Mô tả quá trình lọc bờ sông ở sông Đại An

Nước ngầm là nguồn tài nguyên quan trọng, cung cấp nước sinh hoạt và nước tưới tiêu nông nghiệp. Tuy nhiên, tại Việt Nam, tình trạng khai thác nước ngầm quá mức và xâm nhập mặn đang làm suy giảm nghiêm trọng nguồn tài nguyên này. Một trong những giải pháp bền vững giúp bổ sung nước ngầm từ nước mặt một cách tự nhiên đang được các nhà khoa học đánh giá cao là Lọc bờ sông (Riverbank Filtration – RBF). Đây là một quá trình tự nhiên trong đó nước từ sông, hồ hoặc suối thấm qua lớp trầm tích ven bờ và được lọc sạch trước khi đi vào tầng chứa nước ngầm, trước khi nước được khai thác thông qua giếng.

Để đánh giá hiệu quả của phương pháp lọc bờ sông, các nhà khoa học Việt Nam thuộc Trung tâm Cảnh báo và Dự báo tài nguyên nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã phối hợp với các nhà khoa học quốc tế thuộc Cục Khảo sát Địa chất Phần Lan sử dụng mô hình thủy văn số và phân tích đồng vị bền để đánh giá tương tác giữa nước ngầm và nước mặt tại khu vực sông Đại An, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định. Tại đây, các nhà khoa học đã áp dụng mô hình FEFLOW 7 – một mô hình mô phỏng nước ngầm hết sức hữu dụng để mô hình hóa dòng chảy nước ngầm phức tạp bằng việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, qua đó đem lại phân tích chi tiết về hành xử của nước ngầm bên trong một tầng ngậm nước – để mô phỏng dòng chảy nước ngầm và tỷ lệ thẩm thấu từ nước sông vào tầng chứa nước. Mô hình chủ yếu được xây dựng trên cơ sở dữ liệu thu thập từ ba giếng quan trắc và một giếng được trạm cấp nước Cát Nhơn dùng để khai thác nước, kết hợp với các phép đo thực địa về mực nước, độ dẫn điện và nhiệt độ trong suốt 11 tháng từ tháng 6/2022 đến tháng 5/2023. Đồng thời, nhóm nghiên cứu đã thực hiện phân tích đồng vị hydro (δ²H) và oxy (δ¹⁸O) của 35 mẫu nước lấy từ giếng khai thác, giếng quan trắc, nước sông và nước mưa để xác định sự pha trộn giữa nước mặt và nước ngầm trong các mùa khác nhau.

Kết quả mô hình cho thấy khoảng 72% tổng lượng nước ngầm tại khu vực giếng khai thác là từ quá trình lọc bờ sông. Điều này chứng tỏ có sự tương tác thủy lực chặt chẽ giữa sông Đại An và tầng chứa nước dưới mặt đất. Vào mùa mưa, dòng chảy từ sông vào tầng chứa nước chiếm đến 54%, trong khi vào mùa khô chỉ còn 2%, chứng tỏ dòng chảy sông đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung nước ngầm. Kết quả phân tích đồng vị cũng cho thấy, vào mùa mưa, nước ngầm tại khu vực nghiên cứu có thành phần gần giống nước sông hơn, trong khi vào mùa khô, nước ngầm chủ yếu có nguồn gốc từ nước mưa thấm xuống qua đất. Thời gian di chuyển của nước từ bờ sông đến giếng khai thác gần nhất được ước tính là dưới 3 ngày khi có bơm hút, ngắn hơn nhiều so với khoảng thời gian 40 ngày trong điều kiện không có bơm. Điều này cho thấy, nếu không có các biện pháp quản lý phù hợp, nước sông có thể chảy nhanh vào giếng khai thác mà không được lọc tự nhiên đủ lâu, làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn và ô nhiễm.

Kết quả nghiên cứu đã được các nhà khoa học đăng tải trong bài báo “Use of a groundwater model to evaluate groundwater–surface water interaction at a riverbank filtration site: a case study in Binh Dinh, Vietnam” trên tạp chí Sustainable Water Resources Management.

Kết quả này có ý nghĩa quan trọng đối với việc tối ưu hóa vị trí đặt giếng khai thác và quản lý tài nguyên nước một cách bền vững. Nhóm nghiên cứu khuyến nghị cần xác định khoảng cách tối ưu giữa giếng khai thác và sông để đảm bảo thời gian lọc nước đủ lâu, giúp cải thiện chất lượng nước. Các mô phỏng cho thấy khoảng cách hợp lý để đặt giếng là từ 50 đến 60 mét tính từ bờ sông Đại An, vừa đảm bảo lượng nước bổ sung dồi dào vừa kéo dài thời gian lọc tự nhiên. Đồng thời, việc kiểm soát tốc độ khai thác nước ngầm cũng rất quan trọng để tránh hạ thấp mực nước ngầm quá nhanh, làm suy giảm nguồn nước bổ sung từ sông.

“Hiện tại, không có hệ thống giám sát theo thời gian thực về mực nước hoặc chất lượng nước tại khu vực giếng khai thác Cát Nhơn. Mực nước ngầm được đo hằng tháng, và việc lấy mẫu nước ngầm chỉ được thực hiện vài lần trong năm. Các thông số phân tích chỉ giới hạn ở những yêu cầu theo quy định về chất lượng nước ngầm”, các nhà khoa học viết. Lọc bờ sông là một phần quan trọng trong quá trình bổ sung và cung cấp nước ngầm tại khu vực này, “việc giám sát dài hạn và theo thời gian thực đối với cả nước sông và nước ngầm sẽ cung cấp dữ liệu và công cụ quan trọng để ứng phó tốt hơn với những thay đổi tiềm ẩn.”

Nghiên cứu này góp phần cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng cho việc quy hoạch và bảo vệ tài nguyên nước ngầm, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng. Các kết quả cũng gợi mở hướng phát triển các công nghệ bổ sung nhân tạo nước ngầm tại Việt Nam, nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước trong dài hạn.