Embedded Files
Đảo Norfolk, một hòn đảo nhỏ xinh đẹp cận nhiệt đới nằm ở khoảng 1500km về phía đông nam từ thành phố Brisbane, tiểu bang Queensland. Hòn đảo là phần sót lại của một ngọn núi lửa đã tắt, với diện tích vào khoảng 35.7km2, với địa chất chủ yếu bao gồm các loại đá bazan và tro núi được ăn mòn sâu, thổ nhưỡng phong phú và có khả năng thấm nước cao.
Từ những năm 1970, đã có sự suy giảm lượng mưa đáng kể ở Đảo Norfolk. 23 mùa xuân trong số 25 năm gần đây, lượng mưa được ghi nhận là dưới mức trung bình dài hạn. Có nhiều mô hình khí hậu đã dự đoán rằng tới mùa đông và mùa xuân tiếp theo, Đảo Norfolk sẽ tiếp tục khô hạn hơn. Với lịch sử khô hạn kéo dài, và nhiệt độ tăng theo mùa trong tương lai, dự đoán về suy giảm lượng mưa dài hạn sẽ dẫn tới sự giảm mạnh về tái tạo dòng chảy ngầm và dòng chảy mặt trên đảo.
Điều này cũng là điều kiện được thấy ở một số vùng đông nam và tây nam của Australia, cũng như nhiều hòn đảo khác trên vùng Thái Bình Dương. Những thách thức này đòi hỏi các cơ quan quản lý nguồn nước cần nâng cấp các giải pháp lưu trữ nước cho nhu cầu sử dụng hiện tại và tương lai.
Tác động căng thẳng về an ninh nguồn nước có thể xóa sổ hoàn toàn một cộng đồng nhỏ như Đảo Norfolk. Nhưng nếu có thể trang bị tốt kiến thức, chúng ta có thể quản lý được rủi ro đó tốt hơn, và giảm thiểu được nhiều ảnh hưởng có hại trong tương lai.
Đây chính là lý do vào năm 2019, CSIRO cử đoàn khoa học tới đánh giá và hỗ trợ cộng đồng Đảo Norfolk. Một cơ quan quản lý khẩn cấp của Đảo Norfolk đã được thành lập, cùng với CSIRO để đưa ra nỗ lực cứu lấy hòn đảo này dưới tác động của khô hạn kéo dài. Quan trọng hơn, CSIRO cung cấp tư vấn về khoa học, nhưng không tác động trực tiếp tới quy hoạch cụ thể của người dân trên đảo, cũng như đưa ra bất kỳ đề xuất quy hoạch gây tới áp lực lên dân cư và nguồn nước của họ trên đảo. Video ngắn tóm tắt về hoạt động của CSIRO có thể xem ở đây: https://vimeo.com/367916003
Bài viết này là để tóm tắt dự án trên của CSIRO. Dù toàn bộ thông tin về dự án đều được công bố trên trang web của CSIRO, nhưng mình mong muốn khi được viết sang tiếng Việt, nhiều người sẽ được tiếp cận tới dự án hơn, từ đó có thể có được ý tưởng tốt hơn cho công tác chiến đấu với hạn hán, hạn mặn đang xảy ra ở vùng ĐB sông Cửu Long. Mọi thông tin trong bài viết đều thuộc về CSIRO, và xin liên hệ trực tiếp với mình nếu các bạn đọc muốn đưa lại thông tin hoặc tìm hiểu thêm về dự án. Mình xin cảm ơn.
Một số tóm tắt:
Rủi ro về việc cạn kiệt nguồn nước uống trên đảo Norfolk được Uỷ ban quản lý khẩn cấp của Đảo Norfolk cung cấp vào đầu năm 2019. Với vị trí địa lý khá cô lập, các biện pháp hỗ trợ để phản ứng kịp thời với bất kì tình trạng khẩn cấp về nước nào trên hòn đảo cũng không dễ dàng triển khai.
Lượng mưa trên đảo giảm giữa năm 1970 và 2020 là 1184mm/năm, so với giữa năm 1915 và 1969 là 1334mm/năm, giảm 11%. Việc sụt giảm lượng mưa này xảy ra với tất cả các mùa trong năm trừ mùa hè, và giảm lớn nhất là vào mùa thu chuyên sang mùa đông. Sự sụt giảm này cũng nhất quán với nhiều nơi khác nhau trên toàn cầu.
Sự thay đổi lâu dài về lượng mưa trên đã dẫn tới một sự thay đổi lớn trong tình trạng thủy văn của Đảo Norfolk. Nhiều mô hình cho thấy sự sụt giảm về việc tái nạp dòng chảy ngầm có thể lên tới 5 lần so với sự sụt giảm về lượng mưa ở cùng thời gian.
Các mô hình dựa trên số liệu có sẵn cũng chỉ ra rằng thể tích đất đá bão hòa bởi nước cũng sụt giảm khoảng gần 1 nửa (± 50%) so với năm 1970. Những mô hình địa chất ba chiều cho thấy rằng số lượng giếng khô đã tăng từ khoảng 70 lên 210 giếng vào cuối năm 2019 (trên tổng số khoảng 500 giếng trên toàn đảo). Nếu mực nước ngầm tiếp tục giảm đồng đều thêm khoảng 10-20m trên toàn đảo, số lượng giếng khô sẽ tăng lên khoảng 325-400 tương ứng. 21 mô hình khí hậu đã được chạy và đánh giá rằng lượng mưa hằng năm trung bình của Đảo Norfolk sẽ giảm trong tương lai, và tiềm năng của quá trình bay hơi cũng tăng mạnh hơn do sự nóng lên của khí hậu toàn cầu.
CSIRO đưa ra một số lựa chọn cho cộng đồng đảo để giảm rủi ro dựa vào các nguồn lực có sẵn về cơ sở hạ tầng, giá trị cộng đồng, và hiệu suất, chi phí cho các lựa chọn.
Lựa chọn có chi phí thấp nhất là xây dựng cơ sở hạ tầng trữ nước và xử lý nước cho các giếng (khoảng tầm 100 nghìn đô la cho mỗi giếng nước). Tuy nhiên để lựa chọn này được triển khai, các chủ đất phải sẵn lòng cho phép chính quyền đào giếng sâu hơn. Lựa chọn này có khả năng đưa ra giải pháp trung hạn cho hòn đảo (khoảng 10 tới 30 năm), tuy nhiên không phù hợp với việc ứng phó dài hạn (>30 năm).
Lựa chọn tiếp theo là xây dựng và sử dụng nhà máy lọc nước muối. Lựa chọn này có chi phí rơi vào khoảng 515 nghìn đô la, và có khả năng chống chọi lâu dài với bất kể biến đổi của khí hậu trong tương lại, tuy nhiên chi phí vận hành, duy trì và bảo dưỡng lại lớn, cũng như đòi hỏi một lượng năng lượng lớn trong quá trình vận hành.
Hệ thống thu nước mưa trên mái ở các quy mô cụm dân cư cũng được tính toán. Các bể chứa nước mưa mặc dù có thể cung cấp ít nước hơn các lựa chọn khác, nhưng lại có thể được chấp nhận bởi cộng đồng địa phương bởi tính lưu động của lựa chọn này.
Việc xây dựng các giếng nước ngầm mới trên địa hình đá núi lửa là một lựa chọn đắt đỏ (khoảng 1.1 triệu đô la). Chi phí tính toán cũng không thể chắc chắn vì cần thêm chi phí thăm dò trước khi khoan giếng. Tuy nhiên nếu có thể thiết lập, thì lựa chọn này có thể cung cấp nước một cách đáng tin cậy trong thời gian dài hạn.
Một đập hẻm nước (gully dam) cũng có thể xây và đặt tại khu vực Cockpit Falls. Chi phí cho việc xây đập có thể lên tới 1.36 triệu đô la, nhưng lại là lựa chọn rẻ nhất nếu tính toán về chi phí cho mỗi lít nước có thể cung cấp. Lượng nước được cung cấp bởi hồ chứa trên sẽ đảm bảo được toàn bộ nhu cầu và phát triển của người dân trong dài hạn. Tuy nhiên, việc thiếu thông tin về lưu lượng dòng chảy, cũng như sự không chắc chắn trong phản ứng của sông Cascade trước sự thay đổi của lượng mưa, làm cho việc tính toán hiệu suất của đập trở nên không chắc chắn.
Nếu chỉ tập trung vào từng hộ gia đình, và tăng dung tích bể chứa cho từng hộ, lại là một lựa chọn đắt đỏ (>10 triệu đô la). Nhiều hộ gia đình cũng chưa có hệ thống cung cấp hay thoát nước kết nối với nguồn nước thu về mái vào bể chứa, làm tăng thêm chi phí của lựa chọn này. Tuy nhiên, việc cải thiện và tăng cường hiệu suất thu và lọc của ống thoát nước của từng hộ gia đình, qua đó thu thập nước từ mái, cũng như nước mưa ở các khu vực khác nhau, có thể có lợi ích lâu dài tới môi trường đất trên đảo.
Cuối cùng, việc cắt bỏ các loại cỏ có rễ bám sâu cũng là một phương pháp để giảm sự suy giảm của mực nước ngầm, đồng thời mang lại các lợi ích môi trường khác cho hệ thống sinh thái trên đảo.
Có thể nói rằng, không có biện pháp nào là tối ưu nhất, và cần sự kết hợp của nhiều lựa chọn khác nhau trong các khung thời gian khác nhau, từ đó cung cấp được tính dự phòng và hiệu quả chi phí. Đảo Norfolk có một hạn chế lớn là việc thiếu dữ liệu giám sát dài hạn, nên để đánh giá tốt hơn trong tương lai, cũng cần xây dựng trạm giám sát quan trắc để giúp quản lý tốt hơn và các các đánh giá chính xác hơn trong tương lai.
Khí hậu:
Đảo Norfolk có lượng mưa trung bình hàng năm là 1263mm trong khoảng thời gian từ năm 1915 đến năm 2019.
Lượng mưa cao nhất vào tháng 4 tới tháng 8 (các tháng mùa thu và mùa đông).
Sự giảm lượng mưa hàng năm và thay đổi trong các mẫu mùa trên Đảo Norfolk là nhất quán với các mẫu mô hình toàn cầu đã quan sát được.
Một đặc điểm đáng chú ý về lượng mưa của Đảo Norfolk là sự giảm lượng mưa hàng năm từ khoảng năm 1970, biểu hiện dưới dạng các chuỗi năm khô hạn trong những thập kỷ gần đây.
So với giai đoạn từ năm 1915 đến năm 1969 (1334 mm/năm), lượng mưa hàng năm trung bình giảm 11% cho giai đoạn từ 1970 và năm 2020 (1184 mm/năm).
So với giai đoạn từ năm 1945 đến năm 1969 (1386 mm/năm), lượng mưa hàng năm trung bình giảm 12% từ năm 1970 tới năm 1994 (1223 mm/năm) và giảm 17% từ năm 1995 tới năm 2019 (1145 mm/năm).
Sự giảm lượng mưa đã xảy ra trong tất cả các mùa trừ mùa hè, với sự giảm lớn nhất vào mùa thu và mùa đông.
Có một sự tăng về nhu cầu nước cho cây trồng từ khoảng năm 1990, một phần là do sự gia tăng nhiệt độ, nhưng nguyên nhân chủ yếu là từ sự gia tăng của tốc độ gió trên Đảo Norfolk.
Có sự đồng thuận mạnh mẽ giữa 21 mô hình khí hậu toàn cầu (~80%) rằng lượng mưa trung bình hàng năm trên Đảo Norfolk sẽ giảm trong tương lai và rằng sự bay hơi tiềm năng sẽ tăng lên (~90%).
Tất cả các mô hình đều đồng ý về việc giảm lượng mưa vào mùa xuân trên Đảo Norfolk, và 90% đồng thuận về việc giảm lượng mưa mùa đông. Khoảng 40% và 25% các mô hình dự đoán sự giảm lượng mưa lớn hơn 20% vào mùa xuân và mùa đông tương ứng. Không có sự đồng thuận giữa các mô hình về hướng thay đổi của lượng mưa cho mùa hè và mùa thu.
Có một xu hướng tăng nhiệt độ không khí và nhiệt độ mặt biển tại Đảo Norfolk và sự đồng thuận mạnh mẽ giữa các mô hình khí hậu toàn cầu rằng điều này sẽ tiếp tục trong tương lai.
Sự tăng nhu cầu bay hơi trên Đảo Norfolk đã phát sinh từ sự tăng nhẹ về nhiệt độ nhưng chủ yếu là từ sự tăng tốc của gió kể từ năm 1990. Sự tăng tốc của gió là nhất quán với các nghiên cứu khác, cho thấy tốc độ gió bề mặt đã tăng qua biển nhưng giảm trên các lục địa lớn trong ba thập kỷ qua.
Kết hợp với lượng mưa giảm, thay đổi trong tốc độ gió dẫn đến nhu cầu tưới cây trồng tăng lên.
Địa chất:
Đảo Norfolk và đảo láng giềng Phillip là những phần còn lại của một hệ thống núi lửa bị mòn và xói mòn bắt đầu hình thành sau hoạt động núi lửa khoảng 2 đến 3 triệu năm trước.
Đảo có diện tích khoảng 35,7 km2 và chủ yếu được tạo thành từ các tảng đá bazan và tuffs đã bị mòn sâu, thổ nhưỡng dinh dưỡng cao, và có khả năng thấm cao, phù hợp cho nhiều loại cây trồng.
Sáu loại đất chiếm đa số trên đảo được hình thành từ các lớp đá bazan với tro và tuffs xen kẽ. Những loại đất này đều có bề mặt cứng và cấu trúc rất chặt chẽ với khả năng thấm nhanh.
Những loại đất nung nhiệt này có khả năng giữ nước cao (~120 mm/m).
Hiện tượng xói mòn trên đảo Norfolk được thấy rõ từ ba quá trình, bao gồm trượt đất, sụt lún (sạt lở) và xói mòn mặt phẳng, góp phần làm đầy các khu vực thấp trên đảo.
Đất có cấu trúc sét (>35% sét) trải dài trong toàn bộ đảo, và với sự nén phù hợp, nền đất này rất phù hợp cho việc xây dựng các hồ chứa.
Đá và cát phù hợp cho việc xây dựng thì lại rất hiếm hoi trên Đảo Norfolk. Bê tông phải được nhập khẩu vào đảo và rất đắt đỏ.
Đảo Norfolk có nhiều khu vực nhỏ chứa một số loại đất có độ acid cao nhất trên thế giới.
Đất acid sulfate là các loại đất tự nhiên, trong đó axit sulfuric có thể được tạo ra trong quá trình tích luỹ hữu cơ. Chúng được hình thành dưới điều kiện ngập nước trong các vùng đất ẩm trên Đảo Norfolk.
Mặc dù diện tích các loại đất này không nhiều, nhưng chúng lại xuất hiện ở nhiều khu vực có dòng chảy qua, và có thể ảnh hưởng tới các lựa chọn cung cấp nước trên đảo.
Nếu để yên, các loại đất acid sulfate này đều vô hại, tuy nhiên nếu bị xáo trộn và hòa khí, chúng lại có thể trở thành loại đất có hại cho con người. Dưới điều kiện khí hậu khô hanh hiện tại và ở các khu vực có hoạt động của con người (thuỷ lợi, đào, xây dựng hồ chứa), nơi các loại đất này có thể tiếp xúc với không khí, chúng có thể bị oxy hóa và tạo ra acid sulfuric, từ đó hình thành đất hữu cơ sulfuric có pH <4. Điều này dẫn tới sự suy thoái về môi trường cục bộ ở các tường hồ chứa và cầu cảng ở một số khu vực như Kingston hay Authurs Vale.
Trong tương lai, với khí hậu tiếp tục khô hạn hơn, các hoạt động oxy hóa trên sẽ xảy ra mạnh mẽ hơn, làm tăng nguy cơ suy thoái môi trường và giảm độ pH xuống dưới 4.5 cho một khu vực lớn của đảo.
Địa chất thủy văn:
Các vụ phun trào trên mặt đất từ hàng triệu năm trước đã tạo nên một môi trường địa chất thủy văn phức tạp và đa dạng trên đảo Norfolk.
Các hệ thống nước ngầm trên đảo được hình thành chủ yếu từ quá trình phong hóa và sự nứt gãy của các dãy đá bazan. Đa số các giếng khoang và giếng tự nhiên trên đảo đều nằm trong các hệ thống này. Chỉ một số ít giếng trên đảo là chưa qua quá trình phong hóa. Những hệ thống nước này lại có thể tích hạn chế và dễ bị xâm nhập bởi nước biển.
Các bể chưa nước ngầm trên đảo tập trung cục bộ và thoát nước theo các lưu vực lớn. Hầu hết các bể chứa đều kết nối với nhau bởi sự thấm dọc từ các lớp đá bazan.
Nước ngầm được tái tạo chủ yếu từ các phần cao nguyên phía nam của đảo, tuy nhiên khá ít thông tin về sự tái tạo nguồn nước ngầm này được đưa ra. Nước ngầm ở các cao nguyên này có độ cao khoảng 100m so với mực nước biển, đưa ra một tầng nước ngầm có tiềm năng duy trì cao.
Thời gian các bể nước ngầm có thể trữ nước dao động từ vài năm tới vài chục năm ở các khu vực thoát xả cao, và có thể lên tới vài trăm năm ở các khu vực có cường độ xả nước từ sông thấp. Tuy nhiên một số khu vực đất đá lại có tốc độ phong hóa cao hơn, dẫn tới dòng chảy ở các khu vực này lại cao hơn.
Phần bắc của đảo, phía bắc đến phía tây bắc của một đường chạy dọc theo sông Mission và sông Broken Bridge, là ranh giới địa mạo tương đối phẳng, tương đương với một ranh giới cấu trúc núi lửa phân chia giữa hố núi lửa chính trên núi Pitt và núi Bates và tấm lớp đá nham phía nam. Ranh giới này chia đảo thành hai đơn vị địa chất thủy văn học khác nhau.
Phần bắc của đảo khác biệt so với phần nam ở chỗ các đặc điểm xả nước ngầm ra biển ít hơn. Tất cả các dòng sông ở phía bắc của ranh giới này theo cư dân địa phương thì hiếm khi có dòng chảy mạnh.
Cân bằng nguồn nước trên Đảo Norfolk:
Để đánh giá được các phương án cải thiện sự chống chịu của Đảo trước tình trạng khô hạn kéo dài, sự hiểu biết về khí hậu và thủy văn của đảo là cần tiết.
Lượng mưa trên đảo sẽ được chia ra thành hai thành phần chính, phần bay hơi và phần không bay hơi. Phần không bốc hơi của lượng mưa lại được chia thành phần nước mặt và phần nước ngầm.
Các bể nước ngầm được tái tạo từ mưa sẽ từ các vách đá mà đi vào các dòng sông, qua đó đổ ra biển. Thực vật trên đảo sẽ góp phần lớn vào việc bay hơi của phần nước này. Phần nước mặt sẽ đi vào các con sông và đổ ra biển.
Sự bay hơi:
Cây cỏ rễ sâu sẽ hút nước nhiều hơn, và dẫn tới sự bay hơn nhiều hơn so với các cây rễ nông.
Bay hơi là quá trình mà nước bị mất từ môi trường mở, từ thực vật, vào không khí. Qúa trình bay hơi này phụ thuộc nhiều vào năng lượng mặt trời, gió, và sự có sẵn của nguồn nước.
Quan trắc từ các cảm biến từ xa có thể cho thấy là các cây lá cứng trên đảo và các cây keo, và các cây gai có rễ sâu, có sự bay hơi tương đương nhau, trong khi đó các khu rừng có cây thóc (Araucaria heterophylla) lại có lượng bay hơi thấp hơn.
Các mô hình cũng cho thấy là sự bay hơi trên đảo giảm khoảng 3 tới 4 lần so với độ giảm của lượng mưa trên đảo. Trong giai đoạn từ năm 1945 tới năm 1969, lượng mưa và sự bay hơi giảm lần lượt là 12% và 3% so với giai đoạn từ năm 1970 tới năm 1994. Tương tự, so với giai đoạn từ 1945 tới 1969, thì lượng mưa và lượng bay hơi từ 1995 tới 2019 giảm 17% và 5%.
Điều này xảy ra vì trong các năm khô hạn, các loại thực vật cần nhiều nước sẽ tìm cách tối ưu quá trình bay hơi cho sự phát triển tối ưu, do đó sự giảm lượng bay hơi thường sẽ ít hơn sự giảm lượng mưa.
Sự tái tạo bể nước ngầm:
Ước tính thì nước ngầm được tái tạo biến động trong khoảng 115mm/năm tới 330mm/năm, cao nhất ở các khu vực cao nguyên và các dốc núi. Trung bình thì khả năng tái tạo vào khoảng 220mm/năm (vào khoảng 20% lượng mưa) trong giai đoạn từ năm 2010 tới năm 2019.
Sự suy giảm trong việc tái tạo các bể nước cao hơn khoảng 2 lần so với sự suy giảm lượng mưa trong cùng khoảng thời gian. So với giai đoạn từ năm 1945 đến năm 1969 (487 mm/năm), tiềm năng tái tạo giảm đi 26% (363 mm/năm) giữa năm 1970 và 1994 và 40% (295 mm/năm) so với giữa năm 1995 và 2019. Trong số những sự giảm này, khoảng 85% sự giảm xuất phát từ sự khác biệt về khí hậu (tức là chủ yếu là sự giảm lượng mưa) và 15% do thay đổi trong thực vật (tức là sự tăng lên của thực vật gỗ có rễ sâu), trung bình trên toàn đảo.
Mực nước ngầm:
Nhìn chung mực nước ngầm trên đảo đang giảm dần, với lượng xả thất thoát nước nhanh hơn nhiều so với tốc độ tái tạo các bể.
Mực nước ngầm giảm khoảng 5m tới 20m từ giữa cuối 1970 tới cuối 2019, tương đương với giảm khoảng 45,000 ML (khoảng 50%) toàn bộ lượng nước ngầm trong 45 năm qua, với lượng xả vượt lượng tái tạo khoảng 1,000 ML/năm.
Có một sự sụt giảm mực nước bất thường ở giữa sông Town và vịnh Ball Bay.
Trong thập niên 1970, trong số khoảng 500 giếng trên đảo, có 70 giếng khô nước. Tới năm 2019, số giếng chết này là 210 giếng. Nếu mực nước ngầm tiếp tục giảm với tốc độ hiện có, thì số giếng khô sẽ tăng lên 400 giếng cho 20m giảm mực nước.
Các bể nước ngầm thường mất nước qua nhiều quá trình khác nhau. Qúa trình khai thác nước (1-2%), nước thấm vào các sông suối (~15%), thực vật (~1%), và xả thấm ra biển qua các vách đá (~80-85%).
Cộng đồng đảo khai thác khoảng 120 ML/năm nước ngầm (vào khoảng 4mm lượng mưa). Điều này có thể chiếm một lượng rất nhỏ (~2%) lượng nước ngầm tái tạo, nhưng có thể tạo ra sự khác biệt tới 6-18% giữa việc tái tạo nước và thất thoát nước ngầm trong 45 năm qua.
Phương pháp thu gom nước mưa từ mái tôn:
Hệ thống thu gom nước mưa từ mái tôn trên đảo Norfolk có độ tin cậy khá cao so với nhiều khu vực khác của nước Úc. Tuy nhiên, việc đảm bảo nguồn nước từ các hệ thống này vẫn là một thách thức lớn.
Chi phí lắp đặt bể chứa nước mưa trên đảo cao hơn nhiều so với trên đất liền (từ 40-100% cao hơn), chủ yếu là tới từ chi phí vận chuyển.
Cách tiết kiệm chi phí nhất là sử dụng mái tôn hiện có từ các hộ gia đình và kết nối nó với các bể chứa hiện có, chi phí sẽ tập trung chủ yếu vào việc cải thiện các ống dẫn nước mưa.
Tổng dung tích bể chứa gia đình trên toàn bộ đảo ước tính vào khoảng 70 triệu lít, trong đó khoảng 1/3 là bể ngầm bằng bê tông. Dung tích trung bình của mỗi bể là khoảng 54 nghìn lít.
Theo mô hình, các bể nước thấp nhất vào khoảng giữa cuối tháng 1 tới cuối tháng 3, đây cũng là thời điểm mà mực nước ngầm thấp nhất.
Lượng nước sử dụng và độ tin cậy về chất lượng nước có liên quan chặt chẽ với nhau. Khi tăng lượng nước sử dụng, sẽ giảm độ tin cậy của nguồn nước cung cấp. Tăng dung tích bể chứa sẽ tăng độ tin cậy của nguồn nước, và cho phép tăng lượng nước sử dụng.
Dựa trên lượng mưa trên đảo Norfolk từ năm 1915 đến 1969, một hộ gia đình có diện tích mái tôn là 200 m2 và dung tích bể chứa là 50.000 lít có thể cung cấp 525 và 575 lít nước trong 95% và 90% số ngày tương ứng. Dựa trên các hồ sơ mưa từ năm 1970 đến 2019, cùng hệ thống thu gom nước mưa từ mái tôn có thể cung cấp 400 và 450 lít nước trong 95% và 90% số ngày tương ứng. Điều này tương đương với việc giảm cung cấp nước khoảng 20%, gần như gấp đôi so với sự giảm của lượng mưa trong cùng giai đoạn. Điều này là do đã xảy ra các thay đổi trong mẫu mưa quan trọng cho việc thu gom nước mưa từ mái tôn.
Các hộ gia đình có lượng nước mưa dư thừa có thể giúp các gia đình khác. Tuy nhiên trong giai đoạn khô hạn đỉnh điểm, tính toán cho thấy là các dung tích dư thừa này không thể đáp ứng nhu cầu của toàn bộ cư dân trên đảo.
Có nhiều chiến dịch cộng đồng về bảo tồn nước được đưa ra, nhưng hầu hết đều thất bại hoặc có ít tác động.
So với các phương án khác, việc tăng dung tích bể chứa của các hộ gia đình trên đảo được xem là đắt đỏ hơn nhiều so với các phương án khác. Ngoài ra, để đạt được độ tin cậy của bể chứa 100%, sẽ có chi phí cao hơn khoảng 12.5% so với khi đạt độ tin cậy 95%.
Dung tích bể chứa nước mưa chỉ tăng được tối đa dựa vào lượng nước mưa mà diện tích mái tôn có thể đổ xuống, tạo nên hạn chế cho phương pháp này.
An ninh nguồn nước cho toàn bộ đảo sẽ không đạt được nếu chỉ sử dụng phương pháp tăng dung tích bể chứa nước mưa.
Các "trang trại" thu gom nước mưa
Thay vì ở quy mô các hộ gia đình, cũng có thể xây dựng các hệ thống thu gom nước mưa từ mái tôn với quy mô các cụm dân cư và một hoặc nhiều bể chức nước mưa cộng đồng.
Đã có một số doanh nghiệp xây dựng các cụm chứa nước như thế trên Đảo Norfolk. Ví dụ ở hội trường Rawson với diện tích tới 3006m2 mái, với hệ thống 15 bể chứa 0.5 ML mỗi bể. Hệ thống này được xây dựng tốn khoảng 1.95 triệu đô và có thể cung cấp 35-40 kL/ngày trong liên tiếp 90 ngày trong các năm khô hạn cho quận Rawson.
Trang trại nước mưa có điểm cộng là không đòi hỏi nhiều cơ sở hạ tầng để vận hành và có thể đặt được nhiều địa điểm trên toàn đảo, từ đó giảm thiểu khoảng cách nước cần được di chuyển.
Hạn chế chính nhất với phương pháp này là hạn chế về sự có sẵn của diện tích đất sử dụng, cần một bãi đất trống phẳng phù hợp cho các bể chưa nước lớn. Xây dựng các bể chưa mới bê tông sẽ rất tốn chi phí, và việc đào đất lên để xây dựng sẽ rất khó để thực hiện.
Khoan giếng ở các khu vực có khe đá nứt sâu:
Lượng nước sinh ra từ các khe đá này thường thấp và ước lượng giao động từ 0.1 tới 3.8L/s, và chỉ có thể bơm được trong khoảng một vài giờ mỗi lần, vài lần mỗi tuần. Các giếng khoang này nên được đặt các các khu mực cao hơn mực nước biển để tránh nguy cơ xâm nhập của nước mặn.
Điều này có nghĩa là cần có nhiều giếng khoan như thế để đổ vào bể chưa nước lớn. Đòi hỏi sự hợp tác của chủ đất, bao gồm sự cho phép khoan giếng và xây dựng các bể chứa nước lớn, cũng như sự sử dụng của các xe chở nước đi ra vào khu vực đất của họ.
Việc sử dụng nước từ các khe nứt này không ảnh hưởng lớn tới quá trình cân bằng nước ngầm, vì lượng nước lấy ra từ quá trình này nhỏ và chậm hơn nhiều so với lượng nước ngầm được xả ra hiện tại từ các nơi khác (<5%).
Xây dựng đập đất và các hồ chứa:
Đảo có một lượng lớn đất sét có chất lượng tốt, có thể sử dụng trong việc xây dựng các con đê đất. Các con đê này khi chắn các dòng suối có thể tạo thành các hồ chứa nước tự nhiên. Tuy nhiên, để tránh rò rỉ, việc lót hồ cũng làm tăng chi phí. Hồ chứa Headstone hiện tại của đảo có khuyết điểm lớn nhất là nước bị rò rỉ thấm qua móng thành đê.
Từ đó có thể xem xét xây dựng các hồ chứa ở các khu vực có nền đất sét acid, vì có tính thấm vừa phải hơn, tuy nhiên cần phải tính toán tới việc các hồ chứa ở các khu vực này sẽ chịu chi phí trong việc quản lý và xử lý liên tục sự ảnh hưởng của chất acid peat tới nguồn nước, để tránh nguy cơ tiềm ẩn tới sức khỏe của con người, động vật, và môi trường. Đây là một hoạt động tốn kém và phức tạp.
Một con đập tiềm năng tại Cockpit Falls trong Khu bảo tồn Cascade có một số ưu điểm hơn so với các địa điểm đập tiềm năng khác được điều tra trên Đảo Norfolk. Đây là khu vực có ước lượng dòng nước dồi dào, và không có acid peat trong đất, cũng như có diện tích thu nhận nước lớn tới 6.3km2.
Một đập đất đê cao 8.3 mét sẽ cung cấp một dung tích lưu trữ là 28.1 ML. Hồ chứa, mà sẽ hoàn toàn nằm trong khu bảo tồn, sẽ chiếm diện tích 1.38 ha và sẽ cần phải được lót. Toàn bộ dự án được ước tính có giá khoảng 1.36 triệu đô la. Hồ chứa có thể cung cấp tối đa 290 kL/ngày trong 90 ngày trong 50% và 20% ngày khô hạn nhất.
Tuy nhiên, Khu bảo tồn Cascade nằm trên Danh sách Di sản Đảo Norfolk và được bảo vệ theo Luật Di sản 2002 (NI). Nó có ý nghĩa môi trường quốc gia và các giá trị khác được bảo vệ theo Luật Bảo vệ Môi trường và Đa dạng Sinh học 1999 (Cth) (EPBC Act), nên cũng sẽ phức tạp để thực hiện phương pháp này.
Kiểm soát quá trình tái tạo nước ngầm:
Quá trình tái tạo nước ngầm có kiểm soát là việc nạp nước một cách cố ý vào các bể nước ngầm. Ba quá trình nạp nước ngầm có kiểm soát hiện tại được sử dụng trên đảo là thẩm thấu qua suối, hồ, thác (infiltration swales, infiltration ponds or basins, and recharge weirs).
Hầu hết các nước mặt trên đảo đều ở các khu vực nơi mực nước ngầm gần mặt đất hoặc có cơ sở hạ tầng không thấm nước. Các vị trí này thường không phù hợp với việc nạp nước ngầm có kiểm soát.
Dưới điều kiện khí hậu khô hạn và sự sụt giảm trong lượng mưa kéo dài, việc tái tạo nước ngầm có kiểm soát cần được đưa tới cấp địa phương. Nước từ các bề mặt không thấm như đường, mái, bê tông, sẽ được điều tiết để đổ ra sông, hồ, nơi có sự thẩm thấu vào các bể nước ngầm. Việc đặt các hệ thống thẩm thấu nước ở các khu vực bề mặt không thấm nước (như hai bên mặt đường sân bay), có thể là một chiến lược giúp cải thiện việc tái tạo này. Các hệ thống này có chi phí tương đối thấp, thân thiện môi trường, và có khả năng sẽ được các hộ gia đình ủng hộ khi chính quyền địa phương yêu cầu.
Kiểm soát thực vật trên đảo:
Trước khi các cư dân đầu tiên của châu Âu đặt chân lên đảo, Đảo Norfolk được bao phủ bởi rừng mưa cận nhiệt đới và một hệ thực vật đặc hữu. Ngày nay, đảo có một hệ thực vật tới 523 loại, trong đó có 387 loài không phải là bản địa và được người dân tự nhiên hóa.
Các loại cây dại gỗ và cỏ dại, trước đây được bò đồng thảo gặm, bắt đầu phát triển mạnh trên khắp đảo khi các khu đất được trồng bởi nông dân vào những năm 1950. Ngày nay, chúng có thể được tìm thấy hầu hết ở các khu vực lớn trên đảo. Ngay cả các rừng "nguyên sơ" cũng bị xâm nhập đáng kể bởi nhiều loài thực vật không phải bản địa.
Các loại cây dại gỗ phổ biến và gây rắc rối nhất là Red Guava (Psidium cattleianum), African Olive (Olea europaea cuspidata) và loại cây được gọi là Hawaiian Holly (Schinus terebinthifolius). Cotoneaster (Cotoneaster frigidus) và Umbrella Tree (Schefflera actinophylla) là những loài mới xuất hiện, hiện đang mở rộng diện tích một cách nhanh chóng.
Parks Australia có một chương trình liên tục về tiêu diệt cây và cỏ dại và trồng cây bổ sung trong Vườn Quốc gia Đảo Norfolk và Đảo Phillip. Các loài cây dại gỗ sử dụng nước ngầm ở mức sâu hơn trong đất so với các loài cây sống ngắn ngày và thảo mộc.
Ngoài Vườn Quốc gia Đảo Norfolk và trên các dốc dưới 35% (một ngưỡng được khuyến nghị cho việc giảm thiểu các quy trình xói mòn trên nền đất ổn định và đảm bảo thoát nước tốt) được ước tính có khoảng 167 ha các miền đất lớn có chứa những bụi cây gỗ Red Guava, African Olive, Hawaiian Holly và cây gỗ Eucalypt.
Ước tính chi phí loại bỏ các loài cây dại gỗ trong các miền đất lớn này và thay thế chúng bằng các loài cây cỏ thích hợp sẽ dao động khoảng 2 triệu đô la (bao gồm việc rải hạt cỏ và cắt tỉa trong năm đầu) với chi phí duy trì hàng năm là khoảng $125,000.
Thay thế các loại cây dại gỗ bằng các loài cỏ thích hợp có thể tăng 10-20% sự sụt giảm của nước ngầm, và giúp tăng 30% sự mất cân bằng giữa tái tạo nước ngầm và thất thoát bể nước.
Ngoài cải thiện nguồn nước, các loại cây dại này là một vấn đề đáng kể trên đảo. Cây dại đe dọa các giá trị môi trường trên đảo, cạnh tranh với các loại bản địa, và các hoạt động nông nghiệp. Cây dại cũng gây nên việc giảm diện tích rừng nguyên sinh.
Tuy nhiên, kiểm soát các loại cây cỏ dại này có thể gây ra tác động không mong muốn khác. Ví dụ như việc sử dụng thuốc diệt cỏ có thể dẫn tới tác động ô nhiễm môi trường đất. Ngoài ra, việc xóa bỏ cỏ dại hiện tại cũng có thể khiến các loại nấm bệnh có cơ hội phát triển và lan truyền. Những điều này, và các chi phí trong phương pháp này, cần được tính toán và quản lý kỹ lưỡng, và phải có chiến lược từ cấp quốc gia tới kinh nghiệm của địa phương.
Xây dựng nhà máy xử lý nước mặn
Qúa trình khử muối từ nước thường là quá trình loại bỏ muối và khoảng chất hòa tan trong nước biển sử dụng năng lượng mặt trời. Mục đích chính của các nhà máy này là sản xuất nước ngọt để cho việc sinh hoạt, sản xuất, và không tập trung nhiều vào việc tưới tiêu, nông nghiệp.
Cầu cảng Cascade là một vị trí phù hợp để xây dựng nhà máy xử lý nước mặn. Với bề mặt phẳng, cơ sơ hạn tầng hiện có được kết nối điện, và trạm bơm nước biển đã được lắp đặt, phân tích sơ bộ cho thấy đây là nơi có khả năng phù hợp cho phương pháp này.
Nước ngọt từ nhà máy có thể được bơm lên các bể chứa đã có sẵn ngay kế bên đường Youngs, không cần phải điều tiết xe bồn để vận chuyển nước.
Một đơn vị xử lý nước 2.4m3/giờ có ước tính giá vào khoảng 515 nghìn đô la, và có thể sản xuất gần 46 nghìn lít nước mỗi ngày. Chi phí cho năng lượng sẽ vào khoảng 300 đô la mỗi ngày. Nếu xây dựng nhà máy dự phòng thứ hai, chi phí có thể tăng lên khoảng hơn 30% do không có các hệ thống có sẵn như đã nêu.
Tuy nhiên, chi phí xả muối vào môi trường biển rất khó để tính toán. Với tốc độ khoảng 1.3 lít/ ngày, tác động từ muối xả ra từ nhà máy là rất lớn với môi trường, và chi phí xử lý các vấn đề này chưa được tính toán cụ thể.
Các nhà máy này có thể hoạt động liên tục, tuy nhiên để kéo dài tuổi thọ, các nhà sản xuất khuyến cáo rằng chỉ nên vận hành nhà máy trong vài tháng mỗi năm. Trong những tháng không vận hành, màng lọc cần được bảo vệ bằng lớp niêm phong để ngăn gây ô nhiễm.
Nhà máy xử lý nước mặn là lựa chọn duy nhất của cư dân đảo Norfolk để cung cấp thêm nguồn nước mà không phụ thuộc vào nước mưa tự nhiên, và có độ tin cậy an toàn tới 100% về chất lượng nước.
Kết luận:
Bài viết đưa ra một số phương án để cải thiện sự chống chọi của Đảo Norfolk trong các giai đọan khô hạn kéo dài.
Các phương án và chi phí có thể xem ở bảng trên (với kịch bản là vận hành 90 ngày khô hạn/năm)
Các phương án quản lý thảm thực vật và tăng dung tích bể nước mưa hộ gia đình phụ thuộc quá nhiều vào sự đồng ý tham gia của cư dân và doanh nghiệp, nên khó có khả năng triển khai.
Các phương án về tái tạo nước ngầm và quản lý thảm thực vật có thể giúp tăng lượng nước ngầm, nhưng chiến lược này không đảm bảo cung cấp nước uống trong lúc cấp thiết. Tuy nhiên đây lại là các phương án cần được triển khai để mang lại lợi ích lâu dài cho hòn đảo.
Phương pháp tăng dung tích bể chứa nước mưa được cho là tốn kém nhất so với các phương án khác.
Có nhiều yếu tố về xã hội, chính trị, văn hóa, làm cho một số phương án trở nên kém hấp dẫn với người dân.
Khoảng 50% người dân trên đảo có hệ thống cấp thoát nước, tuy nhiên chưa có nhiều người dân có hệ thống quản lý nước thải hiệu quả. Cần một chiến lược để cải thiện điều này.
Việc đưa ra các chiến lược khẩn cấp không được đánh giá trong dự án này, tuy nhiên dự án này sẽ giúp các chương trình quản lý an ninh nguồn nước trên đảo có thể xây dựng hệ thống cung cấp nước khẩn cấp một cách có chiến lược.
Page updated
Google Sites
Report abuse