Mặc dù thu gom nước mưa (RWH) đã tồn tại dưới hình thức này hay hình thức khác trong nhiều thế kỷ, nghiên cứu về chủ đề này đã tăng theo cấp số nhân trong thập kỷ qua. Mối quan tâm này không chỉ giới hạn ở những khu vực thường xuyên bị hạn hán, nơi phương pháp này thường được sử dụng làm nguồn cung cấp nước bổ sung mà còn ở những vùng có khí hậu ẩm ướt hơn, nơi sử dụng hệ thống lưu trữ lượng mưa trong các đợt lũ lụt dữ dội để ngăn chặn tình trạng tràn cống và ngập lụt. Do đó, RWH thường được xem là một phương tiện hiệu quả giúp các thành phố và cộng đồng có khả năng chống chịu trước một số thách thức môi trường mà biến đổi khí hậu đặt ra.

Thu hoạch nước mưa hiệu quả như thế nào?

Quản lý nước đô thị là vấn đề trọng tâm ở các nước phát triển, tập trung vào cơ sở hạ tầng quy mô lớn như đập hoặc tường chắn lũ để kiểm soát và cung cấp nước. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đòi hỏi đầu tư cao và thường có thể gây ra những tác động xấu đến môi trường. Thu gom nước mưa cho mục đích sinh hoạt có thể cung cấp giải pháp thay thế khả thi khi được triển khai đúng cách, với ước tính cho thấy rằng nước mưa có thể đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu nước của hộ gia đình. Thiết kế và hiệu suất của hệ thống RWH phụ thuộc vào các yếu tố như lượng mưa, diện tích lưu vực và nhu cầu nước.

Các phương pháp và chỉ số khác nhau được sử dụng để đánh giá hiệu quả và hiệu suất của hệ thống RWH. Chúng xem xét các yếu tố như khả năng lưu trữ, sự đáp ứng nhu cầu nước và kiểm soát nước mưa. Các phương pháp được đề xuất bao gồm cả các chỉ số thời gian đo số ngày bể chứa không cạn và/hoặc khoảng thời gian mà nhu cầu nước được đáp ứng đầy đủ; và các chỉ số thể tích đo lường hiệu quả về mặt khối lượng nước sản sinh (so với nhu cầu) và khối lượng nước tràn (so với thể tích dòng chảy). Những cân nhắc về mặt kinh tế, tính khả thi và lợi ích tiềm năng cũng là những yếu tố cần thiết trong việc xác định khả năng tồn tại của hệ thống RWH. Mặc dù nhiều cách tiếp cận để đánh giá hiệu quả hoạt động của RWH đã được đề xuất nhưng vẫn chưa có một phương pháp rõ ràng hoặc được thống nhất.

Hiệu suất của hệ thống RWH chủ yếu phụ thuộc vào mục tiêu cần đạt được. Tiết kiệm nước và kiểm soát nước mưa là những mục tiêu mâu thuẫn nhau của hệ thống RWH và có thể cần có các kích cỡ bể khác nhau để đạt được lợi ích tối ưu cho từng mục tiêu. Ví dụ, nghiên cứu của Mugume và cộng sự (2016) cho thấy hệ thống RWH cho các ngôi nhà ở Vương quốc Anh có thể cung cấp 95% nhu cầu nước không uống được, đủ khả năng để kiểm soát nước mưa chảy tràn cho “cơn bão 100 năm” (cum từ này có nghĩa để chỉ xác suất ước tính xảy ra một cơn bão trong 1 năm nhất định). Nghiên cứu của Palla và Gnecco (2022) đã phân tích 144 trường hợp khác nhau (xem xét bốn mức độ đô thị hóa, ba cấu hình mạng lưới thoát nước, bốn chế độ mưa và ba giai đoạn lặp lại của các đợt mưa). Họ kết luận rằng hiệu quả của hệ thống RWH trong việc hỗ trợ quản lý ngập lụt đô thị trở nên đáng kể khi các bể chứa có thể chứa ít nhất 40% lượng dòng chảy. 

Lợi ích của việc thu gom nước mưa

Mặc dù RWH thường gắn liền với lợi ích môi trường, nhưng nó mang lại những lợi ích kinh tế và xã hội ít hữu hình hơn. Việc áp dụng RWH có thể góp phần đạt được tất cả các mục tiêu phát triển bền vững. Ví dụ, liên quan đến chất lượng giáo dục và bình đẳng giới, việc thu gom nước mưa sẽ làm tăng điều kiện vệ sinh trong trường học (nghiên cứu của Viện Môi trường Stockholm, 2009). Quản lý tài nguyên nước tổng hợp, bao gồm RWH, cho phép cộng đồng tham gia vào việc lập kế hoạch và ra quyết định quản lý nước; tập hợp mọi người lại với nhau để thảo luận về vấn đề nước có thể làm giảm bạo lực và tăng cường sự gắn kết cộng đồng (nghiên cứu của Rautasen & White, 2013). Việc cộng đồng thiết kế RWH cũng mang lại cơ hội thiết kế lại không gian đô thị để vừa trữ nước vừa mang lại lợi ích xã hội và môi trường rộng hơn; một ví dụ được hiển thị trong Hình 1.

RWH cũng mang lại nhiều lợi ích kinh tế, bao gồm giảm khả năng một hộ gia đình rơi vào tình trạng nghèo toàn diện (nghiên cứu của Girma và cộng sự, 2019) và tăng thu nhập cho trang trại hàng năm và tăng cường an ninh lương thực (nghiên cứu của Kelemewerk Mekuria et al, 2020).

Không gian RWH ẩn do cộng đồng đồng thiết kế ở Hull, Vương quốc Anh. Courtesy of Community Action For Water (www.communityactionforwater.org)

Xử lý và thu gom nước mưa

Một trong những rào cản chính đối với RWH là mối lo ngại về chất lượng nước, như được thể hiện qua các quy định RWH địa phương, với một số quốc gia cho phép thu gom nước mưa cho nhu cầu uống được trong khi các quốc gia khác lại cấm điều đó. Chất lượng nước mưa và dòng chảy trên mái đầu tiên có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như đặc điểm lưu vực, vật liệu lưu trữ và điều kiện môi trường.

Để đảm bảo sử dụng an toàn, nước mưa thường phải được xử lý trước khi tiêu thụ. Các phương pháp khử trùng thường được sử dụng, chẳng hạn như khử trùng bằng clo, khử trùng bằng tia cực tím hoặc xử lý nhiệt. Gần đây hơn, các phương án xử lý sinh học tiên tiến đã được nghiên cứu, bao gồm sử dụng vi khuẩn ăn thịt (predatory bacteria) hoặc thể thực khuẩn để loại bỏ mầm bệnh. Tuy nhiên, hiệu quả của vi khuẩn ăn thịt trong việc khử trùng các mẫu nước mưa có chứa quần thể vi khuẩn hỗn hợp vẫn chưa được nghiên cứu. Xử lý nước mưa bằng phương pháp màng lọc sử dụng áp suất trọng lực của nước và màng siêu lọc có kích thước lỗ 20-40mm (Gravity-driven membrane (GDM)) cũng đã thu hút được sự chú ý như một giải pháp xử lý nước mưa hiệu quả về mặt chi phí. Cần nghiên cứu sâu hơn để xác nhận tính hiệu quả của các phương pháp xử lý này trong các ứng dụng thực tế và giải quyết các thách thức như khả năng kháng vi sinh vật và tắc nghẽn màng. (membrane fouling). 

Hệ thống màng lọc nước trọng lực ở Uganda. 

Tương lai của việc thu gom nước mưa

Mặc dù lợi ích của RWH đã được hiểu rõ nhưng việc triển khai rộng rãi các hệ thống này vẫn cần được cải thiện để đạt được hiệu quả cao nhất. Chi phí thường được xác định là rào cản đối với việc lắp đặt RWH, vì vậy giải quyết vấn đề này là một bước tự nhiên để tăng mức độ phổ biến của chúng. Các quy định và hỗ trợ thành công nhất để đảm bảo triển khai rộng rãi RWH không chỉ giải quyết được lợi ích môi trường của các hệ thống này mà còn mang lại các khuyến khích tài chính (nghiên cứu của Campisano và cộng sự, 2017). Ngoài ra, sự tương tác của con người với các hệ thống này có thể sẽ có lợi hơn về tính bền vững của các hệ thống này về lâu dài. Cuối cùng, khi tính đến sự thành công lâu dài của các quy định này, điều quan trọng là phải đo lường không chỉ số lượng hệ thống được lắp đặt mà còn cả tuổi thọ tổng thể của chúng để đảm bảo hệ thống không bị dỡ bỏ sớm do yêu cầu hoặc chi phí bảo trì. 

Các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào tính chất đa mục đích của RWH về các tác động môi trường, tài chính và xã hội khi xem xét các quy định và thiết kế hiệu quả về mặt chi phí, sự tham gia của cộng đồng và khả năng chống chịu trước biến đổi khí hậu (nghiên cứu của Raimondi et al, 2023). Nếu xu hướng nghiên cứu này tiếp tục, chắc chắn việc sử dụng các hệ thống RWH trên toàn thế giới sẽ gia tăng và chính phủ các nước, các tổ chức, cá nhân sẽ hiểu rõ hơn về lợi ích đa dạng của chúng.

Dịch: Mai Anh

Nguồn: globalwaterforum.org (tháng 8/2023)