SKĐS - Trên vùng núi đá Hà Giang, nơi thiên nhiên khắc nghiệt tưởng chừng không thể níu giữ nước, các nhà khoa học Việt Nam đã làm nên điều kỳ diệu: tìm ra, thu giữ và "treo" nước lại giữa trời.

Hơn hai thập kỷ qua, công nghệ hồ treo thu giữ nước vách núi không chỉ mang nguồn sống cho người dân vùng cao, mà còn đang được "số hóa" – trở thành mô hình quản lý tài nguyên nước thông minh.

Trên những triền đá vôi xám xịt của cao nguyên Đồng Văn (tỉnh Hà Giang cũ, nay là tỉnh Tuyên Quang), nơi những ngôi nhà trình tường nép mình bên sườn núi, mỗi giọt nước từng là nỗi ám ảnh suốt bao thế hệ. Người Mông sống trên vùng đá khô cằn ấy hiểu hơn ai hết sự quý giá của nước: phải đi bộ hàng giờ, gùi từng can nước men theo vách đá về dùng dè sẻn. Có những mùa khô, người dân chỉ dám dùng nước rửa mặt một lần trong ngày, trẻ con khát nước đến nỗi mơ thấy tiếng róc rách trong mơ.

Cao nguyên đá Đồng Văn – vùng đất tưởng như chỉ dành cho gió và đá – lại chính là nơi cư trú của hàng chục vạn đồng bào các dân tộc Mông, Dao, Lô Lô. Thiếu nước không chỉ là khó khăn sinh hoạt, mà còn kéo theo đói nghèo, du canh, di cư. Trong khi đó, nước mưa ở vùng karst này lại không thấm vào ruộng đồng mà chảy tuột xuống các hang ngầm sâu hoắm. Những dự án bơm nước từ sông Nho Quế lên độ cao cả nghìn mét, hay dẫn nước từ vùng xa về, đều bất khả thi vì chi phí và địa hình.

PGS.TSKH Vũ Cao Minh, nguyên Phó Viện trưởng Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho biết, những năm 1990, khi đời sống khởi sắc, nỗi lo thiếu nước lại càng khốc liệt. Nước mưa rơi xuống cao nguyên đá không thấm vào ruộng đồng mà chảy tuột vào những hang hốc karst sâu hoắm, để lại mặt đất khô nứt quanh năm.

"Tôi từng chứng kiến cảnh một cụ già ngồi bên bể cạn, hứng từng giọt nước rỉ ra từ vách núi, quý hơn cả vàng. Lúc ấy, câu hỏi lớn đặt ra là: Liệu có thể giữ nước lại ngay trên núi không?" – PGS.TSKH Vũ Cao Minh, nhớ lại.

"Muốn giải bài toán đó, phải hiểu núi đá, hiểu cách nước di chuyển trong lòng đá vôi, và biến hiểu biết địa chất thành công nghệ sống được với thiên nhiên", ông nói.

Giữa hoàn cảnh ấy, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam (khi đó là Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia) khởi xướng một đề tài "Nghiên cứu thử nghiệm một số giải pháp cấp nước cho khu vực đặc biệt khó khăn vùng núi phía Bắc" do PGS.TSKH Vũ Cao Minh, Viện Địa chất làm chủ nhiệm.

PGS.TSKH Vũ Cao Minh kể, những cuộc khảo sát địa chất, thực địa do Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam khởi xướng (lúc đó là Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia) đã chỉ ra điều ít ai ngờ: trên các sườn, vách đá vôi của cao nguyên Đồng Văn tồn tại đới nứt nẻ bề mặt; sau mưa, nước thấm vào nứt nẻ này và chảy rỉ ra dưới dạng các mạch lộ nhỏ hoặc thấm rỉ. Loại hình nước này gọi tắt là nước vách núi, phân bố tương đối phổ biến trong vùng, có chất lượng phù hợp để sử dụng sinh hoạt và có lưu lượng biến động theo cấu trúc sườn núi.

PGS.Vũ Cao Minh giải thích: "Nước vách núi giống như các mạch nhỏ của núi đá, tồn tại trong các vết nứt, khe hở. Nếu ta tìm đúng nơi chúng xuất lộ và có biện pháp thu gom, nước đó hoàn toàn có thể trở thành nguồn cấp bền vững cho cộng đồng."

Ở góc nhìn khoa học, phát hiện này là bước ngoặt: thay vì tìm kiếm nguồn nước sông suối trên mặt hay khai thác tầng chứa nước sâu tốn kém, nhóm nghiên cứu chọn cách khai thác một loại nguồn nước mới, gần mặt đất nhưng ẩn mình trong đá. Điều quan trọng là phải xác định được vị trí xuất lộ, theo dõi lưu lượng biến đổi theo thời gian, và thiết kế hệ thống thu gom — tất cả đều cần phương pháp khảo sát địa chất, quan trắc lưu lượng và phân tích mẫu nước để đánh giá tính khả dụng.

Từ cơ sở khoa học đó, nhóm nghiên cứu đề xuất và thử nghiệm công nghệ hồ treo thu trữ nước vách núi. Khái niệm đơn giản nhưng sáng tạo: đào, khoan và kiến tạo các cấu trúc thu gom nước ngay trên sườn núi để dẫn nước về các hồ chứa đặt ở vị trí cao, thuận lợi cho dẫn nước tự chảy đến khu dân cư.

PGS.TS Vũ Cao Minh cho hay, từ "hồ treo" xuất phát từ hình ảnh hồ nằm lưng chừng trên sườn núi, như "treo" giữa không trung, phục vụ các bản làng lân cận và nằm dưới chân. Thực nghiệm đầu tiên, hồ Sà Phìn (huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang cũ) với dung tích khoảng 3.000 m³ được hoàn thành vào năm 2002.

Nước từ vách núi, sau khi được thu gom qua vách nhả nước, hào thu và hố gom, được dẫn về hồ, lưu trữ và sau đó phân phối cho dân cư. Kết quả ban đầu vượt mong đợi: hồ phát huy tác dụng ngay mùa khô, cung cấp nước cho các bản lân cận.

Tiếp nối thành công đó, hồ Tả Lủng (Mèo Vạc, thuộc Hà Giang cũ) có dung tích 30.000 m³ được xây dựng năm 2006 bằng kinh phí chương trình nước sạch nông thôn. Từ đây, tỉnh Hà Giang (cũ) chủ trương nhân rộng mô hình; đến nay đã xây dựng và đưa vào sử dụng hơn 125 hồ treo, giúp người dân tại bốn huyện vùng cao (Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh, Quản Bạ) giải quyết nhu cầu tối thiểu về nước sinh hoạt cho trên 30 vạn người.

PGS Minh nhớ lại khoảnh khắc xúc động đầu tiên: "Khi nước chảy, khi trẻ em có thể rửa tay, tắm rửa — chúng tôi hiểu rằng khoa học đã chạm đúng đời sống."

"Có những vùng trước đây cây ngô cũng không sống nổi, nay đã có rau, có lúa nương," PGS.TSKH Vũ Cao Minh kể. "Nước không chỉ cứu khát, mà còn giữ người, giữ đất, giữ văn hóa."

PGS.TSKH Vũ Cao Minh cho biết, công nghệ hồ treo không phải là một công trình đơn lẻ, mà là một chuỗi công nghệ liên hoàn, kết hợp hiểu biết địa chất, thủy văn và kỹ thuật xây dựng. Mỗi công đoạn, từ xác định nguồn đến thu gom, trữ nước và cấp nước – đều dựa trên nguyên lý "sống hòa với đá, không chống lại đá".

Công đoạn 1: Xác định nguồn nước

Khâu này là nền tảng. Công tác khảo sát thăm dò sử dụng các kỹ thuật khảo sát thực địa truyền thống: xác định các nơi nước chảy tràn mặt khi mưa, các điểm mạch lộ, và tìm kiếm dấu hiệu thấm rỉ trên vách đá. Đặc điểm riêng của nước vách núi là biểu hiện rõ trong và sau các trận mưa lớn, do đó hoạt động tìm kiếm, thăm dò phải tiến hành trong mùa mưa, nhất là ngay sau những cơn mưa mạnh để phát hiện dấu hiệu mạch lộ và thấm rỉ.

Khu vực tìm kiếm tập trung vào các sườn, vách đá vôi lân cận khu dân cư và vùng thượng nguồn. Đối tượng khảo sát gồm: các dòng chảy tràn trên bề mặt đá, các điểm thấm rỉ từ khe nứt, các mạch lộ tập trung. Việc theo dõi diễn biến theo thời gian của lưu lượng chảy tại các điểm mạch lộ, các điểm thấm rỉ là cần thiết để đánh giá tính ổn định và khả năng cung cấp nước lâu dài. Ngoài ra, phải tiến hành đào vách thăm dò dọc chân sườn để đo lưu lượng nước thấm rỉ, nhằm có số liệu thiết kế thu gom chính xác.

Các nhà khoa học khảo sát vách đá vôi vào mùa mưa để phát hiện các mạch rỉ – nơi nước thấm ra từ khe nứt. "Kinh nghiệm cho thấy, những nơi có thực vật phát triển xanh tốt trên sườn đá thường là nơi có dòng nước ngầm rỉ ra," PGS.TSKHC Vũ Cao Minh cho biết. Dựa vào bản đồ địa chất và ảnh viễn thám, nhóm nghiên cứu khoanh vùng các khu vực có tiềm năng tạo "vách nhả nước".

Công đoạn 2: Thu gom nước

Tùy thuộc vào đối tượng nước (thấm rỉ sâu, thấm rỉ nông, hay mạch lộ), công tác thu gom được thiết kế khác nhau:

Đối với nước thấm rỉ sâu thì phải sử dụng hệ thống vách nhả nước, hào thu và các hố gom. Vách được đào vào sườn núi để thu nước chảy ra từ trong sườn (vách thường thẳng đứng, độ sâu đạt tới đáy đới thấm rỉ, thường là 1–2 m). Nước từ vách chảy vào hào thu nằm dọc chân vách; dọc hào có các hố gom, nước từ các hố gom được dẫn bằng ống dẫn về hồ chứa. Hình thức này khai thác triệt để phần nước thấm rỉ sâu, tăng lưu lượng nước thu được.

Đối với nước thấm rỉ nông và nước chảy tràn thì thu gom bằng hào thu nông dọc chân sườn tới đá liền khối để thu nước. Vách hào đối diện sườn được xây cao để giữ nước. Nước từ sườn được thu vào hào, dẫn qua hố gom, rồi dẫn bằng ống về hồ. Đây là giải pháp hiệu quả cho những sườn có dòng chảy mặt khi mưa lớn.

Đối với nước mạch lộ (mó nước) cần thiết kế bể thu nước kín ngay tại điểm xuất lộ để giữ sạch nước trước khi đưa về hồ.

Công đoạn thu gom đòi hỏi sự tỉ mỉ trong thiết kế, đặt đúng hướng dòng chảy, chống thất thoát và tránh ô nhiễm nguồn nước. Ở thực địa, vật liệu tại chỗ (đá xây) được sử dụng nhiều, kết hợp với vật liệu nhân tạo khi cần. Đây là công đoạn đòi hỏi kỹ thuật tỉ mỉ, vì chỉ cần sai vài chục centimet, mạch nước có thể biến mất.

Công đoạn 3: Trữ và cấp nước

Hồ trữ được đặt tại vị trí địa hình trũng hoặc tương đối phẳng, thuận tiện cho thi công và nên nằm cao hơn khu dân cư để có thể dẫn nước tự chảy. Hồ trữ được thi công bằng các kỹ thuật thông thường: đào nền, xây thành, gia cố mái taluy, trải vật liệu chống thấm. Tuy nhiên, hồ treo cần bổ sung hai biện pháp kỹ thuật đặc thù là chống thấm đáy và chống đẩy nổi (vỡ, bục đáy).

Với hồ dung tích nhỏ, điểm cấp nước có thể là bơm tay hoặc việc múc lấy nước tại chỗ; với hồ lớn, cần hệ thống ống dẫn đến bể của mỗi cụm gia đình và có thể bố trí trạm bơm. Trong giai đoạn đầu, khi ưu tiên tạo nguồn, chỉ cần bể lọc thô để loại bỏ sỏi, đá và rác thô. Về sau, thiết kế bể lọc tinh trước khi cấp nước cho sinh hoạt là cần thiết để đảm bảo chất lượng.

Nước được dẫn về hồ – thường được đặt ở cao độ vừa phải để đảm bảo áp lực tự chảy. Hồ xây bằng vật liệu địa phương: đá xếp, đất đầm, bê tông – có lớp chống thấm composite hoặc nilon đặc biệt, cùng van thoát áp để chống bục vỡ khi mưa lớn. Từ hồ, nước qua hệ thống lọc thô hoặc tinh rồi dẫn tới các bể chứa nhỏ cho từng cụm dân cư.

PGS Minh nhấn mạnh: "Chúng tôi coi mỗi hồ treo là một hệ sinh thái nhân tạo. Nó không chỉ chứa nước, mà còn điều hòa vi khí hậu, giữ ẩm cho đất, tạo môi trường cho cây xanh phát triển. Khi người dân thấy quanh hồ có cỏ mọc, chim về, họ hiểu rằng khoa học không chỉ là bê tông và ống dẫn, mà là sự sống."

PGS.TS Vũ Cao Minh chia sẻ, một điểm đáng chú ý của công nghệ hồ treo là tính thích ứng với điều kiện địa phương: có thể huy động sức người, dùng vật liệu đá tại chỗ để xây hồ, bằng cách đào vách, đào hào bằng thủ công khi cơ giới khó vào. Ví dụ, vách đá taluy đường QL4C được sử dụng làm vách nhả nước trong mô hình thử nghiệm Xà Phìn, và nhiều hồ sử dụng đá xếp tại địa phương làm thành hồ, giảm chi phí vận chuyển vật liệu.

Việc tổ chức cộng đồng tham gia xây dựng, vận hành và bảo dưỡng cũng là yếu tố sống còn để công trình bền vững. Khi người dân hiểu nguyên lý hoạt động — biết cách vệ sinh bể thu, kiểm tra ống dẫn, vận hành hệ thống lấy nước — hồ treo trở thành tài sản cộng đồng, được gìn giữ qua bao mùa mưa khô.

Không chỉ là sáng chế kỹ thuật, hồ treo còn là giải pháp xã hội bền vững. Khi có nước, người dân định cư, trồng trọt, chăn nuôi. Trẻ em đến trường đều đặn, du khách đến với "Công viên địa chất toàn cầu Đồng Văn" ngày càng nhiều. Nước đã làm hồi sinh một vùng cao nguyên từng bị coi là "đá trọc".

PGS.TSKH Vũ Cao Minh nhiều lần trở lại Sà Phìn, nơi có hồ treo đầu tiên. Ông kể: "Tôi gặp lại những người dân từng gùi nước 10 cây số, giờ họ tự hào khoe có nước cho bò uống, cho hoa cải nở vàng quanh bản. Khi họ nói 'hồ treo là hồ của dân, của núi', tôi thấy mọi công sức nghiên cứu đều xứng đáng."

PGS.TSKH Vũ Cao Minh chia sẻ, hai thập kỷ sau, khi công cuộc chuyển đổi số quốc gia lan tỏa đến từng bản làng, công nghệ hồ treo lại mở ra một trang mới. Một số địa phương lắp đặt hệ thống cảm biến IoT giám sát mực nước, chất lượng nước và truyền dữ liệu về trung tâm điều hành. Mỗi hồ treo giờ đây trở thành "mắt cảm biến" trong mạng lưới quản lý tài nguyên nước vùng núi.

Dữ liệu từ các hồ được kết hợp với bản đồ địa chất số, giúp dự báo hạn hán, đánh giá nguy cơ sạt lở, và xác định vị trí tối ưu cho hồ mới. "Chúng tôi đang chứng kiến sự tiếp nối tự nhiên giữa công nghệ truyền thống và công nghệ số," PGS.TSKH Vũ Cao Minh nói. "Hồ treo hôm nay không chỉ là công trình thủy lợi, mà là nền tảng dữ liệu sống phục vụ quản lý tài nguyên và phát triển bền vững."

Những mô hình hồ treo số hóa cũng mở ra hướng mới cho du lịch sinh thái kết hợp khoa học, nơi du khách có thể quan sát các cảm biến hoạt động, tìm hiểu về địa chất karst, và thấy rõ cách con người ứng dụng khoa học để sống hài hòa với tự nhiên.

Từ một ý tưởng tưởng chừng giản đơn, công nghệ hồ treo thu giữ nước vách núi đã trở thành biểu tượng của sáng tạo Việt Nam trong điều kiện đặc biệt khó khăn. Nó hội tụ đầy đủ yếu tố của khoa học ứng dụng – từ khảo sát địa chất, thiết kế công trình, vật liệu xây dựng, đến mô hình quản lý cộng đồng và nay là chuyển đổi số.

Giờ đây, những hồ nước "treo giữa trời" không chỉ giải cơn khát cho cao nguyên đá, mà còn trở thành dấu mốc của tri thức Việt, minh chứng cho sức mạnh của khoa học – công nghệ – đổi mới sáng tạo khi hòa quyện với đời sống.

Ở nơi từng chỉ có đá và gió, nay đã có những mặt hồ xanh biếc, phản chiếu niềm tin rằng: ở đâu có trí tuệ và ý chí con người, ở đó không còn khô cạn.

Triển lãm thành tựu khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

SKĐS - Triển lãm được tổ chức theo cấu trúc của dòng chảy lịch sử, tái hiện hành trình 80 năm phát triển của đất nước qua lăng kính khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số (KHCN,ĐMST&CĐS) với 1 khu trung tâm và 5 phân khu nội dung, tương ứng với 5 giai đoạn lịch sử: