Ứng dụng mô hình vận động không ổn định mô phỏng hệ thống nước dưới đất lưu vực sông rio cobre, jamaica

Trang 1 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH VẬN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG RIO COBRE, JAMAICAĐỗ Thị Thùy Dung1, Uton Henry2, Yangxiao Zhou3, Bùi Du Dương41Trường Đại họ

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VẬN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH MÔ PHỎNG

HỆ THỐNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG RIO COBRE, JAMAICA

Đỗ Thị Thùy Dung 1 , Uton Henry 2 , Yangxiao Zhou 3 , Bùi Du Dương 4

1Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

2Water Resources Authority Jamaica

3IHE Delft Institute for Water Education

4Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước Quốc gia

Tóm tắt

Nghiên cứu này mô phỏng dòng chảy nước dưới đất theo thời gian trong phạm vi lưu vực Rio Cobre, Jamaica Mô hình nhằm nghiên cứu biến động lịch sử của tầng chứa nước với tác động do khai thác nước dưới đất và các hiện tượng tự nhiên Mô hình nước dưới đất 3D trên cơ sở phần mềm GMS giai đoạn (2000-2020) đã được xây dựng và hiệu chỉnh theo mực nước dưới đất quan trắc tại lưu vực Rio Cobre Lượng nước thoát ra sông tính toán dựa trên dòng chảy kiệt đo đạc được Ở lưu vực Thượng Rio Cobre, tầng chứa nước cung cấp một lượng lớn cho hệ thống sông suối và chiếm 33,7 % tổng lượng nước tự nhiên Mực nước dưới đất trong 2 thập kỷ qua thay đổi tùy theo nguồn bổ cập tự nhiên cho nước dưới đất, nhưng không có xu hướng giảm liên tục Lượng

bổ cập cho nước dưới đất từ mưa là nguồn cung cấp chính, sau đó là nguồn nước dưới đất thoát

ra sông chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng lượng xả thải (~26 %) Phần tích chứa giảm chủ yếu vào những năm khô hạn Nghiên cứu này cho thấy tầng chứa nước không bị khai thác quá mức, tuy nhiên, dưới tác động của biến đổi khí hậu, nhu cầu sử dụng ngày càng tăng, nguồn nước sẵn có về lâu dài có thể không còn được duy trì và đối mặt với nguy cơ cạn kiệt.

Từ khóa: Nước dưới đất; Mô hình dòng chảy không ổn định; Lưu vực sông Rio Cobre, Jamaica.

Abstract

Using a transient groundwater flow model to simulate groundwater dynamics in

Rio Cobre basin, Jamaica

A transient groundwater flow model was conducted in the Rio Cobre basin, Jamaica The primary objective was to investigate the historical changes in the basin’s aquifer, considering both anthropogenic impacts, such as groundwater exploitation, and natural events The 3D groundwater simulation tool (GMS) was utilized to accurately reproduce historical changes in the aquifer resulting from human activities and climate variations The transient groundwater model for the period 2000-2020 was constructed and calibrated using measured groundwater levels from the Rio Cobre basin The computed groundwater levels exhibited variations consistent with observed heads, while the computed discharges to rivers were found to correspond to measured low flows Notably, the Upper Rio Cobre basin demonstrated a substantial discharge of water into multiple springs, contributing to approximately 33.7 % of the total natural discharge Analysis

of the groundwater levels over the past two decades revealed variations in response to natural recharge, with no discernible trend of continuous decline Precipitation infiltration emerged as the dominant recharge mechanism, followed by river leakage It is worth mentioning that abstraction accounted for a relatively small proportion (~26 %) of the total discharge The results indicate that the aquifer is not overdeveloped, however, local depletion occurs and was caused by intensive urban water supply in the lower alluvial aquifer The potential for further groundwater development from the limestone aquifer in the upper basin is large and can be considered With proper planning and management, groundwater can meet increased demand in the basin.

Keywords: Groundwater; Transient flow model; Rio Cobre basin, Jamaica.

1 Đặt vấn đề

Việc sử dụng quá mức nước dưới đất để hỗ trợ phát triển nông nghiệp và nhu cầu nước sinh hoạt đã được báo cáo ở nhiều nơi trên thế giới làm cạn kiệt nguồn dự trữ nước dưới đất trong vòng nhiều thập kỷ Khi sự phân bố không gian và thời gian của lượng mưa bị ảnh hưởng bởi sự nóng lên toàn cầu, tốc độ và thời gian thấm cũng bị ảnh hưởng Sử dụng và phát triển đất có thể ngăn chặn hoặc khuếch đại các phản ứng của nước dưới đất đối với sự nóng lên toàn cầu Mở rộng cơ

sở hạ tầng nhân tạo có thể dẫn đến tăng nhu cầu, trong khi trồng rừng có thể dẫn đến tăng độ che phủ [1] Điều quan trọng nữa là phải quan sát sự dao động trong một khoảng thời gian dài của mực nước dưới đất trong tầng chứa nước do biến đổi khí hậu gây ra

Cùng với xu hướng chung của thế giới, vùng Caribe nói chung, Jamaica nói riêng cũng đang phải đối mặt với những vấn đề tương tự Nhiều nghiên cứu đã thảo luận rằng khí hậu của khu vực Caribe đang thay đổi [2, 3] Những thay đổi này đã dẫn đến nhiều biến động trong chu trình thủy văn của Jamaica, cụ thể, nhiệt độ được báo cáo là tăng lên và lượng mưa sẽ bị suy giảm Do đó, một

số thiên tai cực đoan như bão và hạn hán kéo dài đã được ghi nhận từ những năm 1990 Những sự kiện thời tiết này được cho là có tác động bất lợi đến tài nguyên nước, đặc biệt là tài nguyên nước dưới đất trên cả quốc đảo Tương tự như các nước đang phát triển khác, nền kinh tế của Jamaica phụ thuộc chủ yếu vào tài nguyên thiên nhiên Nền kinh tế được đóng góp bởi du lịch và thủy lợi và các hoạt động khai thác mỏ, trong đó thủy lợi bao gồm trồng mía, cà chua, dứa, bí ngô tiêu thụ 75 % tổng lượng nước dưới đất khai thác Nhận thức được vấn đề này, điều quan trọng là phải hiểu hệ thống nước dưới đất khu vực của lưu vực sông Rio Cobre phản ứng định lượng như thế nào với những thay đổi khí hậu và các hoạt động của con người để có thể áp dụng quản lý và thích ứng nhằm giảm thiểu vấn đề cũng như cải thiện điều kiện sống của những người đang cư trú tại các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi các vấn đề liên quan tài nguyên nước dưới đất của Jamaica

Nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá lượng nước dưới đất, ảnh hưởng của khai thác và khí hậu bằng cách xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất Mô hình mô phỏng diễn biến lịch

sử của tài nguyên nước dưới đất theo sự tăng giảm khai thác

2 Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu

Lưu vực Rio Cobre, nằm ở Jamaica có diện tích cắt ngang qua năm giáo xứ nhưng chủ yếu

là ở giáo xứ St Catherine Lưu vực bao gồm tiểu lưu vực Rio Cobre (phía Bắc); Một vùng nông thôn đến vùng nội địa bán công nghiệp và một phần phía Nam (Hạ Rio Cobre); Đồng bằng ven biển (Hình 1)

Hình 1: Sơ đồ khu vực nghiên cứu

Sông Rio Cobre là kênh dẫn duy nhất cho nước mặt và nước dưới đất từ lưu vực trên xuống lưu vực dưới của lưu vực Rio Cobre Ở phần trên của lưu vực, hệ thống nước dưới đất là một lưu vực biệt lập, trong đó không có dòng chảy vào và ra khỏi tiểu lưu vực Nước dưới đất được thoát ra

từ tầng chứa nước đá vôi phía trên kết thúc tạo thành nhiều suối và đổ ra sông Rio Cobre Tại Bog Walk, nơi phân chia hai tiểu lưu vực, nước mặt từ thượng nguồn sông Rio Cobre chảy vào tiểu lưu vực phía dưới Ở độ cao khoảng 76 m so với mực nước biển trung bình, Rio Cobre (sông) chảy ra

từ tiểu lưu vực thượng nguồn Rio Cobre

Tài nguyên nước ở lưu vực sông Rio Cobre của Jamaica đang bị ở tình trạng căng thẳng nghiêm trọng do nhu cầu vượt quá khả năng cung ứng 94 % [4] Nước mặt và nước dưới đất đóng vai trò là hai nguồn nước uống chính của khu vực nghiên cứu theo Ủy ban Tài nguyên nước Quốc gia (NWC) Các giếng do NWC khoan vào các tầng ngậm nước cung cấp nước dưới đất cho khu vực 90 % nhu cầu nước của hòn đảo được đáp ứng bởi nước dưới đất, chủ yếu được lưu trữ trong các tầng ngậm nước đá vôi

Việc khai thác nước dưới đất được thực hiện trong phạm vi hai tầng chứa nước sau:

Tầng chứa nước đá vôi thuộc bồn trũng Rio Cobre:

Từ những năm 1930, tầng chứa nước đá vôi Thượng Rio Cobre chính thức được khai thác như một nguồn cung cấp nước dưới đất chính cho hoạt động trồng mía Trong thời kỳ hạn hán 1975-1976, 291.000 m3 nước dưới đất đã được khai thác mỗi ngày trong năm 1976 dẫn đến xâm nhập mặn vào sâu trong đất liền với chiều dài 1,5 km, sản lượng khai thác của lưu vực dưới được đánh giá là 278.000 m3/ngày Ước tính này được thiết lập khi không xét đến áp thấp bơm thấp hơn mực nước biển

37 giếng đã được cấp phép bởi cơ quan Tài nguyên nước Jamaica (WRA) với công suất khai thác là 120.893 m3/ngày, chiếm 43 % sản lượng khai thác của tầng chứa nước Ngoài ra, 62 giếng

có công suất bơm 396.871 m3/ngày đã được phép khai thác tùy theo hoạt động bơm và công suất được cấp phép trước đó

Tầng chứa nước phù sa Rio Cobre:

Nước dưới đất tầng chứa nước phù sa ở phía Đông Nam của Giáo xứ Catherine được sử dụng

để liên kết với hệ thống kênh tưới tiêu cho việc canh tác các khu vực tưới chuối tại Bernard Lodge, nơi hiện đang trồng vườn mía Tầng chứa nước có sản lượng là 43.708 m3/ngày

Cơ quan quản lý Tài nguyên nước đã cấp phép cho 21 giếng để khai thác 48.101 m3/ngày trong tầng chứa nước phù sa Rio Cobre (Đông) chiếm 4.993 m3/ngày (12 %) trong tổng sản lượng khai thác tầng chứa nước Một số giếng bơm có công suất cho phép là 19.100 m3/ngày được đặt ở phía Tây của Bernard Lodge 52 giếng bơm khác với tốc độ bơm là 126.026 m3/ngày đã được cấp phép để đáp ứng các hoạt động khai thác nước trước đây, WRA không chịu trách nhiệm cấp phép cho các giếng bơm này

3 Phương pháp nghiên cứu và dữ liệu sử dụng

Phần mềm GMS là một giao diện kết nối các mô hình nước dưới đất MODFLOW, MODPATH, MT3D, PEST Nó cung cấp khả năng phân tích dữ liệu thu được tại chỗ, xây dựng mô hình, hiệu chỉnh, đánh giá và trình bày trực quan cho mọi giai đoạn mô phỏng nước dưới đất Cả hai mô hình sai phân hữu hạn và phần tử hữu hạn, chẳng hạn như MODFLOW 2000, ART3D, UTCHEM, FEMWATER và SEEP2D đều được GMS hỗ trợ ở dạng 2D và 3D Cấu trúc module của phần mềm cho phép người lập mô hình chọn tham gia các module trong tích hợp cụ thể, cho phép họ chọn các

kỹ năng lập mô hình nước dưới đất cần thiết

3.1 Xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất cho khu vực nghiên cứu

Mô hình khái niệm thể hiện các thành phần thủy văn, vị trí địa lí và các lớp chứa nước, điều kiện biên đã được xây dựng trong nghiên cứu trước đây về “Đánh giá tài nguyên nước dưới đất của lưu vực sông Rio Cobre, Jamaica - Phương pháp tiếp cận phân tích hệ thống dòng chảy nước dưới đất khu vực” [8] Ranh giới lưu vực được xác định dựa trên sự phân chia nước dưới đất thay

vì sự phân chia các thành phần thủy văn do đó có một sự điều chỉnh nhỏ về diện tích thoát nước (+113,3 km2) đã được thực hiện Quá trình phân định và khai thác độ cao bề mặt được thực hiện bằng phần mềm QGIS phiên bản 3.16.1 - Hannover với hệ tọa độ Jamaica JAD - 2001 (Hình 2)

Hình 2: Ranh giới khu vực nghiên cứu

Lưới phân sai

Lưu vực được rời rạc hóa thành các ô lưới tính toán để tích phân hệ phương trình cơ bản

áp dụng trong mô hình Modflow nhằm mô tả các quá trình động thái nước dưới đất Từ điều kiện

số liệu về địa hình và các tầng chứa nước, khu vực nghiên cứu được chia thành mạng lưới các ô (cells) với kích thước mỗi ô là 1 km × 1 km gồm 72 hàng và 120 cột với các ô không hoạt động (màu trắng) Mô hình hóa với mạng lưới các ô với kích thước 200 × 200 m, bao gồm 96 hàng ×

100 cột Độ phân giải này thể hiện tốt hệ thống dòng chảy khu vực với mô phỏng dòng nước đầy

đủ Có 39.188 nút giao và 28.800 ô vuông với 11.377 ô đang hoạt động và 17.423 ô không hoạt động trong miền mô hình (Hình 3)

Hình 3: Lưới phân sai lưu vực nghiên cứu

Các lớp mô hình

Mô hình được xây dựng gồm 3 tầng dựa trên độ cao, đặc điểm địa chất thủy văn và thạch học Mỗi lớp có độ cao mặt trên - mặt dưới cụ thể lớp mô hình thứ nhất là lớp trên cùng bao gồm

hệ thống chứa nước cao nguyên và miền núi, lớp này có độ cao dao động từ 446-976 m so với mực nước biển trung bình (a.m.s.l) Độ cao trên cùng của nó được lấy từ bản đồ độ cao kỹ thuật số do QGIS xử lý, độ cao dưới cùng được giả định là 100 m a.m.s.l Tầng chứa nước này được tạo thành

từ đá vôi, phù sa và bazan hình thành Lớp thứ hai được thành tạo chủ yếu là đá vôi và đá bazan có

độ cao từ 16-466 m a.m.s.l, cao độ đáy thấp nhất là 0 m a.m.s.l Lớp 3 là lớp phủ thấp nhất của hệ thống tầng chứa nước được xem xét trong mô hình Nó bị chi phối bởi sự hình thành đá vôi và phù

sa Vùng phù sa đại diện cho đồng bằng St Catherine và đóng một vai trò quan trọng trong việc chi phối dòng nước dưới đất Cao độ của tầng này dao động từ 0-109 m a.m.s.l đối với cao độ mặt trên và -200 m a.m.s.l đối với cao độ mặt dưới

Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Như trình bày trên Hình 4, có hai điều kiện biên được đặt cho khu vực nghiên cứu là ranh giới không có dòng chảy bên ở phía Bắc (the lateral no-flow boundary), phía Tây, phía Đông và ranh giới kiểm soát dòng chảy bên ngoài ở phía Nam (the external head-controlled boundary) của lưu vực, biển Caribe Tầng chứa nước phù sa ở lớp mô hình thứ ba hoạt động như một dòng chảy chắn, nó được định nghĩa trong mô hình khái niệm bằng cách sử dụng HFB (Horizontal Flow Barrier)

Hình 4: Điều kiện biên và ranh giới dòng chảy ngang

Điều kiện ban đầu

Các mực nước dưới đất không đổi được mô phỏng từ nghiên cứu “Đánh giá tài nguyên nước dưới đất của lưu vực sông Rio Cobre, Jamaica - Phương pháp tiếp cận phân tích hệ thống dòng chảy nước dưới đất khu vực” được sử dụng làm mực nước ban đầu của mô hình tạm thời [8]

Lượng bổ cập

Lượng bổ cập nước mưa của lưu vực được xác định bằng cách nhân lượng mưa hàng ngày trên khu vực với hệ số thấm nước mưa [8, 9]

Biên sông (hệ thống sông Rio Cobre)

Sông Rio Cobre nằm trong cả tầng chứa nước thứ hai và ba Các thuộc tính của sông bao gồm các độ cao đáy và độ dẫn thủy lực, do hạn chế về dữ liệu thu thập được nên giả định được đưa

ra đối với cột áp và độ cao, độ dẫn thủy lực dưới sự xem xét các đặc điểm địa lý và thổ nhưỡng của khu vực sông

Điểm lộ

Điểm lộ được sử dụng để đại diện cho dòng chảy của suối trong lưu vực MODFLOW-2000 [10] tính toán lưu lượng từ tầng chứa nước bằng cách lấy hiệu số mực nước dưới đất và cao trình của điểm lộ Các điểm lộ được mô phỏng bằng độ cao và độ dẫn cho từng ô tại vị trí của mỗi điểm lộ

Hệ số nhả nước

Một trong những thông số địa chất thủy văn định nghĩa tầng chứa nước là hệ số nhả nước đàn hồi (Specific Storage - Ss) và hệ số nhả nước trọng lực (Specific Yield - Sy) Ước tính của các

hệ số lưu trữ ban đầu này được xác định dựa trên nghiên cứu trước đây [11]

Hệ số thấm

Hệ số thấm (K) được tính toán dựa trên sự hình thành địa chất trong ba lớp chứa nước (m/d)

3.2 Dữ liệu chạy mô hình dòng chảy không ổn định

Từ kết quả thu được từ mô hình dòng chảy ổn định, mô hình dòng chảy không ổn định được xây dựng với các dự liệu đầu vào thay đổi theo thời gian Mô hình được chạy và hiệu chỉnh dựa trên các dữ liệu thu thập được từ các lỗ khoan quan trắc tương ứng với từng bước thời gian (time step) và bước thời đoạn (stress period) đã được thiết lập, cho ra kết quả các đường đẳng mực nước biến đổi theo từng bước thời gian mô phỏng

Bước thời đoạn (stress period) và bước thời gian (time step)

Liên quan đến việc thu thập dữ liệu, những dữ liệu thay đổi theo thời gian bao gồm lượng mưa, mực nước dưới đất quan trắc và lưu lượng sông là những dữ liệu có sẵn trong giai đoạn

2000-2020 với tần xuất đo đạc hàng tháng Do đó, bước thời đoạn với tần xuất hàng tháng được chọn để

mô phỏng Trong hơn 20 năm, 252 bước thời đoạn đã được chạy với các bước thời gian, mỗi bước bắt đầu từ ngày 01 tháng 01 năm 2000 cho đến ngày 01 tháng 12 năm 2020

Giếng khoan khai thác nước

110 giếng bơm đã được mô phỏng trong tầng chứa nước thứ nhất có 3 giếng bơm, tầng chứa nước thứ hai có 23 giếng và tầng chứa nước thứ ba có 84 giếng bơm Các giếng khai thác tự phát được bơm bất hợp pháp được coi là yếu tố không chắc chắn trong mô hình

Hình 5: Vị trí phân bổ của các giếng khoan quan trắc tầng chứa nước 2 và 3

4 Kết quả tính toán

Đường đẳng mực nước dưới đất được mô phỏng từ mô hình dòng chảy phụ thuộc vào thời gian trình bày dưới đây được so sánh với mực nước tại các giếng quan trắc thể hiện kết quả của

quá trình hiệu chỉnh và đồng thời các kết quả khác của mô hình bao gồm phương trình cân bằng nước, dòng chảy cơ bản và tích lũy thay đổi lượng nước dưới đất lưu trữ trong tầng chứa nước được phân tích nhằm đưa ra những hiểu biết cụ thể về hệ thống nước dưới đất lưu vực sông Rio Cobre Jamaica

4.1 So sánh giữa mực nước dưới đất quan trắc và mô phỏng

Hình 6 biểu thị cột nước dưới đất được quan trắc và tính toán trong tầng chứa nước 2 và 3 của lưu vực sông Rio Cobre Hệ số nhả nước trọng lực và đàn hồi được điều chỉnh để giảm thiểu sự khác biệt giữa các cột nước dưới đất quan trắc và cột nước dưới đất mô phỏng từ mô hình Những

sự tương đồng về hình thái và xu thế chứng tỏ độ chính xác của mô hình hiệu chuẩn Khoảng 5-15

m khác biệt giữa các cột nước dưới đất được quan sát và mô phỏng Các cột áp nước dưới đất từ

ba giếng quan trắc có vị trí dọc theo sông Rio Cobre ở lưu vực phía trên cho thấy sự tương quan giữa cột áp nước dưới đất mô phỏng và quan trắc được Ngoài sự dao động theo mùa (mùa mưa và mùa khô) và sự tăng giảm theo năm tương ứng với lượng mưa, biểu đồ thể hiện các cột nước có áp không cho thấy sự suy giảm đáng kể nào trong suốt 20 năm quan trắc và mô phỏng

Hình 6: So sánh cốt cao mực nước dưới đất quan trắc thực tế

và tính toán tại các giếng quan trắc 4.2 Dòng chảy cơ sở (measured baseflow) và dòng cấp nước dưới đất (computed baseflow)

Hình 7: So sánh giữa dòng chảy cơ sở và dòng cấp nước dưới đất ở hai trạm Bog Walk và

Spanish Town

Hình 7 mô tả sự so sánh dòng chảy mùa kiệt của sông và dòng chảy cơ sở do nước dưới đất cung cấp tại hai trạm quan trắc Bog Walk (New) và Spanish Town Trạm Bog Walk (New) nằm

ở tầng chứa nước thứ hai nơi mà ba nhánh của thượng nguồn sông Rio Cobre gặp nhau Trạm Spanish Town thuộc tầng chứa nước thứ 3 và nằm ở nơi thượng lưu sông Rio Cobre đổ vào lưu vực hạ lưu Mặc dù thực tế là các dòng chảy kiệt quan sát được ở hai trạm hiển thị các đỉnh cực trị khác nhau trong suốt thời gian mô phỏng, chúng tuân theo cùng một xu hướng thay đổi nhất định theo mùa và theo năm

4.3 Tính toán cân bằng nước

Các thành phần của dòng chảy vào của mô hình hiệu chỉnh được trình bày trong Hình 8, trong những năm khô hạn 2013-2016, cho thấy sự suy giảm lượng mưa bổ sung bắt đầu dòng chảy

từ biển vào Tuy nhiên, mức độ xâm nhập này là không đáng kể

Biểu đồ biểu thị các thành phần của dòng chảy ra cho thấy sau khi đạt đỉnh vào những năm nhiều mưa 2002 và 2005, chúng có xu hướng suy giảm và cuối cùng đạt mức thấp nhất vào những năm khô hạn 2013 đến 2016

Hình 8: Thành phần của dòng chảy vào và dòng chảy ra mô phỏng từ mô hình

4.4 Tích lũy thay đổi sản lượng lưu trữ

Hình 9 cho thấy lưu lượng tích chứa tích luỹ trong tầng chứa nước liên tục giảm và đạt 2,88×109 m3 vào tháng 12/2020

Hình 9: Sự thay đổi lưu lượng tích chứa tích lũy trong tầng chứa nước

Sự suy giảm mực nước dưới đất

Hình 10 minh họa sự chênh lệch mực nước dưới đất giữa ngày 01/01/2000 và ngày 01/12/2020 Mực nước sụt giảm lớn nhất hình thành ở khu vực có địa hình cao ở phía Tây Bắc và Đông Bắc của lưu vực 40 m nước sụt giảm đã được mô phỏng ở phía Đông của cả tầng chứa nước 2 và 3 Ở các khu vực nơi hoạt động trồng trọt và bơm thâm canh diễn ra, 5 m suy giảm cột nước dưới đất

đã được mô phỏng

Hình 10: Sự suy giảm mực nước dưới đất của tầng chứa nước 2 và 3

5 Kết luận

Mô hình dòng chảy nước dưới đất biến đổi theo thời gian (2000-2020) đã được xây dựng và hiệu chỉnh với mực nước dưới đất đo được tại lưu vực Rio Cobre Ở lưu vực Thượng Rio Cobre, tầng chứa nước thoát một lượng lớn nước dưới đất ra sông, suối chiếm 33,7 % tổng lượng nước

tự nhiên Mực nước dưới đất trong 2 thập kỷ qua biến động theo lượng bổ cập tự nhiên nước dưới đất, tuy nhiên không có xu hướng sụt giảm liên tục nào được quan sát Tính toán cân bằng nước cho thấy lượng cung cấp thấm từ mưa vào tầng chứa nước là nguồn bổ cập chính, sau đó là lượng

bổ cập từ nước sông Tầng chứa nước thoát một lượng nhỏ ra các sông suối và biển với một tỷ lệ nhỏ trong tổng lượng nước thoát ra (~26 %) Trữ lượng nước dưới đất giảm chủ yếu là do những năm khô hạn ít mưa dẫn tới lượng bổ cập giảm

Tuy nghiên cứu cho thấy lưu vực không ở trạng thái suy thoái nguồn nước dưới đất, các bên liên quan và cơ quan quản lý nước của Jamaica cần có những hành động thích hợp để bảo tồn sự bền vững cho tầng chứa nước lưu vực sông Rio Cobre Bằng cách tích hợp mô hình nước dưới đất

mô phỏng tạm thời với chiến lược quản lý tài nguyên nước bền vững khác, hệ thống nước dưới đất Rio Cobre có thể được bảo đảm khỏi sự suy giảm quá mức

6 Kiến nghị

Mô hình có một số nhược điểm cần giải quyết để cải thiện kết quả mô phỏng và một trong

số đó là thiếu dữ liệu đầu vào và hiệu chuẩn Trong mô phỏng dòng chảy nước dưới đất phụ thuộc thời gian, lưu lượng bơm từ các giếng khoan nên được thay đổi từ lưu lượng không thay đổi theo thời gian thành lưu lượng thay đổi theo thời gian để phản ánh điều kiện tự nhiên tốt hơn Dữ liệu khai thác nên được thu thập chi tiết bao gồm cả giếng được cấp phép và không được cấp phép Mực nước dưới đất quan sát không đầy đủ trong bộ dữ liệu, phương pháp nội suy và ngoại suy cần được thực hiện để lấp đầy những thiếu sót và cải thiện mức độ chính xác của mô hình

Sự chênh lệch cao độ mực nước dưới đất giữa số liệu quan trắc và mô phỏng ở tầng chứa nước thứ ba đặc biệt là ở khu vực có tầng địa chất phù sa là khá lớn, do đó cần tiếp tục tiến hành

các nghiên cứu bổ sung liên quan đến đặc điểm thạch học và địa chất thủy văn Các trạm khí tượng thủy văn cung cấp lượng mưa và dòng chảy cần cải thiện hệ thống quản lý dữ liệu, phần mềm mới

và các hỗ trợ kỹ thuật khác cần được cài đặt để theo dõi, lưu trữ và xử lý dữ liệu hiệu quả

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Taylor R., Tindimugaya C (2012) The impacts of climate change and rapid development on weathered crystalline rock aquifer systems in the humid tropics of sub-Saharan Africa: Evidence from south-western Uganda Climate Change Effects on Groundwater resources: A Global Synthesis of Findings and Recommendations, 17-32.

[2] Houghton J.T., Ding Y., Griggs D.J., Noguer M., Van der Linden P.J., Dai X., Maskell K., Jonson C (2001) Contribution of Working group I to the third assessment report of the Intergovernmental panel on Climate Change Cambridge university press Climate Change.

[3] Peterson R.N., Burnett W.C., Glenn C.R., Johnson A.G (2009) Quantification of point - source groundwater discharges to the ocean from the shoreline of the Big Island, Hawaii Limnology and Oceanography, Vol 54, 890-904.

[4] Water Resources Authority (2005) Water resources development master plan.

[5] Yihdego Y., Reta G., Becht R (2016) Human impact assessment through a transient numerical modelling on the UNESCO World Heritage Site, Lake Naivasha, Kenya Environmental Earth Sciences, Vvol 79.

[6] Wang S., Shao J., Song X., Zhang Y., Huo Z., Zhou X (2008) Application of MODFLOW and geographic information system to groundwater flow simulation in North China Plain, China Environmental geology, Vol 55.

[7] Aquaveo (2021) MODFLOW modelling with GMS.

[8] Henry Uton (2021) Groundwater resources Assessment of the Rio Cobre basin, Jamaica MSc thesis [9] Botbol (1982) Lower Rio Cobre limestone aquifer Kingston, Jamaica Hydrogeology.

[10] Harbaugh A.W., Banta E.R., Hill M.C., McDonald M.G (2000) Geological survey modular ground-water model-user giude to modularization concepts and the groundground-water flow process.

[11] Kuang X., Jiao J.J., Zheng C., Cherry J.A., Li H (2020) A review of specific storage in aquifers Journal of Hydrology, Vol 581.

BBT nhận bài: 27/7/2023; Chấp nhận đăng: 15/9/2023