GIÁO TRÌNH TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA doc

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:



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 U
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
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
ứ Wales, Anh 50
Hình 2.4 Mặt cắt dọc sông Llyn ở Afon Glaslyn, x
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 Assess-
ment
)
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 Manage-
ment)
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
Environ-
ment
)
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 Vir-
tual 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 Chương trình Đánh giá Nước Thế giới (World Water Assessment Pro-
gramme)


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
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
18
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 km
3
. Nhưng đến năm 2000, con số này đã tăng đến mức 4000 km
3
/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
km
3
/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 km
3
/năm. Sản xuất công

nghiệp cũng sẽ cần một lượng nước xấp xỉ 1.000 km
3
/năm, và hàng năm có thêm một
lượng nước mất đi do bốc hơi từ các hồ chứa khoảng 225 km
3
/năm. Như vậy tổng lượng
nước khai thác và tiêu thụ của toàn thế giới vào năm 2025 theo Gleick là 4.500 km
3
. 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 km
3
/năm. Nhu cầu nước cho công nghiệp và các
khu đô thị lần lượt là 2.500 km
3
và 24 km
3
/năm; khu vực nông thôn cần khoảng 135 km
3

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 m
3
/người/năm trong khi sản xuất nông nghiệp
cần một lượng nước vào khoảng 700 m

3
/người/năm.
Chương I. Tài nguyên nước
Bảng 1.1. Ước tính lượng nước sử dụng trong quá khứ và nhu cầu nước cho tương lai
Ước tính lượng nước sử dụng trong quá khứ (km
3
) Ước tính nhu cầu nước (km
3
) Năm
Lục địa
1900 1940 1950 1960 1970 1980 1990 1995 2000 2010 2025
37,5 71,0 93,8 185 294 445 491 511 534 578 619
Europe
17,6 29,8 38,4 53,9 81,8 158 183 187 191 202 217
70 221 286 410 555 677 652 685 705 744 786
North America
29,2 83,8 104 138 181 221 221 238 243 255 269
41,0 49,0 56,0 86,0 116 168 199 215 230 270 331
Africa
34,0 39,0 44,0 66,0 88,0 129 151 160 169 190 216
414 689 860 1.222 1.499 1.784 2.067 2.157 2.245 2.483 3.104
Asia
322 528 654 932 1.116 1.324 1.529 1.565 1.603 1.721 1.971
15,2 27,7 59,4 68,5 85,2 111 152 166 180 213 257
South America
11,3 20,6 41,7 44,4 57,8 71,0 91,4 97,7 104 112 122
1,6 6,8 10,3 17,4 23,3 29,4 28,5 30,5 32,6 35,6 39,6 Australia +
Oceania
0,6 3,4 5,1 9,0 11,9 14,6 16,4 17,6 18,9 21,0 23,1
579 1.065 1.366 1.989 2.573 3.214 3.590 3.765 3.927 4.324 5.137

Total
415 704 887 1.243 1.536 1.918 2.192 2.265 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
Lượng khai thác hàng năm Lĩnh vực khai thác
Lục địa Tổng trữ
lượng nước
(10
12
m
3
) *
Năm
thống kê
10
12
m
3
% Sinh hoạt (%) Công nghiệp (%) Nông nghiệp (%)
Châu Phi 3,996 1995 0,15 4 7 5 88
Châu Âu 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
ương I. Tài nguyên nước
20
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
Bảng 1.2. Tổng lượng nước cấp tại các châu lục
*: lưu lượng trung bình hàng năm của dòng chảy mặt và lượng bổ sung nước ngầm
[Nguồn: World Resources Instutute (1998)]
Ch


Chương I. Tài nguyên nước
Chúng ta có thể nhận thấy có sự khác biệt rõ ràng về thông tin giữa các nguồn số liệu
tham khảo. Các số liệu thiếu chính xác và không đáng tin cậy về lượng nước tiêu thụ,
nguồn nước ngọt, khả năng cấp nước đã gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho việc quản
lý tài nguyên nước.
Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất, đồng thời là nguồn phát điện lớn thứ hai
trên thế giới. Khai thác thủy điện có nhiều thuận lợi: hiệu suất vận hành cao (có thể đạt
đến 80 ÷ 90%), có thể khởi động và kết thúc nhanh chóng phù hợp với nguyên tắc của
một nhà máy xung, điện năng có thể được tích trữ, hồ chứa có thể kết hợp với những mục
đích sử dụng nước khác như tưới tiêu, cấp nước, giao thông thủy, giải trí. Chi phí vận
hành và bảo dưỡng thấp, ít gây ảnh hưởng đến môi trường. Những lợi ích trên cho thấy
thủy điện là một nguồn cung cấp năng lượng có lợi ích cao. Theo ước lượng của Water
Vision (2000), chỉ khoảng 33% tiềm năng kinh tế thủy điện trên thế giới có thể phát triển
được. Vẫn còn nhiều tiềm năng thủy điện chưa được khai thác, chẳng hạn lưu vực sông
Zaire (châu Phi) chiếm đến 20% tiềm năng thủy điện trên thế giới nhưng hầu hết chúng
không được khai thác. Tương tự, tại khu vực sông Brahmputra và vùng phụ cận của nó
(vùng Đông Bắc Ấn Độ) có khả năng khai thác khoảng 30% lượng thủy điện cho Ấn Độ
nhưng hiện nay chỉ một phần nhỏ là được khai thác. Về góc độ phát triển công nghệ,
trong tương lai gần chi phí cho việc phát điện từ thủy điện chỉ vào khoảng 0,03 đến 0,06

USD/kWh. Bên cạnh đó, sự phát triển công nghệ tua-bin với công suất vận hành ổn định
trong điều kiện cột áp thấp có thể khai thác để phát điện trong nhiều khu đập nước hiện
nay chưa được khai thác.
Nước là một nguồn nguyên liệu quan trọng trong nhiều hoạt động sản xuất công nghiệp.
Phát điện từ năng lượng hóa thạch và năng lượng hạt nhân vẫn cần nước cho các công
đoạn như tạo hơi nước, làm lạnh và các dịch vụ công cộng. Theo Herschy and Fairbridge
(1998), lượng nước cần cho làm lạnh bằng phương pháp ngưng tụ vào khoảng 0,032 ÷
0,044 m
3
/giây cho mỗi MW điện. Đối với nhà máy điện chạy than, nước lại cần thiết để
định hướng dòng tro sau công đoạn đốt. Ngành công nghiệp giấy tùy thuộc loại nguyên
liệu đầu vào cũng cần từ 40 ÷ 400m
3
nước để sản xuất ra 1 tấn giấy. Đối với ngành công
nghiệp khai thác than đá, nếu áp dụng phương pháp thủy lực cũng sẽ cần từ 0,08 ÷
0,14m
3
để sản xuất ra 1 tấn than thành phẩm. Để tinh chế 1 barel dầu thô (0,159m
3
) cần
0,163m
3
nước. Hoặc để luyện 1 tấn thép cần 12 m
3
nước, sản xuất 1 tấn đường cần 20 m
3

nước, 1 tấn vỏ xe cần 37 m
3
nước…

Vận chuyển hàng hóa bằng giao thông thủy có hiệu suất về nhiên liệu cao đồng thời ít gây
ô nhiễm không khí. Định mức tiêu tốn nhiên liệu cho các loại hình giao thông đường bộ,
đường ray và đường thủy là 0,04 - 0,011 - 0,0056 L/km tương ứng. Loại hình giao thông
thủy không phải là một dịch vụ tiêu thụ nước, chúng ta có thể khai thác một hồ chứa ở hạ
lưu của một trục giao thông thủy có thể trữ nước lại và sử dụng cho những mục đích khác.
Nước cũng cần để duy trì hoạt động các con sông và các khu đất ngập nước. Tại các quốc
gia phát triển việc phục hồi các con sông có ý nghĩa to lớn và đã có nhiều dự án về phát
triển bền vững cho các lưu vực sông. Mục tiêu của công tác phục hồi các con sông nhằm
tạo ra một sự đa dạng hệ sinh thái rộng lớn và cải thiện đa dạng sinh học thông qua việc
giữ gìn dòng chảy tự nhiên của sông. Trong các con sông cần duy trì một dòng chảy tối
thiểu để pha loãng ô nhiễm; nước cũng đẩy lùi sự xâm nhập mặn hạn chế việc tàn phá các
nông trại.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
21
Chương I. Tài nguyên nước
Bảng 1.3. Nước sử dụng cho công nghiệp ở Việt Nam
Năm
1980 1985 1990 2000
Nước cho công nghiệp (10
9
m
3
)
1,50 2,86 5,33 16,00
Tỷ lệ so với tổng lượng nước (%)
4,0 6,3 9,8 20,2
[Nguồn: Nguyễn Khắc Cường]


Tỉ m

3
/năm
Công nghiệp
Sinh hoạt
Nông nghiệp
Hình 1.1. Xu hướng tiêu thụ nước tại Việt Nam
[Nguồn: State of the Environment in Vietnam 2001 (2002)]

I.1.3. Nhu cầu nước trong tương lai
Có những phân tích cho thấy tỉ lệ gia tăng lượng nước sử dụng cao gấp 3 lần so với tỉ lệ
gia tăng dân số trên thế giới (Jain S. K. và Singh V. P., 2003). Trong trường hợp đó, nếu
dân số thế giới tăng gấp đôi thì lượng nước cần sử dụng sẽ tăng gấp 6 lần, kết hợp với
việc gia tăng nhu cầu nước cho sản xuất nông nghiệp và công nghiệp, viễn cảnh này khó
có thể chấp nhận được. Ngay cả trong thời điểm hiện tại, mặc dù nước vẫn được xử lý tại
nhiều quốc gia, nhưng tình trạng khan hiếm nước vẫn diễn ra hàng ngày, hàng giờ tại
nhiều nơi trên thế giới. Ngoài ra, vì nhiều lý do chính trị mà nhiều quốc gia hiện nay việc
cung cấp nước diễn ra miễn phí hoặc với chi phí thấp một cách có chủ ý. Và khi mối
quan hệ giữa cầu và cung trở nên xấu đi, chắc chắn chi phí cho việc sử dụng nước sẽ phải
gia tăng, kèm theo đó là các nhu cầu về kiểm soát nguồn nước. Khi mà chi phí cho việc
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
22
Chương I. Tài nguyên nước
sử dụng nước trở nên đắt hơn, người nông dân buộc phải lựa chọn loại mùa vụ canh tác
tiêu thụ ít nước hoặc chấp nhận kỹ thuật tưới luân phiên. Các quy trình sản xuất công
nghiệp sử dụng nước hiệu quả cũng sẽ được triển khai trên diện rộng. Theo Seckler và
CSV (1998), châu Á sẽ là châu lục tiêu thụ nhiều nước nhất trên thế giới do đây là nơi có
dân số cao nhất và có nền nông nghiệp phát triển mạnh - loại hình sản xuất tiêu thụ rất
nhiều nước. Thật vậy, đồ thị bên dưới cho chúng ta thấy tỉ lệ khai thác nước cho sản xuất
nông nghiệp rất cao tại nhóm các nước kém phát triển có thu nhập thấp và ngược lại.

0%
20%
40%
60%
80%
100%
Nông nghiệp
Công nghiệp
Sinh hoạt
thu nhập thu nhập thu nhập
thấp trung bình cao


Hình 1.2. Ước tính lượng nước khai thác năm 1999
[Nguồn: Jain S. K. và Singh V. P. (2003)]

Một xã hội càng phát triển đòi hỏi mức tiêu thụ nước càng cao, có thể nói nhu cầu sử dụng
nước là thước đo cho tiêu chuẩn sống của một khu vực. Mặc dù có nhiều tiến bộ đáng kể
về công nghệ, vẫn còn một lượng lớn cư dân trên hành tinh xanh chưa có điều kiện tiếp cận
với nguồn nước uống sạch. Theo dự báo của Liên hiệp quốc, dân số trên trái đất đang tiếp
tục gia tăng nhưng sẽ ổn định vào năm 2050. Và từ nay cho đến thời điểm đó, các chính
phủ vẫn phải tiếp tục đối mặt với bài toán nan giải nhằm cung cấp đủ lượng nước uống
sạch cho toàn bộ cư dân của từng quốc gia. Tuy nhiên để thỏa mãn được tất cả các nhu cầu
về cấp nước cần phải có một sự đầu tư về cơ bản và thật sự hiệu quả. Hiện nay chi phí đầu
tư cho một dự án mới về nước đã gia tăng đáng kể so với trước kia tương ứng với sự tăng
vọt của chi phí xây dựng, trang bị máy móc thí nghiệm cũng như chi phí đền bù cho những
người bị ảnh hưởng trong công tác tái định cư, tái hòa nhập… Các luật định trong lĩnh vực
bảo vệ môi trường và các tiêu chuẩn về chất lượng nước càng ngày càng trở nên khắt khe
hơn cũng góp phần làm tăng chi phí đầu tư vào các dự án khai thác và cấp nước.

Tương ứng với sự gia tăng dân số, nhiều diện tích đất lớn sẽ cần phục vụ cho nhu cầu nhà
ở, kéo theo tình trạng tàn phá rừng, mất môi trường sống tự nhiên và hủy diệt đa dạng
sinh học ngày càng lan rộng. Đồng thời một khối lượng nước lớn cũng cần được cung
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
23
Chương I. Tài nguyên nước
cấp phục vụ cho phát triển công nghiệp và đô thị phục vụ cho dân cư. Tất cả những thay
đổi này đều gây ra những thiệt hại nhất định cho môi trường. Những dự báo gần đây về
biến đổi khí hậu cho thấy rằng tài nguyên nước ở nhiều khu vực trên thế giới cũng sẽ bị
thay đổi trong tương lai.
Một khi lượng nước cung cấp tại nhiều khu vực trên thế giới bị thiết hụt, các xung đột về
nước sẽ diễn ra ngày càng thường xuyên hơn. Những xung đột này có thể diễn ra giữa
những quốc gia láng giềng (việc triển khai xây dựng các đập thủy điện lớn trên sông Mê-
kông), giữa các tiểu bang kề cận trong cùng một quốc gia (các tiểu bang cùng sử dụng
nguồn nước từ lưu vực sông Murray-Darling) hoặc thậm chí giữa các cộng đồng khác
nhau trong cùng một thành phố.

I.2. TÀI NGUYÊN NƯỚC - LƯỢNG NƯỚC CÓ THỂ KHAI THÁC
Nhằm phục vụ các mục tiêu kinh tế, tối ưu hóa việc sử dụng nước, lập kế hoạch, thiết kế,
vận hành khai thác… thì công tác xác định quy mô và trữ lượng nguồn nước (cả nước
mặt và nước ngầm) là yêu cầu tiên quyết. Sự phân bố trữ lượng nguồn nước giữa các
châu lục thay đổi rất lớn theo không gian và thời gian. Nước luôn dồi dào tại những vùng
rừng mưa nhiệt đới nhưng lại cực hiếm tại những khu vực sa mạc. Phân bố dân cư đôi khi
cũng có những sự khác biệt, chẳng hạn những khu vực có nguồn nước phong phú đôi khi
lại có rất ít cư dân sinh sống (lưu vực sông Amazon), hay tập trung quá nhiều dân cư
(vùng Nam Á). Cũng có những khu vực người dân không định cư được như các vùng sa
mạc hoặc ở hai cực của trái đất. Mức độ tiêu thụ nước của chúng ta cũng sẽ phụ thuộc
vào tình trạng nguồn nước (lũ lụt hoặc hạn hán, chu kỳ và mức độ xảy ra). Và trong bối
cảnh thay đổi khí hậu hiện nay, cả nạn lũ lụt và hạn hán đều trở nên khốc liệt hơn.
Theo Cole (1998), một số nguồn chính của nước có thể được liệt kê như sau:

- Sông ngòi tự nhiên: Nguồn nước trong sông được cung cấp từ nước mưa, hoặc/và
tuyết tan, băng tan. Dòng chảy của chúng biến đổi theo mùa và không ổn định đặc
biệt ở khu vực thượng lưu. Dòng chảy của những con sông nhận được lượng bổ sung
từ nước ngầm sẽ ổn định hơn. Những con sông ở khu vực hạ lưu còn có thêm một
lượng bổ sung từ nước đã qua sử dụng, chẳng hạn nước từ hệ thống cống thoát nước
và từ lượng nước tưới tiêu.
- Ao hồ tự nhiên: Các ao hồ tự nhiên thường chỉ cho khai thác một lượng nước giới hạn
trừ khi chúng có một vài nguồn bổ sung nước riêng biệt.
- Hồ chứa: Nước được trữ trong hồ chứa có đập ngăn phục vụ nhiều mục đích sử dụng
khác nhau. Ở những vùng có hai loại hình khí hậu khô và mưa khác nhau rõ rệt, nước
sẽ được trữ lại vào mùa mưa và sau đó sẽ khai thác sử dụng vào mùa khô. Tại nhiều
vùng trên thế giới, các hồ chứa có thể cấp nước cho nhiều năm khô hạn liên tiếp.
- Các giếng ngầm: Nước từ lòng đất được bơm lên mặt đất thông qua bơm tay hoặc
bơm chìm chạy bằng điện. Công suất cấp nước của các giếng phụ thuộc vào đặc điểm
tầng ngậm nước, công suất bơm và trữ lượng nước ngầm. Các giếng khơi hoặc giếng
đào tầng nông là những nguồn cấp nước quy mô nhỏ ở khu vực nông thôn.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
24
Chương I. Tài nguyên nước
- Suối: Các con suối thường xuất hiện ở những khu vực tầng ngậm nước trồi lên phía
trên tầng đá không thấm nước. Chúng phụ thuộc vào điều kiện địa chất của từng
vùng. Các con suối nếu có dòng chảy quanh năm có thể cung cấp một lượng nước
sinh hoạt nhất định hoặc chỉ chảy theo mùa.
- Nước mặn: Nước được xem là mặn khi có hàm lượng muối > 0,1%. Nếu muốn sử
dụng loại nước này cần phải khử muối, một trong những biện pháp khử muối là
phương pháp lọc thẩm thấu ngược. Mặc dù phương pháp này rất đắc tiền nhưng nó
vẫn được ứng dụng rộng tại những vùng khô hạn (khu vực Ả rập, vùng vịnh Persian),
những nơi có nguồn nhiên liệu rẻ tiền.

I.2.1. Chu trình thủy văn

1
a) Định nghĩa
Được mặt trời cung cấp năng lượng, chu trình thủy văn là một vòng tuần hoàn liên tục
của nước, hơi nước từ khí quyển đến trái đất và ngược lại thông qua các quá trình ngưng
tụ, mưa, bốc hơi và thoát hơi. Bức xạ mặt trời cung cấp năng lượng làm bốc hơi nước từ
bề mặt thủy quyển (phần lớn từ các đại dương), sau đó phân phối lại và lưu thông hơi
nước đi khắp địa cầu. Phần lớn lượng nước rơi trở lại bề mặt trái đất thông qua quá trình
ngưng tụ và tạo mưa. Trong các cơn mưa, đa số nước mưa rơi xuống mặt biển, phần còn
lại rơi trên mặt đất sẽ bổ sung nước cho nguồn nước ngọt có vai trò hết sức quan trọng
đối với các chu trình sống.
Chu trình thủy văn là một hệ thống động trong đó hơi nước sẽ di chuyển và trao đổi từ
một trạng thái này của chu trình sang một trạng thái khác. Mặc dù tỉ lệ quay vòng của
nước trong một chu kỳ riêng biệt nào đấy có thể rất biến động, nhưng tổng lượng nước
trong cả chu trình hoàn toàn không đổi. Chu trình thủy văn là chìa khóa hình thành các
loại khí hậu trên trái đất. Không có chu trình thủy văn, với những ảnh hưởng của hiệu
ứng nhà kính hiện nay, nhiều khu vực rộng lớn trên trái đất không thể cư trú được.
Chu trình thủy văn trong thiên nhiên có thể chia làm hai loại:
- Chu trình lớn: nước bốc hơi từ đại dương và biển được gió vận chuyển vào lục địa tạo
mưa. Nước mưa rơi xuống đất tạo thành dòng chảy theo các sông đổ ra biển, duy trì
cân bằng nước trên biển và lục địa.
- Chu trình nhỏ: nước trên mặt biển hoặc trên mặt lục địa bốc hơi vào khí quyển thành
mây sinh ra mưa rơi xuống ngay mặt biển hoặc trên lục địa.


1
Đề nghị tham khảo thêm: Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (2008).
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
25