Các nhân tố ảnh hưởng đến sự hình thành trữ lượng nước dưới đất lưu vực sông sài gòn

Tạp chí Các khoa học trái đất 32(4), 326-334 12-2010 CáC NHÂN Tố ảNH HƯởNG ĐếN Sự HìNH THàNH TRữ LƯợNG NƯớC DƯớI ĐấT LƯU VựC SÔNG SàI GòN Ngô Đức Chân, Nguyễn Việt Kỳ I Mở đầu Các nhân tố ảnh hởng đến hình thành nớc dới đất (NDĐ) chia thành hai nhóm : tự nhiên nhân tạo Trong nhóm, có nhiều yếu tố tác động với mức độ khác nhau, có yếu tố đóng vai trò thứ yếu cha đợc nghiên cứu nên đợc quan tâm ngợc lại Đối với lu vực sông Sài Gòn tồn nhân tố cụ thể sau : ã Các nhân tố tự nhiên : cấu trúc hệ thống NDĐ, địa hình, hệ thống thủy văn khí hậu ã Các nhân tố nhân tạo : khai thác NDĐ công trình thuỷ lợi Tùy điều kiện phân bố tầng chứa nớc, vai trò yếu tố tham gia vào việc hình thành trữ lợng với mức độ khác nhau, chí không tham gia Nói cách khác, tầng chứa nớc có tổ hợp yếu tố khác chi phối việc hình thành trữ lợng Trong tầng chứa nớc vài yếu tố đóng vai trò quan trọng nhng tầng chứa nớc khác ngợc lại, chí không tham gia việc hình thành trữ lợng II Các nhân tố tự nhiên Cấu trúc hƯ thèng n−íc d−íi ®Êt Theo [6], vïng l−u vùc sông Sài Gòn diện thành tạo địa chất từ Mesozoi đến Đệ Tứ Căn theo nguyên tắc phân tầng địa chất thuỷ văn (ĐC TV) Quy chế lập đồ ĐCTV (ban hành theo Quyết định số 53/2000/QĐ-BCN, ngày 14-9-2000 Bộ trởng Bộ Công nghiệp) đặc điểm hệ thống NDĐ, toàn vùng phân chia thành 12 tầng chứa nớc (hình 1) a) Đặc điểm phân bố tầng chứa nớc Hình thể mặt cắt tợng trng mô cấu trúc hệ NDĐ toàn vùng nghiên cứu hình 326 mặt cắt thực tế Trên mặt cắt này, cho thấy đặc điểm phân bố tầng chứa nớc : - Các tầng chứa nớc hoàn toàn lộ mặt đất : toàn vùng có tầng chứa nớc khe nứt Bqp3 có toàn diện tích phân bố lộ mặt Nh vậy, nguồn hình thành trữ lợng tầng chứa nớc hầu nh từ hệ thống NDĐ (ma, sông suối, tới, ) - Các tầng chứa nớc lộ phần mặt đất : tầng chøa n−íc khe nøt Bqp2, Bn 22 −3 , Bn13 ps - ms có phần diện tích phân bố lộ hoàn toàn mặt phần lại bị che phủ thành tạo trẻ Nh vậy, nguồn hình thành trữ lợng tầng chứa nớc có tham gia nguồn từ hệ thống NDĐ (ma, sông suối, tới, ) - Các tầng chứa nớc có diện phân bố nông : tầng chứa nớc lỗ hổng qh, qp3, qp2-3, qp1 n 22 có phần diện tích phân bố nông, phía đợc phủ lớp bán thấm (các thành tạo nghèo nớc) Nh vậy, nguồn hình thành trữ lợng tầng chứa nớc có tham gia nguồn từ hệ thống NDĐ nh ma, tới (thấm xuyên qua lớp bán thấm), sông suối, - Các tầng chứa nớc không lộ mặt đất : có hai tầng chứa nớc n12 n 13 phân bố dới sâu, bị tầng chứa nớc trẻ che phủ hoàn toàn bên Nh vậy, nguồn hình thành trữ lợng hai tầng chứa nớc tham gia nguồn từ hệ thống NDĐ b) Môi trờng chứa nớc (đặc điểm chứa nớc) Toàn vùng bao gồm hai dạng tồn NDĐ : c Các tầng chứa nớc khe nứt : khả chứa nớc tầng chứa nớc phụ thuộc mức độ tính chất nứt nẻ (hoặc lỗ hổng đá basalt) đất đá loại đất đá Một đặc điểm rõ nét tính bất đồng tầng chứa nớc khe nứt bình đồ nh mặt cắt - Các tầng chứa nớc đá basalt Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu thờng có mức độ chứa nớc tốt nơi khác (tầng chứa nớc Bqp2) Bình Phớc, tầng chứa nớc đá basalt chứa nớc hơn, đặc biệt tầng chøa n−íc Bn13 rÊt nghÌo n−íc - TÇng chøa n−íc khe nứt ps - ms có diện phân bố toàn vùng nhng khả chứa nớc không cao, thờng nghèo nớc Một số nơi, hoạt động đứt gẫy đà tạo nên đới chứa nớc tốt, nhiều nơi giầu nớc (Biên Hòa, Long Bình ) Mặt khác, loại đất đá chứa nớc Hình1 Phân tầng địa chất thủy văn vùng lu vực sông Sài Gòn Hình Mặt cắt tợng trng (phi tỷ lệ) hệ thống NDĐ lu vực sông Sài Gòn góp phần tạo vùng chứa nớc tốt nh vùng phân bố đá vôi dọc thung lũng sông Sài Gòn khu vực Bình Phớc (Tà Thiết, Thành Lơng ) d Các tầng chứa nớc lỗ hổng : khả chứa nớc phụ thuộc chủ yếu thành phần đất đá chứa nớc (độ rỗng hữu hiệu) Nhìn chung, cấu tạo tầng chứa nớc lỗ hổng toàn lu vực sông Sài Gòn thờng hạt thô (cát từ mịn đến thô có lẫn sạn sỏi) nên khả chứa nớc tốt bề dầy thờng không lớn Tuy nhiên, bề dầy thay đổi thành phần đất đá nhiều nơi có lẫn hạt mịn (sét, bột, bột cát ) xen kẹp thấu kính hạt mịn dầy làm cho mức độ chứa nớc nhiều nơi giảm đáng kể 327 Nh vậy, môi trờng chứa nớc không gian chứa nớc đất đá nên vấn đề nêu liên quan đến bề dầy diện phân bố Để đánh giá mức độ giầu nớc ngời ta thờng dùng khái niệm trữ lợng tÜnh träng lùc Theo tÝnh to¸n b¸o c¸o [2], trữ lợng tĩnh trọng lực tầng chứa nớc lỗ hổng 6.288.894 m3/ngày (bảng 1) c) Đặc điểm thủy lực Các tầng chứa nớc khe nứt vùng nghiên cứu thờng không áp có áp lực yếu (áp lực cục bộ), có diện lộ lớn nên trữ lợng tĩnh đàn hồi nhỏ chiếm tỷ lệ bé tổng trữ lợng khai thác NDĐ tiềm Do đó, đánh giá trữ lợng khai thác NDĐ tiềm ngời ta thờng bỏ qua Các tầng chứa nớc lỗ hổng vùng, ngoại trừ tầng chứa nớc Holocen hầu nh có áp lực từ yếu đến trung bình Mực áp lực trớc có cao độ xấp xỉ mặt đất chí số nơi cao mặt đất Trong Hình Mặt cắt cấu trúc ĐCTV thực tế theo hớng tây - đông qua đỉnh núi Bà Đen Bảng Trữ lợng tiềm vùng nghiên cứu [2] Trữ lợng tiềm (m /ngày) Tầng Trữ lợng tĩnh Trữ lợng chứa nớc Tổng trọng lực tĩnh đàn hồi qp3 qp2-3 qp1 n 22 n12 n13 Tæng céng 73.398 762.763 1.338.050 2.263.214 1.025.961 825.508 6.288.894 9.087 81.182 136.607 35.046 1.510 2.498 265.930 82.485 843.945 1.474.657 2.298.260 1.027.471 828.006 6.554.824 năm gần đây, khai thác đà làm mực nớc bị hạ thấp, đặc biệt tầng chứa nớc triển vọng qp1, n2 n12 đà hình thành phễu hạ thấp Tp HCM, Bình Dơng, Bà Rịa - Vũng Tàu tính chất áp lực tầng chứa nớc đà hình thành trữ lợng tĩnh đàn hồi Theo tính toán báo cáo [2], trữ lợng tĩnh đàn tầng chứa nớc lỗ hổng 265.930m3/ngày (bảng 1) 328 d Đặc điểm dòng chẩy Trên mặt cắt địa chất, ĐCTV tầng chứa nớc lỗ hổng phân bố liên tục nhiều dạng địa hình khác Theo hớng bắc - nam đông bắc - tây nam, vùng lộ phía bắc đông bắc có độ cao địa hình nhiều nơi đạt đến 80 - 100 m (ở Lộc Ninh, Phớc Long), giảm dần đến Cđ Chi (15 25 m), Thđ §øc (25,0 - 33,0 m) đến Cần Giờ từ 0,5 đến 1,0 m Theo hớng này, tầng chứa nớc qua nhiều dạng địa hình khác chìm sâu với tầng chứa nớc trẻ phủ lên trên, kết đà hình thành độ dốc lớn cho tầng chứa nớc lỗ hổng Riêng tầng chứa nớc Pliocen có đặc điểm nh sau : - Theo mặt cắt từ Lộc Ninh (lỗ khoan Q223040) đến Cần Giờ (lỗ khoan Q822040) mái tầng chứa nớc có chênh lệch độ cao 208,55 m đáy có chênh lệch độ cao 202,03 m - Theo mặt cắt từ Lộc Ninh (lỗ khoan Q223040) đến Tân Trụ - Long An (lỗ khoan Q325050) mái tầng chứa nớc có chênh lệch độ cao 217,1 m đáy có chênh lệch ®é cao 292,25 m - Trong ph¹m vi Tp HCM từ Linh Xuân (lỗ khoan 09-02T) đến Cần Giờ (lỗ khoan Q822040) mái tầng chứa nớc có chênh lệch độ cao 91,82 m đáy có chênh lệch độ cao 117, m Chênh lệch độ cao nh đà góp phần tạo áp lực lớn cho tầng chứa nớc (do tạo ra) vận tốc dòng chẩy cao Dòng chẩy toàn vùng có xu hớng chung theo chiều giảm độ cao bề mặt địa hình Nghĩa từ vùng cao phía bắc, đông bắc chẩy phía nam (Biển Đông) tây nam (Tây Nam Bộ) Có thể tác nhân hình thành trữ lợng động cho tầng chứa nớc lỗ hổng toàn đồng Nam Bộ (ĐBND) nói chung vùng nghiên cứu nói riêng Theo [4], trữ lợng động tầng chứa nớc tỉnh Đông Nam Bộ đợc thống kê bảng e Quan hệ thủy lực với tầng chung quanh Quan hệ thủy lực tầng chứa nớc ĐB NB nói chung đà đợc đề cập định tính nhiều nghiên cứu trớc Trên mặt cắt ĐCTV cho thấy diện cửa sổ ĐCTV, lớp cách nớc vát mỏng đất đá cách nớc không tốt Lợng nớc thấm xuyên tầng chứa nớc đợc thống kê bảng Bảng Bảng thống kê trữ lợng động theo tỉnh/thành phố [4] Tỉnh, thành phố Tổng ps - ms Basalt* Tầng chứa nớc (m3/ngày) n 22 qp1 qp2-3 Bình Dơng 873.025 79.284 58.303 131 Bình Phớc 1.679.986 377.912 873.016 268.475 Bà Rịa - Vũng Tàu 231.963 22.935 157.711 6.736 Đồng Nai 648.144 176.309 74.379 2.653 50.604 Tp HCM 451.082 225 6.984 96.339 Long An 110.487 36.603 T©y Ninh 901.692 64.078 1.236 6.984 208.161 Tæng céng 4.896.379 720.743 1.106.342 343.399 398.574 qp3 qh 425.558 86 13.796 75.436 58.227 135.282 16.359 12.716 53.346 310.351 883.454 5.501 223.204 174.467 144.138 18.069 215.417 289.307 73.884 305.381 1.220.663 * Tổng hợp tầng chứa Bqp2, Bqp2, Bn 22 Bn13 Bảng Thống kê lợng nớc thấm xuyên tầng chứa nớc vùng Tp HCM lân cận [1] Tầng chứa nớc Tầng n13 Tầng n12 Tầng n22 Tầng qp1 Tầng qp2-3 Tầng qp3 Thấm xuyên (m3/ngày) Tầng Tầng dới -5.156 25.901 223.626 213.293 150.001 25.302 7.974 5.255 -25.546 -191.094 -197.122 -80.116 DÊu "-" ký hiệu trình thoát nớc khỏi tầng chứa nớc Kết hợp tài liệu quan trắc nhiều nơi cho thấy đặc điểm dao động mực nớc tầng giống minh chứng nhận định Hình cho thấy mực nớc tầng chứa nớc Bình Chánh (trạm quan trắc Q808) gần nh dao động pha với biên độ không chênh lệch nhiều Khí hậu Nhân tố khí hậu ảnh hởng đến nguồn hình thành trữ lợng đợc đánh giá đặc điểm bốc bổ cập từ ma Đây hai trình có tác động trái ngợc xẩy ®ång thêi mïa m−a Tuy nhiªn, mùc n−íc thờng nằm sâu nên lợng bốc chiếm vai trò không đáng kể mùa khô Nh vậy, yếu tố khí hậu, ma đóng vai trò quan trọng nhất, việc bổ sung nớc cho hệ thống NDĐ Mối quan hệ lợng ma tầng chứa nớc đà đợc phát đợc nghiên cứu chi tiết từ kết quan trắc Mạng quan trắc quốc gia vùng Kết quan trắc nhiều năm trạm từ bắc xuống nam thể quan hệ mực nớc tầng chứa nớc lợng ma hình dới Theo nghiên cứu trớc cho thấy, phía vùng lộ tầng chứa nớc (Tp HCM Tây Ninh, Bình Phớc Bình Dơng) nguồn gốc nớc mang đặc trng lục địa khí thành phần hóa học nớc tầng giống với nớc ma, đặc biệt tổng độ khoáng hóa (nớc siêu nhạt) độ pH thấp 329 Tớch luyừ lửụùng mửa Q808040 Q808010 Q808050 Q808020 7/99 10/99 4/99 1/99 7/98 10/98 4/98 1/98 7/97 10/97 4/97 1/97 7/96 10/96 4/96 1/96 7/95 10/95 4/95 1/95 7/94 10/94 4/94 1/94 7/93 Lượng mưa 10/93 4/93 1/93 7/92 10/92 4/92 1/92 200 100 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800 -900 -1000 §é cao mùc n−íc (cm) L−ỵng m−a (mm) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Tháng/Năm Q808030 Hình Dao động mực nớc tầng chứa nớc khác Tp HCM thoát đồng Nam Bộ Hệ mực nớc tầng chứa nớc dao động pha với lợng ma Nói cách khác, lợng nớc từ chẩy vào vùng nghiên cứu (trữ lợng động) có tham gia đáng kể lợng nớc ma bổ cập hàng năm vùng lộ phía bắc đông bắc Lợng ma (mm) Độ cao mực nớc (cm) Tóm lại, vùng phía bắc đông bắc : Tân Uyên, Bến Cát, Chơn Thành, Lộc Ninh, Đồng Xoài, Phớc Long, Nhơn Trạch (hình 5, 6) lợng ma chi phối mạnh động thái trữ lợng tầng chứa nớc diện tích lộ lớn nên nớc ma bổ cập trực tiếp vào tầng chứa nớc chẩy qua Mực nớc (cm) Lợng ma (mm) Hình Dao động mực nớc tầng chứa nớc Tân Biên (trạm Q220 - Tây Ninh) Hình Dao động mực nớc tầng chứa nớc Nhơn Trạch (trạm Q039 - Đồng Nai) 330 Mạng lới sông suối vùng chủ yếu thuộc hệ thống sông Đồng Nai, sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ Đông, sông Nhà Bè Có thể chia làm hai nhóm có đặc điểm chế độ thủy văn khác rõ nét : Long An (hình 7) Lu lợng mực nớc sông phụ thuộc chế độ thủy triều Biển Đông vùng Hình cho thấy mối quan hệ thủy lực sông Vàm Cỏ Tây không với tầng chứa nớc phân bố nông nh qh, qp3 qp2-3 mà với tầng chứa nớc sâu - Các sông suối phía nam chẩy địa hình trũng thấp thuộc Nhà Bè, Bình Chánh, Cần Giờ, - Các sông suối phía bắc phân bố địa hình cao có hớng dòng chẩy đổ thung lịng Mùc n−íc (cm) L−ỵng m−a (mm) (cm) Thủy văn Mực nớc sông (m) Mực nớc (m) Hình Dao động mực nớc tầng chứa nớc Cần Giờ (trạm Q822 - Tp HCM) Hình Mực nớc sông Vàm Cỏ Tây tầng chứa nớc trạm Q022 (Thạnh Hoa - Long An) sông Sài Gòn sông Vàm Cỏ Đông Động thái không bị ảnh hởng thủy triều, mùa ma nhiều nớc giảm dần mùa khô, chí có nhiều nơi dòng chẩy bị khô cạn Nguồn cung cấp chủ yếu nớc ma, phần lớn lợng nớc thoát sông lớn phần thấm qua đáy bổ cập cho tầng chứa nớc nông, ngợc lại mùa khô cạn dần chủ yếu từ nớc ngầm thấm ngợc qua đáy sông suối Hình cho thấy mực nớc sông Sài Gòn dao động pha với tầng chứa nớc nông, điều chứng tá cã quan hƯ thđy lùc gi÷a hai ngn n−íc vùng lộ phía bắc đông bắc dòng chẩy thờng cắt sâu vào tầng chứa nớc lớp vật liệu đáy sông (thờng hạt thô chí có cuội sỏi) tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi nớc xẩy Đây nơi cung cấp nớc nơi thoát nớc tầng chứa nớc nông Theo tính toán "Báo cáo quy họach sử dụng nớc 331 Mực nớc sông (m) Mực nớc (m) Hình Mực nớc sông Sài Gòn mực nớc tầng qp2-3 qp1 trạm Q002 (Bình Mỹ - Củ Chi) ngầm thành phố Hồ Chí Minh", lợng nớc từ hệ thống sông Sài Gòn bổ cập cho tầng chứa nớc Pleistocen đoạn từ Củ Chi đến cầu Bình Phớc 67.500 m3/ngày liệu minh chứng giải thích cho việc mực nớc ngầm hạ thấp nhiều nơi : nam Bình Dơng, trung tâm Tp HCM, Phù Mỹ Hng, Nhơn Trạch, Phú Mỹ, Bà Rịa III CáC NHÂN Tố NHÂN TạO Bảng Thống kê lợng khai thác tỉnh Tỉnh /thành phố Lu lợng (m3/ngày) Khai thác nớc dới đất 108.207 130.410 128.960 1.199.806 353.415 553.775 717.246 Hình 10 cho thấy xu hớng hạ thấp mực nớc Pliocen ảnh hởng khai thác Tp HCM (trạm Q015030 Hóc Môn) Các công trình thủy lợi Hệ thống hồ chứa nớc nh hồ Dầu Tiếng, hồ thủy điện Trị An, có ảnh hởng định Lợng ma (mm) Độ cao mực nớc (m) Lu vực sông Sài Gòn chiếm vị trí trung tâm vùng kinh tế trọng điểm phía nam, vùng có tốc độ tăng trởng cao nớc Do đó, nhu cầu sử dụng nớc ngày cao, đặc biệt năm gần Đây vùng có điều kiện tự nhiên thuận lợi nên nguồn nớc ngầm đà đợc khai thác sử dụng chiểm tỷ lệ cao tổng lợng nớc toàn xà hội Theo số liệu tổng hợp [5], lợng nớc khai thác Tp HCM chung quanh khoảng 3.191.819 m3/ngày (bảng 4) Đây số liệu điều tra rải rác năm trớc đây, nên lợng khai thác thấp thực tế Tuy nhiên, số lớn chấp nhận đợc cha có điều tra đồng địa phơng Số Bà Rịa - Vũng Tàu Bình Dơng Bình Phớc Đồng Nai Long An Tây Nin Tp Hồ Chí Minh Hình 10 Mực nớc trạm Q015030 (tầng chứa nớc Pliocen giữa) 332 ... tỷ lệ) hệ thống NDĐ lu vực sông Sài Gòn góp phần tạo vùng chứa nớc tốt nh vùng phân bố đá vôi dọc thung lũng sông Sài Gòn khu vực Bình Phớc (Tà Thiết, Thành Lơng ) d Các tầng chứa nớc lỗ hổng... nớc tốt, nhiều nơi giầu nớc (Biên Hòa, Long Bình ) Mặt khác, loại đất đá chứa nớc Hình1 Phân tầng địa chất thủy văn vùng lu vực sông Sài Gòn Hình Mặt cắt tợng trng (phi tỷ lệ) hệ thống NDĐ lu vực. .. nớc 331 Mực nớc sông (m) Mực nớc (m) Hình Mực nớc sông Sài Gòn mực nớc tầng qp2-3 qp1 trạm Q002 (Bình Mỹ - Củ Chi) ngầm thành phố Hồ Chí Minh", lợng nớc từ hệ thống sông Sài Gòn bổ cập cho tầng