Nước và hệ sinh thái đô thị

Bài viết tìm hiểu quy luật vận hành chu trình nước trong tự nhiên, từ đó chỉ ra những đặc điểm của chu trình nước trong hệ sinh thái đô thị, khi chu trình đó chịu tác động của các yếu tố khác trong hệ sinh thái. Từ những vai trò rất đặc biệt của mình trong hệ sinh thái, bài viết đưa ra những hướng tiếp cận của đô thị với yếu tố nước và chu trình vận hành của nó trong đô thị nhằm hướng đến hệ sinh thái đô thị bền vững.

1. Tổng quan về nước và sinh thái đô thị

Nước đóng vai trò không thể thiếu đối với đời sống con người nói chung và đô thị nói riêng. Lịch sử cho thấy, các nền văn minh của loài người luôn phát triển bên cạnh các nguồn nước. Nước cũng là nhân tố ảnh hưởng rất lớn đến các đô thị. Nước quyết định số phận của nhiều đô thị và trong lịch sử cũng có nhiều đô thị suy vong vì thiếu nguồn nước.

Trong thế giới hiện đại ngày nay, nước đóng vai trò quan trọng đối với phát triển kinh tế cũng như chất lượng cuộc sống và môi trường bền vững. Trong một số bối cảnh nhất định, nước là một nguồn tài nguyên có hạn, thậm chí là một loại hàng hóa kinh tế thiết yếu. Nước cũng có giá trị xã hội, đủ nước tiêu dùng là một trong những quyền của con người.

Trong một số bối cảnh khác, nước lại là nguyên nhân sinh ra nhiều thảm họa đô thị. Nước gây ra lũ lụt đô thị gây rối loạn các hoạt động đô thị, phá hỏng tài sản của con người cũng như các hạ tầng đô thị. Nước xuất hiện trong đô thị dưới dạng bị ô nhiễm cũng làm giảm chất lượng môi trường đô thị, ảnh hưởng đến cảnh quan cũng như sức khỏe người dân đô thị.

Trên khía cạnh sinh thái, nước là thành phần không thể thiếu trong tất cả các hệ sinh thái trong đó có cả hệ sinh thái đô thị. Hệ sinh thái đô thị là hệ sinh thái nhân tạo bao gồm yếu tố hữu sinh chủ yếu là con người và môi trường sống hạn chế trong không gian hẹp. Hệ sinh thái đô thị có quan hệ xã hội đa dạng và phức tạp giữa con người với nhau, ngược lại quan hệ giữa con người và thiên nhiên lại bị giới hạn.

Hệ sinh thái đô thị là hệ sinh thái mở, trong đó các dòng vật chất và năng lượng đi vào và đi ra hệ thống luôn biến động và chịu ảnh hưởng của cả những yếu tố tự nhiên và thành phần công nghệ. Trong đó, sự di chuyển, lưu trữ của nước đóng vai trò quan trọng. Nước không chỉ đóng vai trò là một tài nguyên thiết yếu cung cấp cho mọi thành phần hữu sinh trong hệ sinh thái (trong đó có con người) mà còn phản ánh mối quan hệ giữa yếu tố con người và thiên nhiên trong hệ sinh thái đô thị.

Do vai trò quan trọng của mình trong đô thị, nước trong đô thị không chỉ được điều tiết bằng hệ thống hạ tầng đô thị có liên quan mà còn ảnh hưởng đến cảnh quan cũng như tính chất sinh thái khác. Hệ thống nước trong đô thị có thể được điều chỉnh bằng mô hình quy hoạch tổng thể đô thị cho đến các chính sách hay các hoạt động điều hành cụ thể.

2. Chu trình nước tự nhiên trong hệ sinh thái đô thị

Nước trong tự nhiên luôn luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước diễn ra liên tục và tất cả hệ sinh thái tự nhiên trên trái đất đều phụ thuộc vào nó.

– Hóa hơi và nước khí quyển. Nước trong tự nhiên qua các quá trình bốc hơi từ các mặt nước như sông hồ và đại dương bằng năng lượng của bức xạ mặt trời. Sau khi tích tụ dưới dạng các đám mây trong khí quyển.

– Giáng thủy: nước từ các đám mây trở lại mặt đất và đại dương bằng quá trình giáng thủy (mưa).

– Dòng chảy mặt: Phần lớn lượng giáng thủy rơi trên mặt đất và nhờ trọng lực trở thành dòng chảy mặt. Một phần dòng chảy mặt chảy vào trong sông theo những thung lũng sông trong khu vực, với dòng chảy chính trong sông chảy ra đại dương. Dòng chảy mặt và nước thấm được tích lũy và được trữ trong những hồ nước ngọt. Mặc dù vậy, không phải tất cả dòng chảy mặt đều chảy vào các sông.

– Lượng trữ nước ngọt: Nước ngọt trên mặt đất, một thành phần của chu trình nước, yếu tố cần thiết cho mọi sự sống trên Trái đất. Nước mặt bao gồm nước trong các dòng sông, ao, hồ, hồ nhân tạo và các đầm lầy nước ngọt. Lượng nước trong các sông và hồ luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào lưu lượng vào và ra. Dòng chảy từ mưa, dòng chảy tràn trên mặt đất, lượng nước ngầm dưới đất, và lượng nước gia nhập từ các sông nhánh.

– Thấm và dòng chảy ngầm Một lượng lớn nước thấm xuống dưới đất. Một lượng nhỏ nước được giữ lại ở lớp đất sát mặt và được thấm ngược trở lại vào nước mặt (và đại dương) dưới dạng dòng chảy nước ngầm. Một phần nước ngầm chảy ra thành các dòng suối nước ngọt. Nước ngầm tầng nông được rễ cây hấp thụ rồi thoát hơi qua lá cây.

Chu trình nước liên quan đến việc trao đổi năng lượng, dẫn đến thay đổi nhiệt độ. Sự trao đổi nhiệt ảnh hưởng đến khí hậu. Chu trình nước tự nhiên cũng là cơ sở phát triển hệ thực động vật hình thành nên sự đa dạng sinh học của trái đất.

Hệ sinh thái đô thị chịu tác động trực tiếp từ sự vận hành của chu trình nước tự nhiên. Chu trình nước tự nhiên trong đô thị là một phần của chu trình nước tự nhiên nhưng chịu tác động của các yếu tố thành phần công nghệ như hạ tầng đô thị và các hoạt động của con người. Chu trình nước tự nhiên trong đô thị cũng gồm các quá trình:

– Hóa hơi và nước khí quyển. Nước trong đô thị hóa hơi

– Giáng thủy: Nước mưa trong khu vực đô thị. Nước mưa hình thành các dòng chảy mặt hoặc được thu gom bằng hệ thống thu gom nước mưa đô thị.

– Dòng chảy mặt: Dòng chảy mặt hình thành do nước mưa hoặc do các dòng chảy mặt tự nhiên đi qua khu vực đô thị. Dòng chảy mặt trong đô thị còn do các hệ thống thu gom và tiêu thoát nước mưa nhân tạo.

– Lượng trữ nước mưa: Nước mặt bao gồm nước trong các dòng sông, ao, hồ, hồ nhân tạo, và các đầm lầy nước ngọt trong đô thị

– Thấm và dòng chảy ngầm: Lượng nước thấm trong khu vực đô thị, ngoài ra còn có các dòng chảy ngầm tự nhiên qua khu vực đô thị.

Chu trình nước tự nhiên trong đô thị chịu tác động của các thành phần nhân tạo cũng như các hoạt động của con người. Tác động có thể làm thay đổi hình dạng, tính chất, dung lượng và tốc độ của các thành phần. Ngoài ra, các hoạt động của con người còn gây ô nhiễm hoặc thay đổi khả năng phục hồi của dòng chảy.

3. Vai trò của chu trình nước tự nhiên đối với hệ sinh thái đô thị

Vận hành dưới các quy luật tự nhiên trong môi trường đô thị, nước và chu trình vận hành của nó là cấu thành quan trọng của hệ sinh thái đô thị. Không những vậy với mối quan hệ với các thành phần khác trong hệ sinh thái, nước đóng những vai trò hết sức quan trọng:

Vai trò tài nguyên: Nước là tài nguyên không thể thiếu đối với sự sống nói chung và con người nói riêng. Chu trình đô thị phân phối tài nguyên nước đến các thành phần khác của hệ sinh thái. Đối với con người, được sử dụng nước sạch là một quyền. Vì vậy, phân phối tài nguyên nước không chỉ là vấn đề công nghệ mà ở một số hoàn cảnh là vấn đề xã hội. Nước còn là nguồn tài nguyên quan trọng cho các hoạt động công nghiệp và kinh tế. Đối với các loài sinh vật khác trong đô thị, tiếp cận nước cũng đảm bảo sự sinh trưởng và phát triển của chúng.

Vai trò cảnh quan: Không gian mặt nước như hồ, sông, suối luôn là những cảnh quan hấp dẫn nhất trong các đô thị. Các cảnh quan tự nhiên khác trong đô thị đều có sự tham gia của nước.

Vai trò sinh thái tự nhiên: Nước và chu trình của nó là nhân tố quan trọng hình thành các hệ sinh thái tự nhiên trong đô thị. Nước là cơ sở cho sự đa dạng sinh học.

Vai trò khí hậu: Quá trình trao đổi năng lượng của nước góp phần vào điều hòa vi khí hậu đô thị.

4. Tiếp cận sinh thái bền vững với nước đô thị

Hệ sinh thái đô thị là hệ sinh thái nhân tạo, liên tục được xây dựng và phát triển chịu tác động của công tác quy hoạch, quản lý phát triển. Nước là thành phần tự nhiên trong hệ sinh thái đô thị thiết yếu với con người và mọi sinh vật trong hệ sinh thái. Sự tồn tại và vận động của nước trong đô thị tuân theo những quy luật tự nhiên vốn có nhưng lại chịu ảnh hưởng của các yếu tố nhân tạo. Cách tiếp cận của đô thị với nước phản ánh mối quan hệ của con người và đô thị với yếu tố tự nhiên. Để có sự phát triển bền vững tiếp cận với nước trong đô thị phải hướng tới sự hài hòa không đi ngược lại các quy luật tự nhiên vốn có. Các hướng tiếp cận bền vững với nước đô thị.

– Tiếp cận tự nhiên: Giảm thiểu sự tác động vào chu trình nước tự nhiên trong đô thị. Trên thực tế, chu trình nước tự nhiên trong đô thị chịu tác động rất nhiều của các tác nhân nhân tạo như các công trình thủy lợi, ao hồ nhân tạo, hệ thống thu gom và thoát nước… Các tác động nhân tạo và chu trình nước được điều chỉnh sao cho càng giống với điều kiện tự nhiên càng tốt. Các bề mặt cần được thay đổi sao cho có thể thấm giống như tự nhiên. Các dòng chảy mặt, các vùng trữ nước ngọt được hình thành với tính chất giống với điều kiện tự nhiên… được bố trí sắp xếp tại những vị trí ít làm thay đổi hoặc đảo ngược các dòng chảy tự nhiên. Cách tiếp cận tự nhiên cố gắng tuân thủ hoặc mô phỏng những quy luật tự nhiên vốn có của chu trình nước tự nhiên.

– Tiếp cận cân bằng: Chu trình nước tự nhiên luôn hoạt động theo các quy luật tự nhiên. Tiếp cận cân bằng đảm bảo sự cân bằng giữa các thành phần nhân tạo và tự nhiên, trong đó có nước, trong đô thị. Quá trình xây dựng và phát triển đô thị tác động đến chu trình nước tự nhiên trong đô thị nhưng không làm triệt tiêu các chu trình nước tự nhiên mà cùng tồn tại cân bằng với nó. Không gian dành cho các dòng chảy, lưu trữ nước ngọt hay các vùng đất ngập nước cùng tồn tại hài hòa với không gian dành cho nhà ở, nhà máy hay các hệ thống hạ tầng. Tiếp cận cân bằng có thể được thực hiện ở quy mô nhỏ, trong từng khu vực, cho đến quy mô lớn toàn đô thị. Tiếp cận cân bằng thường được hoạch định mức dài hạn quy hoạch và phát triển đô thị.

– Tiếp cận thích ứng: Phát triển đô thị một cách linh hoạt nhằm hạn chế hoặc né tránh những tác động tiêu cực của nước đối với đô thị. Chu trình nước trong đô thị là chu trình mở, nó chịu tác động của các hoạt động tự nhiên và khí hậu bên ngoài. Tác động bên ngoài có thể gây ra các hiện tượng cực đoan đối với chu trình nước. Hiện tượng quá dư thừa nước gây nên lũ lụt hay hiện tượng hạn hán khan hiếm nước. Các đô thị tiếp cận bằng cách tăng khả năng thích ứng của mình đối với các tác động tiêu cực của nước. Các giải pháp thích ứng có thể bao gồm các giải pháp tại chỗ trong thời gian ngắn, như xây dựng các công trình trị thủy lợi hay các giải pháp thích ứng chiến lược trong thời gian dài như quy hoạch phát triển đô thị thích ứng hoặc phát triển những công nghệ thích hợp.

5. Kết luận

Nước tự nhiên luôn vận động theo những quy luật tự nhiên vốn có. Trong hệ sinh thái đô thị chu trình nước tự nhiên chịu tác động của những yếu tố nhân tạo. Và ngược lại, nó cũng đóng những vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái đô thị nói chung. Mối quan hệ giữa đô thị với chu trình nước và các thành phần của nó trong đô thị phản ánh mối quan hệ giữa con người và các yếu tố thiên nhiên và các quy luật của nó. Các cách tiếp cận của đô thị nói chung và con người nói riêng với yếu tố nước trong đô thị cũng định hướng sự phát triển bền vững của đô thị.

ThS. KTS. Đỗ Bình Minh