Phân bố mặn nhạt và trữ lượng tiềm năng nước dưới đất trong các trầm tích đệ tứ đồng bằng ven biển tỉnh ninh thuận

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐ 71 (12/2020) 10 BÀI BÁO KHOA HỌC PHÂN BỐ MẶN NHẠT VÀ TRỮ LƯỢNG TIỀM NĂNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG CÁC TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH NINH THUẬN Phan Văn[.]

BÀI BÁO KHOA HỌC PHÂN BỐ MẶN - NHẠT VÀ TRỮ LƯỢNG TIỀM NĂNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG CÁC TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH NINH THUẬN Phan Văn Trường1 Tóm tắt: Nước đất đồng ven biển tỉnh Ninh Thuận phân bố chủ yếu hai tầng chứa nước Holocen Pleistocen với diện tích tự nhiên khoảng 672 km2 Phạm vi chứa nước nhạt đất toàn đồng tầng qh 115,8 km2 tầng qp 197 km2 Phần diện tích cịn lại, nước đất bị nhiễm mặn khơng có khả khai thác sử dụng Độ chứa nước vùng nước nhạt mức nghèo đến trung bình với trữ lượng khai thác tiềm tầng qh 28.250 m3/ngày tầng qp 65.848 m3/ngày Từ khóa: Ninh Thuận, trữ lượng tiềm năng, ranh giới mặn - nhạt, nước đất GIỚI THIỆU * ảnh hưởng nhiều yếu tố tự nhiên Tình hình xâm nhập mặn diễn tra hầu nhu cầu cấp nước gia tăng khiến cho tình trạng khắp vùng ven biển nói chung đồng thiếu hụt nước cấp trầm trọng, nhiều đối tượng ven biển tỉnh Ninh Thuận nói riêng phải thay đổi chế độ sử dụng nước, đặc biệt Không cửa sông tiếp giáp biển nông nghiệp Việc xem xét, đánh giá thực mà tầng chứa nước, đặc biệt thành trạng nhiễm mặn trữ lượng tiềm nước tạo tuổi Đệ tứ chịu ảnh hưởng nước đất (NDĐ) tầng chứa nước ven biển Thể tích tầng chứa nước nhạt biển đồng ven biển Ninh Thuận góp dần bị thu hẹp Tốc độ xâm nhập mặn gia tăng phần quy hoạch khai thác sử dụng hợp nguồn rõ rệt đồng ven biển miền Trung nước phát triển bền vững kinh tế xã hội đồng ven biển Bắc Trung địa phương (Phan Văn Trường, 2020), đồng ven biển PHẠM nam Trung (Tạ Thị Thoảng, 2019), NGHIÊN CỨU VI VÀ PHƯƠNG PHÁP năm gần đây, số khu vực thuộc đồng 2.1 Vị trí địa lý sơng Cửu Long (Cục Quản lý tài nguyên nước, Đồng ven biển tỉnh Ninh Thuận có diện 2020) biểu rõ rệt ranh giới mặn tiến sâu tích tự nhiên khoảng 672 km2, phía đơng tiếp giáp vào phía nội đồng, gây nên thiếu nước với vịnh Phan Rang, đường bờ biển dài 105 km trầm trọng cho mục đích phát triển kinh tế, Phía bắc giáp tỉnh Khánh Hịa, phía nam giáp tỉnh xã hội khu vực Bình Thuận phần phía tây diện tích đồi núi, Nguồn nước tầng chứa nước ven trung du có độ cao tuyệt đối 25 m Thành biển Ninh Thuận vốn hạn chế, phần tích tụ tạo nên đồng chủ yếu trầm tích Đệ tứ, đa dạng nguồn gốc thành Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam 10 phần vật chất KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MƠI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) Hình Bản đồ vị trí đồng ven biển tỉnh Ninh Thuận 2.2 Đặc điểm phân bố tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ Trong phạm vi đồng ven biển tỉnh Ninh Thuận, nước trầm tích Đệ tứ tồn hai tầng chứa nước sau: - Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen (qh) Tầng chứa nước qh hình thành từ trầm tích sơng (aQ23, aQ22-3 aQ21-2), sông - biển (amQ23, amQ22-3, amQ22 amQ21-2), biển - đầm lầy (mbQ23) trầm tích biển (mQ23, mQ22-3, mQ22) với thành phần đất đá đa dạng gồm cuội, sỏi đa khoáng, cát thạch anh, cát pha, cát lẫn bột sét, cát sét pha, bột, sét, cát chứa sạn, chứa vỏ sị, mảnh san hơ kết cấu rời rạc Tầng qh phân bố rộng rãi đồng Phan Rang, dọc thung lũng sông Cái, khu vực Công Hải đến An Nhơn, Phước Hậu - Phước Hải, Phương Hải,… Tổng diện tích lộ khoảng 315 km2 Chiều dày chứa nước trầm tích biến đổi từ 0,1 m (giếng N554) đến 14,54 m (LK608); trung bình 1,94 m Cá biệt, LK606, thuộc xã An Hải, chiều dày trầm tích Holocen đạt 47,64 m (hình 2) Tầng qh cung cấp trực tiếp từ nước mưa nước mặt Nước mưa cung cấp cho tầng chứa nước Holocen khoảng 179 mm/năm nước sông suối cung cấp cho tầng chứa nước lỗ hổng khoảng 44.571 m3/ngày, chiếm 33,2% nguồn hình thành trữ lượng khai thác tiềm NDĐ (Phạm Ngọc Minh, 2012) Mực nước tĩnh giếng lỗ khoan dao động từ 0,1 m (N01) đến 9,45 m (NB127), trung bình 2,36 m Biên độ dao động mực nước hai mùa khoảng 0,77 m Động thái mực NDĐ có quan hệ mật thiết với nước mặt, nước mưa yếu tố khí tượng thủy văn vùng Tầng chứa nước Holocen có diện phân bố rộng, song chiều dày nhỏ, nhiều nơi bị nhiễm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) 11 mặn nên khả cung cấp nước bị hạn chế Tuy nhiên, thung lũng rộng, trung tâm đồng Phan Rang tầng chứa nước có chiều dày thường lớn điều tra cung cấp nước quy mô nhỏ đến vừa Đây coi đối tượng có ý nghĩa quan trọng cung cấp nước vùng khô hạn Ninh Thuận (Tạ Thị Thoảng, 2019) Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Pleistocen (qp) Tầng chứa nước qp tạo nên trầm tích biển (mQ13, mQ12-3), trầm tích sơng (aQ13, aQ12-3) trầm tích biển thuộc hệ tầng Phan Thiết (mQ12pt) Ngồi phần diện tích bị tầng qh phân bố Hình Phân bố tầng chứa nước qh Hình Phân bố tầng chứa nước qp 2.3 Phương pháp xác định ranh giới mặn nhạt tầng chứa nước bở rời Để xác định ranh giới mặn - nhạt tầng chứa nước ven biển thường sử dụng phương pháp địa chất thủy văn (Phạm Ngọc Minh, 2012) kết hợp với số phương pháp khác địa vật lý (Nguyễn Hữu Nghệ, 1989), viễn thám Hệ 12 phía trên, phần lại tầng qp lộ mặt Thành phần đất đá chủ yếu hạt thô gồm sạn, cát, cuội, cát pha, cát lẫn bột sét, sét pha kết cấu rời rạc đến nén yếu Chúng phân bố chủ yếu khu vực sân bay Thành Sơn, xã Tân Hải phía Nam đồng Phan Rang, xã Phước Hòa (Bác Ái) đến Quảng Sơn (Ninh Sơn) Tổng diện lộ tầng chứa nước khoảng 364 km2 Chiều dày thay đổi từ 0,13 m (giếng N363) đến 42,9 m (LN10) Phước Dinh (hình 3) Mực nước tĩnh giếng lỗ khoan dao động lỗ khoan NM16 giao động mạnh đến 17,1 m lỗ khoan LN-10, trung bình từ 2,0 đến 4,0 m (Phạm Ngọc Minh, 2012) thống thông tin địa lý (Phan Văn Trường, 2019) Trong khuôn khổ nghiên cứu này, lựa chọn giải pháp phân tích, kiểm định trực tiếp thơng qua tiêu tổng độ khống hóa (TDS) nước (Nguyễn Trường Giang, 1998) Mẫu nước tổng hợp, thu thập giai đoạn từ năm 2018-2020 với tổng số 84 vị trí, tầng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) qh gồm 36 mẫu tầng qp có 48 mẫu (hình 1) Phân vùng mặn - nhạt dựa giá trị TDS, gồm có TDS ≤ 1.000 mg/l: nước nhạt, 1.000 < TDS ≤ 3.000 mg/l: nước lợ TDS > 3.000 mg/l: nước mặn, theo đó, ranh giới mặn - nhạt tầng chứa nước đường đẳng trị TDS với giá trị đặc trưng TDS = 1.000 mg/l Phương pháp đồ sử dụng để thể phân bố mặn - nhạt tầng chứa nước 2.4 Phương pháp xác định trữ lượng khai thác tiềm NDĐ Trữ lượng khai thác tiềm NDĐ lượng nước khai thác từ tầng chứa nước hay cấu trúc ĐCTV giới hạn cho phép với khoảng thời gian định; bao gồm trữ lượng động tự nhiên, phần trữ lượng tĩnh trữ lượng theo (Nguyễn Trường Giang, 1998) Trữ lượng khai thác tiềm NDĐ trầm tích Đệ tứ tính trừ phần diện tích NDĐ bị nhiễm mặn (M >1,0 g/l) hai tầng qh qp Trữ lượng theo: Là đại lượng gia tăng trình khai thác lôi nguồn nước mặt NDĐ từ tầng kế cận, ký hiệu Qct Trên thực tế để xác định đại lượng cần có nhiều cơng trình quan trắc khối lượng điều tra tương đối lớn, phạm vi công bố khơng tính tốn Qct, chấp nhận kết tính tốn thấp thực tế Trữ lượng tĩnh tự nhiên: Trong tầng chứa tồn lượng nước biến đổi theo thời gian không gian, gọi trữ lượng tĩnh, ký hiệu Vt Tùy theo điều kiện phân bố, Vt tồn hai dạng, trữ lượng tĩnh trọng lực trữ lượng tĩnh đàn hồi Hình Phân tích biểu đồ dao động mực NDĐ Trữ lượng động tự nhiên: Là lượng nước lưu thông tự nhiên tầng chứa nước, thường ký hiệu Qtn Trong điều kiện vùng nghiên cứu, Qtn chủ yếu hình thành từ nguồn nước mưa xác định theo mối quan hệ mực nước theo thời gian dạng đồ thị đường cong gồm nhiều đỉnh (hình 4), mơ tả thời kỳ nước bắt đầu ngấm xuống (đoạn đường cong lên đạt cực đại đỉnh) thời kỳ lượng nước cung cấp chấm dứt (đoạn đường cong xuống) Mỗi đợt mưa tạo trị số dâng cao mực nước Hi + Zi tương ứng với lớp nước cung cấp dày µ(Hi + Zi), µ hệ số nhả nước trọng lực Tổng lượng nước mưa W (mm) cung cấp (n đợt) cho NDĐ là: n W  . ( H i  Zi ) i 1 Các thành phần tham gia hình thành trữ lượng khai thác tiềm đảm bảo theo cân phương trình sau (Phan Ngọc Cừ, Tôn Sĩ Kinh, 1981): V QKTTN  QTN   TN t KT Trong đó: QKTTN (m3/ngày) - Trữ lượng khai thác tiềm năng; QTN (m3/ngày) - Trữ lượng động tự nhiên, QTN = W.f; VTN (m3/ngày) - Trữ lượng tĩnh tự nhiên, xét trữ lượng tĩnh trọng lực: Vtl = .h.f, điều kiện phân bố, tầng chứa nước khu vực nghiên cứu có áp lực yếu nên lược bỏ trữ lượng tĩnh đàn hồi; h (m) - chiều dày trung bình tầng chứa nước; tKT - Thời gian khai thác, chọn tKT = 104 ngày;  - Hệ số xâm phạm vào trữ lượng tĩnh tự nhiên (chọn  = 0,3) f Diện tích phân bố tầng chứa nước nhạt (m) - Xác định hệ số nhả nước trọng lực Thông số  xác định theo công thức kinh nghiệm PA Biexinski dạng: μ  0,117 K , k hệ số thấm đất đá chứa nước xác định theo lỗ khoan thí nghiệm Độ chứa nước khu vực phân định theo giá trị tỷ lưu lượng lỗ khoan q (l/s.m) tầng chứa nước với bốn cấp, từ giàu đến nghèo (Nguyễn Trường Giang, 1998): giàu với q>1 (l/s.m), giàu với 0,5