117
c) Muối kim loại ...................................................................................................117
d) Các hợp chất của nitơ .......................................................................................117
e) Khí hòa tan........................................................................................................118
IV.2.3. Đặc điểm sinh học ........................................................................................118
a) Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước ..............................................................118
b) Các vi sinh vật chỉ thị việc nhiễm bẩn nguồn nước bởi phân ..........................119
IV.3. CÁC NGUỒN GÂY NHIỄM BẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC............................120
IV.3.1. Nguồn nhiễm bẩn do sinh hoạt.....................................................................120
a) Nước thải từ khu dân cư ...................................................................................120
b) Sự rò rỉ của hệ thống cống dẫn.........................................................................121
c) Chất thải rắn......................................................................................................122
IV.3.2. Nguồn ô nhiễm do công nghiệp ...................................................................124
a) Nước thải công nghiệp......................................................................................124
b) Thẩm lậu qua bể chứa và ống dẫn....................................................................128
c) Hoạt động khai khoáng ....................................................................................128
d) Khai thác dầu mỏ .............................................................................................130
IV.3.3. Nguồn ô nhiễm do nông nghiệp ..................................................................131
a) Chảy tràn do mưa .............................................................................................131
b) Nước tưới tiêu và chất thải động vật ................................................................132
c) Phân bón và các loại thuốc trừ sâu ...................................................................132
IV.2.4. Ô nhiễm vi sinh vật trong nước ngầm..........................................................135
a) Tổng quan .........................................................................................................135
b) Các nguồn gây bệnh từ nước ngầm ..................................................................135
c) Di chuyển của vi sinh vật .................................................................................136
IV.4. CÂU HỎI ÔN TẬP.............................................................................................138
CHƯƠNG V: BẢO VỆ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC ............................................139
V.1. CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC........................................................................139
V.1.1. Chất lượng nước uống ...................................................................................139
V.1.2. Nước dùng cho các ngành công nghiệp.........................................................141
V.1.3. Nước cho sản xuất nông nghiệp ....................................................................142
5
V.1.4. Nước cho đời sống thủy sinh.........................................................................147
V.2. QUÁ TRÌNH TỰ LÀM SẠCH NƯỚC MẶT .....................................................149
V.2.1. Hiện tượng tự làm sạch..................................................................................149
V.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của dòng chảy ..................150
a) Nồng độ oxy hòa tan.........................................................................................150
b) Loại chất hữu cơ ...............................................................................................151
c) Lực sinh học .....................................................................................................151
d) Các chất độc .....................................................................................................152
e) Các đặc tính vật lý của dòng chảy ....................................................................152
f) Sự pha loãng......................................................................................................152
g) Các điều kiện thời tiết khí hậu..........................................................................152
h) Sự lắng đọng.....................................................................................................152
i) Nhiệt độ .............................................................................................................152
V.3. QUẢN LÝ LƯU VỰC NƯỚC NGẦM ...............................................................153
V.3.1. Những nội dung về quản lý lưu vực nước ngầm ...........................................153
V.3.2. Quá trình tự làm sạch của nước ngầm ...........................................................154
a) Quá trình lọc .....................................................................................................154
b) Cơ chế hấp thụ..................................................................................................154
c) Các quá trình hóa học .......................................................................................155
d) Cơ chế loại trừ vi khuẩn, virus .........................................................................155
e) Cơ chế pha loãng ..............................................................................................155
V.4. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ CHẤT LƯỢNG NƯỚC.........................................155
V.4.1. Kiểm soát ô nhiễm bằng quy định xử lý nước thải .......................................156
a) Tiêu chuẩn nước thải ........................................................................................156
b) Tiêu chuẩn nguồn nước ....................................................................................156
c) So sánh hai tiêu chuẩn quản lý nguồn nước .....................................................156
V.4.2. Cải thiện điều kiện của dòng sông.................................................................157
a) Thông gió dòng sông ........................................................................................157
b) Bổ sung nước cho sông trong thời kỳ lưu lượng thấp ......................................157
c) Bảo vệ lớp phủ thực vật trên toàn lưu vực .......................................................157
V.4.3. Phương pháp đánh giá nhanh tải lượng chất ô nhiễm ...................................158
V.5. XỬ LÝ NƯỚC THẢI ..........................................................................................160
V.5.1. Khái niệm ......................................................................................................160
V.5.2. Phân loại nước thải ........................................................................................161
a) Nước thải sinh hoạt...........................................................................................161
b) Nước thải công nghiệp .....................................................................................161
c) Nước thải từ vùng sản xuất nông nghiệp..........................................................161
V.5.3. Lựa chọn biện pháp xử lý ..............................................................................161
V.5.4. Một số phương pháp xử lý đơn giản..............................................................162
a) Xử lý bằng ao hồ tự nhiên ................................................................................162
6
b) Bãi tưới .............................................................................................................162
c) Phương pháp pha loãng ....................................................................................162
d) Hệ thống ao xử lý .............................................................................................162
e) Phương pháp khống chế ô nhiễm nước ............................................................163
V.6. CÂU HỎI ÔN TẬP ..............................................................................................166
CHƯƠNG VI: QUẢN LÝ TỔNG HỢP NGUỒN NƯỚC..............................................167
VI.1. QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ NGUỒN NƯỚC ..............................................167
VI.1.1. Nhiệm vụ của quy hoạch và quản lý nguồn nước ........................................167
VI.1.2. Các bài toán cơ bản về quy hoạch và quản lý nguồn nước ..........................168
a) Quy hoạch hệ thống ..........................................................................................168
b) Phát triển nguồn nước.......................................................................................168
c) Quản lý nguồn nước .........................................................................................169
VI.1.3. Chương trình quốc gia các dạng quy hoạch nguồn nước.............................169
a) Chương trình quốc gia về phát triển nguồn nước .............................................169
b) Quy hoạch lưu vực về nguồn nước ..................................................................170
c) Quy hoạch chuyên ngành hoặc các quy hoạch cấp tiểu vùng ..........................171
VI.2. QUẢN LÝ TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC ...............................................172
VI.2.1. Khái niệm .....................................................................................................172
VI.2.2. Tiến trình thực hiện quản lý tổng hợp tài nguyên nước...............................175
a) Xác định các thành phần...................................................................................175
b) Tiến trình thực hiện ..........................................................................................176
VI.2.3. Nghiên cứu quản lý tổng hợp tài nguyên nước ............................................180
VI.3. MỘT SỐ CÔNG CỤ HỖ TRỢ CHO IWRM .....................................................181
VI.3.1. Quản lý tài nguyên nước dựa vào cộng đồng ..............................................181
a) Định nghĩa ........................................................................................................181
b) Quản lý tài nguyên nước dựa vào cộng đồng ở Việt nam: góc nhìn từ chính sách
và thể chế ..............................................................................................................182
VI.3.2. Quản lý nước theo lưu vực sông .................................................................183
a) Khái niệm..........................................................................................................183
b) Một số kinh nghiệm của thế giới về quản lý lưu vực sông ..............................184
c)Áp dụng quản lý nước theo lưu vực sông ở Việt Nam......................................186
VI.4. CÂU HỎI ÔN TẬP.............................................................................................190
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................191
7
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1 Ước tính lượng nước sử dụng trong quá khứ và nhu cầu nước cho tương lai ...19
Bảng 1.2 Tổng lượng nước cấp tại các châu lục............................................................
20
Bảng 1.3 Nước sử dụng cho công nghiệp ở Việt Nam ..................................................
22
Bảng 1.4 Thời gian tuần hoàn nước................................................................................. 27
Bảng 1.5 Ước tính lượng nước phân bố trên Trái đất ..................................................... 30
Bảng 1.6 Lưu lượng dòng chảy cực đại đo tại một số sông lớn ...................................... 31
Bảng 1.7 Số liệu cân bằng nước giữa các châu lục.......................................................... 34
Bảng 1.8 Cân bằng nước trung bình nhiều năm trên thế giới và Việt Nam .................... 38
Bảng 2.1 So sánh tài nguyên nước ngọt tái tạo được của một số quốc gia ..................... 65
Bảng 2.2 Phân bố trữ lượng nước hình thành một số sông chính ở nước ta ................... 68
Bảng 2.3 Lượng mưa tại một số địa phương ................................................................... 71
Bảng 2.4 So sánh suất dòng chảy năm của các vùng....................................................... 72
Bảng 3.1 Trữ lượng nước ngầm nhạt ở một số vùng đến năm 1995 ............................... 96
Bảng 3.2 Độ cao tuyệt đối mực nước bình quân tháng năm 2007 đồng bằng Bắc bộ .... 97
Bảng 3.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học nước ngầm đồng bằng Bắc bộ.............. 98
Bảng 3.4 Độ cao tuyệt đối mực nước bình quân tháng năm 2007 đồng bằng Nam bộ. 100
Bảng 3.5 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học nước ngầm đồng bằng Nam bộ... 102
Bảng 3.6 Độ cao tuyệt đối mực nước bình quân các tháng vùng Tây Nguyên ............. 103
Bảng 3.7 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học nước ngầm ở Tây Nguyên .......... 104
Bảng 4.1 Chất gây ô nhiễm từ các nguồn gây ô nhiễm xác định và không xác định .... 112
Bảng 4.2 Phân loại nước theo độ cứng .......................................................................... 116
Bảng 4.3 Thành phần đặc trưng của các loại nước thải từ khu dân cư.......................... 121
Bảng 4.4 Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt........................................................... 122
8
Bảng 4.5. Thành phần nước thải của một số ngành công nghiệp ...................................125
Bảng 4.6. Hệ số nước mưa chảy tràn K ...........................................................................132
Bảng 5.1 Tiêu chuẩn nước uống của WHO.....................................................................140
Bảng 5.2 Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y tế.................................................141
Bảng 5.3 Yêu cầu chất lượng nước cho các ngành công nghiệp .....................................142
Bảng 5.4 Một số hóa chất bảo vệ thực vật có độc tính sử dụng ở ĐBSCL .....................144
Bảng 5.5 Mức chất lượng nước bảo vệ đời sống thủy sinh .............................................148
Bảng 5.6 Một số ưu điểm và hạn chế của các bể chứa ngầm và chứa mặt......................154
Bảng 5.7 Tải lượng ô nhiễm trong nước thải của một số ngành công nghiệp.................159
Bảng 5.8 Các yêu cầu chất lượng nước để bổ sung vào hệ thống cấp nước tuần hoàn trong
công nghiệp hóa học ........................................................................................................165
Bảng 5.9 Các yêu cầu đối với chất lượng nước công nghiệp ..........................................166
9
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1 Xu hướng tiêu thụ nước tại Việt Nam ............................................................
22
Hình 1.2 Ước tính lượng nước khai thác năm 1999 ......................................................
23
Hình 1.3 Sơ đồ cân bằng nước.......................................................................................
26
Hình 1.4 Mức độ cấp nước giữa vùng đô thị và nông thôn trên thế giới năm 2006........ 32
Hình 1.5 Tỉ lệ sử dụng nước máy giữa vùng đô thị và nông thôn trên thế giới năm 2006 33
Hình 1.6 Số dân chưa được tiếp cận nguồn nước uống hợp vệ sinh năm 2006 .............. 33
Hình 1.7 Lưu vực sông và các thành phần cân bằng nước .............................................. 36
Hình 2.1 Một số dạng của hệ thống sông ........................................................................ 46
Hình 2.2 Đường phân nước và giới hạn của lưu vực....................................................... 47
Hình 2.3 Lưu vực sông và các đặc trưng của lưu vực ..................................................... 48
Hình 2.4 Mặt cắt dọc sông Llyn ở Afon Glaslyn, x ứ Wales, Anh .................................. 50
Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn các mặt cắt ngang khác nhau dọc theo một con sông và mối
liên hệ giữa lưu lượng và các yếu tố dòng chảy theo các mặt cắt ngang đó.................... 51
Hình 2.6 Sơ đồ cân bằng bức xạ bề mặt .......................................................................... 55
Hình 2.7 Chiều gió xoáy trong một cơn bão.................................................................... 58
Hình 3.1 Sơ đồ mô tả loại tầng ngậm nước ..................................................................... 81
Hình 3.2 Sơ đồ mô tả tầng ngậm nước bán áp................................................................. 82
Hình 3.3 Sơ đồ mô tả nước ngầm treo ............................................................................. 82
Hình 3.4 Sự hình thành dòng chảy ngầm......................................................................... 83
Hình 3.5 Sơ đồ phân bố theo phương thẳng đứng của nước ngầm ................................. 84
Hình 3.6 Minh họa tầng ngậm nước và các thông số tính toán ....................................... 91
Hình 3.7 Độ chênh mực nước và áp suất khí quyển trong giếng nước ........................... 91
Hình 3.8 Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc P.41a, tầng chứa nước Pleistocen ........... 97
10
Hình 3.9 Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.167a, tầng chứa nước Pleistocen .. 98
Hình 3.10 Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.17704T tầng chứa nước Pliocen ..... 101
Hình 3.11 Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.015030 tầng chứa nước Pleistocen 101
Hình 3.12 Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc C.5o .............................................. 103
Hình 4.1 Các nguồn có thể gây ô nhiễm nước ngầm.......................................................136
Hình 5.1 Sự thay đổi DO theo khoảng cách về phía hạ lưu tính từ điểm nhận nước thải119
Hình 5.2 Sơ đồ cấp nước tuần hoàn.................................................................................150
Hình 6.1 Ý kiến của các nhóm người, yếu tố môi trường con người và các khía cạnh của
hệ thống nước tự nhiên trong IWRM...............................................................................173
Hình 6.2 Phương thức tiếp cận của IWRM .....................................................................174
Hình 6.3 Các nguyên tắc chung của IWRM ....................................................................176
Hình 6.4 Tiến trình thực hiện IWRM ..............................................................................179
11
DANH SÁCH KHUNG
Khung 2.1 Đồng bằng sông Cửu Long: Nước mặn sẽ tiếp tục xâm nhập vào đất liền sâu
hơn ................................................................................................................................... 69
Khung 2.2 Lũ ở Đồng bằng sông Cửu Long ................................................................... 72
Khung 2.3 Hạn hán ở Tây Nguyên ngày càng khốc liệt.................................................. 74
Khung 2.4 Quanh việc Vedan gây ô nhiễm sông Thị Vải ............................................... 75
Khung 3.1 Hà Nội đang sụt lún do khai thác nước ngầm.............................................. 105
Khung 4.1 Ô nhiễm nước sinh hoạt: 20.000 người tử vong mỗi năm ........................... 123
Khung 4.2 Ô nhiễm nguồn nước do nước thải chưa xử lý từ các Khu công nghiệp và
doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Đồng Nai đã và đang báo động.................................... 126
Khung 4.3 Khai thác khoáng sản tại mỏ Trại Cau - Thái Nguyên: Sống chung với mìn nổ,
đất sụt, nước cạn ............................................................................................................ 128
Khung 4.4 Ô nhiễm trong sản xuất nông nghiệp gia tăng ...............................................134
Khung 4.5 Vi khuẩn làm tăng mức... nhiễm asen trong nước ngầm ...............................137
Khung 5.1 Thực trạng và nguyên nhân gây lãng phí nước phục vụ sản xuất nông nghiệp114
Khung 6.1 Cứu nguy sông Sài Gòn - cần một giải pháp tổng hợp..................................188
12
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
DEM
Mô hình độ cao số (Digital Elevation Model)
ĐBSCL
Đồng bằng sông Cửu Long
EPA
Cục bảo vệ môi trường (Environmental Protecttion Agency)
FAO
Tổ chức Lương Nông Quốc tế (Food and Agriculture Organization)
GIWA
Chương trình Đánh giá Nước Quốc tế (Global International Waters Assessment)
GWP
Tổ chức hợp tác về nguồn nước toàn cầu (Global Water Partnership)
HĐND
Hội đồng nhân dân
IRBM
Quản lý tổng hợp lưu vực sông (Integrated River Basin Management)
IWRA
Hội Tài nguyên nước Quốc tế (International Water Resources Association)
IWRM
Quản lý tổng hợp tài nguyên nước (Integrated Water Resources Management)
KCN
Khu công nghiệp
MARD
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (Ministry of Agriculture and
Rural Development)
MONRE
Bộ Tài nguyên và Môi trường (Ministry of Natural Resources and Environment)
MRC
Ủy ban sông Mê-Kông (Mekong River Commission)
NGO
Tổ chức phi chính phủ (Non-Governmental Organization)
NWRC
Hội đồng Quốc gia về tài nguyên nước (National Water Resources Council)
RA
Phương pháp đánh giá nhanh (Rapid Assessment)
TCLVS
Tổ chức lưu vực sông
UNEP
Chương trình Môi trường Liên hiệp quốc (United Nations Environment
Programme)
UNESCO
Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc (United
Nations Educational, Scientific and Cultural Organization)
13
UN WVLC Trung tâm học thuật ảo về nước Liên hiệp quốc (United Nation Water Virtual Learning Centre)
USGS
Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (United State Geological Survey)
WEPA
Hiệp hội môi trường nước châu Á (Water Environment Partnership in Asia)
WQI
Chỉ số chất lượng nước (Water Quality Index)
WRI
Viện Tài nguyên Thế giới (World Resources Instutute)
WWAP
gramme)
Chương trình Đánh giá Nước Thế giới (World Water Assessment Pro-
14
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển không ngừng của xã hội, loài người đã đạt được nhiều thành
tựu to lớn trong các lĩnh vực kinh tế xã hội với một trình độ khoa học kỹ thuật hiện đại,
nhưng đồng thời cũng gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho môi trường sinh thái. Đó là
lượng chất thải khổng lồ mà con người thải bỏ vào môi trường. Lượng chất thải này lớn
hơn nhiều so với lượng mà các quá trình tự nhiên của các hệ sinh thái có thể đồng hóa
được; do đó đưa đến tình trạng giảm nhỏ nồng độ oxy trong các dòng chảy, các chất độc
hại đi vào nguồn nước và các đại dương…
Những lượng chất thải do các hoạt động của con người tạo ra làm cho môi trường mất đi
một ít khả năng nuôi dưỡng sự sống, một số loài bị tiêu diệt và chính con người cũng
phải chịu sự hủy hoại sinh học. Sự suy giảm các quần thể đã làm cho tính đa dạng trong
các hệ sinh thái ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Và chính con người đã khai thác các
nguồn lợi tự nhiên đến mức cạn kiệt tạo ra những biến đổi bất lợi về nhiều mặt.
Nhằm giúp các em sinh viên nắm được một số kiến thức đại cương về tài nguyên nước,
sự ô nhiễm môi trường nước, việc ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước và công tác quản lý tài
nguyên nước. Tác giả biên soạn quyển giáo trình “TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA” làm
tài liệu học tập dành cho sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường. Ngoài ra sinh
viên các chuyên ngành có liên quan cũng có thể sử dụng để tham khảo trong quá trình
học tập. Giáo trình gồm 6 chương được phân bố như sau:
CHƯƠNG 1. TÀI NGUYÊN NƯỚC
CHƯƠNG 2. TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT
CHƯƠNG 3. TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM
CHƯƠNG 4. CÁC VẤN ĐỀ VỀ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC
CHƯƠNG 5. BẢO VỆ CHẤT LƯỢNG NGUỒN NƯỚC
CHƯƠNG 6. QUẢN LÝ TỔNG HỢP NGUỒN NƯỚC
Tài liệu này được biên soạn dựa vào nhiều tài liệu tham khảo và nghiên cứu khác nhau
mà tác giả tích lũy được. Trong tài liệu có những thông tin, trích dẫn, hình vẽ... được
trích dịch từ các tài liệu của các tác giả có nêu trong tài liệu tham khảo. Do không có điều
kiện tiếp xúc, trao đổi để xin phép trích dẫn nguồn tài liệu, mong quí vị vui lòng miễn
chấp. Tài liệu này chỉ sử dụng cho việc giảng dạy, không mang tính kinh doanh vụ lợi.
Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp đã hỗ trợ và giúp đỡ tác giả hoàn
thành bài giảng. Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu này không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong được sự góp ý của quý độc giả và các em sinh viên.
15
Chương I. Tài nguyên nước
CHƯƠNG I: TÀI NGUYÊN NƯỚC
I.1. NHU CẦU VỀ NƯỚC
I.1.1. Môi trường nước tự nhiên
Trái đất là một hành tinh xanh với ba phần tư được bao phủ bởi nước. Nước là yếu tố
quyết định đến sự tồn tại và phát triển của môi trường sống. Lịch sử tiến hóa của loài
người bắt đầu từ nước và nước chính là thành phần quan trọng nhất cấu thành cơ thể con
người - trung bình cơ thể một người có khoảng 50 lít nước. Nếu xét về cấu trúc phân tử
riêng biệt, nước được xem là một dung môi lý tưởng để hòa tan, phân bố các hợp chất vô
cơ và hữu cơ tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển thế giới thủy sinh, phát triển các loài
thủy sản và cả các loài động thực vật trên cạn. Sự vận chuyển của nước trên bề mặt trái
đất là nguyên nhân chính hình thành nên địa mạo của địa cầu. Chúng ta có thể thấy rằng
các nền văn hóa, thực phẩm, phong cách sống của một địa phương gắn kết chặt với điều
kiện khí hậu của nơi ấy, trong khi nguồn nước tự nhiên là bảo đảm cho cân bằng về khí
hậu của một khu vực.
Nhà triết học người Hy Lạp Empedocles đã coi nước là một trong bốn nguồn gốc tạo ra
vật chất (bên cạnh lửa, đất và không khí). Nước cũng nằm trong năm trạng thái Ngũ
Hành (kim, mộc, thủy, hỏa và thổ) của triết học cổ Trung Hoa. Do đó trong số các thành
phần cơ bản của môi trường tự nhiên, nước là một loại tài nguyên thiên nhiên quý giá
song nó lại có giới hạn. Con người chúng ta sử dụng nước trong hầu hết các hoạt động
hàng ngày, từ phục vụ sinh hoạt gia đình như ăn uống, vệ sinh, chăm sóc sức khỏe đến
sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, công nghiệp và cả đến giao thông vận tải.
Nguồn tài nguyên quan trọng này đã tạo dựng nên xã hội loài người với sự đa dạng về xã
hội, văn hóa và tôn giáo tín ngưỡng ở khắp mọi nơi.
Là nguồn động lực cho các hoạt động kinh tế của con người, song nước cũng gây ra
những hiểm họa ghê gớm. Những rủi ro từ nước như hạn hán, có thể là nguyên nhân làm
cho một nền văn minh suy tàn; hoặc những trận lũ lụt, lũ quét có thể gây ra những thiệt
hại lớn về người và của. Trong đức tin của một vài tôn giáo, một ngày nào đó sự sống
trên hành tinh này có thể bị hủy diệt bởi một trận đại hồng thủy.
Nước ngọt là một yếu tố không thể thiếu trong việc phát triển kinh tế xã hội của mọi quốc
gia. Chúng ta có thể thấy rằng những nền văn minh xuất hiện sớm nhất trong lịch sử nhân
loại đều tập trung bên cạnh những con sông lớn, chẳng hạn nền văn minh sông Nile (Ai
Cập), nền văn minh Lưỡng Hà (hai con sông Euphrates và Tigris - Iraq), nền văn minh Ấn Hằng (Ấn Độ), ở nước ta có nền văn minh sông Hồng... Nguyên nhân là do các dân tộc ở
gần nguồn nước có được nguồn nước sạch dồi dào phục vụ cho sinh hoạt, giao thông thuận
tiện, điều kiện sản xuất thuận lợi, điều kiện vi khí hậu thích hợp cho sự phát triển nói chung.
I.1.2. Nhu cầu sử dụng nước
Con người khai thác tài nguyên nước phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau trong đời
sống của mình. Tuy nhiên lượng nước có thể khai thác và sử dụng trong tổng trữ lượng
nước trên thế giới lại không nhiều, do đó nước có một giá trị kinh tế nhất định. Bên cạnh
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
17
Chương I. Tài nguyên nước
đó, mỗi một loại hình sử dụng nước có những yêu cầu về chất lượng nước khác nhau.
Chẳng hạn như tiêu chuẩn nước dùng để uống yêu cầu chất lượng cao trong khi yêu cầu
nước phục vụ cho tưới tiêu sẽ có chất lượng thấp hơn. Rõ ràng nguồn nước được khai
thác không thể đáp ứng toàn bộ các tiêu chuẩn được thiết lập cho các mục đích sử dụng
khác nhau. Hiện nay đã xảy ra các xung đột giữa các đối tượng sử dụng nguồn nước làm
ảnh hưởng đến việc khai thác nguồn nước. Một ví dụ điển hình là tình trạng xung đột
giữa nhu cầu nước ngọt phục vụ canh tác lúa và nhu cầu lấy nước mặn nuôi trồng thủy
hải sản ở vùng bán đảo Cà Mau. Vì vậy cần có những chính sách quản lý hợp lý hỗ trợ
cho việc khai thác tài nguyên nước.
Tính hữu dụng của nước có thể thấy được thông qua nhiều khả năng phục vụ khác nhau.
Theo truyền thống, nước được khai thác chủ yếu phục vụ cho hai nhu cầu xã hội thiết yếu
là sinh hoạt của người dân và sản xuất nông nghiệp. Ngoài ra cũng phục vụ cho những
loại hình sử dụng nước khác như thủy điện, giao thông thủy, giải trí… Tuy nhiên ngày
nay mức độ khai thác nguồn tài nguyên nước đã mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau.
Kiểm soát ô nhiễm, ngăn mặn, bảo tồn hệ sinh thái trong sông, bổ sung nước ngầm… dần
đòi hỏi nhiều mối quan tâm hơn bên cạnh các mục tiêu kinh tế.
Mức độ yêu cầu sử dụng nước và khả năng cung cấp nước khác nhau theo thời gian và
không gian. Nhưng có thể thấy rõ rằng mức độ này ngày một tăng trong thế giới hiện nay.
Vào những năm đầu thế kỷ 20, tổng lượng nước được khai thác hàng năm trên thế giới vào
khoảng 580 km3. Nhưng đến năm 2000, con số này đã tăng đến mức 4000 km3 /năm vượt
xấp xỉ 7 lần so với đầu thế kỷ. Lượng nước khai thác và sử dụng tại các châu lục trong
những thời điểm khác nhau của thế kỷ 20 được Shiklomanov (1998) ước tính theo bảng 1.
Gleick, 1997 cũng đã ước tính lượng nước cần cung cấp cho năm 2025. Giả sử lượng
nước sinh hoạt cần thiết cung cấp từ 50 L/người/ngày (phục vụ cho những nhu cầu cơ
bản) đến 300 L/người/ngày (tham khảo từ nhu cầu nước sinh hoạt tại những quốc gia
phát triển hiện nay), khi đó tổng lượng nước cần phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt là 340
km3/năm. Trong lĩnh vực nông nghiệp, giả định một mức cung cấp lương thực bình quân
2.500 calo/người/ngày cho tất cả mọi vùng đất, thêm vào đó là các vấn đề kỹ thuật như
điều chỉnh mùa vụ, kiểm tra hiệu suất tưới, thay đổi khu vực tưới… khi đó tổng lượng
nước tiêu thụ cho sản xuất nông nghiệp vào khoảng 2.930 km3/năm. Sản xuất công
nghiệp cũng sẽ cần một lượng nước xấp xỉ 1.000 km3/năm, và hàng năm có thêm một
lượng nước mất đi do bốc hơi từ các hồ chứa khoảng 225 km3/năm. Như vậy tổng lượng
nước khai thác và tiêu thụ của toàn thế giới vào năm 2025 theo Gleick là 4.500 km3. Con
số này thấp hơn ước tính của Shiklomanov (1998).
Lĩnh vực sử dụng nước nhiều nhất trong thế kỷ qua là sản xuất nông nghiệp với trên 50%
tổng lượng nước tiêu thụ. Theo Biswas (1998), sản xuất nông nghiệp chiếm gần 90%
lượng nước sử dụng toàn cầu trong năm 1900 nhưng đã giảm còn 62% trong năm 2000.
Xu hướng này sẽ còn tiếp diễn trong thế kỷ 21 tương ứng với nhu cầu an ninh lương thực
của một thế giới đông dân cư. Lượng nước cần cho sản xuất nông nghiệp trong những
năm đầu thế kỷ này vào khoảng 10.000 km3/năm. Nhu cầu nước cho công nghiệp và các
khu đô thị lần lượt là 2.500 km3 và 24 km3/năm; khu vực nông thôn cần khoảng 135 km3
nước sử dụng hàng năm. Với xu hướng sử dụng nước hiện tại, sản xuất công nghiệp và
sinh hoạt đòi hỏi lượng nước khoảng 180 m3/người/năm trong khi sản xuất nông nghiệp
cần một lượng nước vào khoảng 700 m3/người/năm.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
18
Chương I. Tài nguyên nước
Bảng 1.1. Ước tính lượng nước sử dụng trong quá khứ và nhu cầu nước cho tương lai
Năm
Lục địa
Europe
North America
Africa
Asia
South America
Australia +
Oceania
Total
1900
37,5
17,6
70
29,2
41,0
34,0
414
322
15,2
11,3
1,6
0,6
579
415
Ước tính lượng nước sử dụng trong quá khứ (km3)
1940
1950
1960
1970
1980
1990
71,0
93,8
185
294
445
491
29,8
38,4
53,9
81,8
158
183
221
286
410
555
677
652
83,8
104
138
181
221
221
49,0
56,0
86,0
116
168
199
39,0
44,0
66,0
88,0
129
151
689
860
1.222
1.499
1.784
2.067
528
654
932
1.116
1.324
1.529
27,7
59,4
68,5
85,2
111
152
20,6
41,7
44,4
57,8
71,0
91,4
6,8
10,3
17,4
23,3
29,4
28,5
3,4
5,1
9,0
11,9
14,6
16,4
1.065
1.366
1.989
2.573
3.214
3.590
704
887
1.243
1.536
1.918
2.192
1995
511
187
685
238
215
160
2.157
1.565
166
97,7
30,5
17,6
3.765
2.265
Ước tính nhu cầu nước (km3)
2000
2010
2025
534
578
619
191
202
217
705
744
786
243
255
269
230
270
331
169
190
216
2.245
2.483
3.104
1.603
1.721
1.971
180
213
257
104
112
122
32,6
35,6
39,6
18,9
21,0
23,1
3.927
4.324
5.137
2.329
2.501
2.818
[Nguồn: Shiklomanov (1998)]
Ghi chú: Số liệu phía trên đường đứt khúc biểu hiện lượng nước được khai thác, số liệu bên dưới trình bày lượng nước tiêu thụ
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
19
Chương I. Tài nguyên nước
Bảng 1.2. Tổng lượng nước cấp tại các châu lục
Lục địa
Tổng trữ
lượng nước
(1012 m3) *
Năm
thống kê
Châu Phi
3,996
Châu Âu
Lượng khai thác hàng năm
Lĩnh vực khai thác
1012 m3
%
Sinh hoạt (%)
Công nghiệp (%)
Nông nghiệp (%)
1995
0,15
4
7
5
88
6,235
1995
0,46
7
14
55
31
Bắc Mỹ
5,309
1991
0,51
10
13
47
39
Trung Mỹ
1,057
1987
0,10
9
6
8
86
Nam Mỹ
9,526
1995
0,10
1
18
23
59
Châu Á
13,206
1987
1,63
12
6
9
85
Châu Đại Dương
1,614
1995
0,02
1
64
2
34
Thế giới
41,022
1987
3,24
8
8
23
69
[Nguồn: World Resources Instutute (1998)]
*: lưu lượng trung bình hàng năm của dòng chảy mặt và lượng bổ sung nước ngầm
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
20