Luận văn thạc sĩ Thủy văn học: Đánh giá tài nguyên nước đảo Trần tỉnh Quảng Ninh

6 : Điều kiện biên sông River a Mặt cắt biểu diễn điều kiện biến sông b M6 7 : Điều kiện biên kênh thoát Drain bóc hơi tong mô hình ET 9 : Điều kiện biên tổng hợp trong mô hình GHB, 10:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

TÀI NGUYÊN NGJOCDAO TRAN

INH QUANG NINH

Chuyên ngành: Thủy văn học

LỜI CÁM ƠN

Trước hết, với lòng kính trong và biết ơn sâu sắc, tôi xin bay tỏ lòng cảm ơn chin thành tối PGS.TS Hoàng Thanh Tùng, giảng viên Trường Dai học Thủy Lợi, và

TS, Đặng Hoàng Thanh, cán bộ Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam, đã trực tiếp

"hướng din tôi rit tận tình, cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tạo điều

kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thục hiện, hoàn thành luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Khoa Thủy văn & Tài

nguyễn nước, trường Đại học Thủy lợi, cảm ơn cic Thầy Cé giáo trong khoa, trong

trường đã day chotôi những kiến thức, kỹ năng quan trọng

Tôi xin gũi lời cảm ơn sâu sắc nhất tối Lãnh đạo Viện Thủy đi

lượng ti tạo đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu.

và Năng

“Tôi xin cảm ơn gia định, người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong,

thời gian qua.

Hà Nội, thing 05 năm 2017

Hoc viên

Trần Thanh Hải

LỜI CAM ĐOAN

“Tên tôi là: Trần Thanh Hải Ma số học viên: 1582440225002

cứu trong luận văn “Đánh giá tài nguyên nơớc đảo Trần tỉnh Quảng Ninh”

"Đây là đề tải nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đ

trước đây, do đó không có sự sao chép của bat kì luận văn nào Nội dung của luận.

văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn ti liệ, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn

Nếu xây mì vẫn đề gi với nội dung luận văn này, 4

trách nhiệm theo quy định.

luận văn nào

xin chịu hoàn toàn

NGGIỜIVIẾT CAM DOAN

‘Trin Thanh Hải

MỞ ĐẦU

Tĩnh cấp thiết của đề ti h Mặc tiêu của Đ ải 2

Đổi trợng và phạm vỉ nghiệ

Phương pháp nghiên cứu;

Cu trúc của luận văn

CHGIƠNG 1: TONG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NGÚC

1.1 Một số khái niệm.

1.2 Tổng quan nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước trên biển đảo ở thể giới

1.3 Tổng quan nghiên cứu đánh giá tải nguyên nước trên biển đảo ở Việt Nam 10 1.4 Định hướng nghiên cứu 2 1.5 Giới thiệu mô hình Modilow Flex 13 1.5.1 Phương trinh động chay ngầm 14 1.5.2 Phương trình vi phân và phương pháp gi 15

CHONG 2: DANH GIÁ TÀI NGUYÊN NG]ỚC MAT DAO TRÀN 29

2.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 29 2.1.1 Đặc điểm vị tr dia, ự nhiên 29

2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất 30

2.1.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn 32 2.1.4 Đặc điểm khí hậu, 3 2.1.5 Hiện trang các công tình hỗ chứa có trên đảo 35

2.1.6 Tinh hình dn sinh kinh tế 35

2.2 Dánh giá nghiền cửu tài nguyên nước mặt 35 22.1 Đánh giá tải nguyên nước mưa 35 2.2.2 Dinh giá tải nguyên nước mặt 37

CHG|ƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NG]ỚC NGAM ĐẢO TRÀN 52

3.1 Đánh giá ti nguyên nước ngằm 32 3.1.1 Tha thập và xử lý các ti liệu có ign quan, 32 3.1.2 Xây đựng mô hình mô phông 32 3.1.3 Chay mô hình 35

32 Phin tch đánh gi ải nguyên nước ngằm 60

3.3 DE xuất gi phip “ 33.1 Khai thác nước mật “

3.32 Khai thác nước ng, 65KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ

Phy lục 5: Bảng cân bằng hỗ chứa noyée

Phy lục 6: Bảng cân bằng hỗ chứa MOYO 3 «eeeeeeeeereeo.TBPhy lục 7: Một số hình ảnh trong mô hình Visual Modffow Flex T9

1 : Đặc trưng trung bình thing các ếu tổ khí tượng

“Tốc độgiolớn nhất thng tại rạm Cổ Tô,

Lượng mưa trung bình nhiễu năm ác trạm ảnh hưởng

h nhiều năm tai trạm Cô Tô.

Lượng mưa ngày lớn nhất thiết kế.

Déng chảy năm thiết ké đến ác tuyển đập

T: Các đặc tưng thống kế lưu lượng dòng chảy năm thi

8: Phân phối ding chấy năm tết kế P=85%

2 9; Tổng lượng nước tưới yêu câu tại đầu mỗi

10: Lượng nước yêu cầu tại đầu mỗi

11 : Chénh lệch tổn thất bốc hơi mật đất ~ mặt nước,

12 : Tiêu chuẩn thắm kho nước,

13: Lưu lượng định lũ tiết kế và kiểm ta (môis)

2.14: Tổng lượng lũ tết kế và kiểm t (103m8)

2.15: Quá tỉnh lũ thiết wa kiểm tr đến Hỗ 3

16 : Quá trình lũ thiết kế và kiểm tra đến Hỗ 2

17 : Quá trình lũ thiết kế và kiểm tra đến Hỗ 1

1S: Mire nước chất của hd chia nước Dao Trin

19: Thông số hồ chứa nước Đảo Trần

20: Bảng cân bằng hồ chứa nước |

31 TY lệ đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của 3 hồ

1 Gi tị thắm của từng hỗ

Trang 3 a4 35 36 36 38 39 39 39

1: Sơ đồ thực hiện luận văn

2 :Giao diện cia mồ hình MODFLOW

3: Ô lưới và các loại 6 trong mô hình

4:6 lưới ijk và 6 bên cạnh

5 : Sơ đồ bước giải theo phương pháp lặp trong mô hình

Hình 1 6 : Điều kiện biên sông (River) a) Mặt cắt biểu diễn điều kiện biến sông b) M6

7 : Điều kiện biên kênh thoát (Drain)

bóc hơi tong mô hình ET)

9 : Điều kiện biên tổng hợp trong mô hình (GHB),

10: Các 6 lưới ai phân hai chiều xung quanh 6 66 lỗ khoan

1: Vị tí dao Trần,

Bản đồđịa chất vùng đảo Trin và khu vục xung quanh

Đường tần suất mưa 1 ngày lớn nhất trạm Cô Tô

1 :Giao điện chính của mô hình

Xây dựng các lớp dia ting

Xô phỏng dia hình của Đảo Trin,

Viti giếng bổ cập và cao trình địa ting ting thứ nhất

'Khung giao diện lim việc mô hình Visual Modflw Flex

Cao trình mực nước ngằm tinh toán từ mô hình.

Biểu đồ nguồn nước ngằm bổ sung và thoát ra

Biểu đồ tổng lượng ch lũy của nước ngim

‘Vi trí giếng bổ cập giếng hút và cao trình địa ting ting thứ hai

10 : Cao trình mực nước ngằm tính toán từ mô hình

11: Biểu đồ nguồn nước ngằm bỏ sung và thoát ra

23 24

3 3

26 29 31 37 3 s4 sỉ 56 56 37 37 58 58 39 d0

12: Biểu đồ tổng lượng tích lũy của nước ngằm.

15: hiểu đồ nguồn nước ngằm bổ sung và thoát ra

1Á: Vit tram bơm hút và hệ thống hồ chứa trên đảo Trần

15: Bigu đồ lãy ích của chênh ch gia quá tỉnh bổ cập va bơm hút

16: Một số giải pháp của phương pháp thu gom nước mưa,

17: Bản đồ vị tí bơm khổ thác nước ngầm,

60 ái Gy

“ 6 66

Địa chất thủy van

Quy phạm thấy lợi

Mực nước chết

Mặc nước ding bình thường

Nước dưới dat

Tiêu chuẩn Việt Nam.

MỞ ĐÀU

‘Tinh cấp thiết của đề tài

"Đào Trần (cồn gọi là đảo Chàng Tây) nằm ở phía Đông Bắc thuộc huyện dio

Cð Tổ, tinh Quảng Ninh cách Binh Ngọc (Mông Céi) khoảng 40km về phía Đông Nam Diện tích toàn dio khoảng 4.46 km, hầu hết là đi núi Hiện nay trên đảo chưa

có din cư sinh sống lâu đi mà chỉ có một số ngư dân đánh bắt cá cư trả tạm thời, cònlại chủ yếu là lực lượng bộ đội kim nhiệm vụ bảo vệ đảo và ãnh hải của tổ quốc,

Đồn biên phòng số 6 thuộc Bộ chỉ huy biên phòng tinh Quảng Ninh được xây.

dạng tir lâu, có nhiệm vụ bảo vệ an ninh trên đảo và ving lãnh hải phía đông bắc khu

vy dio Trần Trước kia, để cải thiện điều kiện sống của bộ đội trên đảo, Bộ Quốc.

Phòng và Tỉnh Quảng Ninh đã cho xây dựng khu doanh trại nhà cái

phòng số 6 và đã cho làm 2 giếng nước Nước ăn trên đảo chủ yếu sử dụng nguồn

4 của đền biên

nước mưa; vào mùa khô, nguồn nước này rắt t không cung cấp đã như ciu Do vậy,

đời sống của bộ đội trên đảo gặp nhiều khó khăn.

Với mục ti kiến sống rên đảo của bộ đội công như thực hiện

chủ trương di dân ra đo, trong giai đoạn từ năm 2000 - 2003, Bộ Quốc Phòng và

Tinh Quảng Ninh đã phối hợp cho xây dựng 3 hồ chứa nước ngọt số 1, số 2 va số 3trên đạo dé tin dụng nguồn nước mặt để phục vụ cung cắp nước sinh hoạt và nu

nước ngọt Tuy nhiên qua kiểm tra nhận thấy, mặc dù mới được xây dựng, chưa đưa.

sử dụng song các hồ đã bị mắt nước nghiém trọng, vào mùa khô hỗ can Nguồn nước trên đảo khan hiểm là do nguồn sinh thủy hạn chế, chủ yếu là do nước mưa

nông cao did

cung cấp, xung quanh đảo là nước mặn Ở đảo nguồn nước mặn dé xâm nhập vào.trong ting chữa nước Bé có thể khai thắc sử dụng hợp lí tai nguyên nước, cần phảixác định rõ các nguồn bình thành trữ lượng khai thác, ranh giới mặn nhạt vả tăng khả.năng tái tạo nguồn nước; bổ tỉ công trình lay nước tối u, trình hiện tượng quá ti

gây nguy cơ suy thoái cạn kiệt nguồn nước, nhiễm bin, nhiễm mặn Vì thé cẳn có.

phương hưởng điều tra kha thác sử dụng hợp lý nước mặt cũng như nước ngằm để

có chế độ khai thác hợp lý cho từng đổi tượng khai thác, tránh hiện tượng xâm nhập

ifn vào ting chứa nước nhạt có triển vọng khai thác, bảo vệ mỗi trường nước dưới

đắc Dể đáp ứng đủ nhủ cầu nước cho sinh hoạt của bộ đội trên đảo và khả năng phát

in phải tién hành nại ru, đánh giá khả năng cung cấp nước của

các hồ nói trên cũng như khả năng cung cấp nước sinh hoạt tir nước ngầm Chính vi triển của dio

„ để làm rõ hơn khả nang cung cấp nước của các hồ và khả năng cung cấp én

định của nước ngằm trên đảo, luận văn “Đảnh giá tài nguyên nước đảo Trần tinh

“Quảng Ninh” đã được hình thành với mục tiêu: Nghiên cứu, đánh gié khả năng

cùng cấp nước của 3 hỗ chứa có sin trên đảo, bên cạnh đó tính toán khả năng cungsắp én định của nước ngằm trên dio để cưng cắp nước sinh hoạt cho bộ đội cũng

như khả năng phát tiển của đảo - đưa người dân di cư lên đảo

Mye tiêu của Để ti:

"ti được thực hiện nhằm các mục ig sau: Nghiên cứu, đính gũi nguyễn

giải pháp,nước, bao gồm nước mặt và nước ngằm trên đảo Trần Từ đó, dé xuất một

ning cao khả năng ai thc nước rên đảo Tần.

Đối tojeng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cu của luận vin: ti nguyễn nước bao gỗm tải nguyễn nước

mặt và tài nguyên nước ngằn;

Pham vi nghiên cứu của luận văn: đảo Trin

Phojong pháp nghiên cứu:

Dé dat được mục tiêu đề ra, dé tài đã sử dụng kết hợp giữa các phương pháp

~ Phương pháp phân tích thống kê, phương pháp kế thừa dé tiến hành đánh

gi lại ải nguyên nước mặt và khả năng cung ứng như cầu sử dung sử dụng nước của người dân trên đảo Trần

= Phương pháp mô hình toán để đảnh giá trữ lượng tải nguyên nước nước ngằm và khả năng khai thác ôn định trên đảo để từ đó đề xuất một số giải pháp nâng cao khả năng khai thác nước rên đảo Trần

Cấu trúc của luận văn

Luận văn bao gồm lời cảm ơn, lời cam đoan, mục lục, phụ lục và 3 chương

chính:

“Chương I: Tổng quan về đánh giá tài nguyên nước Chương này trình bay

tổng quan tình hình khai thác nước trên các đảo ở trong và ngoài nước từ đó đưa ra inh hướng nghiên cứu trong luận văn

Chương I: Đánh giá tải nguyên nước mặt đảo Trin Chương này tình bảykết quả đánh giá và phân tích hiện trạng khai thác tài nguyên nước mặt trên đảoTrin, Tỉnh Quảng Ninh

Chương IIL: Đánh giá tải nguyễn nước ngẫm đảo Trần, Chương này trình

bày kết quả tính toán và phân ích kết quả đảnh giả tai nguyên nước ngằm trên đảo

từ đó đề xuất một số giải pháp khai thác nước bén vững trên đảo Trần.

CHGJONG 1: TONG QUAN VE ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NGJOC

1.1 Một số khái niệm.

Theo “Đánh giá ải nguyên nước Việt Nam" của Nguyễn Thanh Sơn, ta có thể

hiểu được một số định nghĩa sau:

“Tài nguyên noớc.

Nước một loại tai nguyên qui giá và được coi là vĩnh cửu Không có nước thì không có sự sống trên hãnh tinh của chúng ta Nước là động lực chủ yếu chi phối.

mọi hoạt động dân sinh kinh tế của con người Nước được sử dụng rộng rãi trong.

sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thuỷ điền, giao thông vận ti, chấn nuôi thuy

sản v.v Do tính chất quan trọng của nước như vậy nên UNESCO lấy ngày 23/3

lâm ngày nước thể giới Tài nguyên nước lš lượng nước trung sông, ao hỗ,

biển và đại dương và rong khí quyén, sinh quyền Trong Luật Tai nguyễn nước của

im lây,

nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã quy định: " Tai nguyên nước bao

sm các nguồn nước mặt, nước mưa, nước dưới đắt, nước biễnthuộc lãnh thổ nước Công hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam ", Nước có hai thuộc tính cơ bản đó là gây lợi

và gây hại Nước là nguồn động lực cho mọi hoạt động kinh tế của con người, song

1g gây ra những hiểm hoạ to lớn không lường trước được d6i với con người

Những trận lũ lớn có thể gây thiệt hai về người và của thậm chí tối mức có thé phá huỷ cả một ving sinh thái

Tài nguyên nước là một thành phin gắn với mức độ phát triển của xã hội loài

người tức là cũng với sự phát triển của khoa học công nghệ ma tài nguyên nước ngày cảng được bô sung trong ngân quỹ nước các quốc gia Thời kỳ nguyên thuỷ, tải nguyễn nước chỉ bó hẹp ở các khe suối, khí con người chưa có khả năng khai

thác sông, hỗ và các thuỷ vực khác Chỉ khi kỹ thuật khoan phát triển thi nước ngẫm.tổng sâu mới trở thành ti nguyên nước Và ngày nay với các công nghệ sinh hoáhọc tiên tiến thì việc tạo ra nước ngọt từ nước biển cũng không thành vấn đẻ lớn.Tương li các khối bang trên các nổi cao và cúc vùng cực cũng nằm trong tằm khai

thác của con người và nó là một nguồn tài nguyên nước tiềm năng lớn.

Tuy mang đặc tính vĩnh cứu nhưng trữ lượng hang năm không phải là vô tận, tức là sức tái tạo của dòng chảy cũng nằm trong một giới hạn nào đó không phy

thuộc vào mong muốn của con người Tài nguyên nước được đánh giá bởi ba đặc

trưng cơ bản là lượng, chất lượng và động thái của nó.

Lượng là đặc trưng biểu thị mức độ phong phú của tải nguyên nước trên một

lãnh thổ Chat lượng nước là các đặc trưng về hàm lượng các chất hoa tan trong.nước phục vụ yêu cầu đăng nước cụ thé về mức độ lợi và hại theo tiêu chun đối

tượng sử dụng nước.

Động thấi của nước được đánh giá bởi sự thay đội của các đặc trưng nước theo thời gian

‘Tai nguyên nơớc ngọt

Nude ngọt hay nước nhạt là loại nước chứa một lượng tối thiểu các muối hòa

tan, đặc biệt là clorua natri (thường có nông độ các loại muỗi hay còn gọi là độ mặn.

trong khoảng 0,01 = 5 ppt hoặc tới 1 ppt), vi thé nó được phân biệt tương đổi rõ

rằng với nước lợ hay các loại nước mặn và nước mudi, Tắt cả các nguồn nước ngọt

phát điểm là từ các cơn mưa được tạo ra do sự ngưng tụ tối hạn của hơi nước trong không khí, rơi xuống ao, hỗ, sông của mặt đắt cũng như trong các nguồn

nước ngằm hoặc do sự tan chy của băng hay tuyết, Nước ngọt là nguồn tài nguyêntái tạo, tuy vậy mà việc cung cấp nước ngọt và sạch trên thể giới đang từng bước

giảm di, Nhu cầu nước đã vượt cung ở một vài nơi trên thé giới, trong khi dân số

thể giới vẫn đang tiếp twe tăng lim cho nhu cầu nước cảng ting Sự nhận thức về

tằm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước cho nhu cầu hệ sinh thái chỉ mới được

lên tiếng gần diy Trong suốt thé kỷ 20, hơn một nữa các vũng đắt ngập nước trên

thé giới đã bị biến mắt cùng với các môi trường hỗ trợ có giá trị của chúng Các hệ sinh thai nước ngọt mang đậm tinh đa dạng sinh học hiện đang suy giảm nhanh hon

các hệ sinh thái biển và đắt liền

“Tài nguyên noyie mặn

Nước mặn là thuật ngữ chung để chỉ nước chứa một him lượng đáng ké các

mudi hòa tan (chủ yếu là NaCl) Ham lượng này thông thường được biểu diễn dưới.dạng phần nghìn (ppt) hay phần miệu (ppm) hoặc phần trăm (%) hay gi

Các mức him lượng muối được USGS Hoa Kỳ sử dụng để phân loại nước mặn

thành ba thể loi Nước hơi in chứa mudi trong phạm vi 1.000 tới 3.000 ppm (1 tới 3 ppt) Nước mặn vừa phải chứa khoảng 3.000 tới 10.000 ppm (3 tới 10 ppt) Nước mặn nhiều chứa khoảng 10.000 tới 35,000 ppm (10 tới 35 ppt) muối Trên Trái Đất, nước biển trong các đại dương là nguồn nước mặn phổ biển nhất và cũng

là nguồn nước lớn nhất Độ mặn trung bình của đại dương là khoảng 35.000 ppm

hay 35 ppt hoặc 3,5%, tương đương với 35 gi Him lượng nước mặn tự nhiên cao

nhất có tại hồ Assal 6 Djibouti với nông độ 34.894

Tài nguyên noyée mặt

"Nước mặt là nước trong sông, h hoặc nước ngọt trong ving đất ngập nước.

Nước mặt được bd sung một cách tự nhiên bai giáng thủy va chúng mắt đi khi chảy

vào đại dương, bốc hoi và thắm xuống đất Lượng giáng thủy này được thu hỗi bởi sắc lưu vực, tổng lượng nước trong hệ thống này tại một thi điểm công tủy thuộc

vào một số yếu tổ khác Các yếu tổ này như khả năng chứa của các hồ, ving ditngập nước và các hồ chứa nhân tạo, độ thấm của dat bên dưới các thể chứa nướcnày, các đc điểm của đồng chây mặt trong lưi vực, thời lượng giáng thấy va tốc độbốc hơi địa phương Tắt cả các yếu tổ này đều ảnh hưởng đến tỷ lệ mắt nước Sự

bốc hơi nước trong đất, a0, hỗ, sông, biển; sự thoát hơi nước ở thực vật và động vật hơi nước vào trong không khí sau đồ bị ngưng t li trở v thể ong rơi xuống

mặt đất hình thành mưa, nước mưa chỏy tran trên mặt đất từ nơi cao đến nơi thấp

tạo nên các dong chảy hình thành nên thác, ghẳnh, suối, sông và được tích tụ lại ở

những nơi thấp trên lục địa hình thành hồ hoặc được đưa thằng ra biển hinh thành.nên lớp nước trên bé mặt của võ tri đắt Trong quá trình chảy trần, nước hỏa tan cácmuối khoáng trong các nham thạch nơi nó chảy qua, một số vật liệu nhẹ không hòatan được cuốn theo đồng chảy va bai lắng ở nơi khác thấp hơn, sự tích tụ muối

khoáng trong nước biển sau một thời gian dài của quá trình lịch sử của quả dt dẫn

in làm cho nước biể cảng trở nên mặn Có hai loi nước mặt là nước ngọt hiện điện trong sông, ao, hồ rên các lục địa và nước mặn hiện diện trong bin, cúc đại dương mênh mông, trong các hd nước mặn trên các lục địa

Tài nguyên nơióc ngầm

Nước ngim hay còn gọi là nước đưới đất, là nước ngọt được chứa trong các lỗ.

ring của đất hoặc đả Nó cũng có thé là nước chứa trong các ting ngâm nước bên

dưới mực nước ngằm Đôi khi người ta còn phân biệt nước ngằm nông, nước ngằm

sâu và nước chôn vùi "Nước ngim là một dạng nước dưới dit, ích trữ trong cáclớp đắt đá trim tích bo rời như cặn, sạn, edt bột kế, trong các khe nứt, hang caxtơdưới bE mặt tri đất có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người

Nước ngim cũng có những đặc diém giống như nước mặt như: nguồn vào (bổ cấp),

nguồn ra và chứa Sự khác biệt chủ yếu với nước mặt là do tốc độ luân chuyểnchâm (đồng thấm rất châm so với nước mặt), khả năng giữ nước ngằm nhìn chung

lớn hơn nước mặt khi so sinh về lượng nước đầu vio, Nguồn cung cắp nước chonước ngằm li nước mặt thắm vào ting chứa, Các nguồn thoát tự nhiên như suỗi và.

thắm vào các đại dương Theo độ sâu phân b

ngầm ting mặt và nước ngằm ting sâu Đặc điểm chung của nước ngằm là khả năng

có thể chia nước ngầm thành nước

di chuyển nhanh trong cic lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngim theo địa hình

Nước ngằm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bé mặt Do vậy,

thành phần và mực nước biển đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thải của nước mặtLoại nước ngầm ting mặt ắt dễ bị ô nhiễm Nước ngằm ting sâu thường nằm tronglớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thẩm nước

‘Theo không gian phân bỗ, một lớp nước ngầm ting sâu thường có ba vùng chức

năng

+ Vũng thu nhận nước,

+ ˆ Vũng chuyển tải nước,

+ ˆ Vũng khai thác nước có ấp.

Khoảng cách giữa vũng thu nhận và vũng khai thác nước thường khá xa từ vài

chục đến vải trăm km Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp lực Đây là.loại nước ngằm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định Trong các khu vực phát

triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngam caxtơ di chuyển theo các khe nứt

ceodơ Trong các đài cồn cit vũng ven biên thường có các thấu kính nước ngọt nằm

trên mục nước biển Có hai loại nước ngằm: nước ngầm không có áp lực và nước ngằm có p lực.

Nước ngằm không có áp lực: là dang nước được giữ lai trong các lớp đá ngậm

nước và lớp đá ni n bên trên lớp đá không thắm như lớp digp thạch hoặc lớp sét

nến chất Loại nước ngẫm này có áp suit ắt yếu, nên muốn khu thắc nó phải thì

phải đảo giếng xuyên qua lớp đá ngậm rồi dùng bơm hút nước lên Nước ngầm loại

này thường ở không sâu dưới mặt đất có nhiều trong mia mưa vã ít dồn tong

mùa khô.

"Nước ngằm có áp lực: là dạng nước được giữ lạ trong các lớp đá ngậm nước

và lớp đá này bị kẹp giữa hai lớp sét hoặc diệp thạch không thắm Do bị kẹp chặt

giữa hai lớp đá không thim nên nước có một áp lực rit hit khai thác

người ta dùng khoan xuyên qua lớp đá không thấm bên trên và chạm vào lớp nước.

này nó sẽ tự phun lên mà không cần phải bơm Loại nước ngằm nay thường ở sâu

lớn

dưới mặt đi

thậm chí hàng nghìn năm.

có trữ lượng lớn và thời gian hình thành nó phải mắt hàng trăm nam

1.2 Tổng quan nghiên cứu đánh giá tài nguyên nơjóc trên biển đảo ở thể giới

Trên thé giới việc áp dụng phương pháp mô hình hóa để nghiên cửu các đối

tượng địa chất thủy văn da bắt đầu từ th kỷ 19 Nó phát triển rất nhanh, mạnh ở các nước công nghiệp phát triển như Liên Xô cũ (nay là Nga và các nước Cộng hòa

khác), Mỹ, Pháp, Canada, Đan Mach Ở nước ta, nó mới được ấp dung tong

những năm 80, 80 của thé kỷ trước Lịch sử phát triển của mô hình hóa địa chất

thủy văn có thể được chia làm 6 giai đoạn: Giai đoạn 1 kéo dai từ thế kỹ 19 đến

những năm 20 của thể kỳ 20, Trong giai đoạn này, nó được áp dụng để nghiên cứucác bài toán thấm cơ bản Giai đoạn 2 kéo dai từ những năm 20 đến những năm 40

của thé kỹ 20 Trong giải đoạn này đã phát iển một số mô hình vật lý và mô hình

điện tương tự (EGĐA) dé luận chứng thik một số công trình thủy lợi ở Liên Xô

Mot số phông thí nghiệm thấm được hình thành ở Liên Xô như VNIIG, VODGEO,

MGRI do Giáo sư G.N.Kamenxki chỉ đạo Giai đoạn 3 bắt đầu từ sau chiến tranh

thé giới I (cuỗi những năm 40) những năm 50 của thé kỹ 20 Giai đoạn

nay đặc trưng bởi sự phát triển mạnh của phương pháp EGĐA Nó được sử dụng đẻ.

iải cde bài toán thắm dưới móng dip, xác định đồng chảy đến giéng va lô, giếng

mồ Cũng trong giai đoạn này người ta cũng dùng phương pháp EGĐA để nghiên

cứu dự đoản động thải, cân bằng nước ngim ở các ving tưới như Davogia,Dovongie, Bắc Keprad, Trang A, Ukraina Sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn

và tích phân thủy lực V.X.Lukianov dé giải các bài toán thắm Các bài toán thấm 1

chiều, hai chiều va không gian dưới nền đập, quanh hồ chứa và kênh dio đã được

nghiên cứu, Lin đầu tiên giải bài toán ngược xác định thông số Địa chất thủy văn vàgiá tị cũng cấp thắm đối với dòng một chiều cũng như đồng thắm phẳng hai chiều

“Trong giai đoạn 47 này phương pháp mé hình đã được đưa vào chương trình giảng.

day ti một số trường Đại học như trường MGRI, MGU (năm 1954) và trưởng

Kiev, Tasken, Mô Leningrat, Bách khoa Anmaata (những năm 1961), Giai đoạn 4 kéo di rong những năm 60 của thé kj 20 Đây là giai đoạn mô hình toán học phát

iển mạnh mẽ, chủ yu là máy in tích phân điện 6 mạng Nhờ các mấy ích phân,

nhiều bai toán phức tạp đã được giải như: Đảnh giá trừ lượng khai thác nước dưới

‘ving tưới, luận chứng hợp lý các dạng kênh thoát dé cái

tạo dit, tính toán các hệ thống lỗ khoan hạ thấp mục nước khi khai thác khoáng

sản kỹ thuật và phương pháp mô bình được hoàn thiện và phát triển Mô hình địa.

chit thiy văn được ứng dụng để nghiền cứu điều tra địa chất thủy văn trong các khu

vực rộng lớn, chỉnh lý các thông tin BCTV trong các giai đoạn điều tra Phương

pháp luận và lý thuyết giải bài oán ngược phát tiễn, nhiều thiết bị chuyên môn

due chế tạo Lin đầu tiên những công trình khoa học mang tính chat tổng kết về

phương phip mô hình ĐCTV được trình bày hội thảo trong những hội nghị QuốcGiai đoạn 5 bắt đầu từ cuối những năm 60 đến những năm 70 Nó đặc trưng

bởi sự xuất hiện nhiều lĩnh vực mới trong lý thuyết về mô hình hỏa và ứng dụng nó.

để giải quyết những nhiệm vụ thực tế BCTV Lan đầu iên ổ hợp tương tự

<uge hình thành Phương pháp sử dụng kết hợp gis AVM và ESVM bit đầu pháttriển Lôi giải của các bài toán về điều kiện lựa chọn hop lý các điều kiện khai thác

mỏ nước đưới đất, lựa chọn tối ưu để khai thác nhiệt từ lòng đắt đã được áp dung

trong thực té, sản xuất Ding thai rong giai đoạn này vẫn đề áp dụng phương pháp

mô hình để nghiên cứu cổ CTV, sự hình thành của nước dưới đất cũng được

nghiên cứu và cũng đã đạt được những thành tựu đáng kể Các vùng đã áp dụng.

phương pháp mô hình như VXEGINGEO, MGU, KGU, GIDROINGEO (Liên X8)

số đã

Giai đoạn 6 bắt đầu từ cuỗi những năm 70 thể ky 20 đến ngày nay Đây là giai

đoạn phát triển mạnh nhất của mô hình số Nhiễu bài toán thủy động lực cũng 48 như các bài toàn vé vận chuyển vật chất, vận chuyển nhiệt trong địa chất thủy văn

.được áp dung rộng ri Phương pháp luận và co sở lý thuyết phương pháp mô hình

số (m6 hình sai phân) được hoàn thiện va áp dụng vào trong thực tế phục vụ các vấn.

48 về địa chit hủy van, quản lý và quy hoạch nguồn nước đưới đất Đẳng thờitrong giai đoạn này, với những tính năng vượt trội mô hình số đã dần thay thé

những mô hình vật lý, mô hình tương tự cỗ điễn trước diy Những nước phát triển

như Mỹ, Nga (Liên Xô trước đây), Dan Mạch, Canada, Uc đã áp dụng mô hình số

để giải quyết hầu hết các vẫn đề ĐCTV, đồng thời còn sử dụng mô hình số để phục

vụ công tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước trong lãnh thổ Những nước ở Châu

A, Đông Nam A cũng đã áp dụng mô hình số để đánh giả và quân lý tài nguyễn

nước trên lãnh thổ của mình Ở Việt Nam, mô hình số nước dưới đất được sử dụng.

từ những năm 1980 của thé kỷ trước vả cũng có nhiều bước tiến đảng kể cho đến

ngày nay.

Nam 1999, để phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước cho vùng Nam bang

Florida, Cục Địa chất Mỹ đã xây dựng mô hình số cho vùng Nam bang Floria và sửdung mô hình này để quản lý nguồn nước dưới dắt cho toàn bang Phin mềm sử

dạng để xây dựng mô hình là GMS Năm 2000 cũng tai Cục Địa chất Mỹ đã triển

khai dự án nhằm đảnh gi lượng bổ cập cho nước đưới đất tại bang Texas cũng đã

sử dụng phương pháp mô hình sổ Kết quả đã tinh toán xác định được cân bing

nước tn toàn bang, đánh giá được lượng bổ cập cho nước dưới đất te các nguồn

nước mưa và nước mặt, Kết quả đánh giá xác dinh được nguồn bổ cập cho nước

15% tổng lượng mưa Phin mém được sử dụng để xây dụng mô

hình là Visual Modflow của công ty Waterloo Hydrogeologic Inc Canada Năm

2000, Công ty Waterioo đã ứng dụng phần mm Visual Modflow xây dụng mô hình

ố để đánh giá lượng thắm mắt nước qua vai đập tại đập Chemwest vùng phía Tây

nước Mỹ Đập được xây dựng trên sông Norman, 49 Tại Dan Mach, để phục vụ

dưới đất cf

công tác Quản lý tài nguyên nước dưới đất rên toàn lãnh thổ, các cơ quan quản lý

tải nguyên nước Chính phủ Đan Mạch đã xây dụng mô bình số nước dưới dit cho

toàn lãnh thổ, thi gian xây đựng là năm từ 2000 đến 2005, Phin mễm sử dụng để

xây dựng mô hình là MIKE SHE Va cho tối nay, hẳu hết các nước trên thể giới đều

đã sử đụng công cy là mô hình số dé phục vụ công tác đánh giá tải nguyên cũng như

để giải quyết ác vẫn để thực tẾ đỀ ra trong Tinh vực Địa chất thủy văn Mé hình sốcũng được áp dụng rộng rãi để quản lý tài nguyên nước dưới đất trên lãnh thỏ

1.3 Tổng quan nghiên cứu đánh giá tài nguyên nơiớc trên bí

Nam

Những năm trước day, ‘Nam sử dụng “M6 hình tương tự di

cho bai toán tinh toán thắm qua vai đập với quy mô nhỏ Ngoài ra côn có một mô

hình lý thuyết dựa trên nguyên tắc này của Khoa Thủy lợi trường đại học Bách khoa

TP Hỗ Chí Minh để ứng dụng cho bài toin thực tế tỉnh toán đồng thim qua cáccông trình thủy lợi Do chưa có sự phát triển về máy tính nên mô hình chưa được.ứng dụng rộng rai Giai đoạn cuối thập niên 90, MHDCNDĐ bắt đầu phát triển vàứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất Một trong những tiêu chí quan trọng màCục Quản lý Tài nguyên nước yêu cầu để làm cơ sở cho vi

thăm dò đánh giá trữ lượng khai thác các mỏ nước là phải có lời giải của bài oán

MHDCNDD về bảo toàn trữ lượng Và các đơn vị như: Cục Quản lý Tai nguyênnước, Trường Dai học Mô Dia chất, Liên đoàn ĐCTV - DCT miễn Bắc và Liên

đoàn BCTV - ĐCCT miễn Nam đã di đầu trong việc nhanh chồng tiếp cận vàfing từ đó xuất hiện khá phé biến các bảo cáo MHDCNDD Cúc bảo cáo được sử

dung làm tả iệu tham khảo như:

- Báo cáo "Mô hình quản lý nước dưới đắt tinh Cin Thơ” do TS Trần Minh

chủ trì thực hiện năm 2000 Mô hình này dàng phần mềm Visual MODFLOW 2.1,

mô phòng cho 3 ting chứa nước rên cũng là QUI, OII-I và Ql Do có ít về số liệu

«quan trắc nên phần hiệu chỉnh mô hình cồn tôn tại một số mặt hạn chế

= “Modeling Report” (do Dr Wim Boehmer và KS Ngô Đức Chân thực

hiện)-là báo cáo kết qua xây dựng MHDCNDD cho Đồng bằng Nam Bộ được thực hiện

năm 2000 của dự án MILIEV (Công ty Haskoning - Hà Lan và Liên đoàn

BCTV-ĐCCT miễn Nam) Mô hình này là phẩn mềm GMS 3.0, mô phỏng 4 ting chứanước: QI-III, N22, N2lvà N13 Đây là mô hình quy mô khu vực với khối lượng dữ

liệu rit lớn bao gồm các nghiên cứu đã có và toàn bộ dữ liệu mực nước của mạng.

quan tắc quốc gia (1992 - 1997) Mô bình được thực his máy tinh và phần

mim mạnh nên cho kết quả khả tắt, nhưng do điện tích thực hiện rộng nên kíchthước 6 lưới lớn ảnh hưởng phần nào đến độ chính xác và một số vn để về điều

kiện biên.

~ Mô hình dong chảy nước dưới tinh Binh Dương do TS Dang Đình Phúc.

(Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) năm 2000 Mô hình này sử dụng phần mềm Visual MODELOW nhằm mô phòng 3 ting chứa nước: QUI, N22 và N21 Kết qua đạt được là mực nước hiện trang của khu vực cũng với dé là cúc ni hình thành tra lượng NDB chủ yếu trong ving Nhưng do số liệu quan trắc cung

cấp cho việc hiệu chỉnh mô hình cỏn ít nên có ảnh hưởng tới độ chính xác của mô

hình

~ Mô hình dong chảy nước đưới đất thành phổ Hồ Chí Minh do KS Ngô Đức

Chân (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam) năm 2001 (huộc báo cáo “Quy hoạch

khai thác và sử dụng NDD vùng thành phố Hè Chí Minh) Tác gia đã sử dụng phần.mềm GMS 3.0 để mô phòng 3 ting chia nước là QI-II, N22 và N21

= Mô hình đồng chảy nước dưới đắt thành phố H Chí Minh do Trung tâm kỹ

thuật hạt nhân TP Hồ Chí Minh (KS Nguyễn Thị Sinh) phối hợp với Liên đoàn

ĐCTV-ĐCCT miền Nam (KS Ngô Đức Chân) năm 2001 Tác giá sử dụng phần.

mềm Visual MODFLOW 2.8 để mô phỏng cho 3 tầng chứa nước: QI-III, N22 và

N21 Cùng mô phỏng cho một khu vực, ết quả của hai mô hình đưa ra không có sự

sai khác nhiễu Đây li những mô hình có số lượng lỗ khoan quan trắc nhiều (Mạng.quan trắc quốc gia, mang quan tric thành phố Hồ Chỉ Minh) nên việc hiệu chỉnh

tự có hạn chế là thực

cho kết quả có độ tin cậy cao Tuy nhiên hai mô hình này cũ

hiện trên điện tích khá hẹp nên phẫu hạ thấp đã lan đến biên vì thé nghiệm bài toán

{6 vi tr gần biên cuối thời gian tính toán kém thuyết phục do đó cần thiết phải điều

chỉnh điều kiện biên của mô bình

~ Mô hình đồng nước dưới đất tinh Ding Nai do TS Đỗ Tiền Hàng và Thế

Bùi Trần Vượng (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam) năm 2004 Hai tác giả sitdụng phần mềm Visual MODFLOW 2.8 để giải quyêt bài toán mô phông cho 2chứa nước: OI-III và N2, Tuy nhiên, thực tế cho thấy các mô hình được nêu ở trên

mô phông các ting chứa nước theo phân chia cũ không có tinh phù hợp với kết quả

ng

mới nghiên cứu của báo cáo "Phân chia địa ting N - Q và nghiên cứu cấu trúc địa chất đồng bằng Nam Bộ" Nhưng hướng nghiên cứu và phương pháp tiếp cận của các báo cáo là tài liệu cần cho tác giả tham khảo và tìm hiểu áp dung đúng din cho

bai toán của mình.

1.4 Định hojớngnghiên cứu.

in văn là xác định tiềm năng về tài nguyên nước trên

n quan có cơ sở thực hiện tt

Mục tiêu chính của I

Khu vục nghiên cứu nhằm giúp các cơ quan quản lý

hon chức năng của mình Các mục tiêu cụ thẻ của luận văn là:

+ Trên cơ sở tải liệu khí tượng-thủy van và các khảo sát bỗ sung, đánh giá và

phân tích quy luật phân bổ tải nguyên nước mặt, diễn biến số lượng và chất lượngnguồn nước gắn với sự biển đổi của các yếu tổ khi tượng-thủy văn và những hoạt

động kinh tế-xã hội trên dao;

~ Đánh giá tiểm năng tài nguyên nước ngằm cho phát triển kinh tế-xã hội, trên

cơ sở khả năng tai nguyên nước hi

Từ đó, luận văn đưa ra những dé xuất để quy hoạch, quản lý và sử dụng hợp lý:tải nguyên nước trên đảo nhằm giúp các cơ quan quản lý làm tốt hơn công tắc bảo

vệ và phát triển tdi nguyên nước Hướng tiếp cận chính của luận văn là tiếp thu có

chon lọc các nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước, cùng với các nguồn tai liệu

khí tượng huỷ văn trong khu vực, các khảo sit va điều tra bổ sung, tiến hành đánh

giá, phân tích cả vé tải nguyên nước mặt, hiện trạng khai thắc và sử dung tài nguyên.

"ước Bên cạnh đó, áp dụng mô hình ModFlow để tính toán trữ lượng nước và khảnăng có thé khai thác của nguồn tải nguyễn nước ngằm có trên đảo để đáp ứng đờisống cho cán bộ chiến sỹ cũng như người dân dang sinh sống trên đảo Trần

Phương pháp,

Phương phápthông kế, *

tông neehop

“Tài nguyên, ước đạo

Hình 1 1: Sơ đỗ thực hiện luận văn

1 Giới igu mô hình Modflow Flex

Phần mềm Visual Modflow của Công ty Waterloo Hydrogeologic Inc.

‘Canada xây dựng và phát triển, Day là phần mém rit dễ sử dụng, tính linh động cao

‘vi c6 thể giao tiếp được với nhiều phần mềm chuyên dụng khác như Mapinfow,

‘AreGIS, Sufer, Excel, MicroStation Việc nhập và hiệu chính số liệu dầu vào cho

mô hình bằng phần mém này được tiến hành một cách dễ dàng, tốc độ tinh toán khánhanh, Đồng thời giá thương mại của phần mềm vừa phải nên được sử dụng khả

rộng rãi Ở Việt Nam, từ những năm 80 phần mềm này đã được du nhập và sử dụng tất rộng rãi

Bộ phin mềm Visual Modfow bao gồm ba hệ phần mềm chính và nhiều môdun phụ trợ Phin mém Modflow dùng để tinh toán trữ lượng, chất lượng và

phân bổ dòng chảy ngầm Phần mềm ModPath có chức năng tỉnh hướng và tốc độcác đường dòng khi nó vận động xuyên qua hệ thống các lớp chứa nước Phin mềm

MTD phối hợp với Modflow có chức năng tinh tôan sự bình lưu, sự phân tin và

các phản ứng hoá học khác nhau của các vật chất hoà tan trong hệ thông dòng chảy

alt a

Ở đây:

- Kxx , Kyy , Kzz là các hệ số thấm theo phương x.y và z Chiều 7 là c thẳng đứng

ha cốt cao mực nước tại vị tei (x,yz) ở thời điểm

= W là mô dun dong ngắm, hay là các giá tri bổ c gid trị thoát di của nước dưới đất tính tai vị trí (x,y.2 ở thời điểm t W

gian và không gian (x,y.2).

V(x.y.Z.) là hàm số phụ thuộc thời

~ § là hệ số nha nước

-§ = S02), Kex= KaxGyz), Kyy = KyyGy2), Kee = KZZ0y2) là

các ham phụ thuộc vào vị trí không gian x,y,z.

Phương trình (1) mô ti động thi mực nước trong điều kiện môi ming

không đồng nhất và dj hướng.

Phương trinh (1) cũng với các điều kiện biên, điều kiện ban

chứa nước tạo thành một mô hình toán học về dòng chảy nước dưới đất

1.5.2 Phương trình vi phân và phương pháp gi

Để giải phương trình trên, người ta phải tim him số h(x,yz4), thoả man (1)

và thoả man các điều kiện biên Sự biển động của giá trị h theo thời gian sẽ xác dink

bản chất của ding chảy, tr 46 có thé tính được trừ lượng động của ting nước cũng

như tính toán các hướng của đồng chay.

Việc tim ra hàm giải tích h(x.y,z,t) cho phương trình (1) thường là rất khó.

Trên thực 8, ngoại trừ một số rắt ít rường hợp phương tình (1) là phương tin

không thể giải được bằng phương pháp giải tích Do đó người ta buộc phải giải bằng phương pháp gin đúng Một trong các phương pháp giai gin đóng ở diy được

áp dung cho bài toán này là phương pháp sai phân hữu han

Phương pháp này thay vi tim li giải cho him liên tue B(xy20), người ta chia nhỏ không gian, thôi gian thành nhiều 6, ở mỗi 6 không gian, thời lan được

coi là đồng nhất, nghĩa li ở đó tắt cả các giá trị tham gia vào phương trình được coi

là không đối, Giá tí này đăng để xắp x các giá ta thục tế Kết quả hộ.) sẽ là

một lưới 6 các giá tị h Quá trình phân chia không gian thinh các 6 này còn được

gọi là quả trình rời rạc hoá

Bằng cách nảy người ta đưa phương tinh đạo him riềng (1) về một hệ

phương trình tuyển tính Số phương trinh tham gia vào bằng số các 6 của lưới chia

Rõ ring néu bước lưới cảng nhỏ thi kết quả thu được từ lời giả sai phân cảng với lời giải đúng của phương trình (1) Thể nhưng khối lượng tính toán

lên gp bội, nên người ta phải tim cách chọn ra độ lớn thích hợp cho 6, Nếu rong,

các 6 lưới các giá trị tham gia tinh toán trong phương trình không thay đổi đáng kể

thì kế như phép chia 6 là hợp lý ĐỂ hình dung được phương pháp sai phân áp dụng

như thé nào, ta sẽ bắt đầu từ qué trình rời rae hoá

Hình 1.3 mô tả quá trình rời rac hod không gian, khu vie BCTV được phản chia theo chiều thẳng đứng z thành các lớp chứa nước Mỗi lớp chứa nước lại được chia thành các 6 nhỏ hơn tiện cho việc tính toán, người ta lấy xy làm chiễ

lưới Vũng hoạt động của nước ngim trong mỗi ting chứa nước sẽ được đánh dẫu

“hoạt động”, ở đó mực nước biến thiên và nó sẽ tham gia vio tính toán trong

phương trình Những 6 nào thuộc ving không có nước hoặc nước không thể thắm

‘qua được thì được đánh dầu là "không hoạt động”,

PLP

c2

OF, CHILI HL |E8 2 A

lo

" —

Hình 1 3 : Ô lưới và các loại ô trong mô hình

Phoyong trình vi phân

Hệ phương trình sai phân nhận được từ phương trình (1) được thành lập trên.

cơ sở các qui tic cân bằng: Tổng tit cả đồng chảy vào và chảy ra từ một 6 phải bằng

sự thay đổi thể tích nước có trong 6, Giả thiết rằng mật độ nước ngằm là không đổi

~ Qi lượng nước chây vào ô(nễu chấy ra thi Q ly gi rim)

li gid tị của hệsố nhá nước, nó chính a git SsixyZ)

~ AV là thể tích 6,

- Ah là giá trị biển thiên của h trong thời gian Attại 6 lưới dang xét

Hình đưới đây mô tả cho một ô lưới (ijk) và 6 6 bên cạnh nó, (ï-1j.k),

“ ci, 1), (ij,k+1) đồng chay từ 6 (ij,k) sang các 6 bên

cạnh (ở đây ngầm định nếu dang chảy di vio 6 lượng nước chảy vào mang dấu đương, ngược lại thì nó mang dấu am).

ijkl Haik

lj-Lk ijtLk

Wink 14: O Mỗi ijk vi 66 bên cạnh

Theo định luật Darcy, lượng nước qij-1/2,k chảy từ 6 (ij-1,k) vào 6 (i,k) sẽ

tính được theo phương trình sau:

Trong đó

- hại là cốt cao mục nước t 6 Gj)

= qjsiny là thể tích nước chây qua mặt tiếp giáp giữa ô (j1) và (ij-Lk)

~ KR¿;as, là hệ số thắm dọc theo dòng chảy giữa các nút (i,k) và (ij-lLk)

~ AeAv, là điện tích bề mat vuông góc với phương dong chảy

+ Anja là khoảng cách giữa các nút lưới (i,k) và j-l.k)

Tương tự ta có các phương trình cân bằng tinh cho c c nút lưới lân cận khác, Dong chảy chảy qua giữa các nút lưới (i,j,k) và (ij+ 1.k) sẽ là

Nếu chúng ta thay ích s6 kích thước các bước lưới và hệ số thắm bằng giá trị

sức cân thắm nào đó, chẳng hạn như sức cản thắm theo phương nằm ngang từ nút

lưới (j-1,k) đến (i,j,k) sẽ là

CRuaas Rịa \ÁejAVU/AT,vy (9)

Trong đó:

= CRụ,j¡: là sức cản thẩm trong hàng thứ i, lớp thứ k giữa các nút lưới

(ij-1Á và (j)

Tương tự như vậy ta sẽ có các giá trị sức cản thấm tương ứng Thay chúng

vào hệ phương trình (3-8) ta sẽ có hệ phương trình sau:

~ au„ biểu diễn dòng chảy từ nguồn thứ n vào trong nút lưới (j.k}

hia mực nước của nút (i,k)

= Pu» đua là các hệ số có thứ nguyên (LẦ-]) và (Lét-1) tương ứng của

phương trình

Sau đây, chúng ta sẽ mô tả một số điều kiện biên có thể được viết dưới dạng

tổng quát như trên

Giả sử có một lưới nhận được cung cấp từ hai nguồn: lỗ khoan và sông

Đối với nguồn cắp thứ nhất (n=I) là từ lỗ khoan, lưu lượng đồng chủy từ lỗ

3p với mực nước, lúc đô bộ số py

khoan thường d

lỗ khoan Lúc này, phương trình điều kiện

và quy là lưu lượng của

có thể được viết:

ki Agar an

Đối với nguồn cắp thứ hai (n=2) giả sử rằng mỗi quan hệ giữa ting chứanước và sông thông qua một giá trị sức cản thắm đáy lòng Như vậy, lưu lượng.dang thắm giữa sông và nút lưới (4 sẽ tỷ lệ với mực nước cia ô lưới và mực

nước trong sông, hay là:

uxa = CRIVuua(Âjschus) d8)

Trong đó:

= jy là mye nước rong sông

~ CRIN¿j¿› là giá tị sóc cân thắm

Phương trình trên có thé được biển đổi như sau:

Pụa CỀ Pike và Quà =#⁄qux»

Thay hệ phương trình (10-15) và các phương tỉnh điều kiện biên (20) vào

tN ty: thời điểm m và mà

~ lụa” và hụy? là giá trị mực nước của ô (i,j,k) tại thời điểm m và (m-1)Thay phương trình trên vio hệ phương tình (21) từ bước thôi gian t„ đến

tia s6

CR¡s1z(ụcja‡=haijx}tPCRjsiaangsv-lpsjs)*

+CC ja (Bt sa-Bnija)*CCis12j4 (Bai heBoja)*

+CVujeiatReuser-leijk)fCVikeafsjearBejx}# + Printer Qsjx-SS, (AR AC AV) (ha st-P sua) đe “tt 03)

Phương trình trên sẽ được vị theo thời gian Như vậy, ta sẽ lập được một hệ phương trình có số phương trình tương ứng,

cho các ô ma mục nước thay

với số 6 lưới Giải hệ phương trinh này với điều kiện biết được mực nước hs.(điều kiện ban đầu) ta sẽ xác định được mực nước h”, Cứ Kin lượt như vậy, ta cóthể xác định được mực nước cho bắt kỳ thời điểm nào

Hệ phương tinh trên được gi bằng phương pháp lặp, người ta tiến hình

chia nhỏ khoảng thời gian (t,„,.t„), kết quả nhận được là lời giải gần đúng của bệ

phương tình.

Khi thời gian tăng lên thi h sẽ thay đổi Khi h đạt được sự ổn định (chênh Igch inh được giữa 2 bước thi gian kế cân nhan là nhỏ hơn một giá tị cho phếp)

thi mực nước đạt được sự cân bằng động và tại đây kết thúc quá tình tinh oán

Để phương pháp lặp hội tụ, người ta chọn bước thời gian tăng theo cấp sốnhân, khi đồ thừa số 1/(, « ty) sẽ tiến nhanh tới 0 do đó các tổng có liên quan đếnthửa số này hội tụ Có thể hình dung cách giải hệ phương trình (23) bằng phương

pháp lặp theo hình vẽ sau:

Hình 1 5 ; Sơ đồ bước giải theo phương pháp lặp trong mô hình.

Điều kiện biên

ết phải viết phương tình dang (23) cho tắt cả

các 6 lưới khi những 6 lưới nào 46 có thể thiết lập các điều kiện biên trên đó Có 3

loại điều kiện biên chính như sau

1 Điều kiện biên loại 1 là điều kiện biên mực nước được xác định trước

(còn gọi là điều kiện biên Dirichlet), Đó là 6 mà mực nước được xác định trước và

giá trị này không đổi trong suốt bước thời gian tính toán.

2 Điều kiện biên loại II là điều kiện biên dòng chảy được xác định trước

(cin gợi là điều kiện biên Neumann), Đô là các ö mà lưu lượng đồng chảy qua biên

.đượ xác định trước trong suốt bước thời gian tính toán Trường hợp không có đồng

chy th lưu lượng được xác định bằng không

3, Điệu là điều kiện biên lưu lượng trên biên phụ thuộcvào mực nước (còn gọi là điều kiện biên Cauchy hoặc biên hỗn hợp)

iện biên |

Các dạng biên thường gap:

Biên sông (River)

Biên loại nảy được mô phỏng cho dòng chảy giữa ting chứa nước và nguồn

chứa nước thường là sông hay hỏ Nó cho phép ding chảy từ tầng chứa vào trong.nguồn chữa Nước cũng có thé chảy từ nguồn chứa vào trong ting chứa nước nhưng

nguồn thấm này không phụ thuộc vào mye nước của sông, suối

Lưu lượng dòng thắm giữa sông và ting chứa được tinh theo công thúc;

Quy lay (Huy = h) khi- h>Ragr 65)

Trong đó: Hayy: mực nước trong sông, h: mực nước của Ung chứa ngay dưới đáy lông sông, Ruor: cốt cao đầy sông Trong trường hợp mực nước của ting chúa

nằm đưới đấy sông thì lúc 46 lưu lượng đồng thắm sẽ đạt ôn định và tính theo công

thức: Qạụy = Crrv (Hạy - aor) khi h<= Rpor, (26)

Biên kênh thoát (Drain).

Co chế hoạt động của loại biên này không khác mấy so với biên sông, ngoạitrừ không cho phép nguằn thắm từ kênh vào ting chứa nước Điều này cũng có

nghĩa rằng lượng nước thoát ra kênh QD sẽ bằng 0 khi mực nước trong 6 lưới nhỏ

hơn hoặc cốt cao day kênh: QD = 0 khi h < d an

Khi mye nước nằm cao hơn đáy kênh thi lưu lượng dong thoát ra kênh QD sẽ duge tính theo công thức: QD = CD(h - d) khi h > d Ø8)

thắm của biên sông (CRIV),

Biên bốc hơi ( Evapotranspiration - ET)

Biên loại này đời hỏi phải gần giá trị mô dun bốc hơi lớn nhất Rạp cho các

ô xảy ra qua tình bốc hoi Gia trị này đạt được khi mực nước trong 6 bằng với mặt địa hình (h,) Quá trình bốc hơi sẽ không xây ra khi mục nước trong 6 nằm dưới mực nước bốc hơi cho phép (4) Giữa hai giá trị này lượng bốc bơi (Qrx) sẽ được nội suy tuyển tính theo công thức: Quy = Qzp,, khi h>h, 29)

Trong dé: Qrm=RenAx.Ay

Qey=0 khih< (hed) G0)

Qer= Quem th (họ~ đ)/4 Khí (hed) sh shy @D

/ nước không đổi.

Stic cân thấm (C, „ụ,) giữa.

nguồn và ô lưới ijk

Hình 1.9: Điều kiện biên tổng hợp trong mô hình (GHB) Sức cản thắm Cụ cũng trơng tự như sức cản thắm day lòng biễu thị sức cản dang chay giữa biên và ting chia nước.

Lễ khoan hút nơjớc hoặc ép nơiớc (Well)

Để mô phóng c¿ oan hút nước hoặc ép nước trên mô hình, lưu lượng

của các lỗ khoan trong 6 lưới được đặt là lưu lượng tổng cộng Quy chính là bằng

tổng lưu lượng của các lỗ khoan hoặc các đoạn ống lọc của các lỗ khoan đặt trong

các ting chứa nước khác nhau EQ,„„ (MeDonald và Harbaugh,1938) Lưu lượng don lè cho các ting chứa nước khác nhau đó được tính như sau:

Qua = Ti (OarfTui) @3

Trong đó: Tụ là hệ số dẫn nước của ting chứa nước, ET, là hệ số dẫnnước tổng cộng cho tắt cả các lớp mà lỗ khoan khoan qua, T h hoàn chỉnh hay không hoàn chính của lỗ khoan được mô phỏng bằng việc xác định vị tri đoạn ông

lọc nằm trong ting chứa nước mà lỗ khoan có trong thực tế

Bán kính của lỗ khoan được mô phỏng mô hình lúc này sẽ là bán kính.

hiệu dung r Độ lớn của nó phụ thuộc vào kích thước của ô lưới và xác định theo

208a khi bước lưới đều a= Ax = Ay G4)

Hình 1 10 : Các 6 lưới sai phân hai el xung quanh 6 có lỗ khoan

Khi buớc lưới không đều theo phương x, r được tỉnh theo công thức:

35)

(435) 69

“Trong đó: C là hệ số xác định theo bảng tra theo tri số N =A„¡/Ax, Trong, trường hợp bước lưới đều nhưng Ax # Ay ta có:

= (436)

z G6)

6 đây giá t E được xác định từ bảng tra theo tr số 20 là gid tr lớn nhất

của các tỷ số AxiAy hoặc Ay/Ax Để chứng minh công thúc (35) ta xét một phần tổ

alt, 4,81 hay 1 = 0,208a

Chính dy kết quả dự báo tri số hạ thập mực nước tại các giếng khai thác

sẽ được giải ch từ giếng được mô phỏng.chỉnh theo công thứ

Đánh giá kết quả bai toán ngược (hiệu chính mô hình)

Kết quả giải bài oán ngược cần phải được đánh giá cả về chất lượng lẫn địnhlượng Cho đến nay vẫn chưa có một tiêu chuẳn cụ thể nào được đưa ra (NationalResearch Council, 1990) Việc đánh giá sai số mye nước giữa mô hình và quan trắc

la một chỉ tiêu rit tốt, tuy nhiền Không phải lúc nào cũng thực hiện dB dàng Mục đích cuỗi cing của bài toán chỉnh lý là cực tg hóa giá tr sai số, Có 3 lại sai số để ánh giá sự ai khúc mực nước giữa quan tre và mô hình lề

Sai số trung bình (ME) là sai số trung bình giữa mực nước quan tắc (him) và

mye nước mô hình (hs):

ME= In È (hạ = b,) 69)

Trong đó: n li số điểm chỉnh lý

Kết qua này it có giá trị tham khảo và không được sử dụng rộng rãi để đánh

giá sai số bởi vì đôi khi giá trị sai khác mang dấu âm và dương sẽ loại trừ nhau và

cuối cùng vẫn có thể đạt tị số ME cực tiểu

Sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là giá tị trung bình tuyệt đối giữa hiệu số

mực nước quan trắc vi mục nước ma hình

'CHG|ƠN: 2: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NGJGCMAT DAO TRAN

2.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu

2.L1 Đặc điểm vị trí dja lý, tự nhiên

Dio Trần (đáo Ching Tây) nằm ở phía Đông Bắc huyện Cô Tô tỉnh QuảngNinh, shia nam Đảo Vinh Thực, cách dio Cô Tô Lớn khoảng 45km về phía

Đông Bắc va cách cảng Vạn Gia của thành phố Móng Cái khoảng 25km phía Nam, cách Bình Ngọc (Mông Cái) khoảng 40km về phía Đông Nam Bio có toa độ địa lý

21°14'10" vĩ độ Bắc, 10795730" kinh độ Dong, Đảo có diện tích 4.46km?, hầu hết

là đồi nói (Hình 1)

Hiện nay trên đảo chưa có dân cư sinh sống âu dài mà chỉ có một số ngư dân đảnh

"bắt cá cư trú tạm thời, còn lại chủ im nhiệm vụ bảo vệ đảo

và lãnh hai của tổ quốc

Su là lực lượng bộ đ

2.12 Đặc điễm địa hình, da chat

Đặc điểm địa hình

Dia hình dio Trần thuộc huyện Đảo Cô Tô, tỉnh Quảng Ninh cổ dia hình chủ Yêu là đồi núi thắp, địa hình bị phân cắt bởi các khe rãnh xối do dong chảy mặt tạo

thành Nim xen kẹp giữa các diy núi, các đình núi là các thung lũng hep chạy chủ

yếu theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, độ cao các đãy núi giảm dẫn theo hướng từ

“Tây sang Đông Độ cao lớn nhất của đảo là 178m nằm ở khu vực trung tâm của dio,phía Nam đảo có các đãi bãi cát nhỏ cao 2-6m, Ngoài ra, phía Đông Bắc và BắcBắc Nam có các bai san hô che chắn tạo thảnh lạch

Đặc điểm địa chất

Theo bản đồ địa chất t lệ 1:200 000, từ Hạ Long - Hòn Gai (F-48-XXX) do Cục

địa chất và khoáng sản Việt Nam xuất bản năm 2001, dia ting khu vực nghiên cứu

từ dưới lên trên bao gồm các hệ ting chính sau (Hình 2.2)

Hệ ting Cô Tô (Os Set)

Hệ ting phân bổ chủ yếu trên toàn bộ dio được Trin Văn Trị và nnk phân chiathành hai phân hệ ting bao gồm phân hệ ting dưới (O3 — Sct1) va phân hệ tang trên

(O; - Sctz) Trong phạm vi nghiên cứu của dự án chủ yêu là phân hệ ting dưới đặc điểm địa chat như sau:

Phân hệ ting dưới (0, - Set): Gồm

san kết vi lớp mỏng sét kết, bật ết cấu tạo soe di Dá xen kế nhau có tính phân nhịp Chia

rectangularis, Pseudoclimacograptus huthesi, Demirastrites triangulatus.

it kết Tuf hat lớn, phân lớp dày, xen thấu kính.

day khoảng 100m Trong lớp đá bột kết có Bút đá: hedrograptus

Loạt sông cầu (D1 se)

Theo Trin Văn Trị và nnk lost Sông Cầu tại Đảo Trần khu vực nghỉ cứu gồm hai khối nhỏ phân bổ ở phía Nam dao thành phan bao gồm:

lên là

Loạt Sông Cầu (D,se): Gốm cuội kết hỗn tạp, chư kết xen bột kết màu

tím hoặc nâu vàng Trong lớp bột kết nằm trên cuội kết cơ sở đã tìm được Lingula.

Chiều đây khoảng 200 - 440m Được phân ra thành 5 tập,

= Tap 1: bột kết xen cát kết mau xám vàng Day 120m

~ Tap 2: sạn kết thạch anh - silic xen cát kết, bột kết mau xám Day 110m