BỔ SUNG NHÂN tạo CHO nước dưới đất, kết QUẢ mô HÌNH ở TP hồ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN
TỔNG QUAN BỔ SUNG NHÂN TẠO CHO
NƯỚC DƯỚI ĐẤT
KẾT QUẢ MÔ HÌNH BỔ SUNG NHÂN TẠO
CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT BẰNG NƯỚC MƯA Ở
TP. HỒ CHÍ MINH


Tóm tắt
Nội dung của tiểu luận gồm 2 phần: phần 1 giới thiệu tổng quan về bổ sung nhân tạo
gồm mục đích của bổ sung nhân tạo, đặc điểm các phương pháp bổ sung nhân tạo và
các vấn đề cần lưu ý khi bổ sung nhân tạo và phần 2 đánh giá các điều kiện tự nhiên
kinh tế xã hội của thành phố Hồ Chí Minh để lựa chọn phương pháp phù hợp. Khu
vực Tp.HCM có lượng mưa lớn nhưng lượng thấm bổ sung cho nước dưới đất không
lớn do bề mặt hầu như đã bị bê tông hóa lại là điều kiện thuận lợi cho thu gom nước
mưa. Trong các phương pháp bổ sung nhân tạo phương pháp ép nước qua lỗ khoan
là phương pháp ít yêu cầu diện tích phù hợp với điều kiện diện tích hạn chế ở thành
phố. Kết hợp các đặc điểm trên thì giải pháp phù hợp là thu gom nước mưa từ mái
nhà bổ sung cho nước dưới đất qua lỗ khoan. Để đánh giá khả năng hấp thụ nước của
các tầng chứa, mô hình dòng chảy nước dưới đất đã được sử dụng và cho kết quả khả
năng hấp thụ của các tầng chứa là rất lớn. Từ các phân tích và kết quả chạy mô hình
có thể nhận định bổ sung nhân tạo cho nước dưới đất bằng nước mưa ở Tp.HCM là
khả thi.

i


Mục lục
Chương 1: Tổng quan về bổ sung nhân tạo nước dưới đất ........................... 8
1.1

Bổ sung nhân tạo nước dưới đất ................................................................8

1.2

Mục đích của bổ sung nhân tạo .................................................................9

1.3

Các phương pháp bổ sung nhân tạo........................................................10

1.3.1

Thấm trải rộng ......................................................................................10

1.3.2

Điều tiết dòng chảy ..............................................................................13

1.3.3

Ép nước qua lỗ khoan và hầm mỏ ........................................................15

1.3.4

Lôi kéo dòng mặt .................................................................................17

1.4

Nguồn nước bổ sung nhân tạo .................................................................18

1.4.1

Các đặc điểm nguồn nước cần lưu ý ....................................................18

1.4.2

Các nguồn nước ...................................................................................20

1.5

Thu gom nước mưa bổ sung cho nước dưới đất ....................................23

1.5.1

Thu gom nước mưa ở khu vực đô thị:..................................................23

1.5.2

Thu gom nước mưa ở khu vực nông thôn ............................................25

Chương 2: Đánh giá khả năng bổ sung nhân tạo cho tầng Pleistocen ở khu vực
TP.HCM bằng nước mưa ...................................................................... 28
2.1

Tổng quan về khu vực nghiên cứu ..........................................................28

2.1.1

Vị trí địa lý : .........................................................................................28

2.1.2

Đặc điểm địa hình ................................................................................29

2.1.3

Đặc điểm khí hậu .................................................................................29

2.1.4

Đặc điểm thủy văn ...............................................................................29

2.1.5

Đặc điểm địa chất thủy văn ..................................................................30

2.2

2.1.5.1

Tầng chứa nước Pleistocen trên (qp3) ...........................................30

2.1.5.2

Tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen giữa - trên (qp2-3) .................31

2.1.5.3

Tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen dưới (qp1) .............................33

Đánh giá các yếu tố tác động....................................................................34

2.2.1

Khí hậu .................................................................................................34

2.2.2

Địa hình và thổ nhưỡng........................................................................36

2.2.3

Kết cấu công trình ................................................................................37

2.2.4

Hiện trạng khai thác .............................................................................38

2.3

Tính toán lượng nước hấp thụ .................................................................40
ii


2.3.1

Tính theo lượng khai thác ....................................................................40

2.3.2

Tính theo mô hình ................................................................................40

2.3.2.1

Tính cho tầng pleistocen trên (qp3) ...............................................41

2.3.2.2

BSNT cho tầng qp2-3 qua hệ thống lỗ khoan thiết kế trước ..........42

Kết luận .............................................................................................. 44

iii


Danh sách các từ viết tắt

Viết tắt
BSNT
NDĐ
SAT

Thuật ngữ tiếng việt
Bổ sung nhân tạo
Nước dưới đât
Xử lý nước qua tầng chứa

iv

Danh mục hình ảnh
Hình 1.1 Bồn thấm đắp bờ (MWR, 2007) ................................................................11
Hình 1.2 Bồn thấm khai đào (Gale, 2005) ...............................................................11
Hình 1.3 Làm lụt có kiểm soát (Asanso, 1985) .......................................................12
Hình 1.4 Thấm ngẫu nhiên do tưới (Asanso, 1985) .................................................13
Hình 1.5 Xử lý nước qua tầng chứa (Gale,2005) .....................................................13
Hình 1.6 Hệ thống hồ thấm sau đập (Asanso,1985) .................................................14
Hình 1.7 Đập cát (Sinha Ray, 2002) ........................................................................14
Hình 1.8 Đập thấm xuyên (Gale, 2005) ...................................................................14
Hình 1.9 Đập ngầm (Gale, 2005) .............................................................................14
Hình 1.10 Moong khai thác sét biến đổi để bổ sung nhân tạo (Internet) .................15
Hình 1.11 Phương pháp ASR ...................................................................................16
Hình 1.12 Phương pháp ASTR.................................................................................16
Hình 1.13 Thấm qua đụn cát ....................................................................................17
Hình 1.14 Thấm qua đáy sông ..................................................................................17
Hình 1.15 Mô hình thu gom nước mưa từ mái nhà ..................................................24
Hình 1.16 Hệ thống lỗ khoan bổ cập ........................................................................25
Hình 1.17 Hệ thống hố bổ cập ..................................................................................25
Hình 1.18 Các hào kết hợp hố trong khu vực canh tác ( Đoàn Văn Cánh, 2016) ....26
Hình 1.19 Mặt cắt hố bổ cập ....................................................................................26
Hình 1.20 Mặt cắt mương bổ cập .............................................................................27
Hình 2.1 Sơ đồ vị trí nghiên cứu ..............................................................................28
Hình 2.2 Bản đồ mức độ giàu nước và ranh giới mặn tầng qp3 ...............................30
Hình 2.3 Bản đồ mức độ giàu nước và ranh giới mặn tầng qp2-3 .............................32
Hình 2.4 Bản đồ mức độ giàu nước và ranh giới mặn tầng qp1 ...............................33
Hình 2.5 Bản đồ phân bố mưa Tp.HCM năm 2005 ( Nguồn: Viện khí tượng thủy
văn) ...........................................................................................................................35
Hình 2.6 Bản đồ phân vùng lượng nước tiềm năng theo lượng mưa .......................36
Hình 2.7 Đồ thị chiều sâu mực nước dưới mặt đất trung bình tháng 4 giai đoạn 19992009, tầng chứa nước qp1. ........................................................................................39
Hình 2.8 Đồ thị chiều sâu mực nước dưới mặt đất trung bình tháng 10 giai đoạn

1999-2009,tầng chứa nước qp1 .................................................................................40
Hình 2.9 Bản đồ mực nước tầng qp3 8/2007 (trái) và sau khi bổ sung nhân tạo (phải)
..................................................................................................................................41
Hình 2.10 Bản đồ mực nước tầng qp2-3 8/2007 (trái) và sau khi bổ sung nhân tạo
(phải).........................................................................................................................42
Hình 2.11 Bản đồ mực nước của tầng chứa nước qp2-3 a) Hiện trạng mực nước, b)
Mực nước sau khi BSNT đến giá trị -6m .................................................................43
Hình 2.12 Bản đồ mực nước của tầng chứa nước qp2-3 sau khi BSNT đến giá trị 3,0m (a) và 0,0m(b) ..................................................................................................43

v


Danh mục bảng biểu
Bảng 2-1 Chiều sâu mực nước trung dưới mặt đất trung bình tháng 4 giai đoạn 19992009, tầng chứa nước qp1 ........................................................................................38
Bảng 2-2 Chiều sâu mực nước trung dưới mặt đất trung bình tháng 10 giai đoạn
1999-2009, tầng chứa nước qp1 ................................................................................39
Bảng 2-3 Bảng tổng hợp lượng nước tầng pleistocen có thể tiếp nhận trong các trường
hợp ............................................................................................................................42
Bảng 2-4 Kết quả tính toán BSNT cho tầng qp2-3 ....................................................43

vi


Mở đầu
Thành phố Hồ Chí Minh – Một đô thị lớn của Việt Nam luôn giữ vị trí là đầu tàu
kinh tế của quốc gia. Cùng với sự phát triển đó kéo theo là nhu cầu sử dụng nước
phụ vụ sinh hoạt, sản xuất ngày càng tăng. Mức độ khai thác nước dưới đất ngày một
tăng, tuy nhiên trữ lượng nước là có hạn đồng thời nguồn nước còn chịu ảnh hưởng
của ô nhiễm, xâm nhập mặn… đã đặt ra nguy cơ cạn kiệt nguồn nước, sụt lún bề mặt,
… đòi hỏi cần có giải pháp nhằm khai thác và bảo vệ nguồn nước dưới đất một cách

hiệu quả, hạn chế các tác động tiêu cực đến môi trường. Một trong những giải pháp
được quan tâm gần đây là “Bổ sung nhân tạo cho nước dưới đất”. Đề tài “ Đánh giá
khả năng bổ sung nhân tạo bằng nước mưa cho tầng chứa nước pleistocen khu vực
Tp. Hồ Chí Minh” là bước đầu đặt cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo nhằm áp
dụng Bổ sung nhân tạo tại khu vực Tp. Hồ Chí Minh.
Mục tiêu của đề tài:
-

Cung cấp những hiểu biết tổng quan về bổ sung nhân tạo
Đánh giá khả năng bổ sung nhân tạo cho tầng pleistocen khu vực Tp. Hồ Chí
Minh

Nội dung:
-

Thu thập các tài liệu có liên quan
Tổng hợp tài liệu đưa ra cái nhìn tổng quan về bổ sung nhân tạo nước dưới
đất
Đánh giá khả năng bổ sung nhân tạo dựa vào các số liệu thu thập

Phương pháp nghiên cứu: Thu thập, tổng hợp, phân tích.
Tài nguyên nước dưới đất tại Tp. Hồ Chí Minh đã được điều tra đánh giá đầy
đủ nhằm phục vục cho khai thác và bảo vệ nguồn tài nguyên này. Gồm nhiều công
trình nghiên cứu thuộc các cấp độ khác nhau. Đề tài “ Đánh giá khả năng bổ sung
nhân tạo bằng nước mưa cho tầng chứa nước pleistocen khu vực Tp. Hồ Chí Minh”
được nhóm thực hiện dựa trên đề tài “Nghiên cứu bảo vệ và phát triển nguồn nước
dưới đất (NDĐ) bằng nguồn nước mưa tại khu vực nội thành Tp. Hồ Chí Minh”,
ngoài ra một số thông tin hình ảnh cần thiết khác được thu thập từ các bài báo, các
luận văn được lưu trữ tại Đại học Bách Khoa, các kỷ yếu khoa học và tra cứu Internet.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Đề tài cung cấp những hiểu biết tổng quan cơ sở lý thuyết cho bổ sung nhân
tạo cho nước dưới đất. Từ kết quả thu được có thể khẳng định bổ sung nhân tạo cho
nước dưới đất bằng nước mưa là khả thi, có thể triển khai rộng rãi. Đồng thời việc
thu gom nước mưa còn giảm được tình trạng ngập nước ở thành phố hiện nay

7


Chương 1

Chương 1: Tổng quan về bổ sung nhân tạo nước dưới đất
Nước là một nguồn tài nguyên quý giá có vai trò quan trọng trong sự phát triển của
sửxã hội. Từ xưa những nền văn minh lớn đều gắn liền với những con sông-nguồn
cung cấp nước chủ yếu thời bấy giờ. Ngày nay khoảng cách không còn là vấn đề,
khoa học đã phát triển và con người đã tìm ra thêm các nguồn nước tuy nhiên lại phải
đồi mặt với những vấn đề mới: ô nhiễm, cạn kiệt nguồn nước, hạn hán … dẫn đến
thiếu hụt nguồn cung cấp nước đó cũng là vấn đề cả thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng đang đối mặt.
Để góp phần giải quyết vấn đề trên Bổ sung nhân tạo nước dưới đất đã được
phát triển. Bổ sung nhân tạo nước dưới đất đang dần trở thành một cách tiếp cận hiệu
quả cho quản lý nước nhằm tăng khả năng dự trữ nước dưới đất (Bouwer, 2002). Vấn
đề bảo vệ và phát triển nước dưới đất ở Tp.HCM càng quan trọng hơn khi nguồn
nước mặt đang ngày một ô nhiễm.
1.1 Bổ sung nhân tạo nước dưới đất
Bổ sung nước dưới đất hiểu theo nghĩa rộng là quá trình làm đầy nước cho
một hệ thống dòng chảy nước dưới đất (Winter, 1998), nguồn bổ sung có thể là tự
nhiên hoặc bổ sung nhân tạo.
Bổ sung tự nhiên là phần quan trọng trong chu trình tuần hoàn nước, là quá
trình nước di chuyển tới mực nước và thoát đi thông qua các vật liệu thấm, mức độ
bổ sung thay đổi tùy theo vùng [10], bổ sung tự nhiên có thể đến từ nhiều nguồn khác

nhau: nước mặt (sông, suối, ao, hồ…), nước mưa, băng tan…
“Bổ sung nhân tạo nước dưới đất (BSNT NDĐ): BSNT NDĐ là các hoạt
động của con người làm nước mặt từ sông, suối, hồ thấm vào lòng đất với tốc độ
thường lớn hơn nhiều lần bổ sung tự nhiên, tạo ra một sự gia tăng tương ứng về mức
độ an toàn khi khai thác NDĐ. Đó chính là biện pháp biến nước sông, hồ thành nguồn
nước thô cung cấp cho NDĐ. BSNT NDĐ cần phải áp dụng khi nguồn bổ sung tự
nhiên của NDĐ không đáp ứng đủ nhu cầu của con người.” [1]
Bố sung nhân tạo và tự nhiên có chung một quy luật [5], tuy nhiên có một số
điểm khác biệt quan trọng:[1]
Trong BSNT NDĐ nước sông và nước hồ dùng để thấm chứa các chất mùn,
vi sinh vật, và các chất vô cơ lơ lửng. Các chất mùn và vi sinh vật cho phép các hệ
thực vật và động vật phát triển trong vùng thấm nhiều hơn trong điều kiện tự nhiên.
Tốc độ thấm trong BSNT NDĐ cao hơn rất nhiều so với bổ sung tự nhiên,
một khối lượng lớn các chất hữu cơ và vô cơ chịu sự phân hủy hoặc lắng đọng trong
đất gây ra tắc nghẽn các lỗ hổng.Tốc độ thấm cao hơn lỗ hổng trong đất được sử
dụng nhiều hơn trong vận chuyển nước, nhưng thời gian lưu trú của nước trong đất
lại ngắn hơn, do vậy tác dụng làm sạch nước trong quá trình ngấm bị giảm.
8


Chương 1
Tốc độ thấm cao hơn cũng không cho phép các phản ứng hóa học giữa nước
và đất xảy ra tương tự như trong quá trình bổ sung tự nhiên NDĐ. Hệ thống bao gồm
nước, các khoáng chất và không khí có thể không đạt tới cân bằng trong quá trình
BSNT NDĐ. Kết quả là thành phần hóa học của NDĐ trong BSNT sẽ khác với NDĐ
tự nhiên. Khi hai loại nước này trộn lẫn với nhau, các phản ứng hóa học có thể xảy
ra làm lắng đọng các hợp chất, ví dụ như ôxít sắt hoặc carbonatcanxi.
1.2 Mục đích của bổ sung nhân tạo
BSNT NDĐ phục vụ nhiều mục đích khác nhau. Các mục đích chính của BSNT
NDĐ trong lĩnh vực cấp nước là:

Gia tăng lượng nước dưới đất cho cấp nước [1]
Khai thác một lượng nước lớn từ các công trình được xây dựng gần sông hồ
có mối quan hệ thuỷ lực hoặc cắt trực tiếp vào tầng chứa nước sẽ tạo ra một lượng
nước đi vào tầng chứa nước và được lọc qua đất đá chứa nước
Cải thiện chất lượng nước [1]
Khi nước từ sông hoặc hồ thấm vào các tầng chứa nước lỗ hổng sẽ loại bỏ các
chất huyền phù lơ lửng, giảm số lượng vi khuẩn và các chất hữu cơ, làm thay đổi
chất lượng nước thấm theo hướng tốt hơn. Tầng chứa nước hành động như một bể
lọc chậm bằng cát, nước thấm qua sẽ sạch và không còn các sinh vật gây bệnh nếu
khoảng cách và thời gian dịch chuyển không quá nhỏ (ví dụ 50m và 2 tháng) có thể
dùng trực tiếp nước bổ sung cho phục vụ ăn uống. Trong trường hợp thời gian lưu
lại trong tầng chứa nước lớn hơn 2 tháng một sự cân bằng các thành phần hóa học
trong nước sẽ xuất hiện, tạo cho NDĐ một đặc tính ổn định.
Chứa nước nhạt tại các tầng chứa nước [1]
Trong trường hợp tầng chứa nước không áp có mực nước nằm dưới mặt đất
rất sâu, BSNT NDĐ sẽ nâng cao mực nước ngầm vì vậy gia tăng lượng tàng trữ NDĐ
cho cấp nước.
Một tầng chứa nước có thể có thể thực hiện 2 chức năng: i) hấp thụ nước trong
mùa mưa và ii) cung cấp nước trong mùa khô. Tầng chứa nước sẽ như bồn chứa nước
lớn, khoảng 3 triệu m 3/km2 trong thành tạo bở rời với mực nước thay đổi 10m. Việc
chứa NDĐ như vậy không gây bất kỳ ảnh hưởng không có lợi tới môi trường, đặc
biệt với các vùng đông dân và bằng phẳng, xây dựng loại bồn chứa này dễ dàng và
rẻ hơn so với việc xây dựng những bồn chứa trên mặt đất.
Ngăn cản sự xâm nhập của nước mặn [1]
Khai thác NDĐ quá mức có thể gây ra sự xâm nhập của nước mặn từ biển
theo chiều năm ngang hoặc từ tầng chứa nước bị mặn theo chiều thằng đứng vào các
tầng chứa nước nằm ven biển. BSNT NDĐ không chỉ khắc phục hiện tượng này mà
còn giúp đẩy lùi biên mặn của các tầng chứa nước ra phía biển, gia tăng độ an toàn
khi khai thác nước.
9

Chương 1
Giữ mực NDĐ không đổi [1]
Hạ thấp mực nước có thể làm tổn thương môi trường (thực vật và động vật),
làm thiệt hại đất canh tác nông nghiệp, làm đổ sập công trình xây dựng do sụt lún
mặt đất hoặc do sự mục nát của các cọc bằng gỗ. BSNT NDĐ có thể khắc phục được
các ảnh hưởng không có lợi này.
Chuyên chở nước [3]
Trong nhiều khu công nghiệp, trong nhiều thành phố, khai thác quá mức đã làm
cạn kiệt tài nguyên nước dưới đất, làm treo giếng khoan. Có thể giải quyết được vấn
đề thiếu nước này bằng cách xây dựng hệ thống BSNT không phải tại chỗ mà có thể
ở một vùng xa nơi yêu cầu nước, cụ thể như ở miền cung cấp của tầng chứa nước.
Tầng chứa nước lúc này hoạt động như một ống dẫn nước mang nước sông từnơi
BSNT tới các điểm khai thác khác nhau.
1.3 Các phương pháp bổ sung nhân tạo
Nhiều phương pháo bổ sung nhân tạo đã được phát triển và sử dụng rộng rãi
ở nhiều quốc gia. Các phương pháp bổ sung được sử dụng hiện nay đã được đưa ra
ở châu Âu từ thế kỷ xix (Todd, 1980). Các phương pháp sử dụng phải phù hợp để
đạt được mục tiêu cơ bản nhất là chứa và xử lý nước. Tắc nghẽn là vấn đề chính cần
phải hiểu để hạn chế ảnh hưởng và quản lý hiệu quả. Có rất nhiều loại công trình
BSNT NDĐ để tăng cường bổ sung NDĐ. Những công trình này được thiết kế với
mục tiêu ban đầu là tăng cường bổ sung có chủ ý, nhưng cũng có thể đạt được các
mục tiêu khác như giảm thiểu lụt, xói mòn hoặc thay đổi cách sử dụng đất. Các
phương pháp BSNT NDĐ có thể nhóm thành các nhóm sau [2,9]:
-

Thấm trải rộng (bồn thấm, làm lụt có kiểm soát, xử lý nước thông qua tầng
chứa, thấm ngẫu nhiên)
Điều tiết dòng chảy (hồ thấm sau đập, đập cát, đậm thấm xuyên, đập ngầm)

Ép nước qua các lỗ khoan hầm mỏ (lỗ khoan và hẩm mỏ lộ thiên, chứa và khai
thác nước (ASR))
Lôi kéo dòng mặt (thấm qua đáy sông, thấm trong đụn cát)
Thu gom nước mưa (đập đất ngoài đồng, thu gom nước mưa từ mái nhà).

1.3.1 Thấm trải rộng
Thấm trải rộng là phương pháp đơn giản nhất lâu đời nhất và được áp dụng
rộng rãi nhất [5]. Phương pháp này được áp dụng khi các tầng chứa nước không áp
cần bổ sung lộ ra trên mặt đất hoặc nằm gần mặt đất. Bổ sung có được bởi nước thấm
qua các vật liệu ở trên mặt đất, các vật liệu này được quản lý để duy trì tốc độ thấm.
Ở nơi có nguồn nước chất lượng tốt, sự thấm có thể xảy ra quanh năm, khả năng
thấm có thể đạt 30m/năm đối với đất hạt mịn như sét pha cát, 100m/năm đối với bột,
300mm/năm đối với cát hạt trung sạch và 500m/năm đối với cát thô sạch (Bouwer,
2002) [2,9].

10


Chương 1
Khi quá trình thấm diễn ra có nhiều yếu tố quyết định lượng nước được đưa
vào tầng chứa nước trong đó yếu tố quan trọng nhất là thời gian tương tác giữa nước
và đất [11]. Duy trì một đới không bão hòa bên dưới vùng thấm có tầm quan trọng
đặc biệt trong các bồn thấm. Trong trường hợp tầng chứa nước không áp nằm dưới
vùng thấm, có mực nước ngầm nằm sâu, khi nước mặt ngấm xuống sẽ nâng cao mực
nước, tăng trữ lượng nước ngầm nhưng không làm các vùng xung quanh bị ngập lụt.
Khả năng thấm ban đầu là cao, sau đó giảm dần trong quá trình bổ sung vì xuất hiện
các lớp vật liệu ở đáy của bồn thấm [2].
Bồn thấm
Bồn thấm là phương pháp được ưa chuộng nhất cho phép sử dụng diện tích
đất một cách hiệu quả và vận hành đơn giản. Hồ thấm hoặc bồn thấm có thể được

đào trên mặt đất hoặc là một vùng được bao quanh bằng một bờ cao để giữ nước bổ
sung [2,5]. Bồn thấm được vận hàn riêng lẻ hoặc hệ thống bồn thấm, sử dụng liên
bồn thấm mang lại nhiều lợi ích: thời gian thấm được kéo dài nhờ thể tích chứa lớn
hơn; các bồn thấm cao hơn hoạt động như những bộ lọc cho các bồn trũng hơn; các
bồn làm việc luân phiên cho phép xúc tiến các hoạt động cải tạo (nạo vét, cày xới)
mà không làm gián đoạn hoạt động của bồn thấm [5].

Hình 1.2 Bồn thấm khai đào (Gale, 2005)

Hình 1.1 Bồn thấm đắp bờ (MWR, 2007)

Chiều sâu của bồn không nên quá sâu để có thể thoát nước nhanh khi cần dọn
sạch bằng bồn thấm bằng cách phơi khô hoặc cày xới. Mực nước trong bồn nên được
kiểm soát để ngăn cản sự tăng trưởng của thực vật hoặc sự tích lũy của tảo [2,9].
Diện tích đất dành cho bồn thấm và tốc độ thấm quyết định thể tích nước bổ
sung có thể đạt được. Tắc nghẽn đáy bồn thấm là vấn đề chính trong quá trình bổ
sung, tạo ra một màng lọc trên đáy và các phía của bồn thấm [2,9].
Làm lụt có kiểm soát
Phương pháp này có thể thực hiện ở khu vực có độ dốc khoảng 1-3%. Mục
đích chính là trải một lớp nước mỏng trên bề mặt mà không xáo trộn đất. Nước được
lan rộng từ nhiều điểm và khu vực làm lụt được khống chế bằng các bờ bao hoặc các
rãnh thu nước thừa [5].

11


Chương 1
Tốc độ thấm cao nhất thấy ở các vùng trồng rau và lớp phủ đất không bị khuấy
động (Todd, 1959). Vì không cần thiết phải chuẩn bị đất, làm lụt có kiểm soát rất
hiệu quả khi so sánh với các bồn thấm khác. Tuy nhiên làm lụt có kiểm soát đòi hỏi

phải có một diện tích đất lớn để vận hành bổ sung nước [2,9].

Hình 1.3 Làm lụt có kiểm soát (Asanso, 1985)

Xử lý nước thông qua tầng chứa
Do nhu cầu của con người và môi trường, tái sử dụng nước một cách có qui
hoạch sẽ ngày càng quan trọng. Nước thải từ các nhà máy nước thải sẽ trở thành tài
sản thay vì là thứ vứt bỏ. Các nghiên cứu thực hiện trong một vài thập kỷ gần đây đã
khảo sát các quá trình vận hành, sinh địa hóa liên quan đến bổ sung và khai thác nước
thải thông qua xử lý nước thải thông qua đất đá của tầng chứa nước (Soil-Aquifer
Treatment - SAT) [2,9].
Nước thải sau khi đã được xử lý đạt yêu cầu bổ sung nhân tạo sẽ được đưa
vào các bồn thấm, nước sẽ thấm qua bề mặt lớp phủ vào tầng chứa nước, sau đó được
khai thác lại để sử dụng. Mục đích chính của quá trình này là cải thiện chất lượng
nước, trong quá trình nước thấm và di chuyển trong tầng chứa nước sẽ diễn ra các
trình: lắng lọc loại bỏ lượng chất lở còn sót lại của nước; quá trình khử nitrat, phân
hủy loại bỏ sinh sinh vật và hợp chất hữu cơ [6]; loại bỏ các kim loại tuy nhiên không
hoàn toàn [9]. Nước sau khi xử lý thích hợp cho canh tác tưới tiêu [2,9], việc sử dụng
nước này cho ăn uống cần được xem xét về chất lượng và áp dụng các biện pháp xử
lý tránh gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

12


Chương 1

Hình 1.5 Xử lý nước qua tầng chứa (Gale,2005)

Hình 1.4 Thấm ngẫu nhiên do tưới (Asanso, 1985)

Ưu điểm của SAT: Ngoài việc nâng cao chất lượng nước SAT còn giúp điều
hòa nhu cầu nước và lượng cung cấp [2], hiệu quả về mặt kinh tế, chiếm được sự ủng
hộ của dư luận về tái sử dụng nước (Bouwer, 2002).
Một lưu ý khi sử dụng SAT: Khi sử dụng lâu dài các kim loại nặng, phốt phát,
florua sẽ tích tụ lại trong đất thông qua quá trình hấp phụ, kết tủa và các yếu tố khác
[6]. Việc tìm hiểu đánh giá các quá trình trên là hết sức cần thiết để vận hành hiệu
quả hệ thống SAT, cũng như phục hồi các bồn thấm khi ngừng hoạt động.
Thấm ngẫu nhiên
Thấm ngẫu nhiên chủ yếu xảy ra do các hoạt động nông nghiệp, chủ yếu là
trồng trọt. Trong quá trình canh tác lượng nước tưới cho cây trồng ngoài phần cây
nhận được và lượng bay hơi phần còn lại thấm xuống nước ngầm. (Hình 1.5)
Ngoài ra cần xem xét thấm ngẫu nhiên ở khu vự đô thị như một yếu tố đáng
kể trong cân bằng nước. Rò rỉ trong cấp nước, rò rỉ nước thải, lượng nước chảy tràn
trong đô thị trong một số trường hợp làm tăng mực nước ngầm và ngập lụt [9].
1.3.2 Điều tiết dòng chảy
Nguyên tắc hoạt động của phương pháp này là tăng khả năng chứa dòng chảy dòng
chảy, tăng diện tích tiếp xúc của đất đá với nước [5].
Hồ thấm sau đập
Một cách giữ nước không tốn kém là xây dựng các đập qua đáy suối bằng các
vật liệu trầm tích sông tại chỗ. Để tránh xói mòn hoặc phá huỷ, các cấu trúc này
thường được xây bằng bê tông [2,9]. (Hình 1.6)
Một loạt các cấu trúc này dọc tuyến thoát nước sẽ giảm năng lượng phá hủy
của dòng chảy mặt, làm giảm sự vận chuyển trầm tích và xói mòn. Vì nước chỉ bị
chặn trong các cấu trúc này trong giai đoạn ngắn, để sử dụng độ ẩm của đất có thể
canh tác ngay sau đó. Canh tác đất cũng duy trì khả năng thấm sẵn sàng cho giai đoạn
thấm tiếp theo [2,9].
13


Chương 1

Đập cát
Các đập cát tốt nhất nên đặt tại các địa hình gợn sóng trong các điều kiện khí
hậu khô hạn, nơi dòng chảy mặt chỉ xuất hiện như những cơn lụt đột xuất. Các đập
cát được xây ở đáy sông tạm thời chứa cát trong các thung lũng đã xác định rõ. (Hình
1.7)
Một tường đập được xây dựng trên đá gốc, ngang qua hết chiều rộng của đáy
sông để làm chậm lại các cơn lụt bất ngờ hoặc giữ dòng chảy tạm thời lâu hơn, cho
phép các vật liệu hạt thô lắng đọng và tích luỹ đằng sau tường đập nhân tạo. Tường
đập có thể được nâng cao hơn sau mỗi trận lụt kế tiếp, chiều cao của tường đập quyết
định dựa trên dòng chảy lụt và số lượng vật liệu tích luỹ. Ngoài ra cần phải có dòng
chảy tràn đủ lớn để mang các vật liệu hạt mịn đi khỏi (Murray và Tredoux, 1998)
[2,9].

Hình 1.6 Hệ thống hồ thấm sau đập
(Asanso,1985)

Hình 1.7 Đập cát (Sinha Ray, 2002)

Đập ngầm
Các đập ngầm được sử dụng để giữ nước lại trong các tầng chứa nước trong
các trầm tích sông. Trong các suối tạm thời nơi đáy suối cao nằm cao, có thể xây
dựng một hào chắn qua lòng suối và lấp đầy bằng vật liệu không thấm nước để giữ
nước lại bổ sung cho NDĐ. Nước này sẽ được khai thác từ các lỗ khoan bố trí xung
quanh khu vực đó [2,9]. (Hình 1.8)

Hình 1.8 Đập ngầm (Gale, 2005)

Hình 1.9 Đập thấm xuyên (Gale, 2005)

14

Chương 1
Các đập ngầm có thể kết hợp với đập cát, khi xây dựng các đập cát cần đào rãnh sâu
tới phần đá gốc và lấp bằng vật liệu không thấm, có thể xem đó là một dạng của đập
ngầm [12].
Vị trí đặt đập đòi hỏi lớp thấm trên mặt hoặc lớp vật liệu phong hóa phải đủ dày và
chiều cao đập thường nhỏ hơn 2m [7].
Đập thấm xuyên
Nơi các dỏng chảy chứa nhiều chất rắn lơ lửng, nước sẽ chảy nhanh ra sông
hoặc biển trước khi thấm bổ sung cho NDĐ. Xây dựng các đập thấm xuyên ở những
nơi này để lắng đọng các chất rắn lơ lửng. Sau đó, nước có hàm lượng chất lơ lửng
nhỏ sẽ thoát ra qua đường ống xuống hạ lưu và bổ sung cho NDĐ [2,9].
1.3.3 Ép nước qua lỗ khoan và hầm mỏ
Lỗ khoan và hầm mỏ lộ thiên
Các cấu trúc này để bổ sung các tầng chứa nước không áp nằm nông, các lớp
trên mặt có khả năng thấm nhỏ. Các lỗ khoan đã bị khô do mực nước bị hạ thấp bởi
khai thác quá mức được sử dụng cho mục đích này. Đào các hầm mỏ hoặc các moong
khá tốn kém trong khi khả năng bổ sung của chúng khá nhỏ. Phương pháp này chỉ
được sử dụng khi có sẵn các hầm mỏ hoặc moong khai thác, ví dụ như những moong
khai thác sỏi, đá hoặc sét đã bỏ, hoặc ở nơi cần thiết đặc biệt cho mục đích bảo vệ
môi trường. Vách của các cấu trúc này trong các trầm tích bở rời cần được gia cố để
tránh đổ sập. Nước trước khi bổ sung cần được làm lắng để giảm tắc nghẽn các lỗ
hổng, đặc biệt khi nguồn nước bổ sung đến từ nước mưa do bão. Hiệu quả của phương
pháp này được đánh giá qua lượng nước bổ sung [2,9].

Hình 1.10 Moong khai thác sét biến đổi để bổ sung nhân tạo (Internet)

Phương pháp này đưa vào tầng chứa nước không chỉ các chất rắn lơ lửng mà
còn cả các hóa chất (nitơrát, thuốc trừ sâu, v.v..) và các chất nhiễm bẩn vi sinh (kể

cả phân). Các hầm mỏ và mương bổ sung được sử dụng trong trường hợp có lớp vật
liệu thấm kém ở chiều sâu khoảng 5 tới 15 m, nằm trên tầng chứa nước [2,9].
15


Chương 1
Lỗ khoan ép nước
Phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho các tầng chứa nước có áp, khi
tầng chứa chứa nằm sâu và kẹp giữa các lớp không thấm [9]. Có 2 hình thức thường
được sử dụng: ép nước và khai thác cùng một lỗ khoan (ASR), nước được ép vào
một lỗ khoan và được khai thác tại một lỗ khoan khác (ASTR).
Phương pháp này không đòi hỏi diện tích, nhưng chất lượng nước yêu cầu cao
hơn các phương pháp khác vì nước được đưa trực tiếp vào tầng chứa [9]. Mục đích
chính của phương pháp này là dự trữ nước khi lượng nước dư thừa và khai thác sử
dụng khi nhu cầu nước tăng. Phương pháp ASTR còn giúp cải thiện chất lượng nước
đáng kể khi khoảng cách giữa giếng ép và giếng khai thác đủ xa, tận dụng được chức
năng lọc của tầng chứa.
Việc thiết kế lỗ các lỗ khoan ép nước phụ thuộc vào mục đích ép nước, lượng
nước cần ép, khả năng hấp thụ của tầng chứa [5]. Việc thiết kế này khá phức tạp đòi
hỏi có kỹ thuật xây dựng. Thiết kế của hệ thống có thể thay đổi đáng kể và bao gồm
xây dựng các hố ở đáy lỗ khoan và lấp đầy vật liệu lọc nhằm hạn chế tắc nghẽn và
ngăn các chất nhiễm bẩn [9].

Hình 1.12 Phương pháp ASTR

Hình 1.11 Phương pháp ASR

Tắc nghẽn là một vấn đề chính của các lỗ khoan ép nước, các nguyên nhân gây ra tác
nghẽn theo Johnson 1981 [6]:
-

Các ổ khí
Vật chất lơ lửng trong nước
Phản ứng hóa học khi hòa trộn nước
Trao đổi ion gây trương nở vật liệu sét
Sự phát triển của vi khuẩn
Tích tụ sắt
Tắc cơ học do các vật liệu tầng chứa sắp xếp lại khi dòng vận động đổi hướng

Các giải pháp cho tắc nghẽn lỗ khoan [5]:
-

Bơm rửa giếng để loại bỏ vật liệu vô cơ và một phần vật liệu hữu cơ

16


Chương 1
-

Sử dụng chất diệt khuẩn và các chất oxi hóa để để diệt khuẩn và loại bỏ các
chất thải từ vi khuẩn
Sử dụng các phương pháp hóa học loại bỏ các chất kết tủa do các phản ứng
hóa học.

Trong mọi trường hợp phải thật cẩn thận khi thiết kế, xây dựng và thực hiện
BSNT NDĐ bằng lỗ khoan ép nước bởi vì các lỗ khoan ép nước hay bị sự cố hơn các
lỗ khoan khai thác. Nước ép xuống lỗ khoan có hàm lượng cát chỉ khoảng 1mg/l đã
có thể gây tắc nghẽn lỗ khoan trong thời gian ngắn. Vì vậy thường dùng nước không
có cát để ép. Tốc độ ép nước vào các tầng chứa nên nhỏ hơn 1,5m/giờ. Diện tích ống

lọc của lỗ khoan ép nước thường lớn hơn hai lần so với diện tích ống lọc của lỗ khoan
khai thác có cùng lưu lượng [2].
1.3.4 Lôi kéo dòng mặt
Thấm qua đáy sông
Là phương pháp nhằm gia tăng lượng nước có thể khai thác thông qua các
công trình khai thác nước gần và có quan hệ thủy lực trực tiếp với sông, hồ, suối. Khi
mực nước trong các công trình khai thác hạ thấp sẽ tạo ra chênh lệch gradient thủy
lực lôi kéo nước mặt chảy vào các công trình này. Trong quá trình di chuyển nước
mặt sẽ được làm sạch, các lớp đất đá hoạt động như một hệ thống lọc có khả năng
loại bỏ các chất lơ lửng, chất hữu cơ và vi khuẩn [5]. Lượng nước di chuyển vào các
công trình phụ thuộc vào số lượng và khoảng cách ngườn nước mặt, độ dẫn nước khả
năng vận chuyển của tâng chứa, diện tích và độ thấm của đáy sông và độ chênh lệch
gradient thủy lực [5].
Để bảo đảm việc lọc sạch nước mặt trong tầng chứa nước, thời gian di chuyển
của nước phải từ 30 tới 60 ngày (Huisman và Olsthoorn, 1983), vì vậy khoảng cách
để nước di chuyển cần bảo đảm yêu cầu này [2].

Hình 1.13 Thấm qua đụn cát

Hình 1.14 Thấm qua đáy sông

Tính thấm của đáy sông thay đổi theo thời gian trong năm, số lượng và chất
lượng nước bổ sung cũng sẽ thay đổi theo. Khi nguồn nước mặt bị nhiễm bẫn thì sẽ
kéo theo tầng chứa nước bị nhiễm bẩn. Nước thấm không đi qua đới thông khí,
thường chuyển dịch trong các điều kiện hiếm khí dễ gặp các vấn đề về hàm lượng
sắt và măng-gan [2].

17

Chương 1
Ngoài chất lượng nước thì tắc nghẽn cũng là một vấn đề cần lưu ý, trong nước
sông suối thường chứa hàm lượng các chất lơ lửng và các vi sinh vật dễ dẫn đến tắc
nghẽn cơ học và tắc nghẽn do sự phát triển của vi sinh vật. Để giảm thiểu tắc nghẽn
và đảng bảo chất lượng nước cần tuân theo các yêu cầu sau [2]:
Tốc độ nước sông đi vào tầng chứa nước phải đủ nhỏ để ngăn cản sự tắc nghẽn của
trầm tích đáy sông.
Khoảng cách di chuyển của nước sông không được quá nhỏ (không nhỏ hơn 50100m) và thời gian di chuyển phải lớn hơn 30-60 ngày.
Việc hạ mực nước để tăng gradient thủy lực cũng cần chú ý hài hòa lợi ích giữa môi
trường, các hoạt động sản xuất nông nghiệp công nghiệp, vui chơi giải trí [2].
Thấm qua đụn cát
Thường được áp dụng ở khu vực ven biển, nước mặt được đưa tới các trũng
cát và thấm xuyên qua các đụn cát tới các trũng cát thấp hơn hoặc các giếng. Phương
pháp này có 2 mục đích chính là cải thiện chất lượng nước và ngăn cản xâm nhập
mặn. Ở Hà Lan phương pháp này được áp dụng rất thành công [9]. (Hình 1.14)
1.4 Nguồn nước bổ sung nhân tạo
1.4.1 Các đặc điểm nguồn nước cần lưu ý
Nguồn nước là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của mô hình BSNT
NDĐ. Số lượng, tính chất vật lý hóa họa và địa điểm nguồn nước ảnh hưởng trực
tiếp đến số lượng và chất lượng của nước được ép và là cơ sở quan trọng để lựa chọn
phương pháp BSNT NDĐ [14].
Địa điểm và khả năng cung cấp của nguồn nước
Việc lựa chọn nguồn nước cung cấp cho bổ sung nhân tạo phụ thuộc vào nhiều
yếu tố, nếu các yếu tố về chất lượng và khả năng của các nguồn như nhau ta sẽ lựa
chọn các nguồn theo thứ tự ưu tiên sau: (i) nguồn có sẵn tại chỗ (ii) nguồn có thể lợi
dụng điều kiện tự nhiên để vận chuyển (iii) nguồn nằm trong khu vực đã có hệ thống
vận chuyển. Vì chi phí xây dựng và vận hành hệ thống vận chuyển nước (đường ống,
kênh dẫn…) cao [6], có thể ảnh hưởng đến tính khả thi về kinh tế của dự án.
Nguồn cung cấp cần đảm bảo lưu lượng cần thiết để hệ thống bổ sung nhân
tạo có thể hoạt động một cách hiệu quả trong thời gian dài. Một số nguồn cung có

tính giai đoạn, cần tính toán nguồn thay thế. Khả năng cung cấp của nguồn cung cấp
có thể ước tính qua số liệu ghi chép trong nhiều năm [6].
Khi nguồn cung cấp dồi dào các phương pháp thấm trên mặt đều phù hợp,
trong đó khả thi nhất là phương pháp bồn thấm và phương pháp hố thấm, hai phương
pháp này có khả năng hấp thụ lớn. Các phương pháp tương tự giếng bổ sung với khả
năng chứa nhỏ đòi hỏi có nguồn cung ổn định hơn. Phương pháp gián tiếp như thấm
qua đáy sông ít bị ảnh hưởng của thay đổi dòng chảy [5].
18


Chương 1
Chất lượng nước
Các yếu tố chất lượng nước ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp BSNT
NDĐ là: đặc điểm vật lý,đặc điềm hóa học, đặc điểm vi sinh vật. Đặc điểm vật lý
nhắc đến các thành phần rắn trong nước, nhiệt độ nước, lượng khí. Đặc điểm hóa
học của nước đề cập đến thành phần và số lượng chất rắn hòa tan. Đặc điểm sinh vật
đề cập đến thành phần và số lượng sinh vật sống trong nước. Trong những điều kiện
nhất định mỗi yếu tố trên đều có thể làm giảm khả năng bổ sung [5].
-

Đặc điểm vật lý:

Nhiệt độ: Hai yếu tố quyết định sự tương thích của nước bổ sung là độ nhớt và tỷ
trọng , khi nước bổ sung lạnh hơn nước đã có trong tầng chứa nó có xu hướng đi
xuống đáy tầng chứa, nước lạnh hơn thì độ nhớt cao hơn do đó di chuyển ít linh động
hơn. Khi nhiệt độ giảm thì khả năng bổ sung nhân tạo cũng giảm theo [7].
Chất lơ lửng: Sự có mặt của các chất lơ lửng trong nước là một trong những nguyên
nhân gây tác nghẽn trong BSNT NDĐ – một vấn đề chính thường gặp trong BSNT
NDĐ [6]. Mức độ tắc nghẽn không chỉ phụ thuộc lượng vật chất lơ lửng trong nước
mà còn phụ thuộc kích thước của lượng vật chất này và kích thước lỗ hổng tầng chứa

nước [7]. Để giải quyết vấn đề tắc nghẽn trên có thể sử dụng các phương pháp lọc
trước, hoặc các biện pháp súc rửa.
Mức độ tác động của hiện tượng tắc nghẽn gây ra do chất lơ lửng còn phụ
thuốc vào phương pháp bổ sung nhân tạo, khi có mặt các chất lơ lửng thì các phương
pháp thấm bề mặt tỏ ra hiệu quả hơn so với các phương pháp thấm ngầm.Các phương
pháp thấm trên mặt phù hợp là hào thấm và mương thấm vẫn vì có dòng nước lưu
thông ngăn cản quá trình lắng đọng , các phương pháp bổ sung gián tiếp thì hầu như
không ảnh hưởng [5].
Không khí: Lượng khí tự do đi vào theo dòng nước có thể ảnh hưởng đến tính thấm
của tầng chứa thông qua các quá trình hóa học và vật lý. Các bọt khí chiếm một phần
lỗ hổng làm cho diện tích lỗ hổng hiệu dụng giảm, ngăn cản dòng thấm. Các bọt khí
này liên kết chặt với các hạt đất và được khuếch tán rất chậm [7]. Ngoài ra các bọt
khí còn xuất hiện do lượng khí hòa tan thoát ra từ nước được bổ cập khi nhiệt độ
nước bổ cập thấp hơn nhiệt độ tầng chứa. Hiện tượng trên xảy ra do khi nhiệt độ tăng
thì nồng độ khí bão hòa giảm, khí hòa tan tách một phần ra khỏi nước thành khí tự
do [6].
-

Đặc điểm hóa học:

Thành phần hóa học của nước bổ sung phải tương thích với nước có sẵn và đất đá
trong tầng chứa nhằm tránh các phản ứng có thể gây giảm khả năng bổ sung. Sự trao
đổi ion có liên quan đến các khoáng vật sét có thể gây nở hoặc khuếch tán trong nước
làm giảm tính thấm của đất đá. Kết tủa hóa học, các phản ứng trao đổi bất lợi là vấn
đề cần quan tâm. Nước bổ sung không được chứa các thành phần độc hại, nếu có
19


Chương 1
phải được tiền xử lý hoặc cần chứng minh quá trình thấm lọc qua đất đá có thể loại

bỏ các chất này [5].
-

Đặc điểm vi sinh vật:

Sự phù hợp về mặt vi sinh vật của nước bổ sung cũng là một yếu tố quyết định tính
hiệu quả của mô hình BSNT NDĐ. Trong nước bổ sung có thể tồn tại các vi khuẩn
gây bệnh không thích hợp cho ăn uống, hoặc có các vi khuẩn gây màu nước và có
mùi vị khó chịu [7]. Các chất thải hữu cơ có thể chứa các vi sinh vật hoặc thúc đẩy
quá trình phát triển của các vi sinh vật này, sự phân hủy chất hữu cơ tại ra dư lượng
nitrat hoặc các sản phẩn độc hại khác [8].
1.4.2 Các nguồn nước
Nước mặt [1,9]:
Nước mặt có thể là nguồn nước BSNT NDĐ quan trọng phụ thuộc vào tình
hình khí hậu. Dưới điều kiện ẩm ướt, lưu lượng sông thay đổi và các sông chảy quanh
năm chiếm ưu thế. Dưới điều kiện khô hạn và bán khô hạn, các sông tạm thời chiếm
ưu thế. Nước sông có thể mang một lượng chất lơ lửng đáng kể, số lượng chất lơ
lửng phụ thuộc vào sự chảy rối và “năng lượng” của sông. Các sông chảy chậm trong
vùng đất thấp chứa khoảng vài chục g/m3, trong khi các suối miền núi chứa vài trăm
g/m3 và dòng chảy đột ngột có thể chứa lượng chất lơ lửng gấp nhiều lần. Các chất
lơ lửng này có thể gây tắc nghẽn nếu nước sông được sử dụng trực tiếp trong các
công trình bổ sung.
Trong các hồ, nước trong, không chảy, không có hoặc rất ít các chất lơ lửng.
Khi không bị nhiễm bẩn do nước thải và dòng chảy từ các hoạt động nông nghiệp,
và các loại tảo không phát triển, nước hồ có thể dùng để thấm trực tiếp không cần
tiền xử lý (Huisman and Olsthoorn,1983).
Nước từ các sông hoặc hồ bị nhiễm bẩn, đặc biệt là nước có chứa các chất thải
công nghiệp cần được xử lý trước khi bổ sung. Trong một vài trường hợp, bồn thấm
có thể dùng để cải thiện chất lượng nước bổ sung thông qua các quá trình vật lý và
sinh hóa.

Dòng chảy mặt từ nước mưa [1,9]:
Các trung tâm đô thị thường có lượng dòng chảy mặt từ nước mưa rất lớn.
Các dòng chảy này có chất lượng nước thay đổi mạnh, lưu lượng lớn nhất xuất hiện
sau các cơn mưa lớn. Để có một sự cung cấp ổn định, cần có các hồ giữ nước mưa,
các vỉa hè tổ ong và các vùng đất sình lầy trong vùng lưu vực sông.
Trong các vùng nông thôn, mưa lớn có thể tạo ra các dòng chảy mặt trên các
cánh đồng nông nghiệp. Có thể cho các dòng chảy mặt chảy vào các giếng đào đường
kính lớn bổ sung trực tiếp cho tầng chứa nước hoặc xây các đập ngăn để giảm lượng
trầm tích lơ lửng, nhưng không ngăn được lượng các chất nhiễm bẩn hòa tan. Vì lý

20


Chương 1
do này không nên bổ sung trực tiếp vào các các giếng mở, mà nên để thấm qua các
lớp đất hoặc sét qua đó loại bỏ một vài thành phần hòa tan.
Dòng chảy từ nước mưa có chất lượng rất thay đổi. Lượng các chất nhiễm bẩn
bao gồm chất bẩn trong khí quyển lắng đọng trên bề mặt lưu vực, tích lũy trên mặt
đường, các hoạt động xây dựng, dòng chảy từ các khu công nghiệp, chất thải động
vật, thực vật phân hủy, các hóa chất sử dụng trong trồng cỏ và làm vườn, chất rò rỉ
từ các hầm phân và rác. Lượng nhiễm bẩn cao nhất có thể thấy trong cơn mưa đầu
tiên, vì vậy không nên dùng nước của cơn mưa đầu tiên để bổ sung.
Nước mưa chảy từ mái nhà chắc chắn là nước bổ sung có chất lượng tốt nhất,
dòng chảy từ các vùng công nghiệp thường chứa lượng chất nhiễm bẩn cao. Lượng
chất nhiễm bẩn trong các dòng chảy mặt từ các vùng đất nông nghiệp ở các vùng
nông thôn thường có thuốc trừ sâu, phân bón cũng như phân động vật, con người và
các nguồn khác. Khi dòng chảy mặt như vậy bổ sung trực tiếp vào tầng chứa nước,
các ảnh hưởng có lợi của thấm qua các lớp đất sẽ bị mất và nguy cơ nhiễm bẩn tầng
chứa nước tăng.
Nước thải [1,9]:

Nước thải là một nguồn nước có thể tích có thể biết trước, rất ổn định với tốc
độ dòng chảy khá đồng nhất và không đổi theo thời gian, làm cho nó trở thành một
nguồn bổ sung rất hấp dẫn. Tuy nhiên khi sử dụng nước thải để bổ sung sẽ gặp phải
một số thách thức quan trọng, như chất lượng nước kém, nước có chứa các vi trùng
gây bệnh, có chứa các hóa chất hòa tan khác và việc sử dụng nước thải để BSNT
NDĐ thường khó được công chúng chấp nhận.
Nhìn chung nguồn nước thải đòi hỏi hai lần xử lý và một lần khử trùng trước
khi sử dụng để bổ sung. Khi sử dụng nước thải ép trực tiếp hoặc bổ sung dưới mặt
đất cần phải xử lý ở mức độ cao hơn để bảo vệ chất lượng NDĐ và ngăn cản tắc
nghẽn công trình bổ sung. Chất lượng của nước thải trong một số tình huống có thể
xấu hơn chất lượng NDĐ tự nhiên hoặc nước sẽ được khai thác. Trong những trường
hợp này các tầng chứa nước được sử dụng như một rào chắn để tránh tái sử dụng trực
tiếp nước thải, tạo ra một vùng đệm vừa bảo vệ sự tăng vọt bất ngờ của chất nhiễm
bẩn vừa tránh sự phản đối của công chúng đối với tái sử dụng nước thải trực tiếp.
Trở ngại cơ bản đối với việc dùng nước thải đã được xử lý là được sự chấp
nhận của công chúng và kinh phí đường ống, trạm bơm, v.v... để vận chuyển nước
từ nhà máy xử lý nước thải tới nơi sử dụng. Phương pháp bồn thấm có ưu điểm cải
thiện chất lượng của nước thải thông qua xử lý nước bằng vật liệu của tầng chứa
nước và hòa tan nước bổ sung với NDĐ tự nhiên (Bouwer, 2002). Sử dụng nước thải
đã xử lý để tưới cỏ dễ dàng được chấp nhận hơn là tưới cho cây lương thực hoặc
phục vụ trực tiếp cho con người và dùng cho cung cấp nước uống.
Các thành phần cần chú ý của nước thải phụ thuộc vào nguồn nước thải, ví dụ
là nước thải công nghiệp hay là nước thải dân dụng. Chất lượng nước thải được xác
21


Chương 1
định bởi chất lượng nguồn nước, sự có mặt và bản chất của nước thải và qui trình
tiền xử lý đã sử dụng. Nước thải đô thị ổn định nhất về mặt chất lượng. Các thành
phần đáng chú ý bao gồm: clo, các chất hữu cơ, các loại hợp chất nitơ, phốt pho, các

sinh vật gây bệnh, và các chất lơ lửng. Các chất nhiễm bẩn có độc thường có trong
thành phần các chất công nghiệp thải ra trong nước thải. Trường hợp nước tưới quay
trở lại hệ thống kênh thoát trên mặt, chất lượng nước có thể bị ảnh hưởng bởi các
chất lơ lửng, chất dinh dưỡng, dư lượng thuốc trừ sâu, hàm lượng muối và các vi
nguyên tố như selen, uran, boron, arsenic.
Nước uống [2,9]:
Nước uống là nguồn nước bổ sung trong các sơ đồ Chứa và Khai thác. Nước
đã xử lý, chất lượng cao được ép qua các giếng khoan vào các tầng chứa nước có áp.
Các sơ đồ này tỏ ra là một phương pháp có lợi và bền vững về mặt môi trường trong
giải quyết nhiều vấn đề (Pyne, 1995). Các sơ đồ này thường được xây dựng bên cạnh
các công trình xử lý (nguồn nước bổ sung) để tiết kiệm chi phí và tận dụng khả năng
xử lý dư thừa. Trong các vùng khô hạn như vùng đồng bằng ven biển Nam Trung
Bộ, nhu cầu nước vượt quá lượng sẵn có từ các nguồn có thể phục hồi. Để bảo đảm
nước sẵn có trong các trường hợp khẩn cấp, cần có một không gian chứa nước nhạt
rất lớn.
Nhận xét:
Ưu nhược điểm của BSNT NDĐ:
Ưu điểm:
-

Gia tăng một cách đáng kể cho khả năng cung cấp nước của tầng chứa
Các phương pháp BSNT NDĐ đa số được vận hành dễ dàng và thường không
yêu cầu các thiết bị đặc biệt
BSNT NDĐ là phương pháp dễ hiểu với các nhà kỹ thuật cũng như toàn dân
Tiết kiệm diện tích so với xây các bồn chứa trên mặt đất, cũng như không cần
di dời tái định cư khi triển khai dự án trên diện rộng.
Khả năng cải thiện, nâng cao chất lượng nước với số lượng lớn
Tận dụng được lượng nước trong mùa mưa dự trữ cho mùa khô, giảm ngập
úng.

Nhược điểm:
-

-

Nguy cơ ô nhiễm tầng chứa nước, thời gian và khoảng cách thấm ngắn, một
vài phương pháp đưa nước trực tiếp vào tầng chứa kéo theo nguy cơ ô nhiễm
tầng chứa.
Sự tắc nghẽn các công trình bổ sung nhân tạo
Một số phương pháp chi phí đầu tư vận hành lớn có thể không khả thi về mặt
kinh tế
Lượng nước được thêm vào không hoàn toàn có thể thu hồi
22


Chương 1
Các vấn đề cần chú ý khi thực hiện bổ sung nhân tạo [2]:
-

Mục tiêu và lợi ích của BSNT NDĐ.
Nguồn nước để BSNT NDĐ.
Đánh giá một vị trí để triển khai BSNT NDĐ.
Phương pháp BSNT NDĐ.
Các vấn đề liên quan đến chất lượng nước.
Các khía cạnh tổ chức và quản lý.
Đánh giá lợi ích của BSNT NDĐ.

1.5 Thu gom nước mưa bổ sung cho nước dưới đất
Việc thu gom nước mưa để sử dụng đã có từ lâu ở nước ta, người dân thường
dùng các vật dụng như lu, chum, hoặc các bể chứa trên mặt, tuy nhiên lượng nước

dự trữ không lớn thường chỉ sử dụng trong một vài ngày. Ở các khu vực đô thị thì
ngập lụt vào mùa mưa đang là một vấn đề nan giải, trong khi vào mùa khô một số
khu vực xảy ra tình trạng thiếu nước. Từ đó ta thấy cân đối nguồn cung cấp nước và
sử dụng nước mưa được hiệu quả hơn có 2 vấn đề: thu gom nước mưa và dự trữ
nguồn nước mưa.
Thu gom nước mưa được thực hiện tùy theo các điều kiện cụ thể có thể chia
làm hai nhóm: thu gom nước mưa ở khu vực nông thôn và thu gom nước mưa ở khu
vực đô thị. Ở khu vực nông thôn thường áp dụng các biện pháp đập ngăn, các hố,
mương thu nước hoặc áp dụng canh tác bậc thang, ở các khu vực đô thị với tỷ lệ xi
măng hóa cao có thể áp dụng thu gom nước từ mái nhà.
Lượng nước mưa có thể thu gom là rất lớn vì vậy cần một bồn chứa tương
thích. Tầng chứa nước dưới đất là một lời giải chính xác cho bài toán trên. Như đã
đề cập ở phần mục đích, dự trữ nước dưới đất mang lại nhiều lợi ích. Việc còn lại là
giải pháp để đưa lượng nước mưa vào tầng chứa. Các vấn đề đã nêu sẽ được trình
bày cụ thể dưới đây.
1.5.1 Thu gom nước mưa ở khu vực đô thị:
Việc thu gom lượng nước mưa chảy tràn trên mặt để bổ sung nhân tạo có thể
không phù hợp với điều kiện hiện nay ở Việt Nam. Lượng nước chảy tràn trên mặt
này có chất lượng không ổn định và thường chứa nhiều các chất lơ lửng, chất hữu
cơ, các chất độc hại. Do đó chỉ thích hợp với các phương pháp thấm trải rộng đòi hỏi
diện tích lớn trong khi quỹ đất hiện tại ở các thành phố là không nhiều. Nguồn
nướctrên có thể được xem xét trong tương lai khi nhu cầu nước tăng cao và các công
nghệ xử lý phát triển hơn.
Một nguồn nước có chất lượng cao có thể xử dụng ngay hoặc bổ sung trực
tiếp vào tầng chứa nước là nguồn nước mưa thu gom từ mái nhà. Tuy nhiên không
được sử dụng nước mưa từ các cơn mưa đầu mùa vì lúc này nước mưa mang theo
lượng lớn các chất ô nhiễm trong không khí đã tích tụ nhiều tháng. Mặt khác mái nhà
sau nhiều tháng mùa khô cũng bám nhiều bụi bẫn thậm chí phân chim. Mái nhà
thường được lắp sẵn hệ thống máng xối hoặc các ống xả nước từ các sân thượng việc
23

Chương 1
lắp đạt thêm các thiết bị để bổ sung nhân tạo rất thuận lợi. Một hệ thống thu gom
nước mưa thường có các bộ phận sau [2]:
-

Bề mặt hứng nước mưa
Lưới che máng xối
Máng xối và ống xối: để dẫn nước từ mái tới bể chứa
Bộ phận lọc lá cây, loại bỏ nước từ cơn mưa đầu tiên và rửa mái: loại bỏ vụn
đá, bụi, lá cây trước khi vào bể chứa
Thiết bị chuyển đổi hướng dòng chảy
Bộ phận lọc trước khi vào bể chứa
Một hoặc nhiều bể chứa
Lưới chống côn trùng và ống xả tràn bể chứa
Hệ thống van kiểm soát tự động mực nước trong bể chứa.
Hệ thống bơm phân phối

Hình 1.15 Mô hình thu gom nước mưa từ mái nhà [2]

Các phương pháp bổ sung nhân tạo thường dùng:
Hố bổ cập
Áp dụng cho tầng chứa nước không áp nằm nông cấu tạo hố bổ cập [2]: Các
hố bổ cập có hình dạng và kích thước bất kỳ và thường có chiều rộng 1 đến 2 m và
chiều sâu 2 đến 3m được lấp bằng cuội (kích thước 5 đến 20cm), sỏi (kích thước 5
đến 10mm) và cát thô (kích thước 1,5 đến 2mm) dưới dạng chọn lọc. Cuội ở đáy hố,
sỏi ở giữa và cát ở trên cùng để hàm lượng bột trong dòng chảy mặt sẽ lắng đọng
trên mặt của lớp cát thô và có thể loại bỏ dễ dàng. Đối với diện tích mái nhà nhò, các
hố này có thể được lấp bằng gạch, đá vỡ. ( Hình 1.16)

24