Đánh giá độ chính xác mô hình Hải đồ độ sâu tổng quát các đại dương trên khu vực giữa biển Đông

Bài viết Đánh giá độ chính xác mô hình hải đồ độ sâu tổng quát các đại dương trên khu vực giữa biển Đông trình bày phương pháp đánh giá độ chính xác mô hình Hải đồ đô sâu tổng quát các đại dương (General Bathymetric Chart of the Oceans - GEBCO). Độ sâu từ mô hình GEBCO được nội suy cho các điểm đo sâu trực tiếp.

NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC MƠ HÌNH HẢI ĐỒ ĐỘ SÂU TỔNG QT CÁC ĐẠI DƯƠNG TRÊN KHU VỰC GIỮA BIỂN ĐÔNG Nguyễn Văn Sáng Trường Đại học Mỏ-Địa Chất Đỗ Văn Mong Đoàn Đo đạc biên vẽ hải đồ Nghiên cứu biển Nguyễn Thành Lê Học viện Kỹ thuật Quân Đinh Xuân Mạnh Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ Email: nguyenvansang@humg.edu.vn TĨM TẮT Bài báo trình bày phương pháp đánh giá độ xác mơ hình Hải đồ sâu tổng quát đại dương (General Bathymetric Chart of the Oceans - GEBCO) Độ sâu từ mơ hình GEBCO nội suy cho điểm đo sâu trực tiếp So sánh độ sâu nội suy với độ sâu đo trực tiếp tính độ lệch độ sâu Độ xác đánh giá theo công thức Gauss độ lệch hệ thống, đánh giá theo cơng thức Betxen có độ lệch hệ thống Thực nghiệm thực khu vực Biển Đông với 3134 điểm đo độ sâu trực tiếp Kết thực nghiệm cho thấy: Độ xác mơ hình độ sâu GEBCO đạt ±266,2 m, độ lệch hệ thống -39,6 m Các điểm có độ lệch 266 m chiếm tỷ lệ 83,2 %; độ lệch 532 m chiếm 94,8 %; độ lệch 798 m chiếm 97,6 % Đặc biệt 52 điểm có độ lệch 1000 m, chiếm tỷ lệ 1,7% Các điểm có độ lệch lớn tập trung khu vực Quần đảo Trường Sa, nơi có địa hình đáy biển biến đổi phức tạp, có nhiều đảo khơng có số liệu đo trực tiếp xây dựng mơ hình độ sâu GEBCO Từ khóa: mơ hình độ sâu đáy biển GEBCO, độ xác, biển Đơng ĐẶT VẤN ĐỀ Đại dương chiếm 71% diện tích tồn cầu đóng vai trị vô quan trọng sống Trái đất Độ sâu đáy biển số liệu điều tra quan trọng đại dương Do đó, tổ chức, nước tồn cầu nỗ lực để xác định độ sâu đáy biển với độ xác, độ phân giải phạm vi tốt Cũng nước giới, Việt Nam, đồ địa hình đáy biển liệu điều tra quan trọng ý phát triển Chúng ta thành lập đồ đáy biển tỷ lệ 1:10000, 1:50000 vùng ven bờ [4] Ở khu vực khơi, Hải quân đo hải đồ phục vụ an ninh quốc phịng tìm kiếm cứu nạn [3] Tuy nhiên, số liệu đo đạc chưa phủ trùm tất khu vực Biển Đông Dự án xây dựng GEBCO (DA GEBCO), bảo trợ chung của Ủy ban Hải dương học Liên phủ  (Intergovernmental Oceanographic Commission  - IOC) thuộc  UNESCO  và  Tổ chức Thủy đạc Quốc tế  (International Hydrographic Organization - IHO). DA GEBCO hoạt động nhằm mục đích cung cấp liệu đo độ sâu cho đại dương giới GEBCO_2020 Grid sản phẩm đo độ sâu toàn cầu phát hành DA GEBCO phát triển thông qua dự án hợp tác Quỹ Nippon Nhật Bản DA GEBCO (Dự án Seabed 2030) GEBCO_2020 Grid cung cấp liệu độ sâu đáy biển tồn cầu với kích thước mắt lưới 15 giây Nó bao gồm 43200 hàng x 86400 cột, tổng cộng có 3.732.480.000 điểm liệu GEBCO_2020 Grid xây dựng sở loại liệu như: liệu đo trực tiếp bao gồm: đo sâu hồi âm đơn tia; đo sâu hồi âm đa tia; đo sâu phương pháp địa chấn; đo sâu cảm biến Lidar; đo sâu cảm biến ánh sáng …; liệu gián tiếp bao gồm: dự đoán độ sâu dựa vào trọng lực vệ tinh; dự đốn độ sâu dựa vào trọng lực hàng khơng GEBCO_2020 Grid cung CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 71 ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA cấp miễn phí cho người dùng [8] Việc sử dụng liệu độ sâu GEBCO vùng Biển Đông mà chưa đo việc làm có ý nghĩa thiết thực Để sử dụng hiệu liệu này, cần đánh giá xem độ xác liệu đạt khu vực nghiên cứu NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI Phía Nam khu vực nghiên cứu vùng biển thuộc Quần đảo Trường Sa, có nhiều đảo chìm đảo nổi, có độ sâu nhỏ Phía Bắc khu vực nghiên cứu vùng trũng sâu Biển Đơng, có độ sâu lên đến 4000 m Phía Tây Bắc đảo chìm, có độ sâu khoảng 1000m (xem hình H.1b) NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 KHU VỰC VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU Khu vực nghiên cứu nằm Biển Đơng có độ vĩ B từ 8º đến 14º, độ kinh từ 110º đến 117º (xem hình H.1a) (a) (a) (b) H.2 Số liệu nghiên cứu (b) H.1 Khu vực nghiên cứu 72 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 Số liệu nghiên cứu lấy từ mơ hình độ sâu đáy biển GEBCO số liệu đo sâu Hải Quân Số liệu từ mơ hình GEBCO có dạng lưới vng với kích thước mắt lưới 15” x 15” (tương ứng 458 m x 458 m) Số liệu lấy rộng khu vực nghiên cứu bên 0,5º Tổng cộng có 222 001 điểm mắt lưới [7] Từ số liệu vẽ đồ đường đẳng sâu hình H.2a Tọa độ điểm nằm hệ WGS-84 Độ sâu theo mặt biển trung bình NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA Số liệu đo sâu trực tiếp Hải Quân gồm có 134 điểm (các điểm màu đỏ hình H.2b) [3, 5] Các điểm đo phân bố tương đối đồng khu vực độ vĩ B từ 8º đến 14º, độ kinh từ 110º đến 115º Khu vực có độ kinh từ 115º đến 117º chưa có số liệu đo (xem hình H.2b) Đây điểm Hải Quân Việt Nam đo trực tiếp máy đo sâu hồi âm Tọa độ điểm nằm hệ WGS-84 2.2 Nội suy độ sâu cho điểm từ mơ hình độ sâu GEBCO Độ xác mơ hình độ sâu GEBCO đánh giá thông qua việc so sánh với số liệu đo sâu trực tiếp, theo đó, cần phải nội suy độ sâu cho điểm đo từ mơ hình GEBCO Mơ hình độ sâu dạng grid, đó, cần nội suy tuyến tính Độ sâu điểm i tính theo cơng thức: (1) đó: Bi, Li tọa độ trắc địa điểm i; a, b, c tham số cần xác định Để xác định tham số a, b, c cần có điểm biết độ sâu gọi điểm nút (chính điểm mắt lưới) Nếu số điểm nút n nhiều điểm, tham số xác định theo nguyên lý số bình phương nhỏ Khi đó, hệ phương trình số hiệu chỉnh có dạng: (j = 1, 2, …, n) (2) Viết dạng ma trận: , (3) Chuẩn hóa hệ phương trình (3) giải tham số a, b, c Thay tham số vào công thức (1) ta xác định độ sâu cần tìm điểm 2.3 So sánh độ sâu mơ hình GEBCO với độ sâu đo trực tiếp Sau nội suy từ mơ hình độ sâu GEBCO, m điểm đo, ta có giá trị độ sâu nội suy hi độ sâu đo Độ lệch độ sâu là: (4) Độ lệch trung bình tính theo cơng thức: (5) Nếu xấp xỉ 0, chứng tỏ số liệu độ sâu khơng có độ lệch hệ thống Khi đó, độ xác mơ hình độ sâu GEBCO đánh giá theo cơng thức Gauss [2]: (6) Nếu khác 0, chứng tỏ số liệu độ sâu có độ lệch hệ thống Khi đó, độ xác mơ hình độ sâu GEBCO đánh giá theo cơng thức Betxen [1]: (7) Độ sâu tính từ mơ hình GEBCO đánh giá theo hệ số tương quan R so với độ sâu đo trực tiếp phương trình hồi quy Hệ số tương quan R thước đo mối tương quan số liệu R biến đổi từ -1 đến +1 Nếu R = 1, hai số liệu có mối tương quan tuyến tính hồn tồn Nếu R = -1, hai số liệu có tương quan phủ định Nếu R = 0, hai số liệu khơng có mối tương quan tuyến tính Như vậy, mơ hình GEBCO phù hợp với số liệu đo trực tiếp hệ số tương quan chúng xấp xỉ R2 đặc trưng cho thành phần độ lệch ngẫu nhiên hai số liệu Hệ số tương quan R tính cơng thức [6]: (8) Phương trình hồi quy phương trình phù hợp với số liệu khảo sát Đối với số liệu độ sâu từ mơ hình GEBCO độ sâu đo trực tiếp điểm đo quan hệ tuyến tính Phương trình hồi quy có dạng: (9) Nếu mơ hình GECO hồn tồn phù hợp với độ sâu đo trực tiếp phương trình hồi quy có dạng: (10) Nghĩa a = b = Thực tế a ≠ b ≠ Sự khác nhiều chứng tỏ mô hình GEBCO số liệu đo trực tiếp tồn độ lệch hệ thống [6] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Theo sở lý thuyết trên, mơ hình độ sâu GEBCO so sánh với độ sâu đo trực tiếp 3134 điểm đo Các kết so sánh sau: Độ lệch lớn 2208,1 m; độ lệch nhỏ -1490,7 m; độ lệch trung bình -39,6 m; độ lệch CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 73 ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA Đặc điểm thống kê Số điểm % 52 1,7 % -798 m < độ lệch < 798 m 3058 97,6 % -532 m < độ lệch < 532 m 2971 94,8 % -266 m < độ lệch < 266 m 2606 83,2 % Tổng số điểm 3134 100% Độ lệch > 1000 m < -1000 m Từ Bảng ta thấy: tổng số 3134 điểm so sánh, điểm có độ lệch 266 m (một lần độ lệch chuẩn) 2606 điểm, chiếm tỷ lệ 83,2 %; điểm có độ lệch 532 m (hai lần độ lệch chuẩn) 2971 điểm, chiếm 94,8 %; điểm có độ lệch 798 m (ba lần độ lệch chuẩn) 3058 điểm, chiếm 97,6 % Đặc biệt 52 điểm có độ lệch 1000 m, chiếm tỷ lệ 1,7% Biểu đồ tần suất độ lệch trình bày hình H.3 Biểu đồ cho thấy: độ lệch tuân theo luật phân bố chuẩn, nhiên, đỉnh đồ thị lệch khỏi trục “0” phía trái, tương ứng với độ lệc trung bình -39,6 m, chứng tỏ số liệu tồn độ lệch hệ thống H.3 Biểu đồ tần suất độ lệch Hệ số tương quan R mơ hình GEBCO độ sâu đo trực tiếp tính R = 0,974; R2 = 0,948 Giá trị cho thấy hai số liệu có tương quan ngẫu nhiên tốt Phương trình hồi quy thực nghiệm xác định là: (11) 74 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 Nghĩa a = 1,036; b = 56,626 Điều chứng tỏ có tồn độ lệch hệ thống mơ hình GEBCO độ sâu đo trực tiếp Trên hình H.4 thể mối tương quan loại độ sâu Từ hình cho thấy: loại độ sâu có tương quan độ sâu 1500 m, có nhiều điểm có độ sâu đo trực tiếp khác nhiều độ sâu tính từ mơ hình GEBCO (các điểm nằm xa đường hồi quy màu đỏ) Độ sâu nội suy từ mô hình GEBCO chuẩn ±266,2 m Thống kê số lượng điểm phần trăm theo khoảng độ lệch trình bày Bảng Bảng Thống kê theo khoảng độ lệch NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI -1000 -2000 -3000 -4000 -5000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 Độ sâu đo trực tiếp H.4 Tương quan loại độ sâu Để biết điểm có độ lệch lớn phân bố khu vực nghiên cứu, bình đồ độ lệch trình bày theo dạng đường đẳng lệch hình H.5a mơ hình độ lệch hình H.5b Từ hình vẽ cho thấy: Độ lệch lớn chủ yếu nằm góc Đơng – Nam Đây khu vực thuộc Quần đảo Trường Sa Độ lệch khu vực lớn giải thích là khu vực có địa hình đáy biển biến đổi phức tạp, nhiều đảo (xem hình H.1b); xây dựng mơ hình độ sâu, GEBCO khơng có số liệu đo trực tiếp khu vực này, đó, độ sâu ngoại suy từ khu vực khác xác định gián tiếp từ số liệu dị thường trọng lực vệ tinh Từ kết so sánh cho thấy: mơ hình GEBCO có độ xác khơng cao khu vực nghiên cứu Đặc biệt vùng có địa hình biến đổi phức tạp khơng có số liệu đo sâu trực tiếp Như số liệu đo trực tiếp nguồn số liệu quan trọng đảm bảo cho độ xác mơ hình độ sâu đáy biển NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI (b) (a) H.5 Độ lệch loại độ sâu KẾT LUẬN - Mơ hình độ sâu GEBCO đánh giá cách so sánh với độ sâu đo trực tiếp khu vực nghiên cứu đạt độ xác ±266,2 m, độ lệch hệ thống -39,6 m Các điểm có độ lệch 266 m 2606 điểm, chiếm tỷ lệ 83,2 %; điểm có độ lệch 532 m 2971 điểm, chiếm 94,8 %; điểm có độ lệch 798 m 3058 điểm, chiếm 97,6 % Đặc biệt 52 điểm có độ lệch 1000 m, chiếm tỷ lệ 1,7% - Các điểm có độ lệch lớn tập trung khu vực Quần đảo Trường Sa Nguyên nhân địa hình đáy biển khu vực biến đổi phức tạp, có nhiều đảo; xây dựng mơ hình độ sâu, GEBCO khơng có số liệu đo trực tiếp khu vực này LỜI CẢM ƠN Các kết nghiên cứu báo sản phẩm đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định độ sâu đáy biển từ số liệu dị thường trọng lực khu vực Biển Đông” mã số: B2021MDA-06 Các tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Bộ Giáo dục Đào tạo, Trường Đại học Mỏ - Địa chất hỗ trợ nghiên cứu Chúng xin gửi lời cảm ơn đến GEBCO cung cấp số liệu cho thực nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Nam Chinh, Nguyễn Xuân Bắc, Bùi Thị Hồng Thắm, Trần Thị Thu Trang, Ninh Thị Kim Anh (2015), Giáo trình lý thuyết sai số, Trường Đại học Tài nguyên mơi trường, Hà nội Hồng Ngọc Hà, Trương Quang Hiếu (2003), Cơ sở toán học xử lý số liệu trắc địa, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội Khương Văn Long (2018) Ứng dụng công nghệ khảo sát biển định hướng phát triển ngành đo đạc biển hải quân sau năm 2020 Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học, cơng nghệ tồn quốc ngành Đo đạc Bản đồ Nhà xuất Tài nguyên - Môi trường Bản đồ Việt Nam Dương Quốc Lương (2018) Quá trình hình thành phát triển công tác đo đạc đồ biển Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học, cơng nghệ tồn quốc ngành Đo đạc Bản đồ Nhà xuất Tài nguyên - Môi trường Bản đồ Việt Nam Đoàn Đo đạc biên vẽ hải đồ nghiên cứu biển (2013) Báo cáo kết thực dự án: Đo đạc thành lập đồ biển khu vực Quần đảo Trường Sa, DK1 tỷ lệ 1:200 000; 1:50 000 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 75 ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI McKean J W and Sheather S J, (2003) Statistic, Nonparametric in R A Meyers Editor, Encyclopedia of Physical Science and Technology (Third Edition) (pp 891-914) New York: Academic Press GEBCO Compilation Group (2020) GEBCO 2020 Grid (doi: 10.5285 / a29c5465-b138-234de0536c86abc040b9) https://www.gebco.net/ ASSESSMENT OF THE ACCURACY OF THE GEBCO SEABED DEPTH MODEL IN THE MIDDLE AREA OF THE EAST SEA Nguyen Van Sang, Do Van Mong, Nguyen Thanh Le, Dinh Xuan Manh ABSTRACT The paper presents the method to assess the depth model accuracy of GEBCO Depths from the GEBCO model is interpolated to direct depth measurement points Comparing the interpolated depth with the direct measured depth, the depth deviations are calculated Accuracy is assessed according to Gaussian formula if there is no systematic deviation, or is assessed by Betxen’s formula if there is systematic deviation The experiment was performed in the middle area of the East Sea with 3134 direct depth measuring points The experimental results show that: The accuracy of the GEBCO depth model is ± 266.2 m, the systemmatic deviation is -39.6 m The number of points with deviation less than 266 m accounts for 83.2 %; with deviation less than 532 m accounts for 94.8 %; with deviation less than 798 m accounts for 97.6 %; In particular, 52 points have deviation over 1000 m, accounting for 1.7% The points with large deviations are concentrated in the Spratly Islands area, where the topography of the seabed changes complicatedly, there are many islands and there is no direct measurement data when constructing the GEBCO depth model Key words: GEBCO Seabed Depth Model, accuracy, East Sea Ngày nhận bài: 21/4/2021; Ngày gửi phản biện: 25/4/2021; Ngày nhận phản biện: 14/5/2021; Ngày chấp nhận đăng: 01/8/2021 Trách nhiệm pháp lý tác giả báo: Các tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm số liệu, nội dung công bố báo theo Luật Báo chí Việt Nam 76 CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA NGUỒN NƯỚC KHOÁNG PHÚ NINH, XÃ TAM ĐẠI, HUYỆN PHÚ NINH, TỈNH QUẢNG NAM VÀ ĐỊNH HƯỚNG KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ Đỗ Văn Bình, Đỗ Thị Hải, Trần Thị Kim Hà Trường Đại học Mỏ-Địa chất Lê Văn Tường Đồn Địa chất 154 Email: dovanbinhdctv@gmail.com TĨM TẮT Nguồn nước khống nóng Phú Ninh xã Tam Đại, huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam có chất lượng tốt, ổn định theo thời gian, trữ lượng dồi dào, có giá trị sử dụng làm nước đóng chai giải khát, ngâm tắm nghỉ dưỡng Mỏ nước khống có diện phân bố rộng, phân bố hệ tầng Khâm Đức MP-NPkđ [5] Đây nguồn nước khống nóng, có áp lực cao (tại lỗ khoan K1 nay) Kết nghiên cứu thấy nước khống Phú Ninh có tới thành phần (3 tiêu) đạt tiêu chuẩn định danh nước khống (theo Thơng tư 52/2014/BTNMT) là: độ khống hóa cao (TDS: 2,105 g/ l>1,5 g/l), hàm lượng Axit metasilic (H2SiO3) cao (đạt 85,88>50 mg/l) nhiệt độ cao (71oC>30oC) Loại hình hố học nước khống Clorur natri-calci Nước định danh nước khoáng silic, nóng, khống hóa cao Kết nghiên cứu xác định trữ lượng khai thác nước khoáng lỗ khoan K1 cấp B 216 m3/ ng, cấp C1 154,66 m3/ngày Với trữ lượng chất lượng nghiên cứu đánh giá, nguồn nước khoáng đáp ứng yêu cầu cho đóng chai, giải khát ngâm tắm nghỉ dưỡng Trong trình khai thác, sử dụng phục vụ phát triển kinh tế xã hội cần quan trắc thường xuyên nguồn nước theo quy định Từ khóa: nước khoáng Phú Ninh, trữ lượng, chất lượng, khai thác sử dụng ĐẶT VẤN ĐỀ Nước khống nóng Phú Ninh nguồn nước khống nóng, q, hiếm, có giá trị sử dụng tốt phục vụ phát triển kinh tế xã hội Nước khoáng khai thác lỗ khoan K1 nằm hồ Phú Ninh Đây cơng trình khai thác nằm hồ Phú Ninh (xem hình H.1), hồ thủy lợi lớn, nằm cách thành phố Tam Kỳ khoảng km phía Tây, thuộc huyện Phú Ninh, cách sân bay Chu Lai khoảng 15 km Hồ Phú Ninh cơng trình thủy lợi lớn miền Trung hồ nhân tạo lớn thứ hai Việt Nam Nước khống, nước nóng nguồn tài ngun thiên nhiên quý giá thiên nhiên ban tặng cho người Việc khai thác sử dụng hợp lý, tránh thất H.1 Khu vực nghiên cứu nước khoáng Phú Ninh (Giếng khai thác nằm Hồ Phú Ninh) CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 77 ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA thốt, lãng phí tài nguyên nhiệm vụ quan trọng Để định hướng khai thác, sử dụng cách hiệu hợp lý, mang lại lợi ích kinh tế cao bảo vệ nguồn tài nguyên quý bền vững việc nghiên cứu đánh giá chất lượng, trữ lượng nước khoáng quan trọng cần thiết PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để làm sáng tỏ đặc điểm nguồn nước khống nóng Phú Ninh chúng tơi tiến hành nhiều phương pháp nghiên cứu nhằm đánh giá chất lượng trữ lượng nước khoáng Đồng thời nghiên cứu mối liên hệ nước khoáng với nước ngầm với nước mặt hồ Phú Ninh Các phương pháp là: - Thu thập tài liệu: thu thập tài liệu, báo cáo địa chất, địa chất thủy văn, kết phân tích mẫu nước loại liên quan đến nguồn nước khống nóng Phú Ninh cơng bố; - Khảo sát thực địa: Tiến hành thực địa khảo sát khu vực mỏ nước khống; - Hút nước thí nghiệm: tiến hành hút nước thí nghiệm lần hạ thấp mực nước hút nước khai thác thí nghiệm dài ngày lỗ khoan K1 để xác định thông số địa chất thủy văn tính tốn trữ lượng khai thác nước khống Lấy phân tích mẫu nước loại thời gian hút nước nhằm chứng minh tính ổn định chất lượng nước khống (xem hình H.2) NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI thí nghiệm Tổng số mẫu loại lấy phân tích 32 mẫu Các mẫu lấy theo tiêu chuẩn, quy định, chuyển Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng II (Quatest II) Đà Nẵng Trung tâm y tế dự phòng, Sở Y tế Quảng Nam (phân tích vi sinh) để phân tích Việc phân tích mẫu thực máy đo có độ xác cao, đại áp dụng Việt Nam giới Kết nghiên cứu cho thấy nước khoáng lỗ khoan K1 đảm bảo chất lượng đóng chai, uống, giải khát sử dụng ngâm tắm, nghỉ dưỡng du lịch theo tiêu chuẩn quy định hành [7] 3.1.1 Định danh nước khống: Để định danh nước khống Phú Ninh chúng tơi so sánh kết phân tích mẫu với quy định thông tư 52/2014/BTNMT: Quy định phân cấp trữ lượng cấp tài ngun nước khống, nước nóng thiên nhiên [7] Kết phân tích mẫu định danh nước khoáng lỗ khoan K1 thể Bảng Từ Bảng thấy nước khoáng lỗ khoan K1 có tới thành phần đạt quy định TT42/2014/ BTNMT độ khống hóa (TDS: 2,105g/l >1,5 g/l), hàm lượng Axit metasilic (H2SiO3) đạt 85,88mg/l; nhiệt độ cao (71oC) Loại hình hóa học nước Clorur -Natri,Calci Nước khoáng lỗ khoan K1 định danh nước khống silic, nóng, khống hóa cao Kết phân tích thành phần đa lượng nước khoáng K1 thể Bảng Tổng hợp kết phân tích mẫu nước khống theo thời gian phân tích qua đợt thí nghiệm thấy rằng, thành phần đa lượng nước biến đổi nhỏ, coi ổn định 3.1.2 Đánh giá theo tiêu chuẩn nước khống uống, đóng chai H.2a Đo nhiệt độ nước khống H.2b Vị trí lỗ khoan khai thác K1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá chất lượng nước khoáng Chất lượng nước khoáng định đến khả sử dụng Chất lượng nước khoáng thể qua kết phân tích mẫu nước lấy đợt khảo sát, bơm hút nước phân tích phịng 78 CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 So sánh kết phân tích chất lượng nước khoáng với tiêu chuẩn nước uống quy định QCVN 1-1:2018/BYT tất mẫu phân tích đạt yêu cầu Các mẫu phân tích đạt quy định hàm lượng vi chất dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, hàm lượng kim loại Tổng hoạt độ phóng xạ α, β nhỏ, mức quy định Đánh giá chung, chất lượng nước khống tốt, sạch, khơng bị nhiễm chất bẩn chất độc hại (Bảng Bảng 4) NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA Bảng Kết phân tích mẫu đánh giá chất lượng nước khoáng lỗ khoan K1 TT Chỉ tiêu Đơn vị tính Hàm lượng tối thiểu Kết phân tích Min-Max) Trung bình Đánh giá 1.530÷2.680 2.105 Đạt (nước khống hóa cao) Tổng chất rắn hòa tan TDS mg/l < 50 ≥ 50÷500 > 500÷15000 > 1500 Khí carbonic tự mg/l 500 Tổng sulfur hyđro (H2S+HS) Hàm lượng Fluor Tổng sắt (Fe2++Fe3+) Arsen Brom Iod mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 1,5 10 0,7 Axit metasilic (H2SiO3) mg/l 50 10 Axit metaboric (HBO2) 11 Rađi 12 Nhiệt độ mg/l pCi/l o C 10 30 1,76÷3,3 2,53 80,03÷ 91,73 85,88 71 Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Không đạt Đạt Đạt Bảng Kết phân tích thành phần đa lượng nước khống K1 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Tên tiêu Màu sắc Mùi, vị Độ đục Độ cứng tổng Độ cứng tạm thời Độ cứng vĩnh viễn Hàm lượng CO2 pH (**) Tổng chất rắn hòa tan Hàm lượng H2SiO3 Hàm lượng HCO3 Hàm lượng CO32Hàm lượng Clorua (**) Hàm lượng PO43Hàm lượng SO42Hàm lượng Canxi Hàm lượng Magie Hàm lượng Sắt Hàm lượng NH4 Hàm lượng Natri Hàm lượng Kali Nhiệt độ Đơn vị Pt.co NTU mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l o C Min Không phát Không mùi lạ Không phát 300 7,97 290 1,76 6,5 1530 80,03 30,5 81,5 67,5 40 267,8 1,77 0,06 295,5 21,32 69,2 Max 2 g/l) nhiệt độ nóng (71 oC) nên có giá trị cao việc ngâm tắm nghỉ dưỡng Hơn nữa, hàm lượng H2SiO3 cao làm tăng khả trao đổi, thẩm thấu hoạt chất sức khỏe Do nhiệt độ cao (71,0 oC) nên nguồn nước khống Phú Ninh có giá trị ngâm tắm, nghỉ dưỡng chữa bệnh Đây nguồn có tiềm tốt cho du lịch sinh thái Hoạt độ phóng xạ: Hoạt độ phóng xạ mức độ có lợi cho sức khỏe cao tiêu chuẩn cho phép lại gây tác hại, khơng tốt cho sức khỏe Kết phân tích 02 đợt mẫu cho thấy hàm lượng phóng xạ nằm giới hạn cho phép nước khoáng ngâm tắm, thể Bảng Bảng Kết đánh giá chất lượng nước khoáng phục vụ ngâm tắm, chữa bệnh STT Tên tiêu Đơn vị TDS mg/l H2SiO3 mg/l Nhiệt độ 80 Quy định nước khoáng ngâm tắm, chữa bệnh C o CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 Kết phân tích mẫu (Min-Max) Trung bình Đánh giá Đợt hút nước Đợt hút nước >1000 1.530÷2.680 2.105 1.520÷2.675 2.103 Đạt 50 80.03÷ 91.73 85.88 128÷150 140 Đạt 30 71 71 Đạt NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA Bảng Kết đo hoạt độ phóng xạ nước khoáng lỗ khoan K1 TT Chỉ tiêu đo Hoạt độ phóng xạ alpha (α) Hoạt độ phóng xạ beta (ß) Kết mẫu Đơn vị tính 0,0035 0,5 Đạt 0,027 Đạt Bq/l 0,0022 Bq/l 0,021 Từ tài liệu hút nước với lần hạ thấp mực nước hút nước khai thác thí nghiệm lỗ khoan K1, sử dụng phương pháp thủy lực tính tốn trữ lượng nước khống Các thơng số địa chất thuỷ văn xác định theo công thức động lực nước đất phương pháp theo dõi thời gian [6] Từ tài liệu hút nước, áp dụng công thức: (1) Với tài liệu đo hồi phục mực nước: Đánh giá HX2 3.2 Tính tốn trữ lượng khai thác nước khoáng Giới hạn cho phép HX1 (2) Suy cơng thức tính hệ số thấm tầng chứa nước là: (3) Trong đó: Q - Lưu lượng hút nước thí nghiệm, m3/ng; r - Bán kính lỗ khoan, m; Km - Hệ số dẫn nước, m2/ng; a - Hệ số truyền mực nước, m2/ng; S* - Dâng cao mực nước, m Từ số liệu hút nước thí nghiệm, đo hồi phục mực nước, tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ «S-lgt» «S-lg(t/T+t)» từ lựa chọn tính tốn thơng số địa chất thủy văn [1], [6] Trong t thời gian hút nước (s) (T+t) thời gian hút nước dâng cao mực nước sau ngừng bơm (s) H.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ “S-lgt” “S*-lg(t/T+t)” hút nước thí nghiệm đợt K1 H.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ “S-lgt” “S*-lg(t/T+t)” hút nước thí nghiệm đợt K1 CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 81 ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI H.4 Đồ thị biểu diễn quan hệ “S-lgt” “S*-lg(t/T+t)” hút nước thí nghiệm đợt K1 H.5 Đồ thị biểu diễn quan hệ “S-lgt” theo tài liệu khai thác thử, lỗ khoan K1 Từ đồ thị quan hệ tính tốn hệ số dẫn nước Km cho đợt thí nghiệm [1], [2], [6] thể Bảng Bảng Bảng tính tốn hệ sỗ dẫn nước Số hiệu LK K1 Đợt bơm Phương trình quan hệ trị số hạ thấp mực nước vơi thời gian R2 Hệ số dẫn nước Km (m2/ng) Bơm lần y=0,2246.x+0,1149 0,9858 122,19 Bơm lần y=0,512.x-0,0718 0,9752 97,20 Bơm lần y=1,381.x-0,7323 0,9583 134,35 Khai thác thử y=0,8063.x-0,5122 0,9587 98,98 Hồi phục lần y=-0,1823.x-0,3125 0,8528 133,92 Hồi phục lần y=-0,8055.x-1,5258 0,7767 121,40 Hồi phục lần y=-1,7567.x-3,16 0,9391 111,85 Hồi phục khai thác thử y=-0,3035x-0,5275 0,8771 126,22 Từ kết thí nghiệm tính thơng số rút kết sau: - Mối tương quan thời gian trị số hạ thấp (và trị số dâng mực nước) chặt chẽ, hệ số tương quan R2 từ 0,77 đến 0,98 (xem Bảng 7); 82 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 - Kết tính thơng số địa chất thủy văn theo tài liệu hút nước thí nghiệm đợt hút nước tương đồng (xem Bảng 7) [1], [2]; - Độ chênh lệch giá trị hệ số dẫn nước tính theo tài liệu hút nước đo hồi phục mực nước lỗ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA khoan K1 khơng có sai khác nhiều (thấp hút lần cao lần hút 3) Vì kết tính thơng số tầng chứa nước đảm bảo Thời gian hồi phục mực nước ngắn, mực nước dâng nhanh, chứng tỏ tầng chứa nước khoáng giàu nước Mực nước hạ thấp lỗ khoan nhỏ nên tỉ lưu lượng lớn, tầng chứa giàu nước, khả cung cấp giếng K1 đạt yêu cầu mục tiêu trữ lượng (đạt cấp B 216 m3/ng) 3.2.1 Đánh giá trữ lượng khai thác theo tài liệu hút nước thí nghiệm với đợt hạ thấp mực nước Tài liệu hút nước thí nghiệm đợt hạ thấp mực nước thể bảng Bảng Tổng hợp kết hút nước thí nghiệm đơn với lần hạ thấp mực nước lỗ khoan K1 SHLK Đợt hạ thấp S (m) Q (l/s) S0=S/Q lgQ lgS 1,50 1,02 0,68 0,18 0,01 2,50 2,14 0,86 0,40 0,33 3,00 3,20 1,07 0,48 0,51 K1 Mối quan hệ lưu lượng trị số hạ thấp mực nước tuân theo quan hệ Smoreke [6]: LgQ=a+b×lgS, (4) Cụ thể phương trình quan hệ lỗ khoan K1 sau: Lg Q= 0,1769+0,6166×lgS, (5) với tương quan chặt chẽ R²=0,99 Skt lỗ khoan xác định [1], [2]: Skt=3,20×1,75=5,60 m (6) Từ tính trữ lượng khai thác lỗ khoan K1 là: lgQ=0,1769+0,6166×lg(5,6) hay lgQ=0,633, (7) hay Q=4,29 l/s hay 370,66 m3/ng (8) 3.2.2 Phân cấp trữ lượng khai thác Để phân cấp trữ lượng vào lưu lượng khai thác thí nghiệm lưu lượng ngoại suy theo phương trình đường cong hạ thấp mực nước hút nước thí nghiệm Theo đó: Trữ lượng cấp B : tổng trữ lượng khai thác thử dài ngày lỗ khoan K1 2,5 l/s hay 216 m3/ng; Trữ lượng cấp Tính theo lưu lượng ngoại suy từ tài liệu hút nước thí nghiệm với lần hạ thấp mực nước tài liệu hút nước khai thác thí nghiệm lỗ khoan K1 Theo trữ lượng cấp C1 xác định hiệu số lưu lượng hút nước lớn tính toán (QKT) trừ lưu lượng cấp B Kết tính tốn theo đường cong lưu lượng lỗ khoan K1 đạt 4,29 l/s hay 370,65 m3/ngày Do Trữ lượng cấp C1=370,66-216=154,66 m3/ngày 3.3 Định hướng khai thác sử dụng nước khoáng Từ kết nghiên cứu chất lượng trữ lượng nêu định hướng khai thác sử dụng nguồn nước khoáng Phú Ninh sau: - Trữ lượng khai thác lấy trữ lượng cấp công nghiệp, tức cấp B nên không vượt 216 m3/ng, trừ trường hợp thăm dò nâng cấp bổ sung để nâng trữ lượng từ cấp C1 lên cấp B sau này; - Có thể khai thác để sử dụng nước khoáng vào lĩnh vực: Đóng chai giải khát; ngâm tắm nghỉ dưỡng, du lịch sinh thái Đặc biệt kết hợp với hồ Phú Ninh cảnh quan rừng khu vực để xây dựng khu du lịch sinh thái nghỉ dưỡng có chất lượng cao; - Khi khai thác nước khống cần tuân thủ quy định chuyên môn quản lý để bảo vệ nguồn nước khống khơng khai thác trữ lượng cấp B để bảo vệ nguồn nước lâu dài - Trong trình khai thác cần tiến hành quan trắc chất lượng, mực nước, lưu lượng, nhiệt độ số thông số khác theo quy định hành [7] KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu đây, rút số nhận xét sau đây: - Nguồn nước khống nóng Phú Ninh nguồn nước có chất lượng tốt, có trữ lượng lớn nên cần khai thác sử dụng phục vụ phát triển kinh tế xã hội Chất lượng nước thỏa mãn đóng chai giải khát ngâm tắm nghỉ dưỡng, du lịch sinh thái Trữ lượng cấp B đạt 216 m3/ng, cấp C1 đạt 154 m3/ng; - Nước khống Phú Ninh nguồn nước có áp lực, chất lượng ổn định theo thời gian, không liên quan với nước hồ nước ngầm khu vực; - Có thể sử dụng nước khống Phú Ninh cho nhiều mục đích, đóng chai, ngâm tắm du lịch Trong trình khai thác cần tiến hành quan trắc thơng số theo quy định hành CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 83 ĐỊA CƠ HỌC, ĐỊA TIN HỌC, ĐỊA CHẤT, TRẮC ĐỊA NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Văn Bình, Hồ Văn Thủy, Đỗ Thị Hải, (2019) Đặc điểm nguồn nước khống nóng Xn Đám, Cát Bà định hướng khai thác sử dụng hợp lý Hội nghị quốc tế VACI 2019 Đỗ Văn Bình, Nguyễn Chí Nghĩa, (2005) Báo cáo thăm dị nguồn nước khống Thạch Bích, Quảng Ngãi Lưu trữ Trung tâm lưu trữ Địa chất Công ty cổ phần đầu tư du lịch Hùng Cường, (2021) Báo cáo kết thăm dò nâng cấp trữ lượng khai thác mỏ nước khoáng Phú Ninh thuộc xã Tam Đại, huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam Đoàn địa chất 154, (2018) Báo cáo kết thăm dị bổ sung nguồn nước khống Phú Ninh, Quảng Nam Bùi Học, (2000): Báo cáo nghiên cứu bổ sung đánh giá chất lượng trữ lượng nước khoáng Phú Ninh Lưu trữ Trung tâm nghiên cứu môi trường Địa chất N.N Bindeman, L.C Iazvin, V.Đ Babushkin, (1970, Tiếng Nga) Đánh giá trữ lượng khai thác nước đất VXEGINGEO Bộ Tài nguyên Môi trường, (2014) “Thông tư 52/2014/BTNMT: Quy định phân cấp trữ lượng cấp tài nguyên nước khoáng, nước nóng thiên nhiên PHU NINH MINERAL WATER SOURCE, TAM DAI COMMUNE, PHU NINH DISTRICT, QUANG NAM PROVINCE AND ORIENTATION FOR REASONABLE EXPLOITATION AND USE Do Van Binh, Do Thi Hai, Tran Thi Kim Ha, Le Van Tuong ABSTRACT Phu Ninh hot mineral water source in Tam Dai commune, Phu Ninh district, Quang Nam province is a source of good quality water, stable over time and has abundant reserves, so it is valuable to be used as bottled water for refreshments, used for bathing and curing diseases Phu Ninh mineral water has a wide distribution area with mineral water containing formations of the Kham Duc formation [5], which is a hot mineral water source with high pressure (at the current borehole K1) Research results show that Phu Ninh mineral water source has up to components (3 criteria) that meet the standards of mineral water identification (according to Circular 52/2014/BTNMT), which are: high mineralization (TDS: 2,105g / l > 1.5 g / l), high content of metasilic acid (H2SiO3) (reaching 85.88 > 50mg / l) and high temperature (71oC >30oC) The chemical type of mineral water is sodium-calcium chloride This source is identified as very hot, highly mineralized silicate mineral water source Research results from pumping test with the lowering periods and long-term experimental exploitation have determined that the mineral water reserve in borehole K1 has reserves of grade B of 216 m3/day, reserves level C1 is 154.66 m3/ day When exploiting and using this mineral water source, it will contribute to improve the life and socioculture for the people in the area Therefore, it is essential to invest in the proper exploitation and use of this mineral water to meet the needs of bathing, drinking, and ecotourism to avoid wasting this precious natural resource Keywords: Phu Ninh mineral water, reserves, quality, exploitation and use Ngày nhận bài: 13/7/2021; Ngày gửi phản biện: 15/7/2021; Ngày nhận phản biện: 20/8/2021; Ngày chấp nhận đăng: 02/9/2021 Trách nhiệm pháp lý tác giả báo: Các tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm số liệu, nội dung công bố báo theo Luật Báo chí Việt Nam 84 CÔNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2021 ... độ xác mơ hình độ sâu đáy biển NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI (b) (a) H.5 Độ lệch loại độ sâu KẾT LUẬN - Mơ hình độ sâu GEBCO đánh giá cách so sánh với độ sâu đo trực tiếp khu vực nghiên cứu đạt độ xác. .. ta xác định độ sâu cần tìm điểm 2.3 So sánh độ sâu mơ hình GEBCO với độ sâu đo trực tiếp Sau nội suy từ mơ hình độ sâu GEBCO, m điểm đo, ta có giá trị độ sâu nội suy hi độ sâu đo Độ lệch độ sâu. .. số liệu độ sâu có độ lệch hệ thống Khi đó, độ xác mơ hình độ sâu GEBCO đánh giá theo công thức Betxen [1]: (7) Độ sâu tính từ mơ hình GEBCO đánh giá theo hệ số tương quan R so với độ sâu đo