Các hiện tượng thời tiết cực đoan đang khiến nhiều khu vực trên thế giới cùng lúc phải đối mặt với hai thái cực: hạn hán kéo dài và mưa lũ dữ dội. Trong bối cảnh đó, nhiều quốc gia đang đẩy mạnh các giải pháp bổ sung và lưu trữ nước ngầm nhằm bảo đảm nguồn nước cho mùa khô, đồng thời giảm thiểu nguy cơ ngập lụt trong mùa mưa…

Những đợt nắng nóng liên tiếp đang thiêu đốt châu Âu một lần nữa cho thấy áp lực ngày càng lớn đối với nguồn tàinguyên nước. Tại Đức, nhiều vùng đất vẫn khô hạn nghiêm trọng sau một mùa xuân thiếu mưa.

Theo hệ thống giám sát hạn hán của Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Helmholtz (UFZ), lượng mưa trong tháng 4 và tháng 5 dù cao hơn trung bình ở một số khu vực nhưng vẫn không đủ bù đắp lượng ẩm đã mất ở các tầng đất sâu. Thành phố Munich đã phải cấm người dân bơm đầy các bể bơi tư nhân và tưới cỏ nhằm tiết kiệm nước.

Nước ngầm được hình thành khi nước mưa thấm qua các tầng đất và tích tụ trên các lớp đá hoặc đất sét không thấm nước dưới lòng đất. Đây hiện cung cấp gần một nửa lượng nước uống trên toàn cầu và là nguồn nước gần như duy nhất tại nhiều vùng khô hạn.

NƯỚC NGẦM ĐANG CẠN KIỆT NHANH HƠN BAO GIỜ HẾT

Theo các nhà khoa học, lượng nước ngầm được khai thác trên thế giới hiện đã cao gấp khoảng ba lần so với cách đây 50 năm. Xu hướng này diễn ra trong bối cảnh nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi biến đổi khí hậu khiến các đợt hạn hán kéo dài hơn và xuất hiện thường xuyên hơn.

Đáng lo ngại, ngay cả khi xảy ra những trận mưa lớn, đất khô cứng sau thời gian dài thiếu nước cũng không còn khả năng hấp thụ đủ lượng nước để bổ sung cho các tầng chứa nước ngầm.

Đặc biệt, quá trình đô thị hóa càng khiến tình hình thêm nghiêm trọng. Hàng triệu héc-ta đất bị phủ bê tông hoặc nhựa đường khiến nước mưa chảy tràn trên bề mặt thay vì thấm xuống lòng đất. Điều đó đồng nghĩa với việc lượng nước quý giá này không được tích trữ để sử dụng trong những tháng khô hạn.

Ngay cả tại Đức - quốc gia có lượng mưa tương đối dồi dào - mực nước ngầm cũng đang suy giảm đáng kể. Nhiều địa phương buộc phải khoan giếng ngày càng sâu mới có thể tiếp cận nguồn nước.

Các tầng chứa nước ngầm chỉ có thể phục hồi nếu lượng nước thấm xuống đất lớn hơn lượng nước được khai thác. Tuy nhiên, tại nhiều nơi trên thế giới, tình trạng khai thác vượt quá khả năng bổ sung đã trở thành hiện tượng phổ biến.

NHIỀU CÔNG NGHỆ MỚI GIÚP "GỬI TIẾT KIỆM" NƯỚC DƯỚI LÒNG ĐẤT

Trước thực trạng này, nhiều quốc gia đang phát triển các công nghệ bổ sung nước ngầm, còn gọi là bổ cập tầng chứa nước có kiểm soát (Managed Aquifer Recharge - MAR).

Tại Đức, nhóm nghiên cứu của giáo sư địa chất thủy văn Thomas Baumann thuộc Đại học Kỹ thuật Munich đã phát triển hệ thống "Smart Storm Water Storage" với mục tiêu kết hợp phòng chống lũ lụt và chống hạn hán. Theo nhà nghiên cứu Lea Augustin, ý tưởng của dự án là tận dụng chính lượng nước mưa dư thừa trong các trận mưa lớn.

Hệ thống được triển khai tại vùng trồng hoa bia phía bắc Munich - nơi thường xuyên xảy ra lũ quét nhưng đồng thời cũng thiếu nước ngầm cho sinh hoạt và tưới tiêu.

Với hệ thống này, khi mưa lớn xuất hiện, nước được thu gom vào hồ điều tiết trước khi trải qua quá trình xử lý để loại bỏ chất ô nhiễm. Sau đó, nguồn nước sạch được dẫn qua các đường ống xuống các giếng thấm sâu khoảng 30 mét dưới lòng đất nhằm bổ sung trực tiếp cho tầng chứa nước. Khi cần thiết, lượng nước này sẽ được khai thác trở lại thông qua các giếng khoan.

Tại Windhoek - thủ đô Namibia, quốc gia nằm trên vùng cao nguyên khô hạn - việc bổ sung nước ngầm đã được triển khai từ nhiều thập kỷ trước. Sau khi nguồn nước ngầm bị khai thác quá mức vào cuối những năm 1960, thành phố trở thành một trong những nơi đầu tiên trên thế giới tái chế nước thải thành nước uống. Từ năm 2002, nguồn nước đã xử lý cùng với nước từ các hồ chứa được bơm xuống lòng đất thông qua hệ thống giếng thấm.

So với việc lưu trữ nước trong các hồ chứa trên mặt đất, lưu trữ dưới lòng đất giúp giảm đáng kể lượng nước thất thoát do bốc hơi - một lợi thế đặc biệt quan trọng tại các vùng khí hậu khô nóng.

California của Mỹ cũng coi bổ cập nước ngầm là một trong những chiến lược trọng tâm để thích ứng với biến đổi khí hậu. Theo cơ quan quản lý tài nguyên nước của bang, riêng trong năm 2023, hơn 5 tỷ mét khối nước đã được đưa trở lại các tầng chứa nước ngầm.

Ngoài các hệ thống kỹ thuật hiện đại, nhiều nơi còn xây dựng các hồ thấm hoặc mương thấm để dẫn nước mưa và nước lũ từ từ ngấm xuống đất. Phương pháp này có chi phí thấp hơn nhưng cần diện tích lớn và thời gian dài hơn để nước tới được tầng chứa nước.

TẬN DỤNG THIÊN NHIÊN ĐỂ KHÔI PHỤC NGUỒN NƯỚC

Bên cạnh các giải pháp công nghệ, nhiều chuyên gia cho rằng thiên nhiên cũng có thể trở thành "đồng minh" trong việc bổ sung nước ngầm.

Một trong những biện pháp được đánh giá cao là chủ động cho ngập các cánh đồng khi xảy ra mưa lớn hoặc lũ lụt. Sau khi nước rút, đất vẫn có thể tiếp tục được sử dụng cho sản xuất nông nghiệp, trong khi một phần đáng kể lượng nước đã thấm xuống các tầng chứa nước.

Với việc đất nông nghiệp và đồng cỏ chiếm khoảng 40% diện tích đất toàn cầu, giải pháp này được đánh giá có tiềm năng rất lớn. Tuy nhiên, việc triển khai phải bảo đảm cây trồng không bị hư hại, đồng thời ngăn ngừa chất ô nhiễm hoặc mầm bệnh theo nước lũ xâm nhập vào nguồn nước ngầm.

Một hướng đi khác là phục hồi các dòng sông về trạng thái tự nhiên. Khi lòng sông được mở rộng và kết nối trở lại với vùng ngập lũ, nước lũ có thêm không gian để lan tỏa, hình thành các nhánh sông và ao nông, tạo điều kiện cho nước từ từ thấm xuống đất. Các vi sinh vật trong vùng ngập lũ cũng góp phần lọc sạch nguồn nước trước khi nước đi vào tầng chứa nước ngầm.

Tại Đức, nhiều địa phương còn áp dụng phương pháp lọc bờ sông để khai thác nước uống. Nước ngầm được bơm từ các giếng gần sông hoặc hồ, tạo ra chênh lệch áp suất khiến nước mặt thấm qua các lớp đất trước khi vào giếng. Trong quá trình này, nước được lọc tự nhiên. Riêng tại Berlin, hơn một nửa nguồn nước uống được cung cấp theo phương thức này.

Ngoài ra, các đập thấm được xây dựng trong lòng sông giúp làm chậm dòng chảy, tạo điều kiện để nhiều nước hơn ngấm xuống đất. Ở Kenya và nhiều quốc gia khô hạn khác, các đập cát được xây dựng dọc theo sông nhằm giữ lại lượng cát do nước lũ mang đến trong mùa mưa. Lớp cát này trở thành một "bể chứa" tự nhiên, vừa lưu giữ nước vừa tiếp tục lọc nước trước khi bổ sung cho tầng nước ngầm. Nhờ đó, người dân vẫn có thể khai thác nước qua các giếng trong suốt mùa khô.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu khiến chu kỳ hạn hán và mưa lũ ngày càng cực đoan, các chuyên gia nhận định việc coi nước ngầm là "kho dự trữ" chiến lược, kết hợp giữa các giải pháp công nghệ với phục hồi hệ sinh thái tự nhiên, sẽ là một trong những chìa khóa quan trọng để bảo đảm an ninh nguồn nước và tăng khả năng chống chịu trước các hiện tượng thời tiết cực đoan trong tương lai.