Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nước biển dâng đến môi trường địa chất khu vực thành phố hồ chí minh (tt)

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Trong nhiều năm gần biểu Biến đổi khí hậu – Nước biển dâng (BĐKH-NBD) diễn ngày nhiều rõ rệt giới, Việt Nam khu vực thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) Các tượng thời tiết cực đoan mưa trái mùa, lượng mưa gia tăng, lũ lụt, hạn hán kéo dài, nhiệt độ cao bất thường diễn thường xuyên Khu vực Tp.HCM có điều kiện tự nhiên dễ bị tổn thương trước tác động BĐKH-NBD địa hình thấp với cao độ địa hình trung bình từ 1÷5m; có đường bờ biển dài 15km; nhiều sông rạch chằng chịt, đặc biệt có hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai chảy qua, địa chất trầm tích trẻ, mềm yếu dễ bị biến đổi tác động môi trường bên ngoài, chủ yếu trầm tích tuổi Holocen Pleistocen Mặt khác, Tp.HCM đông dân, có vị trí quan trọng kinh tế Nam Bộ nước, Thành phố bị tổn thương BĐKH-NBD gây hậu nghiêm trọng Thời gian qua có số đề tài nghiên cứu khoa học đánh giá tác động BĐKH-NBD, song chưa có đề tài sâu nghiên cứu mang tính khu vực tác động BĐKH-NBD tới môi trường địa chất Thành phố, thế, đề tài luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu nước biển dâng đến môi trường địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh” nhằm phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế xã hội bền vững có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án môi trường địa chất khu vực Tp.HCM, chủ yếu trầm tích Holocen Pleistocen nằm gần mặt đất phạm vi chiều sâu chịu tác động mạnh trước hết BĐKH – NBD 2.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu khu vực Tp.HCM, song tập trung chủ yếu vùng ven biển, ven sông, rạch chịu tác dụng trực tiếp BĐKH – NBD Mục đích luận án Làm sáng tỏ dự báo biến đổi số phương diện quan trọng môi trường địa chất khu vực Tp.HCM trước tác động BĐKH – NBD theo kịch nước biển dâng khác Những luận điểm bảo vệ BĐKH – NBD tác động nhiều mặt tới môi trường địa chất khu vực Tp.HCM, khuôn khổ luận án Nghiên cứu sinh tập trung làm sáng tỏ bảo vệ luận điểm sau: - Luận điểm 1: NBD đẩy ranh mặn hệ thống sông kênh rạch vào sâu nội địa, làm gia tăng nhiễm mặn nước đất phận trầm tích Holocen, làm dịch chuyển biên mặn tầng chứa nước Pleistocen - Luận điểm 2: BĐKH – NBD làm gia tăng động lực dòng chảy dẫn đến biến đổi hoạt động bồi xói lòng dẫn, tăng cường xâm thực làm biến đổi đường bờ sông khu vực nghiên cứu Nhiệm vụ luận án Nhằm đáp ứng mục tiêu nghiên cứu nêu có sở chứng minh luận điểm bảo vệ đề ra, luận án thực nhiệm vụ sau: Làm sáng tỏ đặc điểm MTĐC khu vực Tp.HCM tính dễ tổn thương môi trường trước tác động BĐKH – NBD Xác định vùng bị ngập theo kịch NBD Dự báo dịch chuyển biên mặn sông kênh rạch NBD Dự báo dịch chuyển biên mặn tầng chứa nước Pleistocen NBD Dự báo hoạt động bồi – xói lòng dẫn xâm thực, biến đổi đường bờ dòng sông khu vực BĐKH-NBD Phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến đổi môi trường địa chất BĐKH-NBD nhiễm mặn, dâng cao mực nước ngầm, gia tăng cường độ hoạt động xâm thực dòng chảy…tới công trình xây dựng đề xuất hướng xử lý Nội dung nghiên cứu Để hoàn thành nhiệm vụ nêu trên, Luận án tập trung nghiên cứu nội dung sau: Nghiên cứu kịch BĐKH-NBD, chiến lược ứng phó với BĐKHNBD Việt Nam nói chung Tp.HCM nói riêng Nghiên cứu MTĐC khu vực Tp.HCM, tập trung chủ yếu vào trầm tích nằm nông chịu tác động trước tiên trực tiếp BĐKH-NBD Nghiên cứu điều kiện tự nhiên làm cho MTĐC khu vực dễ bị tổn thương sở để dự báo biến đổi môi trường BĐKH-NBD điều kiện địa hình, hệ thống sông, kênh rạch, chế độ thủy văn, hải văn, xâm nhập mặn Nghiên cứu mô hình số dự báo dịch chuyển biên mặn hệ thống sông, kênh rạch tầng chứa nước Pleistocen Dự báo bồi-xói lòng dẫn xâm thực làm biến đổi đường bờ hệ thống sông Sài Gòn-Đồng Nai Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp sử dụng trình thực luận án gồm: Phương pháp phân tích hệ thống: vận dụng phương pháp để làm sáng tỏ tương tác môi trường xung quanh điều kiện BĐKH-NBD với MTĐC biến đổi môi trường này; tương tác MTĐC bị biến đổi với công trình xây dựng, dự báo biến đổi đối tượng xây dựng kết tương tác Phương pháp địa chất: để hiểu rõ hình thành đặc điểm cấu trúc địa chất, thành phần tính chất môi trường địa chất khu vực nghiên cứu Phương pháp mô hình toán: sử dụng phần mềm F28, GMS để dự báo dịch chuyển ranh mặn hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai, dịch chuyển ranh mặn tầng chứa nước Pleistocen, biến đổi hoạt động bồi-xói lòng dẫn… Phương pháp thống kê toán học: để chỉnh lý thông tin sử dụng mô hình toán Trong trình thực luận án, Nghiên cứu sinh (NCS) tiến hành khảo sát thực địa để bổ sung kiểm định thông tin thu thập Những điểm khoa học luận án - Đã phân tích tính dễ tổn thương MTĐC khu vực Tp.HCM, đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực điều kiện thuận lợi thúc đẩy MTĐC bị biến đổi trước tác động BĐKH-NBD - Kết hợp sử dụng phương pháp phân tích hệ thống mô hình số cho phép làm sáng tỏ tương tác có tính khu vực môi trường xung quanh điều kiện BĐKH-NBD với MTĐC dự báo định lượng biến đổi số phương diện quan trọng môi trường Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 9.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu luận án mang lại ý nghĩa khoa học rõ rệt, cho thấy: - Sự biến đổi MTĐC BĐKH-NBD phụ thuộc mức độ BĐKHNBD đặc điểm môi trường này, chịu ảnh hưởng yếu tố tự nhiên khác có tác dụng làm tăng, giảm tính dễ tổn thương MTĐC địa hình , mạng thủy văn, chế độ thủy văn, hải văn, xâm nhập mặn,…, nghiên cứu tác động BĐKH-NBD bỏ qua yếu tố - Phương pháp phân tích hệ thống với trợ giúp mô hình số phương pháp hữu hiệu cho phép dự báo đắn định lượng biến đổi MTĐC - Dưới tác động BĐKH-NBD, MTĐC bị biến đổi sâu sắc, gây tổn thất nghiêm trọng mang tính khu vực tài nguyên đất nông nghiệp, tài nguyên đất xây dựng, tài nguyên nước mặt nước đất, gây tai biến địa chất, làm thay đổi thành phần, tính chất đất…, biến đổi ảnh hưởng trực tiếp tới kinh tế - xã hội, tới công trình xây dựng 9.2 Ý nghĩa thực tiễn - Kết nghiên cứu Luận án sở giúp nhà quản lý đề chiến lược biện pháp ứng phó với BĐKH-NBD, lập quy hoạch phát triển bền vững, xây dựng hệ thống quan trắc kiểm soát biến đổi MTĐC khu vực Tp.HCM - Kết nghiên cứu có giá trị tham khảo xây dựng chương trình nghiên cứu ảnh hưởng BĐKH-NBD tới môi trường địa chất địa phương khác 10 Cơ sở tài liệu luận án Luận án xây dựng sở kết nghiên cứu kinh nghiệm nhiều năm công tác trước Nghiên cứu sinh địa chất thủy văn, địa chất công trình kết khảo sát, nghiên cứu mà Nghiên cứu sinh tiến hành trình thực luận án Nghiên cứu sinh tham khảo phân tích nhiều kết nghiên cứu công bố tài liệu lưu trữ nhiều tổ chức cá nhân nhà khoa học nước CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT, BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU- NƯỚC BIỂN DÂNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan môi trường địa chất Môi trường địa chất (MTĐC) hợp phần môi trường tự nhiên (MTTN), phần vỏ Trái đất, nơi bị người chiếm dụng, khai phá để sinh sống tiến hành hoạt động kinh tế - kỹ thuật, nơi chi phối, điều tiết cách tự nhiên, tạo thuận lợi trở ngại cho sống hoạt động người chịu tác động hoạt động nhân sinh MTĐC tảng, hợp phần quan trọng MTTN Môi trường địa chất hình thành phát triển tác động qua lại với khí quyển, thuỷ quyển, thạch quyển, sinh bên Trái đất Có số định nghĩa môi trường địa chất, theo giáo sư V.Đ Lômtađze: “Môi trường địa chất điều kiện vây quanh ta, phát sinh vả biến đổi mối tương tác với khí quyển, thủy bên Trái Đất Mối tương tác diễn suốt lịch sử phát triển vỏ Trái Đất, tạo nên cân định bề mặt lòng Trái Đất với quy mô toàn cầu, khu vực cục Nhưng tương tác tạo mâu thuẫn nguyên nhân tất yếu làm nảy sinh phát triển trình địa chất dẫn tới thay đổi phá hủy môi trường địa chất tạo cho mặt mới” [1] Viện sĩ E.M Sergeev quan niệm “Môi trường địa chất phần thạch quyển, nơi chịu tác động trực tiếp hoạt động người, chi phối điều tiết hoạt động đó” [2] Giáo sư Phạm Văn Tỵ định nghĩa: "Môi trường địa chất phần môi trường tự nhiên, phần thạch quyển, cấu tạo từ thể rắn, thể lỏng thể khí với tất tài nguyên chứa trường vật lý vốn có nó, nơi cư trú thực hoạt động sống loài người, nơi diễn tác dụng tương hỗ thạch với khí quyển, thủy quyển, sinh kỹ thuật” [2],[3],[4] Có thể thấy định nghĩa thống cho rằng, môi trường địa chất phần thạch chịu tác động hoạt động kỹ thuật người Do kết tương tác hợp phần bên MTĐC với nhau, MTĐC với phần sâu Trái đất MTĐC với môi trường bên ngoài, với hoạt động người, MTĐC phát sinh trình địa chất tự nhiên trình địa chất nhân sinh, bao gồm trình ĐCCT MTĐC đảm nhận nhiều chức quan trọng sinh tồn phát triển người [5] Đó nơi người chiếm để sống tiến hành hoạt động phát triển, toàn hạ tầng sở, nhà cửa, đô thị, đường xá, cầu cống, khu công nghiệp… MTĐC cung cấp tài nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên cảnh quan (các kỳ quan địa chất – geotope) tài nguyên vị MTĐC có chức hấp thụ lượng mặt trời điều hoà nhiệt độ không khí, góp phần hình thành tài nguyên khí hậu Đa phần tài nguyên tài nguyên tái tạo (trừ tài nguyên khoáng sản) tổng lượng hữu hạn nhu cầu tăng liên tục dẫn đến khai thác mức, không kịp phục hồi làm ô nhiễm khiến tài nguyên ngày suy thoái có nguy can kiệt MTĐC nơi chứa đựng toàn chất thải lỏng chất thải rắn nguồn gốc sinh hoạt sản xuất Măc dù có khả xử lý (phân hủy chất thải thành dạng ban đầu), vượt sức chịu đựng (khả tiếp nhận phân hủy khả “tự làm sạch”), MTĐC ngày bị ô nhiễm MTĐC nơi lưu trữ cung cấp thông tin cho người , “ghi chép” lưu trữ lịch sử địa chất, lịch sử tiến hoá vật chất sinh vật, lịch sử xuất phát triển văn hoá loài người; cung cấp liệu mang tính báo động sớm nguy hiểm người sinh vật 1.2 Tổng quan biến đổi khí hậu – nước biển dâng Biểu BĐKH Việt Nam phù hợp với xu BĐKH – NBD diễn toàn cầu khu vực, tình hình 100 năm qua sau: - Nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1958-2014 tăng khoảng 0,62oC, riêng giai đoạn (1985-2014) tăng khoảng 0,42oC Cực trị nhiệt độ tăng hầu hết vùng, có xu giảm số ngày rét đậm, rét hại, giảm lượng mưa trung bình năm phía bắc; tăng phía nam, số lượng bão mạnh có xu hướng tăng, El Nino La Nina, hạn hán xuất thường xuyên Mưa cực đoan giảm đáng kể Đồng Bắc Bộ, tăng mạnh Nam Trung Bộ Tây Nguyên - Mực nước biển trạm hải văn tăng Giai đoạn 1993-2014: mực nước trung bình toàn Biển Đông tăng 4,05±0,6mm/năm, khu vực ven biển Việt Nam tăng 3,5±0,7mm/năm, ven biển Nam Trung Bộ tăng mạnh 5,6mm/năm, ven biển Vịnh Bắc Bộ tăng 2,5mm/năm Kịch BĐKH-NBD cho Việt Nam vào cuối kỷ 21 cập nhật, xây dựng dựa cách tiếp cận theo nồng độ khí nhà kính (RCPs) lựa chọn cho đại diện nhóm kịch phát thải đảm bảo bao hàm khoảng biến đổi nồng độ khí nhà kính tương lai cách hợp lý - Theo kịch RCP4.5, nhiệt độ trung bình năm tăng 1,9÷2,4oC phần phía Bắc 1,7÷1,9oC phần phía Nam Nhiệt độ cực trị có xu tăng rõ rệt Lượng mưa năm tăng từ 5÷15%, lượng mưa ngày lớn có xu tăng toàn lãnh thổ Số trận bão mạnh đến mạnh có xu tăng Số ngày rét đậm, rét hại giảm Số ngày nắng nóng (Tx≥35oC) có xu tăng nước Hạn hán trở nên khắc nghiệt số vùng - Kịch NBD xây dựng cho khu vực ven biển, quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa Kịch NBD xét đến thay đổi mực nước biển trung bình biến đổi khí hậu, không xét dâng cao mực nước biển yếu tố như: bão, gió mùa, thủy triều, trình nâng/hạ địa chất trình khác Theo kịch RPC4,5, năm 2100 mực nước biển Đông dâng 77cm (51÷100cm) 1.2.4 Chiến lược ứng phó với BĐKH-NBD Tp.HCM Tp.HCM 10 thành phố bị ảnh hưởng nặng nề BĐKH, Thành phố tập trung ưu tiên vào kế hoạch thích ứng với BĐKH, nâng cao khả thích ứng người dân trước thay đổi tương lai Trên sở “Chiến lược Quốc gia Biến đổi khí hậu (Ban hành kèm theo Quyết định số 2139/QĐ-TTg ngày 05 tháng 12 năm 2011 Thủ tướng Chính phủ)” [12], Tp.HCM ban hành “Kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2015 (Ban hành kèm theo Quyết định số 2484/QĐ-UBND ngày 15 tháng 05 năm 2015 Chủ tịch Ủy ban nhân dân Thành phố Hồ Chí Minh)” [13] với mục tiêu, quan điểm nhiệm vụ cụ thể 1.3 Tổng quan nghiên cứu tác động BĐKH-NBD đến tài nguyên môi trường khu vực Nam Bộ Tp.HCM Nhìn chung, công trình nghiên cứu công bố lĩnh vực ít, kể tới công trình tác giả sau: Về dự báo, đánh giá ảnh hưởng BĐKH-NBD đến ngập lụt, ngập mặn đề xuất biện pháp bảo vệ số tỉnh Đồng Sông Cửu Long có công trình Huỳnh Thị Lan Hương nnk; Dương Hồng Sơn nnk; Nguyễn Văn Được, Tôn Thất Lãng, Lương Hữu Dũng Về nghiên cứu xu mực nước hạ lưu sông Đồng Nai có công trình Lương Văn Việt Về đánh giá ảnh hưởng BĐKH đến suất lúa Đồng Sông Cửu Long tác giả Bảo Thạnh nnk Ngoài ra, kể đến số công trình nghiên cứu trình bày hội nghị Quốc tế “Geological and Geotechnical Engineering in Response to Climate change and Subtainable development of Infrastructure” Hội Địa chất công trình môi trường Việt Nam Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội tổ chức 1.4 Phương pháp luận nghiên cứu Các môi trường tự nhiên môi trường địa chất, môi trường nước, môi trường không khí tương tác với Sự hình thành môi trường địa chất khu vực (cấu trúc địa hình, cấu trúc địa chất, cấu trúc địa chất thuỷ văn, thành phần, tính chất đất đá… kết tương tác môi trường suốt chiều dài lịch sử Các môi trường hợp phần hệ thống tự nhiên, chúng tương tác với Khi môi trường bên biến đổi BĐKH- NBD tương tác môi trường biến đổi, dẫn tới môi trường địa chất bị biến đổi Vì để hiểu làm rõ biến đổi môi trường địa chất tác động BĐKH-NBD, luận án Nghiên cứu sinh vận dụng lý thuyết hệ thống, xem môi trường hợp phần hệ thống tự nhiên tiến hành phân tích hệ thống hệ thống tự nhiên này, cụ thể làm rõ cấu trúc, thành phần, tính chất… môi trường địa chất, đặc điểm môi trường nước (nước biển, nước sông) điều kiện BĐKHNBD, phân tích tương tác nước biển, nước sông (truyền dẫn mặn), tương tác môi trường nước môi trường địa chất để làm rõ biến đổi môi trường địa chất tác động BĐKH-NBD Bằng trợ giúp phương pháp số với phần mềm chuyên dụng F28, GMS hay ArcGIS cho phép Luận án đánh giá định lượng biến đổi vài phương diện quan trọng môi trường địa chất điều kiện BĐKH-NBD dịch chuyển biên mặn sông, kênh rạch tầng chứa nước, biến động hoạt động bồi-xói lòng dẫn xâm thực làm biến đổi đường bờ dòng sông… Phần môi trường địa chất nằm bao quanh công trình xây dựng công trình tương tác với nhau, xem hợp phần hệ thống tự nhiên – kỹ thuật, trường hợp hệ thống gồm môi trường địa chất công trình xây dựng gọi địa hệ tự nhiên kỹ thuật [14] Theo thời gian, trình tương tác hợp phần địa hệ tự nhiên - kỹ thuật dần tới ổn định, tác động BĐKH-NBD làm cho môi trường địa chất bị biến đổi, tương tác môi trường địa chất bị biến đổi với công trình biến đổi Vì thế, để phân tích tác động môi trường địa chất bị biến đổi BĐKH-NBD lên công trình xây dựng có dự báo trình địa chất công trình xảy ra, Luận án thực phân tích hệ thống địa hệ tự nhiên- kỹ thuật có phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT KHU VỰC TP.HCM 2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên Tp.HCM có diện tích khoảng 2.095km2, phân bố thành dải kéo dài 150 km theo phương tây bắc – đông nam từ Củ Chi đến Cần Giờ, chiều ngang lớn qua Thủ Đức – Bình Chánh khoảng 50km, đoạn hẹp qua Long Đức Hiệp – Nhà Bè 31km Biển Đông với bờ biển dài khoảng 15km Thành phố giới hạn tọa độ địa lý: - 100 38’00” ÷ 11010’00” vĩ độ Bắc; - 10602’ 00” ÷ 106054’00” kinh độ Đông Tp.HCM với đặc điểm địa lý tự nhiên địa hình phẳng, thấp, vùng cửa sông lớn, có sông Sài Gòn chảy xuyên qua Thành phố, mạng kênh rạch phát triển chằng chịt, bán nhật triều, biên độ triều lớn, triều ảnh hưởng sâu vào nội địa…là điều kiện thuận lợi làm cho môi trường địa chất khu vực Tp.HCM dễ bị tổn thương trước tác động BĐKH-NBD 2.2 Đặc điểm môi trường địa chất 2.2.1 Địa tầng [17] Trong phạm vi khu vực Tp.HCM phân bố phân vị địa tầng có tuổi từ Jura sớm đến Holocen 2.2.1.1 Hệ Jura Bao gồm hai thống thống hạ (J ) thống thượng – hệ Creta (J -K) Các thành tạo Jura hạ (J ) gặp Củ Chi Long Bình, thành phần thạch học gồm đá phiến sét xám xanh đen, đá phiến sét sericit thạch anh xen cát kết đa khoáng hạt trung với xi măng carbonat màu xám đen 2.2.1.2 Hệ Neogen Trầm tích Neogen khu vực nghiên cứu chia thống Miocen phụ thống thượng (N 1), thống Pliocen phụ thống hạ (N 1) trung (N 2) Trong khu vực Tp.HCM, thành tạo Miocen thượng không lộ bề mặt địa hình, gặp số lỗ khoan Tây Nam Củ Chi, Bình Chánh, Bình Trưng, phân bố thành dải dọc theo máng trũng bề mặt đá móng Mesozoi rìa khối nâng điều hòa Bình Trưng Trầm tích Miocen bao gồm kiểu nguồn gốc: sông (a), sông-biển (am) biển (m) Trầm tích Pliocen thống hạ (N21) thống trung (N22) phân bố hầu khắp diện tích khu vực Tp.HCM, có mặt kiểu nguồn gốc: sông, sông-biển biển 2.2.1.3 Hệ Đệ tứ Trầm tích hệ Đệ tứ bao phủ hầu khắp khu vực Tp.HCM với đầy đủ tướng, nguồn gốc, phân thành thống Pleistocen thống Holocen - Thống Pleistocen bao gồm phụ thống hạ (Q 1), trung - thượng (Q 2-3) thượng (Q 3), có kiểu nguồn gốc: sông(a), hỗn hợp sông-biển(am) biển(m), phần lớn khối lượng trầm tích thuộc nguồn gốc sông - Thống Holocen bao gồm phụ thống hạ - trung (Q 1-2), trung - thượng (Q 23 ) phụ thống thượng (Q 3) Trầm tích phân bố lòng hai bên bờ sông, rạch dọc bờ biển, chúng lộ bề mặt địa hình thấp khu vực, gồm kiểu nguồn gốc: sông-đầm lầy (abQ 2-3), sông-biển (amQ 2-3), sôngbiển-đầm lầy (ambQ 2-3) biển (mQ 2-3) 2.2.2 Địa chất thủy văn [18],[19],[20] Trong khu vực Tp.HCM có tầng chứa nước Holocen, Pleistocen (qp ), Pleistocen giữa-trên (qp 2-3 ), Pleistocen (qp ), Pliocen (n 2), Pliocen (n 1) Miocen (n 3) [17] Các trầm tích Holocen xếp vào thành tạo nghèo nước không chứa nước Chi tiết tầng chứa nước trình bày luận án CHƯƠNG 3: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU – NƯỚC BIỂN DÂNG GÂY NGẬP ĐẤT VÀ NHIỄM MẶN MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT KHU VỰC TP.HCM BĐKH-NBD tác động mạnh mẽ nhiều phương diện tới môi trường địa chất khu vực Tp.HCM, chương tác giả xem xét tác động sau: (1)Gây ngập vùng đất ven biển ven sông có cao độ địa hình thấp mực NBD; (2)Làm nhiễm mặn đất nước đất trầm tích Holocen; (3)Nhiễm mặn tầng chứa nước Pleistocen 3.1 NBD gây ngập đất Khi NBD, nơi ven biển có cao độ địa hình thấp cao độ mực NBD mà đê biển bị ngập nước biển Các quận/ huyện vùng trũng thấp Bình Chánh, Nhà Bè, Quận có nguy ngập cao Một số diện tích lớn Thành phố bị ngập BĐKH-NBD gây tổn thất to lớn đất canh tác, quỹ đất xây dựng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất, đời sống dân cư Thành phố Để đánh giá cụ thể phạm vi ngập lụt vùng hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai, Luận án sử dụng phương pháp mô hình toán Mô hình xây dựng phần mềm F28 [23],[24] Đây mô hình tích hợp mô hình 1D với mô hình 2D Mô hình tính toán 1D dùng với sông nhỏ, kênh rạch hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai, số hóa với 424 nhánh, 5.706 đoạn tính với chiều dài đoạn khoảng 300 – 400m giải từ phương trình Saint- Venant (3-1) (3-2) (Vreugdenhil,1989):  ∂z ∂Q q − = 0; (3-1)  +  ∂t B ∂x B QQ ∂Q ∂  Q  ∂η +   + gA + gA − Va ql = 0, (3-2) ∂t ∂s  A  ∂s K Dòng chảy vùng trũng ngập biển xem dòng hai chiều (2D), số hóa gồm 91.423 phần tử tứ giác, phủ lên toàn hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai, hồ chứa vùng biển Cần Giờ với kích thước cạnh phần tử tứ giác 2D vào khoảng 300 – 400m Mô hình 2D giải từ phương trình nước nông (3-3), (3-4) Hai mô hình 1D 2D kết nối với nút chung sử dụng chung phương trình mực nước Ngoài ra, có xét tới gia tăng biên độ thủy triều điều kiện nước biển dâng [22] ∂η ∂q x ∂q y + + = qv ∂t ∂x ∂y ; ∂q ∂f (q ) ∂g (q ) + + = b(q ) ∂t ∂x ∂y ; (3-3) (3-4) Các phương trình (3-1)÷(3-4) giải phương pháp thể tích hữu hạn lưới tính mô hình 2D phi cấu trúc với phần tử hình tứ giác Ngày 20/10/2013, mực nước đỉnh triều sông Sài Gòn - Đồng Nai lên tới mức kỷ lục, nước triều cao Vũng Tàu gió chướng mạnh cửa sông gây ngập diện rộng Mô hình giả thiết tổ hợp lặp lại vào năm 2030, 2050, 2070 2100 chồng thêm nước biển dâng [10] Ngoài ra, giả thiết tượng lún mặt đất không đáng kể san lấp ô trũng Mô hình tính diện tích ngập với độ ngập sâu khác theo kịch NBD Δ= 15cm, 30cm, 50cm 75cm Hình 3.17 thể phân bố ngập vùng hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai ∆=100cm Từ kết nêu dễ dàng nhận thấy khu vực Tp,HCM có nguy bị ngập cao vùng hạ lưu sông SG-ĐN NBD, Theo kịch NBD 100 cm, khoảng 17,84% diện tích Tp,HCM có nguy bị ngập [8] Bảng 3.2 cho thấy nhóm quận/huyện vùng trũng thấp Bình Chánh, Nhà Bè, Quận có nguy ngập cao, Bình Chánh có nguy cao nhất, ngập tới 36,43% diện tích Đối với nhóm quận/huyện có sông Sài Gòn Đồng Nai chảy qua Củ Chi, Hóc Môn, Quận 12, Quận 2, Quận 9, Thủ Đức Quận Bình Thạnh nguy ngập lụt cao nhiều, quận Bình Thạnh có nguy ngập cao 80,78%, quận trung tâm nên ảnh hưởng không nhỏ Việc phần lớn vùng trung tâm Thành phố có mật độ xây dựng cao dự báo bị ngập BĐKH-NBD gây tổn thất to lớn đất canh tác, quỹ đất xây dựng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất, đời sống phận lớn dân cư Thành phố 10 Hình 3.17: Sơ đồ phân bố ngập vùng hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai ∆=100cm 3.2 Dự báo nhiễm mặn đất nước đất trầm tích Holocen NBD Tp.HCM nằm vùng hạ du cửa sông hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai, nay, nước sông nước kênh rạch bị nhiễm mặn ảnh hưởng triều Khi NBD, với độ dâng thuỷ triều, trình xâm nhập mặn diễn mạnh mẽ hơn, đẩy ranh mặn sông kênh rạch vào sâu nội địa Với hệ thống sông đặc biệt hệ thống kênh rạch phát triển nước sông nước kênh rạch bị nhiễm mặn NBD nhanh chóng làm nhiễm mặn đất nước đất, trước hết làm nhiễm mặn trầm tích Holocen nằm nông nước ngầm trầm tích này, cần phải xác định phạm vi vùng bị nhiễm mặn Về đại thể, xem vùng nước sông nước kênh rạch bị nhiễm mặn vùng đất nước đất 11 trầm tích Holocen bị nhiễm mặn Bài toán giải phương pháp số với trợ giúp phần mềm F28, GMS, ArcGIS theo kịch độ dâng cao mực nước biển 15cm, 30cm, 50cm, 70cm 100cm Kết tính toán xác định ranh mặn sở để khoanh định vùng đất nước đất trầm tích Holocen bị nhiễm mặn NBD Để tính toán dịch chuyển ranh mặn phần mềm F28, sử dụng phương trình Saint- Venant (3-1) (3-2) (Vreugdenhil,1989) cho mô hình 1D phương trình nước nông (3-3) (3-4) cho mô hình 2D kết hợp phương trình vận tải chất (3-9) cho mô hình 1D (3-12) cho mô hình 2D Chi tiết trình bày luận án Kết dự báo cho thấy, NBD 1m, ranh mặn sông tiến sâu vào nội địa dẫn đến nguy cao nhà máy cấp nước phục vụ dân sinh xây dựng hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai, cụ thể ranh mặn mùa kiệt sông Đồng Nai dịch chuyển thêm vào nội địa 6,8km, vượt qua trạm Cát Lái, sông Sài Gòn vào sâu 12,33km, tiến sát tới trạm Phú An Điều cần quan tâm mức có biện pháp dự phòng Vùng đất nước đất tầng trầm tích Holocen bị nhiễm mặn NBD chiếm diện tích lớn thuộc quận/huyện Thành phố Bình Thạnh, Quận 4, Quận 7, Nhà Bè, Bình Chánh, Thủ Đức, Hóc Môn…,gây khó khăn, thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp ảnh hưởng tới công trình xây dựng Hình 3.34 cho kết dự báo dịch chuyển ranh mặn hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai theo kịch NBD RPC4.5 Cùng với dâng cao mực nước sông rạch biến đổi biên độ triều NBD, mực nước ngầm trầm tích Holocen dâng lên, vùng dâng cao mực nước đại thể tương ứng với vùng nhiễm mặn, song mức độ dâng cao mực nước ngầm điểm khác vùng không đồng Kết dự báo nêu xét tới ảnh hưởng NBD, cần tính tới mở rộng vùng xâm nhập mặn xảy tượng thời tiết cực đoan Hình 3.34: Sơ đồ kết dự báo dịch hạn nặng BĐKH điều chuyển ranh mặn hệ thống sông kiện NBD Sài Gòn – Đồng Nai theo kịch NBD RPC4.5 3.3 Phân tích ảnh hưởng hạn nặng BĐKH điều kiện NBD đến mở rộng vùng mặn 12 Hiện chưa có tài liệu mức độ hạn cao xảy BĐKH, dự báo cụ thể dịch chuyển ranh mặn xảy hạn điều kiện NBD Theo kết nghiên cứu Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam [28], nay, trường hợp lưu lượng tối thiểu mà hồ Dầu Tiếng (với bổ sung hồ Phước Hòa) cần xả xuống hạ lưu để đẩy mặn, giữ cho ranh mặn cách nhà máy nước Tân Hiệp phía hạ lưu vài km phải 20m3/giây Còn sông Đồng Nai, năm 2007, hồ Trị An hồ Srock PhuMieng xả xuống hạ lưu 98m3/giây tháng (từ 20 tháng đến 20 tháng 2) ranh có hàm lượng Cl-