Mô hình dự báo tiềm năng nước ngầm

Nhóm các nhà khoa học đã phát triển mô hình dự báo tiềm năng trữ lượng nước ngầm để có kế hoạch sử dụng hợp lý.

Ứng dụng công nghệ học máy

Nhóm các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Hàn lâm KH&CN, Viện Tài nguyên và Môi trường TPHCM đã hợp tác nghiên cứu Ứng dụng học máy dựa trên mô hình lai để dự báo tiềm năng nước ngầm vùng Bắc Trung Bộ.

Tài nguyên nước luôn giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia đặc biệt trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa như nước ta hiện nay. Mặc dù là tài nguyên có thể tái tạo, song tài nguyên nước của mỗi quốc gia vẫn chỉ là hữu hạn.

Trong những năm gần đây, tài nguyên nước diễn biến ngày càng phức tạp theo những chiều hướng bất lợi. Do chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như biến đổi khí hậu, khai thác quá mức, chặt phá rừng đầu nguồn... nên các vấn đề về hạn hán, xâm nhập mặn xuất hiện ở nhiều nơi và xảy ra thường xuyên hơn. Những vấn đề này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, sinh hoạt, sản xuất của cộng đồng và là vấn đề của toàn xã hội.

Để dự báo tiềm năng nước ngầm ở vùng Bắc Trung Bộ của Việt Nam, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới dựa trên viễn thám, mạng lưới thần kinh sâu (DNN) và các thuật toán tối ưu hóa Adam; Thuật toán thụ phấn hoa (FPA); Tối ưu hóa dựa trên hệ sinh thái nhân tạo (AEO); Thuật toán tìm đường (PFA); Thuật toán tối ưu hóa kền kền châu Phi (AVOA) và Thuật toán tối ưu hóa cá voi (WOA).

Nhóm nghiên cứu sử dụng 95 con suối hay giếng nước với 13 yếu tố điều kiện làm dữ liệu đầu vào cho mô hình học máy để tìm ra mối quan hệ thống kê giữa tình trạng có hoặc không có sự tồn tại của nước ngầm và các yếu tố điều kiện. Ngoài ra, nhóm dùng các chỉ số thống kê, cụ thể là sai số bình phương trung bình gốc (RMSE), diện tích dưới đường cong (AUC), độ chính xác, kappa (K) và hệ số xác định (R2) để xác minh các mô hình.

Các kết quả cho thấy, tất cả mô hình đề xuất đều có hiệu quả trong việc dự đoán nguồn nước ngầm tiềm tàng, với giá trị AUC lớn hơn 0,95. Trong số các mô hình được đề xuất, mô hình DNN-AVOA hiệu quả hơn các mô hình khác.

Quản lý tài nguyên nước và vị trí giếng

ThS Thân Văn Đón, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, công tác dự báo tài nguyên nước là một bài toán khó mang tính chất liên hoàn và phức tạp thể hiện mối liên quan chặt chẽ giữa các yếu tố khí tượng, khí hậu, hải văn, khai thác sử dụng nước với nguồn nước mặt, nước dưới đất.

Theo bản đồ tiềm năng nước ngầm, khoảng 25 - 30% diện tích vùng nằm trong khu vực có tiềm năng nước ngầm cao và rất cao; 5 - 10% ở mức vừa phải và 60 - 70% ở mức thấp hoặc rất thấp. Kết quả của nghiên cứu này có thể được sử dụng trong việc quản lý tài nguyên nước nói chung và vị trí giếng thích hợp nói riêng.

Nhóm tác giả đã phân tích, lựa chọn và đề xuất công cụ mô hình tính toán liên quan đến tài nguyên nước phục vụ các mục đích nghiên cứu của đề tài đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và được đánh giá lựa chọn.

Kết quả nghiên cứu cho thấy vùng khan hiếm nước khu vực Bắc Trung Bộ có 11 thành tạo chứa nước, trong các trầm tích lục nguyên, trầm tích biến chất với lưu lượng khai thác công trình dự báo là 10.237 m3 /ngày và có khả năng cung cấp cho tổng số 102.370 người với tiêu chuẩn sử dụng nước 100 l/người/ngày.

Để khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước hợp lý, bền vững, vùng bảo hộ vệ sinh khu vực lấy nước sinh hoạt và vùng bảo vệ miền cấp (vùng bổ cập) tại các công trình với bán kính vùng cho từng công trình tối thiểu là 20m, diện tích bảo vệ vùng bổ cập từ 3,0 đến 12,0 km2.

Nhóm nghiên cứu kiến nghị, các bộ, ban, ngành và địa phương cần xem xét xây dựng hệ thống cấp nước phù hợp với đặc điểm nguồn nước, tập quán sử dụng nước trên cơ sở kết quả nghiên cứu đảm bảo cung cấp cho sinh hoạt bền vững, an toàn tại các vùng núi cao, vùng khan hiếm nước khu vực Bắc Trung Bộ.