Bài viết trình bày phương pháp mô hình phần tử hữu hạn mô phỏng lan truyền ẩm trong đất không bão hòa thông qua mối quan hệ giữa các đại lượng độ ẩm, áp suất hút của đất, hệ số thấm không bão hòa và hệ số lan truyền ẩm. Các thông số phục vụ mô hình lan truyền ẩm trong đất không bão hòa đối với bốn loại đất bề mặt đã được thu thập phân tích xác định hệ số thấm bão hòa, độ lỗ rỗng và độ ẩm thể tích.
Vietnam Journal of Marine Science and Technology; Vol 21, No 2; 2021: 121–132 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/16401 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Study on groundwater recharge assessment by rainfall in coastal district Thai Thuy, Thai Binh province Nguyen Van Hoang*, Pham Lan Hoa, Dong Thu Van, Le Quang Dao Institute of Geological Sciences, VAST, Vietnam * E-mail: n_v_hoang_vdc@yahoo.com Received: June 2020; Accepted: 16 September 2020 ©2021 Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) Abstract Groundwater always plays a vital role in socio-economic development One of the components of groundwater resource potential is the recharge from rainfall and surface water The paper presents finite element modeling in the moisture transfer simulation in unsaturated soils through the relationship between soil moisture, soil suction, unsaturated permeability, and moisture dispersion coefficient Parameters required for moisture transfer in four subsurface soil types have been collected and analyzed: Saturated permeability, porosity and field moisture content Hourly rainfall data of 2015 have been studied and grouped into different rainfall duration (1-hour, 2-hour, 36-hour continuous rainfall) The different duration rainfall and temporal infiltration determined by the moisture transfer modeling allow calculating the groundwater recharge from the downpour We had applied the methodology to coastal district Thai Thuy, Thai Binh province The results show that during the rainy months from June to October 2015, the groundwater recharge from the rainfall is: Through silty clay 0.233 m, through silt 0.338 m, through sandy silt 0.374 and through silty sands 0.561 m The rainfall recharge to groundwater through those four soil types in terms of percentage of total 2015 rainfall respectively is 12.85%, 18.65%, 20.63% and 30.95% The methodology may be applied to other areas with an advantage in the minimal expense of budget and time and relatively high reliable results Keywords: Hydrogeology, unsaturated soil, moisture transfer modelling, finite element method, groundwater recharge Citation: Nguyen Van Hoang, Pham Lan Hoa, Dong Thu Van, Le Quang Dao, 2021 Study on groundwater recharge assessment by rainfall in coastal district Thai Thuy, Thai Binh province Vietnam Journal of Marine Science and Technology, 21(2), 121–132 121 Tạp chí Khoa học Công nghệ Biển, Tập 21, Số 2; 2021: 121–132 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/16401 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Nghiên cứu đánh giá đại lượng nước mưa thấm cung cấp cho nước đất khu vực huyện ven biển Thái Thụy tỉnh Thái Bình Nguyễn Văn Hồng*, Phạm Lan Hoa, Đơng Thu Vân, Lê Quang Đạo Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Việt Nam * E-mail: n_v_hoang_vdc@yahoo.com Nhận bài: 2-6-2020; Chấp nhận đăng: 16-9-2020 Tóm tắt Nước đất ln ln có vai trị quan trọng phát triển kinh tế xã hội Một thành phần hình thành trữ lượng nước đất cung cấp ngấm từ mặt đất từ nước mưa nước mặt Bài báo trình bày phương pháp mơ hình phần tử hữu hạn mô lan truyền ẩm đất không bão hịa thơng qua mối quan hệ đại lượng độ ẩm, áp suất hút đất, hệ số thấm khơng bão hịa hệ số lan truyền ẩm Các thơng số phục vụ mơ hình lan truyền ẩm đất khơng bão hịa bốn loại đất bề mặt thu thập phân tích xác định hệ số thấm bão hòa, độ lỗ rỗng độ ẩm thể tích Số liệu mưa năm 2015 phân tích nhóm thành nhóm có thời đoạn mưa khác (1 giờ, giờ, 36 liên tục) Giá trị mưa thời đoạn khác kết hợp với đại lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất theo thời đoạn mưa cho phép xác định tổng lượng mưa năm cung cấp cho nước đất Phương pháp áp dụng khu vực huyện ven biển Thái Thụy tỉnh Thái Bình Kết cho thấy mưa mùa mưa năm 2015 ngấm cung cấp cho nước đất phụ thuộc vào loại đất bề mặt: Sét 0,233 m, đất bột 0,338 m, bột pha cát 0,374 cát pha 0,561 m Theo tỷ lệ nước mưa năm ngấm cung cấp cho nước đất tương ứng loại đất 12,85%; 18,65%; 20,63% 30,95% Phương pháp luận áp dụng khu vực khác có tiết kiệm chi phí thời gian đáng kể cho kết tương đối tin cậy Từ khóa: Địa chất thủy văn (ĐCTV), đất khơng bão hịa, mơ hình lan truyền ẩm, phần tử hữu hạn, cung cấp cho NDĐ Đ T VẤN ĐỀ Từ xưa nước đất ln có vai trị quan trọng phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt ngày có vai trị to lớn góp phần đáp ứng nhu cầu nước lĩnh vực kinh tế xã hội khác Một thành phần hình thành trữ lượng nước đất cung cấp ngấm từ mặt đất từ nước mưa nước mặt, đại lượng ngấm cung cấp từ nước mưa cho nước đất đóng vai trị lớn diện tích ngấm nước mưa chiếm phần lớn diện tích mặt đất Đồng thời đại lượng nước mưa cung cấp cho nước đất thành phần trữ lượng động tự 122 nhiên tầng chứa nước chiếm tỷ lệ lớn trữ lượng khai thác nước đất Do nhằm quy hoạch khai thác sử dụng hợp lý bền vững tài nguyên nước đất, cần phải xác định thành phần trữ lượng tài nguy n nước đất nước mưa cung cấp Vì xác định đại lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất cần thiết Một phương pháp xác định đại lượng nước mưa cung cấp cho nước đất phương pháp mơ hình thấm nước mưa qua đới khơng bão hịa Đây phương pháp thuộc nhóm phương pháp Đắcxi [1] Đại lượng cung cấp ngấm theo phương Study on groundwater recharge assessment thẳng đứng qua đới khơng bão hịa xác định theo công thức sau: R K dH dh K 1 dz dz (1) Trong đó: K(): Hệ số thấm khơng bão hịa phụ thuộc vào độ ẩm; : Độ ẩm; H: Áp lực ẩm toàn phần mặt đối sánh z0 (H = h + z); h: Áp lực ẩm cục (là hàm số độ ẩm); z: Tọa độ theo phương thẳng đứng (hình 1) Do độ ẩm, áp lực hút (áp suất hút) hệ số thấm đất khơng bão hịa quan hệ ràng buộc với thay đổi theo không gian thời gian thấm n n đại lượng ngấm nước mưa qua đất khơng bão hịa theo phương trình (1) khơng thể giải phương pháp giải tích Bài báo trình bày khả áp dụng mơ hình số mơ lan truyền ẩm nước mưa ngấm để xác định đại lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất áp dụng khu vực huyện Thái Thụy tỉnh Thái Bình PH N PH P N H N Có nhiều phương phương xác định đại lượng ngấm nước mưa, nhi n khuôn khổ nghiên cứu phương pháp thuộc nhóm phương pháp Đắc-xi mơ hình lan truyền ẩm để ước tính đại lượng bổ cập cho nước đất từ nước mưa sử dụng Phương trình mơ tả q trình lan truyền nước đất khơng bão hịa nước với giả thiết khơng khí không chuyển động [2] không gian ba chiều (x, y, z) có dạng sau [3]: x y z w x y z t n Sơ đồ minh họa thấm, áp lực ẩm tổng cộng áp lực ẩm cục x K (w ) Trong đó: w: Độ ẩm đất (lượng nước chứa đơn vị thể tích đất); t: Thời gian; x; y z tương ứng vận tốc thấm theo phương x, y z: h h h ; y K ( w ) ; z K ( w ) x y z Trong đó: h = p/ + z; h: Áp lực hút nước; p: Áp suất nước (hoặc áp lực hút tuyệt đối (absolute suction head)); : Dung trọng nước; K(w): Hệ số thấm không bão hòa (đối (3) với loại đất hàm số hệ số thấm bão hòa độ ẩm) Từ (2) (3) ta có: w K (w ) p K (w ) p K (w ) p K (w ) t x x y y z z z Phương trình (4) mơ tả q trình lan truyền ẩm khơng gian chiều Bởi p hàm số w lấy dung trọng (2) (4) nước ta biến đổi không gian hai chiều (x - chiều ngang z chiều sâu) sau: 123 Nguyen Van Hoang et al w dp w dp w K ( w ) K ( w ) K ( w ) t x d w x z d w z z Trong không gian chiều theo phương thẳng đứng z: Bi n có độ ẩm áp suất biết: w ww w w dp w K ( w ) (6) K ( w ) t z d w z z w g gw n Phương trình (7) có lời giải có đầy đủ điều kiện ban đầu điều kiện bi n mô tả Điều kiện ban đầu phân bố nồng độ vật chất xem xét vào thời điểm ban đầu tùy ý t = t0 vị trí miền tính tốn: m 1 ˆ K (ˆ) Dz W dz (11) z z l z (8) Các điều kiện biên đồng thời dạng sau: ˆ K (ˆ) Dz W dz z z l z Thành phần Sử dụng định luận Green (11) là: ˆ Wl Dz z z dz ˆ Wl N z Dz z K (ˆ) z Wl dz (12) để thể hai loại biên ta có: có mặt (10) Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) [4] sử dụng để giải phương trình lan truyền ẩm (7) nêu Để đơn giản sử dụng tương ứng ký hiệu Dz thay cho Dz(w) thay cho w Theo phương pháp PTHH, trước hết chưa xét đến thành phần đạo hàm theo thời gian w/t bên vế trái phương trình (7) sử dụng phép gần ˆ M m Nm ta có [4]: (7) c co ( x, y ) (9) Bi n Neumann (gradient độ ẩm pháp tuyến với đường bi n biết): dp Thành phần K ( w ) gọi hệ số d w phân tán ẩm có ký hiệu D(w) với đơn vị L2T-1 (6) có dạng sau: w K ( w ) D( w ) w t z z z (5) phần tử giáp biêns qc qc , sử dụng q ˆ Wl Dz z z ˆ Thay dz ˆ K (ˆ) W dz D W N l z l z z q z d (13) M m Nm vào (13) cho: m 1 124 N m Wl Dz z z m dz K ( m ) Wl dz qcWl N z d q z (14) Study on groundwater recharge assessment K N m Wl Dy z z dz; Kθ F F (16) Quay lại yếu tố thời gian, tức có thành phần w/t bên vế phải (điều kiện không ổn định) ta viết lại (16) dạng: Kθ dθ F dt (17) Đạo hàm bậc theo tời gian thực theo ba sơ đồ: Tiến, trung tâm lùi Sơ đồ tiến (sơ đồ Euler): n θn 1 K F θ tn tn (18) Sơ đồ gọi sơ đồ (explicit) n+1 xác định qua n sau: θn 1 1 tn K θn F (19) Sơ đồ Crank-Nicolson sc eme (sơ đồ trung tâm)(còn gọi sơ đồ ẩn): 2 tn K θn 1 tn K θn F (20) Sơ đồ lùi (cũng xem sơ đồ ẩn): (21) Ktn 1 θn 1 θn F p 1,66 w BH 5,70 K ( m ) Wl dz qcWl N z d q z Zienkiewiecs Morgan (1983) [3] trình bày tỷ mỷ sơ đồ với 0,5 luôn ổn định cách vô điều kiện với giá trị bước thời gian t sơ đồ có độ xác sơ đồ Crank-Nicolson (bậc sai số O(t2)), sơ đồ sai phân tiến lùi bước thời gian cần phải thỏa mãn điều kiện tương ứng t he D( w ) K ( w ) 9, 462 w t he / [6 D w ] / [2 D w ] Theo C Ph Averianov [3] hệ số thấm khơng bão hịa cịn biểu diễn cơng thức sau: n K ( w ) K w o , (n 3,5) BH o (22) Trong đó: K K(w) tương ứng hệ số thấm bão hịa khơng bão hòa (m/ngày); w, 0 BH, tương ứng độ ẩm thể tích, độ ẩm thể tích nước liên kết độ ẩm thể tích bão hịa Hệ số thấm khơng bão hịa hệ số lan truyền ẩm xác định sau theo tác giả Hart thí nghiệm năm 1972 đất sét pha [5]: w 0,35; p 0,09 w BH Với độ ẩm thể tích nước liên kết vơ nhỏ cho tác giả Jiunsheng Li Hiroshi Kawano (1997) [5] thu giá số mũ n công thức (22) 16,37 (15) 27,21 w` 0,35 (23) độ ẩm thể tích nhỏ 0,35 42,08 độ ẩm thể tích lớn 0,35; tức hệ số lan truyền ẩm xác định theo công thức: BH 5,70 w 0,35 28,21 D( w ) K ( w ) 2, 4489 w BH 27,21 w 0,35 6,70 X ĐỊNH ĐẠ L ỢN N Ớ M A NGẤM BẰNG MƠ HÌNH LAN TRUYỀN ẨM TRON ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA (24) Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn đặc trưng huyện Thái Thụy tỉnh Thái Bình 125 Nguyen Van Hoang et al Trong chất thủy văn (ĐCTV), khu vực đồng sơng Hồng có tầng chứa nước Đệ Tứ phân chia là: Tầng chứa nước Holocen (qp2), tầng chứa nước Holocen dưới-giữa (qh1), tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên (qp2) tầng chứa nước Pleistocen (qp1) [6] Giữa tầng chứa nước có khơng có lớp thấm nước Khu vực thị trấn Di m Điền huyện Thái Thụy lân cận có đặc trưng cấu trúc ĐCTV khu vực qua hai lỗ khoan QT155 thị trấn Diêm Điền lỗ khoan QT156 phía tây bắc thị trấn Diêm Điền (hình 2) Cột địa tầng lỗ khoan QT155 QT156 thể hình Qua hai cột địa tầng lỗ khoan thấy đặc trưng cấu trúc địa ĐCTV sau: Trên mặt đất tồn lớp đất sét thấm nước yếu thuộc hệ tầng Thái Bình có chiều dày từ 1,5 m đến m; lớp đất hạn chế đáng kể trình ngấm nước mưa, nước mặt n 126 ao hồ nông 1,5 m vào tầng chứa nước qh2; Phía lớp thấm nước yếu tầng chứa nước qh2 thuộc hệ tầng Thái Bình phân định tương đối rõ thành phần cát hạt mịn có chiều dày 8–12 m; Dưới tầng chứa nước qh2 trầm tích hệ tầng Hải Hưng có thành phần hạt mịn sét lẫn mùn, sét, bùn sét (là lớp thấm nước yếu nằm qh2 qh1) cát sét, sét cát (được gọi tầng chứa nước qh1) Tầng chứa nước qh2 qh1 có khả cung cấp hạn chế dạng hộ gia đình từ giếng đào, giếng khoan với lưu lượng khai thác hạn chế Tại lỗ khoan QT155 vắng mặt lớp thấm nước yếu nằm tầng chứa nước qh2 qh1, QT156 vắng mặt tầng chứa nước qh1 Tầng chứa nước qh2 qh1 có vai trị cấp nước cho tầng chứa nước qp2 nằm có chênh lệch mực nước Khu vực nghiên cứu lỗ khoan quan trắc nước đất QT155 156 Study on groundwater recharge assessment n Địa tầng QT155 QT156 Di m Điền -Thái Thụy-Thái Bình [Nguồn: Vẽ lại theo Lại Đức Hùng (1996)] Phía tầng chứa nước qh1 phía lớp thấm nước yếu hệ tầng Hải Hưng lớp thấm nước yếu hệ tầng Vĩnh Phúc Nằm lớp thấm nước yếu phần hệ tầng Vĩnh Phúc tầng chứa nước qp2 có thành phần cát sạn sỏi lẫn cuội đa khoáng phần hệ tầng Vĩnh Phúc; Dưới tầng chứa nước qp2 lớp thấm nước có thành phần sét bột phần hệ tầng Hà Nội, QT156 có chiều dày khoảng m; Tiếp theo tầng chứa nước qp1 có thành phần cát sạn sỏi thạch anh, silic phần hệ tầng Hà Nội toàn hệ tầng Lệ Chi Tầng chứa nước qp1 nằm sét kết tuổi Neogen thấm nước yếu Các thông số loại đất mơ hình tính tốn Một số mẫu đất lớp đất bề mặt khu vực huyện ven biển Thái Thụy tỉnh Thái Bình thu thập thí nghiệm xác định hệ số thấm Kết thí nghiệm 28 mẫu đất khu vực huyện Thái Thụy cho kết hệ số thấm bão hòa lớp đất bề mặt sau: 1) Sét: K = 0,0004 m/ngày; 2) Bột: 0,0048 m/ngày; 3) Bột pha cát: 0,0214 m/ngày; 4) Bột pha cát: 0,0745 m/ngày; 5) Cát pha: 0,1972 m/ngày Theo kết thí nghiệm mẫu đất lấy huyện Thái Thụy lỗ khoan địa chất cơng trình, đất dính trầm tích sơng, sơng-biển hệ tầng Thái Bình đất sét, sét pha có độ lỗ rỗng từ 0,44 đến 0,56 giá trị phù hợp loại đất cát pha đến sét mà Fetter (2001) [7] có độ lỗ rỗng từ 0,33 đến 0,60 Trong năm loại đất n u tr n đất sét có hệ số thấm nhỏ 0,0004 m/ngày thực tế địa chất thủy văn xem cách nước Bốn loại đất phân bố khu vực nghiên cứu độ lỗ rỗng độ ẩm thể tích tự nhi n tổng 127 Nguyen Van Hoang et al hợp bảng Lấy chiều dày lớp đất thấm yếu trung bình 2,2 m theo hai lỗ khoan quan trắc QT155 QT156 Đầu vào mơ hình lan truyền ẩm kích thước (chiều dày) lớp đất khơng bão hịa bề mặt, hệ số thấm bão hịa, biểu thức toán học quan hệ hệ số thấm độ ẩm độ ẩm ban đầu theo độ sâu Đồng thời đầu vào chương trình “Đán giá đại lượng nước mưa ngấm cung cấp c o nước đất mùa mưa năm 5” b n tính tốn đại lượng nước mưa thấm dựa kết mơ hình lan truyền ẩm số liệu mưa theo thời gian thực từ tháng đến tháng 10 năm 2015 Bảng Hệ số thấm bão hịa, độ lỗ rỗng độ ẩm thể tích bốn loại đất Loại đất Hệ số thấm - K (m/ngày) Độ lỗ rỗng/độ ẩm thể tích bão hịa Độ ẩm thể tích tự nhiên Sét 0,0048 0,552 0,495 0,49 0,0 Độ sâu (m) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0,50 0,51 Độ ẩm thể tích 0,52 0,53 Sau Sau Sau Sau 10 Sau 13 Sau 16 Sau 19 Sau 22 0,54 Sau Sau Sau Sau 11 Sau 14 Sau 17 Sau 20 Sau 23 0,55 0,56 Sau Sau Sau Sau 12 Sau 15 Sau 18 Sau 21 Sau 24 n Đường cong phân bố độ ẩm hệ số thấm 0,0048 m/ngày Độ ẩm thể tích 0,445 0,0 0,455 0,465 0,475 0,485 0,495 0,505 0,8 1,0 1,2 Sau Sau Sau Sau 10 Sau 13 Sau 16 Sau 19 Sau 22 Sau Sau Sau Sau 11 Sau 14 Sau 17 Sau 20 Sau 23 Sau Sau Sau Sau 12 Sau 15 Sau 18 Sau 21 Sau 24 n Đường cong phân bố độ ẩm hệ số thấm 0,0214 m/ngày Điều kiện biên mặt đất bi n có độ ẩm xác định độ ẩm bão hịa có mưa Mơ hình tiến hành cho thời gian mưa mùa mưa năm 2015 từ tháng đến tháng 10 Mô hình xác định phân bố độ ẩm theo chiều 128 0,440 0,445 0,450 Sau Sau Sau Sau 10 Sau 13 Sau 16 Sau 19 Sau 22 0,455 0,460 Sau Sau Sau Sau 11 Sau 14 Sau 17 Sau 20 Sau 23 0,465 0,470 Sau Sau Sau Sau 12 Sau 15 Sau 18 Sau 21 Sau 24 n Đường cong phân bố độ ẩm hệ số thấm 0,0745 m/ngày Độ ẩm thể tích Độ sâu (m) Độ sâu (m) 0,6 Cát pha 0,1972 0,455 0,417 Độ ẩm thể tích 0,435 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0,2 0,4 Bột pha cát 0,0745 0,467 0,437 sâu theo thời gian bắt đầu mưa lượng nước mưa cung cấp theo thời gian khác Sử dụng kết mô hình xác định lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất lượng mưa xác định tổng đại lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất mùa mưa năm 2015 Độ sâu (m) Kết mơ hình lan truyền ẩm Bột 0,0214 0,501 0,448 0,415 0,420 0,425 0,430 0,435 0,440 0,445 0,450 0,455 0,0 0,2 0,4 0,6 Sau Sau Sau 0,8 Sau Sau Sau 1,0 Sau Sau Sau 1,2 Sau 10 Sau 11 Sau 12 1,4 Sau 13 Sau 14 Sau 15 1,6 Sau 16 Sau 17 Sau 18 1,8 Sau 19 Sau 20 Sau 21 2,0 Sau 22 Sau 23 Sau 24 2,2 n Đường cong phân bố độ ẩm hệ số thấm 0,1972 m/ngày Study on groundwater recharge assessment Đường cong phân bố độ ẩm bốn loại đất thể tương ứng hình 4–7 lưu lượng nước mưa ngấm theo thời gian thể hình bảng Bảng Đại lượng nước mưa thấm theo thời gian tính từ mưa Thời gian (giờ) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Đại lượng nước mưa thấm (m) theo hệ số thấm K K = 0,0048 m/ngày K = 0,0214 m/ngày K = 0,0745 m/ngày K = 0,1972 m/ngày 0,00270 0,00369 0,00383 0,00664 0,00324 0,00483 0,00531 0,00948 0,00366 0,00571 0,00644 0,01163 0,00402 0,00645 0,00738 0,01343 0,00433 0,00710 0,00821 0,01501 0,00461 0,00769 0,00896 0,01643 0,00487 0,00824 0,00965 0,01773 0,00512 0,00874 0,01028 0,01894 0,00535 0,00922 0,01088 0,02008 0,00556 0,00966 0,01145 0,02115 0,00577 0,01009 0,01199 0,02217 0,00597 0,01050 0,01250 0,02315 0,00616 0,01089 0,01299 0,02408 0,00634 0,01126 0,01347 0,02497 0,00652 0,01163 0,01392 0,02584 0,00669 0,01198 0,01437 0,02667 0,00686 0,01232 0,01480 0,02748 0,00702 0,01265 0,01521 0,02827 0,00719 0,01297 0,01562 0,02903 0,00734 0,01329 0,01601 0,02978 0,00750 0,01359 0,01640 0,03050 0,00764 0,01389 0,01677 0,03121 0,00779 0,01418 0,01714 0,03190 0,00793 0,01447 0,01750 0,03258 0,045 K=0,0048m/ngày Đại lượng thấm (m) 0,040 K=0,0214m/ngày 0,035 K=0,0745m/ngày 0,030 K=0,1972m/ngày 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Thời gian từ bắt đầu mưa (giờ) n Đại lượng nước mưa thấm theo thời gian Đánh giá đại lượng nước mưa ngấm cung cấp cho nước đất mùa mưa năm 2015 Như biết, cung cấp ngấm hữu hiệu cho nước đất từ nước mưa thông thường xảy thời kỳ dư ẩm, tức chủ yếu mùa mưa Vì liệu mưa tháng thời gian từ tháng đến tháng 10 năm 2015 sử dụng để xác định đại lượng mưa ngấm Như kết trình bày (hình bảng 2) đại lượng ngấm nước mưa phụ thuộc vào thời gian đợt mưa Vì số liệu mưa nhóm thành nhóm đợt có thời gian mưa li n tục (hoặc nhiều giờ) Một chương trình máy tính điện tử xây dựng để thực nội dung kết thể bảng Đại lượng ngấm qua loại đất xác định dựa vào số liệu bảng bảng chương trình máy tính điện tử Kết tính toán đại lượng mưa 129 Nguyen Van Hoang et al tháng 6–10 năm 2015 ngấm cung cấp cho nước đất qua loại đất thể bảng Bảng Kết xác định đợt mưa li n tục: Thời gian mưa li n tục lượng mưa Số mưa liên tục STT 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Lượng mưa (mm) 0,5 2,0 0,1 0,7 0,3 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,5 0,1 0,8 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,5 0,1 0,4 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 1,5 0,1 0,8 Số mưa liên tục STT 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 10 11 12 13 14 15 16 17 Lượng mưa (mm) 1,7 1,4 0,6 0,2 0,1 0,1 1,0 0,3 0,1 10,3 0,4 0,1 0,1 7,2 0,2 0,3 1,4 11,0 1,1 4,1 18,5 3,5 0,2 8,4 1,0 4,1 2,3 0,2 0,8 0,4 Số mưa liên tục STT 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 10 11 12 13 14 15 Lượng mưa (mm) 1,3 5,4 0,3 0,6 25,3 0,3 0,8 0,4 0,2 1,7 6,6 21,7 8,8 1,5 4,9 7,3 1,3 1,1 3,4 39,7 6,5 22,7 1,1 27,5 1,9 69,7 1,5 3,9 0,7 1,0 1,0 Số mưa liên tục 12 15 STT 10 2 3 Lượng mưa (mm) 13,9 1,2 1,3 18,7 0,7 8,8 3,4 15,3 5,7 29,8 6,8 23,7 2,9 25,2 7,1 2,9 40,6 39,8 18,3 29,4 36,8 10,5 6,7 11,0 143,6 21,2 112 4,8 55,3 18,8 204,7 Bảng Tổng đại lượng thấm nước mưa tháng mùa mưa 6–10 năm 2015 Sét K = 0,0048 m/ngày Bột Bột pha cát Cát pha K = 0,0214 m/ngày K = 0,0745 m/ngày K = 0,1972 m/ngày Tổng đại lượng nước mưa thấm (m) 0,233 0,338 0,374 0,561 % thấm tính theo lượng mưa năm tháng 6–10 năm 2015 1.282,4 mm 18,17 26,36 29,16 44,75 % thấm tính theo tổng lượng mưa năm 2015 1.812,6 mm 12,85 18,65 20,63 30,95 130 Study on groundwater recharge assessment Kết cho thấy mưa mùa mưa năm 2015 ngấm cung cấp cho nước đất phụ thuộc vào loại đất bề mặt, nhỏ 0,233 m, lớn 0,561 m, trung bình 0,374 m So với tổng lượng mưa năm tỷ lệ nước mưa ngấm cung cấp cho nước đất từ 12,85% (qua đất sét pha thấm yếu đến 30,95% qua lớp đất cát pha, trung bình 20,63% (tương đương qua đất bột pha cát) THẢO LUẬN Độ xác ước lượng nước mưa ngấm vào đới thơng khí cung cấp cho nước đất tiến hành qua việc giải phương trình Richards theo Kinzelbach et al., (2002) [1] có độ sai số khoảng 10 lần thực tế (lớn gấp 10 lần nhỏ phần mười lần) Tuy nhiên kết cơng trình cho thấy độ sai số khơng thể tới mức độ hai loại đất có giá trị hệ số thấm tốt chênh 2,65 lần, đại lượng thấm nước mưa xác định chênh 1,5 lần Độ xác không cao theo tác giả Kinzelbach et al., (2002) [1] li n quan đến độ xác thông số lan truyền ẩm loại đất nghiên cứu, li n quan đến liên hệ không phù hợp điều kiện mơ hình điều kiện thực tế, đến phân tích đợt mưa chưa phù hợp, Trong nghiên cứu này, độ tin tưởng chưa hồn tồn có mối quan hệ hệ số thấm khơng bão hịa độ ẩm sử dụng theo Jiunsheng Li Hiroshi Kawano (1997) [5] Các hệ số mối quan hệ cần xác hóa đất khu vực nghiên cứu Kết ước tính bổ cập cho nước đất từ nước mưa thấm vào đới khơng bão hịa mùa mưa xem đại lượng nước mưa bổ cập cho nước đất tiềm nước đất sau bổ cập khỏi tầng chứa nước qua bốc hơi, thoát k nh rạch ao hồ có mực nước thấp xuống sau đợt mưa kết thúc, Kết tính tốn đại lượng nước mưa ngấm vào đới khơng bão hịa cung cấp cho nước đất sử dụng làm sở cho tính tốn cân nước nhằm quản lý tài nguy n nước khu vực Đại lượng ngấm nước mưa xác định theo phương pháp lan truyền ẩm đất khơng bão hịa đất sét, sét pha đất bột khu vực nghiên cứu cho kết tương đồng với nghiên cứu trước đây, theo Đặng Hữu Ơn nnk., (2005) [8] xác định nằm khoảng 7,4–15,2% lượng mưa năm, giá trị thường nhà ĐCTV Việt Nam sử dụng từ 10–15% điều kiện thuận lợi l n đến 20% theo Nguyễn Đức Rỡi (2014) [9] cho kết tính theo phương pháp tỷ số mưa cộng dồn xuất phát xác định có giá trị từ 13% lỗ khoan QT119, 12–16% QT129 QT130 tỉnh Hưng Y n Ri ng đất cát pha đại lượng ngấm tương đối lớn l n đến 30,95% Điều phù hợp mặt lý thuyết đất có hệ số thấm lan truyền ẩm cao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mơ hình lan truyền ẩm kết hợp với phân tích số liệu mưa năm 2015 cho kết nước đất nước mưa cung cấp qua lớp đất bề mặt đất sét 0,233 m, đất bột 0,338 m, bột pha cát 0,374 m cát pha 0,561 m, trung bình 0,374 m So với tổng lượng mưa năm tỷ lệ nước mưa ngấm cung cấp cho nước đất từ 12,85% (qua đất sét, sét pha thấm yếu) đến 30,95% (qua lớp đất cát pha), trung bình 20,63% Kết cho thấy mơ hình lan truyền ẩm cơng cụ hữu hiệu phục vụ đánh giá mưa ngấm cung cấp cho NDĐ, kể trình cung cấp cho NDĐ từ kênh thủy lợi nước tưới Mơ hình u cầu thơng số bình thường đất hệ số thấm, độ lỗ rỗng độ ẩm tự nhiên với số liệu mưa quan trắc nhiều trạm khí tượng địa phương Việc xác định đại lượng nước mưa ngấm cung cấp cho NDĐ tr n khu vực tiến hành xác định diện tích đất tương ứng loại đất mơ hình tính tốn Vì vậy, khu vực nghiên cứu huyện ven biển Thái Thụy tỉnh Thái Bình cần tiến hành cơng tác điều tra phân tích tổng hợp tài liệu diện tích phân bố loại đất lớp đất mặt để tính tốn đại lượng mưa cung cấp diện tích đất diện tích huyện Cơng tác làm xác hóa chiều dày lớp đất bề mặt, hệ số thấm theo phương thẳng đứng, độ lỗ rỗng, độ ẩm tự nhiên mối quan hệ hệ số thấm khơng bão hịa độ ẩm đối 131 Nguyen Van Hoang et al với loại đất khu vực nghiên cứu cần tiến hành nhằm đảm bảo độ xác độ tin cậy công tác nghiên cứu xác định đại lượng nước mưa ngấm cung cấp cho nước đất theo phương pháp luận trình bày báo Lời cảm ơn: Bài báo hồn thành khn khổ đề tài cấp sở năm 2019 “Nghiên cứu đán giá đại lượng ngấm tiềm nước mưa c o nước đất khu vực tỉnh Thái Bình” hỗ trợ hoạt động nghiên cứu khoa học NVCC11.01/18–18 T L THAM HẢO [1] Kinzelbach, W., Aeschbach, W., Alberich, C., Goni, I B., Beyerle, U., Brunner, P., Chiang, W.-H., Rueedi, J., and Zoellmann, K., 2002 A survey of methods for groundwater recharge in arid and semi-arid regions Early Warning and Assessment Report Series, UNEP/DEWA/RS.02-2 United Nations Environment Program, Nairobi, Kenya ISBN 92-80702131-3 [2] Bear, J., and Verruijt, A., 1987 Modeling groundwater flow and pollution (Vol 2) Springer Science & Business Media 132 [3] Polubarinova-Kochina, P Ya., 1977 The theory of groundwater motion Science, Moscow [4] Zienkiewicz, O C., and Morgan, K., 1983 Finite elements and approximation John Wiley and Sons, New York [5] Jiunsheng Li and Hiroshi Kawano, 1997 Sprinkler Water Utilization Efficiency Journal of International Rainwater Catchment Systems, 3(1), 41–51 [6] L Văn Hiển, Bùi Học, Châu Văn Quỳnh, Đặng Hữu Ơn, Nguyễn Thị Tâm, Trần Minh, 2000 Nước đất đồng Bắc Bộ Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam xuất Hà Nội 111 tr [7] Fetter, C W., 2001 Applied hydrogeology Prentice Hall Upper Saddle River [8] Đặng Hữu Ơn, Bạch Ngọc Quang, Đào Văn Quang, 2005 Xác định giá trị cung cấp nước mưa cho nước đất theo tài liệu quan trắc động thái nhiều năm sân cân Như Quỳnh Tạp c í Địa chất, Số 300/5-6/2007, tr 50–56 [9] Nguyen Duc Roi, 2014 Estimation of Groundwater Recharge of the Holocen Aquifer from Rainfall by RIB Method for Hưng Y n Province VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, 30(4), 53–66 ... ngấm cung cấp cho nước đất theo thời đoạn mưa cho phép xác định tổng lượng mưa năm cung cấp cho nước đất Phương pháp áp dụng khu vực huyện ven biển Thái Thụy tỉnh Thái Bình Kết cho thấy mưa mùa mưa. .. đầu mưa lượng nước mưa cung cấp theo thời gian khác Sử dụng kết mơ hình xác định lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất lượng mưa xác định tổng đại lượng mưa ngấm cung cấp cho nước đất mùa mưa. .. đầu mưa (giờ) n Đại lượng nước mưa thấm theo thời gian Đánh giá đại lượng nước mưa ngấm cung cấp cho nước đất mùa mưa năm 2015 Như biết, cung cấp ngấm hữu hiệu cho nước đất từ nước mưa thông thường