Kế hoạch tham vọng để ngăn sụt lún đất

Reynold Sumayku / Alamy Stock Photo Bản quyền hình ảnh Reynold Sumayku / Alamy Stock Photo
Image caption Nước ngập trên đường phố Jakarta, Indonesia

Cơn khát nước ngọt của chúng ta đang gây lún nghiêm trọng ở nhiều khu vực trên thế giới, làm chúng có nguy cơ ngập lụt. Nhưng một số cộng đồng đang cố gắng giải quyết vấn đề này.

Từ Miami đến Jakarta, các cộng đồng ven biển trên thế giới đang chống trả với những ảnh hưởng của mực nước biển dâng.

Nhưng ở một số nơi, vấn đề này càng trầm trọng thêm bởi một hiện tượng khác: đất đang lún xuống.

Chẳng hạn thủ đô của Indonesia đang lún xuống đến 17cm mỗi năm. "Đó là một khó khăn bởi vì nó ở ngay sát biển," Michelle Sneed, một chuyên gia về lún đất tại Cục Khảo sát Địa Hoa Kỳ (USGS), nói. "Nó bị sức ép của úng lụt và và mực nước biển dâng. Người ta xây tường ngăn nước biển. Nhưng thành phố lún xuống rất nhanh đến mức khi triều cao nước tràn qua."

Dùng không khí để xử lý cuộc khủng hoảng nước

Somaliland, xứ sở tiền mặt không còn tồn tại

Hòn đảo chết chóc nhất thế giới thời hậu Liên Xô

Một phần vì những ví dụ như ở Jakarta, sự lún đất thường được giải thích sai bởi các nhà hoài nghi về biến đổi khí hậu, họ nói rằng chỉ có một mình hiện tượng này làm tăng ngập lụt vùng ven biển. Thực tế là phức tạp hơn. Cả việc dâng nước biển và sụt lún đều xảy ra cùng lúc. Nhưng trong khi mực nước biển dâng là một vấn đề toàn cầu do sự nóng lên của đại dương và sự tan chảy của các chỏm băng của thế giới, việc sụt lún đất là một vấn đề địa phương, ảnh hưởng đến một số cộng đồng này chứ không đến những cộng đồng khác.

Ở những vùng ven biển không may mắn bị ảnh hưởng bởi cả hai hiện tượng này, nguy cơ lũ lụt có thể là nghiêm trọng. Và mặc dù các cộng đồng trong nội địa mà không bị ảnh hưởng nhiều bởi mực nước biển dâng, nhiều cộng đồng, kể cả thành phố Mexico và thung lũng San Joaquin của California, đang phải vật lộn với những thách thức của sự lún đất.

Nhưng có là tin tốt. Trong khi hầu hết các nhà khoa học đồng ý rằng mực nước biển dâng chỉ có thể được giảm nhẹ bằng cách giảm phát thải khí cácbon là điều đòi hỏi sự đồng thuận toàn cầu, thì các cộng đồng có thể kiểm soát được sự sụt lún của riêng vùng đất mình.

"Nếu mực nước cao là do nước biển dâng thì việc giải quyết là của toàn cầu," nhà nghiên cứu địa chất Đại học Utrecht và nhà nghiên cứu lún Gilles Erkens nói. "Ở một khía cạnh nào đó thì giải quyết đất lún là dễ hơn vì đó là vấn đề của địa phương."

Một số thành phố, kể cả Thượng Hải và Tokyo, đã giải quyết được vấn đề này. Các cộng đồng khác, như khu vực Hampton Roads ở miền đông Virginia, hiện đang tìm ra giải pháp sáng tạo của riêng họ.

Nếu bạn ngạc nhiên khi nghe rằng lún đất là vấn đề cục bộ (hoặc có thể giải quyết được), có thể bạn nghĩ đến một loại chuyển dịch thẳng đứng của đất: hiệu chỉnh đẳng tĩnh toàn cầu (tiếng Anh viết tắt là GIA). Một dư tích từ thời băng hà cuối cùng xảy ra khoảng 12.000 năm trước, GIA là sự phục hồi của vùng bắc bán cầu sau khi nó đè bởi hàng tỉ tấn băng. Trong khi các khu vực đã có lần nằm dưới lớp băng (hiện đang tan) dâng lên thì những khu vực bên ría nó đáp trả bằng cách lún xuống.

Bản quyền hình ảnh ZUMA Press, Inc. / Alamy Stock Photo
Image caption Jakarta đang phải đối phó với khó khăn kép: nước biển thì dângn lên trong lúc thành phố thì lại lún dần xuống

Hãy tưởng tượng ta ấn ngón tay vào một quả bóng (cao su mỏng). Ta tạo một điểm lõm và một vùng lồi quang ngón tay. Khi nhả ngón tay ra (giống như băng tan) điểm lõm bung lên và vùng lồi thấp xuống. Ở Bắc Mỹ, điểm lõm là Canada và Alaska, trong khi vùng lồi là vùng giữa Đại Tây Dương.

Hãy kéo dài thí nghiệm 1/1000 giây này ra hàng nghìn năm và bạn có một cái gì đó tương tự với những gì đang xảy ra với Trái đất lúc này. Nhưng như bạn có thể mong đợi, GIA là một quá trình tương đối chậm và không nên nhầm lẫn nó với sự lún đất mạnh mẽ đang ảnh hưởng đến một số cộng đồng.

"Nếu một khu vực nào đó đang bị lún đất đáng kể thì đó không phải là hiệu chỉnh đẳng tĩnh toàn cầu," Philippe Hensel của NOAA nói. "Ở mức tối đa thì sự hiệu chỉnh này vẫn là rất nhỏ."

Vũ khí mới giúp chống ung thư, sốt xuất huyết

Những con tàu có thể làm thay đổi biển cả mãi mãi

Cơn khát TQ và 'địa ngục' Bao Đầu

Sự tăng đáng kể về chiều cao do GIA, ở những nơi như Alaska và Canada, là gần 10mm mỗi năm, Hensel nói. Nhưng những khu vực đang di chuyển xuống do GIA thì lún tối đa là 1mm hoặc 2mm mỗi năm.

Trượt nước

Do đó đối với hầu hết các cộng đồng trên thế giới, lý do lún đất đáng kể là hoàn toàn do con người tạo ra: khai thác nước ngầm.

"Tất cả những gì ta rút ra dưới lòng đất sẽ dẫn đến lún đất," nhà địa chất học Simone Fiaschi, người nghiên cứu về sụt lún tại Đại học Padova, nói. "Ta lấy ra một cái gì đó từ các lớp cấu tạo nên địa hình thì mặt đất sập xuống."

Bản quyền hình ảnh David Bagnall / Alamy Stock Photo

Điều đó có nghĩa là các loại khai thác khác, chẳng hạn như khí metan hoặc dầu, cũng có thể tạo ra kết quả như vậy. Nhưng nước ngầm, một trong những nguồn cung cấp nước ngọt quan trọng nhất trên thế giới, thường là thủ phạm. Tại Ấn Độ, quốc gia sử dụng nước ngầm lớn nhất thế giới, 85% nước uống được lấy từ lòng đất, ở Châu Âu, 75% dân số được uống nước từ nước ngầm.

Ở nhiều nơi trên thế giới, lòng đất đang được hút nước nhanh hơn thời gian nạp lại, điều này có thể làm cho đất xẹp chặt lại.

Và rồi còn tất cả các việc sử dụng khác. Chẳng hạn, ở Mỹ, việc tưới cho nông nghiệp cần huy động 225 triệu m3 nước một ngày trong 2010, 60% là từ nước dưới lòng đất. Đó là lượng nước để lấp đầy một hồ Tahoe nếu trống rỗng, hồ lớn nhất California về lượng nước, trong chưa đầy hai năm.

Nước ngầm được cho là tự nó bổ sung một cách tự nhiên từ mưa và tuyết rơi thấm qua đá. Mặc dù vậy ở nhiều nơi trên thế giới lòng đất đang được hút nước nhanh hơn thời gian để nó kịp nạp lại. Điều này có thể dẫn đến sự cạn kiệt nước ngầm và suy giảm nguồn cấp nước, nhưng cũng có thể làm cho đất xẹp chặt nên các lớp đất bên trên sụt xuống, đôi khi là đáng kể.

Tsar Bomba: Trái bom 'thần thánh' của Liên Xô

Các vụ va đụng tàu ngoài biển khó tránh?

Campi Flegrei, 'gã khổng lồ' sắp thức giấc ở Ý?

Thí dụ, thành phố Mexico phụ thuộc vào một tầng ngậm nước để đáp ứng khoảng một nửa lượng nước để uống. Do có sự pha trộn của 21 triệu dân số thành phố và việc sử dụng nước không hiệu xuất, 42% bị mất đi do rò rỉ, tầng ngậm nước đang bị rút quá mức. Với tốc độ này nó sẽ hết nước trong vòng 50 năm, Arnoldo Matus Kramer, giám đốc phục hồi nước của thành phố, nói. Trong khi đó, nhiều khu vực trong thành phố đang lún xuống 30cm mỗi năm.

Kết quả là, thành phố bị mắc kẹt trong một chu kỳ luẩn quẩn là: sự sụt lún làm hỏng hệ thống đường ống dẫn nước gây khó khăn cho việc duy trì nó, nó lại gây rò rỉ nhiều hơn và lại phải hút nước ngầm nhiều hơn. Và khi làm cho thành phố bị thiếu nước, sự sụt lún có thể làm cho một số tòa nhà dễ bị hư hòng hơn đối với trận động đất mới đây của thành phố Mexico, Kramer nói.

Thế giới bị ảnh hưởng cụ thể là bao nhiêu do sụt lún là rất khó nói. "Chúng tôi vẫn đang cố gắng thu thập dữ liệu của nhiều nơi trên thế giới," Erkens nói. "Ở nhiều nơi, chúng tôi không biết chính xác những gì đang xảy ra, điều đó cũng cản trở việc chọn các phương án đối phó với những thách thức này."

Tuy nhiên, từ dữ liệu có sẵn, các nhà khoa học đồng ý rằng họ đã nhìn thấy một cái gì đó đầy hứa hẹn. Ngừng bơm nước ngầm có thể ngăn chặn sụt đất, và thậm chí làm đất nâng lên.

Trước đây nhiều thành phố đã chứng kiên điều đó. Sau nhiều thập niên khai thác nước ngầm ở Tokyo, mặt đất bắt đầu lún ngày càng nhiều, đỉnh điểm vào năm 1968, 24cm/năm. Cùng thời gian đó việc bơm nước ngầm trong thành phố cũng đạt mức cao 1,5 triệu m3/ngày. Để đối phó, chính quyền Tokyo thông qua luật hạn chế bơm. Vào đầu những năm 2000, mức lún của thành phố giảm xuống còn 1cm/năm.

Nhưng việc dừng bơm đòi hỏi phải thay đổi nguồn nước chính của một thành phố. Và đối với một số khu vực, điều đó có thể không làm được. Thung lũng San Joaquin, rộng 25.900 km2 ở trung tâm của California, cần nguồn nước ngầm cho ngành chính của nó là nông nghiệp. Bị trầm trọng thêm do đợt hạn hán gần đây, nhiều nơi trong vùng đã bắt đầu lún xuống đến 60cm/năm.

Bản quyền hình ảnh Radius Images / Alamy Stock Photo
Image caption Một số khu vực của Mexico City đang bị lún tới 30cm mỗi năm

"Đó là một trong những nơi nhanh nhất thế giới," Sneed, của USGS, người California, nói. Vấn đề trở nên tồi tệ hơn là sự thay đổi gần đây về cách làm cần đến nhiều nước do nông nghiệp chuyển từ trồng cây luân phiên như cà chua và hồ tiêu sang các loại cây lưu niên như cây ăn trái và nho.

Mặc dù lún đất ở đây không gây ra lũ lụt, nhưng nó vẫn làm suy yếu cơ sở hạ tầng của khu vực. Một ví dụ là hệ thống kênh rất lớn ở đây, nó được sử dụng để dẫn nước quanh vùng. Nhiều nơi trong thung lũng đang lún với tốc độ khác nhau, khiến hệ thống kênh (phụ thuộc vào lực trọng trường) không hoạt động được. Do vậy, các nhà lập pháp California đã ký một đạo luật vào năm 2014 để đảm bảo việc sử dụng nước ngầm không gây ra lún đất một cách bất hợp lý.

Tuy nhiên, điều đó sẽ được thực hiện như thế nào thì vẫn chưa xác định được. Dựa vào các nguồn nước thay thế thì dường như là không thể được, theo Sneed, vì California không có nơi để chứa thêm nước.

"Tôi nghĩ rằng họ bắt đầu nhận ra rằng nhiệm vụ này sẽ lớn lao nhường nào," Sneed nói. "Người dân địa phương sẽ phải quyết định những lựa chọn rất khó khăn, mà trước đó họ không bị, là dùng mảnh đất của họ như thế nào."

Bơm lên

Một cách mà các thành phố như Thượng Hải đã giải quyết vấn đề này là không chỉ hạn chế bơm, mà còn nạp lại cho tầng chứa nước. Tuy nhiên, một giải pháp thậm chí còn sáng tạo hơn đang được phát triển ở Virginia.

Ở đây, phía nam của vùng vịnh Chesapeake, được biết đến với cái tên Hampton Roads, đang bị đe dọa bởi ba lực lượng khác nhau. Đây là một khu vực ở rìa của vùng băng hiện đang tan, vì vậy trong khi mà GIA ở đây khoảng 1mm mỗi năm, tốc độ lún này vẫn còn là nhanh nhất trên thế giới. Khó khăn thứ hai là mực nước biển dâng, nó đóng góp thêm khoảng 2mm mỗi năm.

Nhưng với khoảng 2,8 mm mỗi năm thì sự đóng góp đơn phương lớn nhất là việc bơm nước ngầm từ tầng ngậm nước Potomac.

Trong một khu vực bằng phẳng như thế này thì những milimet đó là đáng kể. Khu vực này bị lũ lụt thường xuyên, cũng như xâm nhập mặn vào cả tầng chứa nước và vào các vùng đất ướt mà nó có nguy cơ bị úng lụt.

Ted Henifin là tổng giám đốc của Khu Xử Lý Vệ Sinh tỉnh Hampton Roads. Cách đây vài năm, nhóm nghiên cứu của ông bắt đầu tự hỏi liệu có cách nào sử dụng tốt hơn cho nước thải mà họ đang xử lý và đổ ra cửa sông Chesapeake. Ông nói: "Nó không giống như nước mà chúng ta đưa trở lại các tuyến đường thuỷ được sử dụng bởi bất cứ ai khác, hoặc thậm chí là cần thiết." ông nói.

Vậy, sẽ thế nào nếu họ sử dụng nước này cho một việc gì đó có giá trị? Tư duy đó dẫn tới một dự án đổi mới mang tên Swift. Thay vì đổ nước đi, dự án sẽ xử lý nước thải, tổng cộng khoảng 682.000 m3 mỗi ngày, cho đạt tiêu chuẩn nước uống. Nó cũng sẽ có đúng tính chất, kể cả về độ mặn, như nước ngầm. Một khi nó đã được xử lý, nước sẽ được bơm lại vào tầng nước ngầm.

Dự án vẫn đang bắt đầu, với mục tiêu có được giấy phép vào năm 2019 và bơm thêm 45.500 đến 191.000 m3 mỗi ngày cho tới năm 2023. Nhưng các mô hình đã thấy rằng việc bổ sung nước có thể làm tăng áp lực lan tới tận Maryland và bắc Carolina.

"Với tổng mức xẹp xuống của tầng ngậm nước sẽ xảy ra nếu không có dự án này, nếu chúng ta tiếp tục hút nước như đã được phép cho tới cuối giai đoạn 50 năm thì tổng mức xẹp lún, ở nơi tệ nhất, sẽ là 61 cm." Henifin nói. "Nếu mô hình bơm nước xuống giống như thế được thực hiện thì chúng ta khử được hoàn toàn việc xẹp đất."

Nếu dự án này hoạt động thì kế hoạch sẽ tăng lên tới 545.000 m3 mỗi ngày vào năm 2030, và sau đó nhân rộng chương trình này ở các nhà máy xử lý nước thải tới các tỉnh khác.

David Nelms, một nhà khoa học của USGS đã tham gia vào dự án, cảnh báo rằng nó không phải là thuốc chữa bách bệnh. Như ở những nơi khác, lòng đất ở đây được phân lớp thành lớp sét và cát. Việc rút nước trong thế kỷ qua đã đầm chặt cả hai lớp. Tuy nhiên khi bơm nước xuống nó sẽ chỉ làm cát phồng lên. Đất sét vẫn bị xẹp chặt. "Nó sẽ không trở lại như cũ," Nelms nói. "Nó vĩnh viễn như thế. Nhưng các khu vực của dự án là rải rộng và địa chất ở mỗi khu vực là khác nhau nên ta nên ta sẽ thấy những tác động khác nhau ở những nơi khác nhau."

Sự lún đất có thể là một vấn đề phức tạp. Nhưng với các dự án như Swift nhằm giải quyết vấn đề này, ta có lý do để lạc quan, không chỉ để giải quyết sụt lún, mà còn để giảm thiểu thách thức song hành của nước biển dâng. "Về việc chúng ta có thể làm điều gì đối với mực nước biển trong quãng đời mình, thì ý tưởng này có thể là ý tưởng duy nhất mà chúng ta tìm ra mà nó có thể câu giờ cho vùng của chúng ta." Henifin nói.

Bài tiếng Anh trên BBC Future