4.1. Cỏc khỏi niệm chung
“ Suy thoỏi nguồn nước” theo định nghĩa của luật tài nguyờn nước tại khoản 14 điều 3 là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của nguồn nước.
- Sự suy giảm về lượng NDĐ đất được hiểu là sự suy giảm mực nước, lưu lượng, sự mở rộng phễu hạ thấp mực nước liờn tục do khai thỏc quỏ mức cho phộp. Sự cạn kiệt cú thể chia làm hai thời kỳ
Thời kỳ thứ nhất: mực nước suy giảm song cũn ở trờn mực nước cho phộp, lỳc này lưu lượng khai thỏc ở cỏc giếng khai thỏc chưa giảm hoặc giảm khụng đỏng kể.
Ở thời kỳ thứ 2: mực nước ở dưới ngưỡng cho phộp, lỳc này lưu lượng khai thỏc ở cỏc giếng khoan giảm mạnh.
- Sự suy giảm về chất của nguồn nước là sự nhiễm bẩn đú là sự tăng dần cỏc thụng số đỏnh giỏ chất lượng nước làm cho nước dưới đất khụng thớch hợp với mục đớch sử dụng (hỡnh 7). Sự nhiễm bẩn thường xày ra theo phương đường thẳng đứng tức là từ trờn xuống, đụi khi cũng theo phương nằm ngang tức là theo chiều dũng chảy. Sự nhiễm bẩn theo bản chất cú thể chia ra:
Nhiễm bẩn húa học: sự tăng lờn của cỏc nguyờn tố và hợp chất húa học. Nhiễm bẩn sinh học: sự tăng lờn của hàm lượng vi sinh, vật chất hữu cơ. Nhiễm bẩn cơ học: sự tăng lờn cỏc chất rắn khụng hũa tan
Ngoài ra, sự suy giảm về chất cũn thể hiện ở sự nhiễm mặn nước sưới đất. Nhiễm mặn là một dạng đặc biệt của nhiễm bẩn thường xảy ra ở vựng ven biển, vựng cú nhiều tầng chứa nước luõn phiờn nhau. Khi khai thỏc sẽ lụi cuốn nước mặn về phớa cụng trỡnh do đú cú thể nhiễm mặn theo phương ngang, nếu ranh giới mặn nhạt trong cựng một tầng chứa nước, nhiễm mặn theo phương thẳng đứng từ dưới lờn hoặc từ trờn xuống nếu phía trờn và phớa dưới cú cỏc tầng chứa nước mặn.
Hỡnh 7: Biểu diễn sự suy giảm về chất của nước
4.2. Cỏc biểu hiện suy thoỏi
Khai thỏc nước dưới đất, như một quy tắc đều cú tỏc động tiờu cực đến mụi trường, lượng khai thỏc càng lớn thỡ tỏc động đến mụi trường càng lớn, khai thỏc khụng hợp lý sẽ dẫn đến suy thoỏi tài nguyờn nước ngầm. Cỏc biểu hiện suy thoỏi thường là cạn kiệt nguồn nước, nhiễm bẩn cỏc nguồn nước dưới đất.
Đến nay nhỡn chung việc khai thỏc nước dưới đất ở thành phố Hà Nội đó và đang cú những biểu hiện suy thoỏi cả chất và lượng khỏ rừ, thậm chớ một số nơi ở mức bỏo động. Theo kết quả quan trắc tài nguyờn mụi trường nước dưới đất ở thành phố Hà Nội của 20 năm vừa qua cho thấy mực nước dưới đất tại cỏc bói giếng khai thỏc với lưu lượng lớn đều hạ thấp liờn tục theo thời gian, cỏc biểu hiện nhiễm bẩn nước dưới đất cũng bắt đầu xuất hiện.
4.2.1. Biểu hiện suy giảm về lượng
Kết quả quan trắc lõu dài mực nước ngầm toàn vựng Hà Nội trong những năm vừa qua thể hiện được ở cỏc đồ thị diễn biến mực nước tại cỏc lỗ khoan quan trắc quốc gia như sau: (xem từ hỡnh 8 đến hỡnh 16 )
Gđ 2
Gđ1
- M: là hàm lượng thành phần húa học (mg/l)
- TCCP: tiờu chuẩn cho phộp
Giai đoạn 1(Gđ1): hàm lượng cỏc chất chưa tăng nhưng chưa vượt quỏ giới hạn TCCP.
Giai đoạn 2 (Gđ2): hàm lượng cỏc chất vượt giới hạn TCCp và ngày càng tăng theo thời gian.
M(mg/l)
TCC PP
Hỡnh 8: Đồ thị dao động mực nước cụng trỡnh quan trắc Q68 tầng qh, Q68a tầng qp2 và Q68b tầng qp1 ở quận Hà Đụng – Hà Nội
Hỡnh 9: Đồ thị dao động mực nước cụng trỡnh quan trắc Q67 tầng qh và Q67a tầng qp ở Phường Tứ Liờn- quận Tõy Hồ - Hà Nội
Hỡnh 10: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.62 (Minh Khai- Từ Liờm- Hà Nụ̣i)
Hỡnh 11: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.63 (P. Dịch Vọng- Cõ̀u Giṍy- Hà Nụ̣i)
Hỡnh 12: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.23 (Hải Bụ́i- Đụng Anh)
Hỡnh 13: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.68 (P. Nguyờ̃n Trãi- Hà Đụng)
Hỡnh 14: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.64 (P. Kim Liờn- Đụ́ng Đa)
Hỡnh 15: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.65(P.Hoàng Liợ̀t- Hoàng Mai)
Hình 16: Đồ thị dao động mực nước tại điểm quan trắc Q.66 (Ngũ Hiợ̀p- Thanh Trì- Hà Nụ̣i)
Kết quả tổng hợp trờn cho thấy:
Phần lớn mực nước của các lụ̃ khoan quan trắc NDĐ trạm quan trắc quốc gia đờ̀u có xu hướng giảm dõ̀n theo thời gian.
Phõn tích đặc điờ̉m hạ thṍp mực nước tại các lụ̃ khoan trờn có thờ̉ thṍy rằng biểu hiện suy giảm về lượng nước dưới đất cú 4 đặc trưng cơ bản:
- Tốc độ hạ thấp mực nước - Độ sõu mực nước cỏch mặt đất - Giảm lưu lượng khai thỏc
- Mở rộng phễu hạ thấp mực nước
Để thấy rừ được sự suy giảm về lượng của tài nguyờn nước dưới đất ta đi vào phõn tớch từng đặc điểm.
4.2.1.1 Tốc độ hạ thấp mực nước
Mực nước của cỏc tầng chứa nước khai thỏc bị hạ thấp liờn tục theo thời gian, điển hỡnh là mực nước tầng chứa nước Pleistoxen hạ thấp bỡnh quõn với tốc độ 0,4m/năm.
Tốc độ hạ thấp mực nước ở cỏc vựng là khỏc nhau, được chia ra 3 vựng tiờu biểu.
- Vựng I: Dải ven sụng Hồng (cỏch sụng 2-4km), cú 3 bói giếng khai thỏc lớn chớnh là Cỏo Đỉnh, Yờn Phụ và Lương Yờn. Những bói giếng này tuy tăng lưu lượng khai thỏc nhưng tốc độ hạ thấp mực nước nhỏ từ 0,1 đến 0,3m/năm ( hỡnh 9 mực nước lỗ khoan Q67). Vỡ đõy là vựng cú mối quan hệ thủy lực với sụng Hồng, được nhận nguồn bổ cập từ sụng Hồng cấp cho nước dưới đất.
- vựng II: Khu vực tương đối xa sụng với khoảng cỏch từ 4-7km, cú 3 vựng khai thỏc nước chớnh là Tương Mai, Ngụ Sĩ Liờn và Phỏp Võn. Trong suốt quỏ trỡnh khai thỏc nước thỡ thấy mực NDĐ bị hạ thấp với tốc độ từ 0,3-0,5m/năm (xem hỡnh 15 lỗ khoan Q65 và hỡnh 16 lỗ khoan Q66 ). Mực nước thấp nhất so với mặt đất năm 2005 ở bói giếng Tương Mai là 27,38m, Phỏp Võn là 23,52m và Ngụ Sĩ Liờn là 20,72m.
- vựng III: Khu vực phớa tõy và tõy nam từ Mai Dịch đến Thanh Xuõn- Hạ Đỡnh. Cú 3 bói giếng khai thỏc chớnh là Mai Dịch, Ngọc Hà và Hạ Đỡnh. Trong suốt quỏ trỡnh khai thỏc nước ở những bĩa giếng xa sụng này thấy mực NDĐ bị suy giảm mạnh với tốc độ từ 0,4-0,8m/năm (xem hỡnh 11 lỗ khoan Q63; hỡnh 14 lỗ khoan Q64). Mực nước thấp nhất so với mặt đất năm 2005 ở Mai Dịch là 25,47m, Hạ Đỡnh là 34,60m đõy là vựng cú mực nước hạ thấp nhất Hà Nội.
4.2.1.2 Độ sõu mực nước cỏch mặt đất
Khi thực hiện Chương trỡnh nước Hà Nội- Phần Lan vào những năm 80, một mạng lưới quan trắc nước ngầm tại tất cả cỏc nhà mỏy nước của Hà Nội đó được hỡnh thành. Kết quả quan trắc cho thấy, tại trung tõm một số nhà mỏy nước nằm sõu trong vựng nội thành đó bị hạ sõu và càng xa sụng Hồng, thỡ mực nước ngầm càng bị hạ thấp nhiều hơn.
Đặc biệt độ sõu hạ thấp mực nước ngầm trong vựng nội thành giảm đỏng kể. Mực nước sõu nhất là trung tõm bói giếng Hạ Đỡnh với điểm quan trắc Q.64, theo số liệu quan trắc từ 1995 đến 2009 cho thấy mực nước tụt sõu tới 8,6 m (tốc độ suy giảm trung bỡnh 0,51 m/năm. Khu vực Mai Dịch với điểm quan trắc Q.63 mực nước hiện nay đó hạ thấp đến -27,25m (tốc độ suy giảm trung bỡnh 0,66 m/năm).
4.2.1.3 Giảm lưu lượng khai thỏc
Sự suy giảm mực nước cũn biểu hiện qua việc giảm lưu lượng khai thỏc của cỏc bói giếng lớn. Chớnh điều này đó làm cho Cụng ty kinh doanh nước sạch hàng năm phải khoan thờm nhiều giếng khai thỏc thay thế cỏc giếng đó bị suy giảm
Hà Nội là nơi cú nguồn nước ngầm phong phỳ nhưng cũng là nơi khai thỏc nước ngầm mạnh nhất với lưu lượng khai thỏc lờn tới 750.000-800.000m3/ngày đờm. Một số giếng khai thỏc nước ở khu vực nội thành như Phỏp Võn, Hạ Đỡnh, Ngọc Hà, Mai Dịch đó khụng cũn đủ lượng nước để khai thỏc đỳng với cụng suất thiết kế (xem bảng 7).
Biểu hiện rừ nột sự suy giảm mực nước dưới đất là ở vựng Nam Hà Nội, nơi tập trung chủ yếu của cỏc bói giếng khai thỏc cụng suất lớn, tạo thành cỏc phễu hạ thấp sõu cú tốc độ suy giảm mực nước khỏc nhau
Bảng 7: Lưu lượng cỏc bói giếng
Stt Bói giếng Cụng suất, 10m3/ng Ghi chỳ Thiết kế Thực tế khai thỏc hiện nay 1 Mai Dịch 61 45 2 Phỏp Võn 29,2 20 3 Hạ Đỡnh 27,6 20 4 Ngọc Hà 54,0 30 4.2.1.4 Mở rộng phễu hạ thấp mực nước
Cùng với sự hạ thṍp mực nước diờ̃n ra trong các lụ̃ khoan quan trắc trờn thì sự mở rụ̣ng phờ̃u hạ thṍp cũng ngày càng rộng. Nhìn chung phờ̃u hạ thṍp mực nước bao trùm các quọ̃n nụ̣i thành, hai huyợ̀n ngoại thành và các tỉnh lõn cọ̃n. Đặc biợ̀t là vùng phía Nam sụng Hụ̀ng (hỡnh 17).
Hỡnh17: Sơ đồ phễu hạ thấp mực nước ở vựng phớa nam Hà Nội
Vựng phớa nam sụng Hồng do bị khai thỏc mạnh nờn đó hỡnh thành phễu hạ thấp nước dưới đất lớn với diện tớch >300km2. Phễu hạ thấp mực nước cú dạng hỡnh elip, trục dài theo hướng song song với sụng Hồng từ Cổ Nhuế đến Ngọc Hồi, trục ngắn từ Hà Đụng đến Yờn Phụ. Trong phễu hạ thấp lớn cú nhiều phễu hạ thấp nhỏ liờn quan đến cỏc bói giếng khai thỏc như Hạ Đỡnh, Mai Dịch,… Theo tài liệu quan trắc mực nước được vẽ và theo dừi sự biến của phễu hạ thấp (hỡnh dỏng, diện tớch) theo thời gian cho thấy diện tớch phễu hiện nay đó tăng hơn thời điểm 1992 là 81.73 km2, tức là tăng 37%.
Phõn tớch đồ thị cho thấy:
Dịờn tớch vựng ảnh hưởng do khai thỏc (<0m) trong mỗi chu kỳ năm thu hẹp về mựa mưa và mở rộng về mựa khụ, song xu thế chung khụng thay đổi trong thời kỳ 1995-2009 là vào khoảng 200-220km2. Từ 1998 đến nay do ảnh hưởng của điều kiện khớ hậu khụ hạn và sự gia tăng lưu lượng khai thỏc, diện tớch này cú xu thế tăng lờn đạt đến 252.9km2 ( thỏng 6/2009) tức là tăng với tốc độ bỡnh quõn 1.34km2/thỏng.
Vựng ảnh hưởng mạnh ( <-10m) cũng biến đổi theo mựa nhưng cú xu thế tăng lờn liờn tục từ 45km2 ( năm 1995) đến 88.3km2 (6/2009) tức là tăngvới tốc độ 3.07km2/năm.
Vựng ảnh hưởng rất mạnh ( <-14m) ớt biến đổi theo mựa và tăng lờn liờn tục từ 3km2 ( năm 1995) đến 47.7km2 (6/2009) tức là tăngvới tốc độ bỡnh quõn 3.2km2/năm.
Kết quả nghiờn cứu trờn đõy cho phộp nhận định lượng khai thỏc vượt quỏ lượng bổ cập làm mất cõn bằng mà nguyờn nhõn chủ yếu là do việc bố trớ bói giếng khụng hợp lý. Cần phải giảm lưu lượng khai thỏc ở khu vực nội thành nơi cú lượng bổ cập ớt nhất.
4.2.2 Biểu hiện suy giảm vờ̀ chṍt
Cựng với biểu hiện suy giảm về trữ lượng thỡ nguồn nước ngầm cũng cú biểu hiện suy giảm về chất.
Trước tiờn để thấy rừ chất lượng nước của Thành phố Hà Nội, chỳng ta xem xột chất lượng nước của từng tầng chứa nước đang được khai thỏc sử dụng từ lõu nay.
Dựa vào kết quả nghiờn cứu, nhất là kết quả phõn tớch thành phần hoỏ học, thành phần vi trựng, thành phần vi lượng của cỏc mẫu nước thu thập được cũng như kết quả phõn tớch trung bỡnh 8 năm (2001-2009) [ 2,3,6]. Em cú những nhận xột về chất lượng nước của cỏc tầng chứa nước như sau:
Bảng 8: Kết quả phõn tớch thành phần hoỏ học nước dưới đất tầng qh, mg/l
TT Chỉ tiờu
Cỏc điểm lấy mẫu và giỏ trị trung bỡnh của 8 năm( 2001 ữ2009)
Q32 Q33 Q64 Q65 Q65a Q66 Q67 Q121 1 Na+ 16,72 17,67 46,01 96,14 97,22 56,93 12,09 9,37 2 K+ 1,95 0,63 2,53 1,55 3,27 3,12 0,44 0,55 3 Ca+2 88,03 69,57 47,65 67,59 95,40 63,71 31,55 39,25 Mg+2 24,43 17,08 17,44 28,03 28,37 22,45 5,52 10,91 4 Cl- 8,83 25,22 50,58 87,87 82,63 58,73 8,56 7,75 5 SO-4 21,36 13,51 16,01 13,39 16,34 20,07 10,41 10,18 6 HCO-3 403,65 294,89 275,49 510,63 682,09 399,41 136,40 173,39 7 pH 7,45 7,01 7,44 7,40 7,26 7,53 7,53 8 CO2td 38,79 38,10 67,88 40,84 79,34 60,02 8,85 9,98 9 SiO2 11,86 17,12 15,79 7,92 13,30 14,39 5,11 11,07
10 TDS 388,38 397,83 407,42 685,09 810,09 579,00 175,17 210,80
Bảng 9: Kết quả phõn tớch thành phần hoỏ học của nước dưới đất tầng qp,mg/l
TT Chỉ tiờu
Cỏc điểm lấy mẫu và giỏ trị trung bỡnh của 8 năm ( 2001 ữ2009)
qp2 qp1
Q62 Q66a Q33a Q62a Q63a Q64a Q65b Q66b Q67a Q120b
1 Na+ 36,55 33,24 12,56 34,31 39,55 39,03 46,16 62,0 9,54 31,15 2 K+ 0,95 0,9 1,28 0,96 0,97 0,99 1,34 2,26 0,33 1,00 3 Ca+2 12,67 43,77 50,6 66,99 21,45 45,36 32,43 26,19 32,03 18,39 4 Mg+2 9,14 12,78 12,73 17,54 14,29 18,58 14,14 8,80 9,77 5,55 5 Cl- 11,71 14,65 9,61 26,41 12,83 51,02 15,15 52,97 6,77 8,36 6 SO-4 5,14 7,71 20,3 25,86 17,49 16,46 16,55 12,23 15,56 6,58 7 HCO-3 167,25 347,33 224,11 317,76 209,0 306,67 349,63 204,45 145,79 159,35 8 pH 7,58 7,34 7,37 7,44 7,38 7,14 7,58 7,6 7,55 7,58 9 CO2td 18,07 40,91 21,41 35,35 16,47 60,02 31,32 12,93 8,68 14,17 10 SiO2 16,68 17,32 18,27 15,6 19,09 18,22 12,77 15,77 13,69 16,30 11 TDS 217,0 371,58 286,83 392,42 273,08 423,17 407,17 316,82 202,5 223,58
(Theo tài liệu quan trắc Quốc gia)
Nhận xột: Hàm lượng cỏc cation và anion cao hơn trong tầng qh, nhỏ hơn ở tầng qp. Hàm lượng cỏc ion vào mựa khụ cao hơn mựa mưa. Thành phần húa học, cỏc nguyờn tố và độ khoỏng húa của nước dưới đất giảm dần theo chiều sõu và ớt thay đổi.
Đỏnh giỏ chất lượng nước của từng tầng chứa nước
Nước tàng trữ trong tầng chứa nước Holocen, cú tổng khoỏng hoỏ và nồng độ cỏc chất trong nước biến đổi theo mựa: Độ tổng khoỏng hoỏ đạt giỏ trị lớn nhất vào thời kỳ chuyển tiếp giữa mựa khụ sang mựa mưa (thỏng 3-4). Đú là thời kỳ đầu tiờn của quỏ trỡnh phõn huỷ vật chất thuộc chu kỳ hàng năm. Nhưng hàm lượng sắt trong nước cú nồng độ cao nhất vào mựa khụ, đặc trưng cho quỏ trỡnh ụxy hoỏ mạnh mẽ nhất ở tầng nụng. Như vậy chất lượng nước tốt nhất vào mựa mưa. Nước dưới đất trong tầng này đó cú biểu hiện ụ nhiễm cỏc hợp chất Nitơ (tập trung ở huyện Thanh Trỡ (30mg/l) quận Thanh Xuõn và Quận Hoàng Mai), vi sinh, sắt, mangan, Asen (tập trung chủ yếu ở Huyện Thanh Trỡ và huyện Từ Liờm) và thuỷ ngõn.
Tầng chứa nước Plestocen (qp)
Tầng chứa nớc qp thành phố Hà Nội bị nhiễm bẩn sắt, NH4+ được phõn bố ở quận Hoàng Mai (Giỏp nhị, Giỏp Nhất); Quận đống Đa ( Khương Thượng) Quận Thanh Xuõn (Hạ Đỡnh); huyện Từ Liờm ( Tõy Mỗ, Đại Mỗ, Xuõn Phương); Gia Lõm (Thống Nhất). Hàm lương NO2- vượt quỏ giới hạn cho phộp ở Tõy Mỗ, Giỏp Nhị , Xuõn Phương, Thống Nhất.
Nhỡn chung khu vực Thanh trỡ, Hoàng Mai, Từ Liờm, Thanh Xuõn, một phần Cầu Giấy và Gia Lõm hàm lượng As đều vượt quỏ giới hạn cho phộp. Riờng phần phớa bắc sụng Hồng hàm lơng As chưa vượt giới hạn cho phộp
Hàm lượng Mn vượt quỏ giới hạn cho phộp phủ hầu hết thành phố trừ một vài khoảnh nhỏ phớa bắc sụng Hồng.
Tầng chứa nước (n)
Nước trong tầng chứa nước neogen thành phố Hà Nội cú độ tổng khoỏng hoỏ đều nhỏ hơn 1g/l đa phần thuộc nước nhạt đến siờu nhat. Nước cú chất lượng rất tốt về mọi phương diờn: đa nguyờn tố, vi nguyờn tố, vi sinh, vi lượng cũng như nhiễm bẩn. Cỏc tầng chứa nước khe nứt khỏc diện phõn bố nhỏ, trữ lượng ớt và chưa được nghiờn cứu.
Như vậy nhận thấy hiện tượng suy giảm chất lượng nước diễn ra khỏ rừ ràng, đặc biệt là khu vực phớa Nam thành phố. Ở cả hai tầng chứa nước mà thành phố đang khai thỏc, hàm lượng sắt, mangan, cỏc hợp chất nitơ đều vượt quỏ giới hạn cho phộp.
Kết quả nghiờn cứu của Nguyễn Văn Đản [3,7] trong 5 năm cho thấy diện tớch tầng chứa nước Pleistocen bị nhiễm bẩn và nhiễm bẩn nặng tăng lờn đỏng kể theo thời