Nghiên cứu và dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất tỉnh Thái Bình (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ THANH THỦY NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỈNH THÁI BÌNH Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62520501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2017 Cơng trình hồn thành tại: Bộ mơn Địa chất thủy văn, trường Đại học Mỏ Địa chất Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đặng Hữu Ơn PGS TS Đỗ Văn Bình Phản biện 1: PGS.TS Phạm Quý Nhân Phản biện 2: PGS.TS Đoàn Văn Cánh Phản biện 3: TS Lê Thị Thanh Tâm Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … … ngày … tháng… năm… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất Mở đầu Tính cấp thiết Luận án Thái Bình tỉnh ven biển nằm đồng châu thổ sông Hồng, bao bọc hệ thống sơng, biển khép kín với đường bờ biển chạy dài 50 km Tuy nhiên, nằm gần biển, nên tài nguyên nước nhạt đất có trữ lượng khơng lớn Các tầng chứa nước (TCN) có đặc điểm thuỷ địa hố phức tạp Nước mặn nước nhạt phân bố xen khơng theo quy luật, gây khó khăn cho việc khai thác sử dụng nước cư dân tỉnh Hiện tượng nhiễm mặn nhiễm bẩn tầng chứa nước tăng lên theo thời gian Những thách thức thiếu nước, khan nước nhạt hay nhiễm mặn nguồn nước trở thành vấn đề cấp bách Thái Bình đặc biệt trước tác động Biến đổi khí hậu nước biển dâng (BĐKH&NBD) Xuất phát từ thực tiễn trên, vấn đề “Nghiên cứu dự báo ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến nước đất tỉnh Thái Bình” cấp thiết để đánh giá thay đổi chất lượng, trữ lượng nước đất (NDĐ) khu vực nghiên cứu xây dựng kế hoạch ứng phó với xâm nhập mặn BĐKH&NBD gây cho địa phương Mục đích Luận án Nghiên cứu đánh giá cấu trúc Địa chất thủy văn (ĐCTV), đánh giá mối quan hệ NDĐ với yếu tố khí hậu, nước biển trạng khai thác Phân vùng ảnh hưởng nước mưa, nước mặt đến NDĐ khu vực nghiên cứu Dự báo ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt tầng chứa nước Holocen (qh) Pleistocen (qp), từ tính tốn trữ lượng nước nhạt khu vực nghiên cứu tương lai Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: ảnh hưởng khí hậu nước biển dâng tác động đến TCN Holocen Pleistocen tỉnh Thái Bình; - Phạm vi nghiên cứu: diện phân bố nước nhạt TCN Holocen Pleistocen tỉnh Thái Bình Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sử dụng, gồm: phương pháp thu thập xử lý tổng hợp tài liệu; phương pháp kế thừa chuyên gia; phương pháp khảo sát thực địa; phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực phương pháp mơ hình hóa Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án - Ý nghĩa khoa học: Luận án nghiên cứu quan hệ nhân tố khí hậu, mực nước sơng, biển đến nước đất khu vực nghiên cứu Trong đó, nước sơng - biển có quan hệ với nước đất theo quy luật tuyến tính phạm vi 1,5 km so với bờ biển, vào sâu đất liền mức độ ảnh hưởng giảm dần Nước mưa có ảnh hưởng đến tồn tầng chứa nước qh với lượng bổ cập thay đổi tùy thuộc đặc trưng thạch học, khả thấm nước diện tích sử dụng đất khu vực nghiên cứu Từ dự báo thay đổi ranh giới mặn – nhạt nước đất tầng chứa nước qh, qp theo kịch Biến đổi khí hậu nước biển dâng trường hợp đê biển có nâng cấp hệ thống đê biển bảo vệ - Ý nghĩa thực tiễn: từ kết đánh giá dự báo dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt NDĐ theo kịch BĐKH&NBD, luận án đề xuất định hướng khai thác hợp lý cho khu vực tỉnh TCN qh, qp đồng thời đề xuất giải pháp giảm thiểu, bảo vệ nhằm khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên Cơ sở tài liệu Luận án Thu thập số liệu từ kết nghiên cứu địa chất thủy văn khu vực Trung tâm quan trắc tài nguyên nước quốc gia tài liệu khảo sát thực địa, thí nghiệm trường như: quan trắc nồng độ Cl- TDS với 200 mẫu TCN để đánh giá phân bố ranh giới mặn – nhạt; đổ nước thí nghiệm để xác định hệ số thấm bề mặt kết quan trắc dao động mực nước sông, biển với nước đất điểm đo khu vực ven biển Ngồi ra, tác giả tổng hợp, thống kê số liệu khí tượng, thủy văn từ Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia kịch Biến đổi khí hậu nước biển dâng Bộ Tài nguyên Môi trường làm sở dự báo tác động chúng đến NDĐ tỉnh Thái Bình tương lai Luận điểm bảo vệ - Luận điểm 1: TCN Holocen chịu ảnh hưởng trực tiếp nước mưa nước sông, biển phạm vi 1,5 đến 3,0 km so với đường bờ với quan hệ tuyến tính Lượng mưa tăng, lượng bổ cập cho TCN qh trung bình ước tính khoảng 0,0003 m/ng góp phần rửa mặn nước đất với diện tích mặn thu hẹp khoảng 180 km2 so với năm 1996 Tầng chứa nước Pleistocen không chịu ảnh hưởng nước mưa mà chịu tác động trực tiếp hoạt động khai thác nước đất phần trình thấm xuyên từ TCN qh xuống với lượng thấm trung bình khoảng 2,03.10-7 ÷ 6,3.10-7 m/ng TCN qp chịu ảnh hưởng nước sông, biển phạm vi từ 1,5 đến 2,0 km so với đường bờ qua đường truyền áp - Luận điểm 2: Biến đổi khí hậu nước biển dâng ảnh hưởng trực tiếp đến TCN qh Tùy theo đặc trưng TCN, trạng sử dụng đất đê điều, diện tích vùng nước nhạt TCN qh tính đến năm 2100 theo kịch phát thải A2 bị thu hẹp khoảng 109,7 km2 trường hợp đê biển 42,9 km2 nâng cấp hệ thống đê biển, dẫn đến suy giảm trữ lượng nước nhạt toàn tỉnh tương lai Tuy nhiên, TCN qp chịu ảnh hưởng BĐKH&NBD mà chủ yếu chịu tác động hoạt động khai thác NDĐ với diện tích vùng nước nhạt bị thu hẹp khoảng 25 km2 tính đến năm 2100 tập trung khu vực phía Bắc tỉnh Những điểm Luận án Tác giả sử dụng kết khảo sát trạng chất lượng mặn nhạt để xác hóa lại ranh giới mặn – nhạt, đánh giá dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt NDĐ từ năm 1996 đến làm sở đánh giá dự báo cho tương lai Phân vùng khu vực chịu ảnh hưởng nước sơng – biển, tính tốn lượng bổ cập nước sông, biển, nước mưa đến thay đổi mực nước đất khu vực nghiên cứu mối tương quan chúng với thay đổi khí hậu, nước biển dâng Từ kết tính tốn, sử dụng mơ hình VISUAL MODFLOW với phần mềm SEAWAT để dự báo dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt NDĐ trước tác động BĐKH&NBD, ước tính trữ lượng nước nhạt cho khu vực nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý, khai thác phù hợp Cấu trúc Luận án Cấu trúc Luận án gồm chương không kể mở đầu kết luận Chương 1: Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến nước đất 1.1 Tổng quan nghiên cứu giới Việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng BĐKH&NBD đến NDĐ giới nhiều nhà khoa học quan tâm tập trung đánh giá ảnh hưởng lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ hay hoạt động khai thác nước ngầm đến nước đất như: Tony Arnel (1999), Sherif and Singh (1999), Ghosh Bobba (2002), N Mzila E B Shuy (2003), Dough Weatherill (2005), Melloul Collin (2006), Loáiciga, Pigel et al (2009), Sun Woo Chang, T Prabhakar Clement (2011), P Rasmussen el al (2013) Hầu hết cơng trình khoa học tập trung nghiên cứu vùng ven biển NDĐ nguồn nước nhạt quan trọng khu vực Hơn nữa, vùng chịu tác động trực tiếp trình xâm nhập mặn nước biển Biến đổi khí hậu ảnh hưởng lớn đến cường độ bổ sung nguồn nước cho NDĐ ảnh hưởng đến khả cung cấp nước nhạt cho vùng ven biển Các cơng trình đánh giá toàn diện tác động nước biển dâng đến trình xâm nhập mặn hai hệ thống nước đất (có áp khơng áp) Các nghiên cứu chế gây trình xâm nhập mặn đưa cơng thức tính tốn, dự báo giúp quản lý tốt tác động gia tăng mực nước biển đến tầng chứa nước ven biển Việc đánh giá ảnh hưởng BĐKH&NBD đến NDĐ toán phức tạp, giải tốt phương pháp đơn lẻ mà cần phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức kết hợp nhiều phương pháp khác nghiên cứu Hầu hết nghiên cứu sử dụng mơ hình tốn học, chế dịch chuyển mặn – nhạt hay sử dụng mơ hình số để tính tốn mơ hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT, mơ hình FEFLOW, SUTRA 1.2 Tổng quan nghiên cứu Việt Nam Hiện cơng trình nghiên cứu tác động BĐKH&NBD đến NDĐ hạn chế, hầu hết tập trung vào môi trường chung, đến kinh tế - xã hội tài nguyên nước mặt Các nghiên cứu nước đất tập trung xác định ranh giới mặn nhạt, nghiên cứu xâm nhập mặn, tính tốn thời gian tốc độ dịch chuyển ranh giới sở điều kiện địa chất thủy văn vùng nghiên cứu, lưu lượng khai thác yêu cầu mối quan hệ nước biển với NDĐ khu vực ven biển Hầu hết nghiên cứu đưa cảnh báo khả nhiễm mặn cơng trình khai thác dịch chuyển ranh giới mặn nhạt nhiên nghiên cứu tổng hợp biến đổi điều kiện tự nhiên hoạt động khai thác đến dịch chuyển ranh giới mặn nhạt nước đất ít, kể đến số cơng trình như: Nguyễn Văn Lâm (2004, 2015), Nguyễn Sơn (2007), Trần Thanh Xuân (2011), Nguyễn Văn Hoàng (Năm 2012), Đỗ Huy Cường (2012), Bùi Trần Vượng (2013), Trịnh Hoài Thu (2014), Nguyễn Thị Hạ (2016) Tổng hợp cơng trình nghiên cứu ngồi nước cho thấy vùng ven biển chịu tác động mạnh mẽ BĐKH&NBD Khi đánh giá ảnh hưởng chúng đến tài nguyên nước đất, cần xác định ranh giới mặn - nhạt tài liệu đo TDS, Cl- mẫu nước kết thăm dò địa vật lý điện Nghiên cứu quy luật biến đổi yếu tố khí hậu, nước sơng, nước biển ảnh hưởng đến tài nguyên nước đất khứ, từ dự báo thay đổi tương lai tác động chúng đến dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt nước đất Chương 2: Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng tỉnh Thái Bình 2.1 Đặc điểm địa chất Địa hình Thái Bình đồng thấp, phẳng thuộc châu thổ sông Hồng Độ cao tuyệt đối (1  m), dốc phía Đơng với độ dốc nhỏ Địa tầng vùng Thái Bình phân tầng từ cổ đến trẻ có phân vị địa tầng gồm: giới Proterozoi, giới Mesozoi, giới Kainozoi – hệ Neogen hệ Đệ tứ (trầm tích Pleistocen hạ - hệ tầng Lệ Chi, trầm tích Pleistocen trung – thượng – hệ tầng Hà Nội, trầm tích Pliestocen thượng – hệ tầng Vĩnh Phúc, trầm tích Holocen hạ - trung - hệ tầng Hải Hưng trầm tích Holocen thượng – hệ tầng Thái Bình) Khu vực giới hạn đứt gãy sâu Sông Hồng, Sông Chảy Sông Lô theo phương Tây Bắc - Đông Nam tạo nên đường bờ biển sở cho tồn tại, lưu thông vận động nước đất Từ đặc điểm biến đổi trầm tích hình thành TCN khu vực như: Neogen, Pleistocen Holocen Trong hầu hết TCN có triển vọng liên quan đến nhóm tướng lục địa thuộc pha biển lùi Còn tầng thấm nước yếu có thành phần chủ yếu sét bột thuộc tướng vũng vịnh, bãi bồi, hồ đầm lầy ven biển đặc trưng cho pha biển tiến lớn vào đồng TCN Neogen hình thành với nguồn gốc biển, q trình phong hóa, rửa lũa kéo dài có mối quan hệ với TCN bên trên, bên nên nước thường nước nhạt TCN Pleistocen hình thành giai đoạn biển lùi cuối thời kỳ Pleistocen sớm, Pleistocen - muộn cuối Pleistocen muộn thuộc hệ tầng Lệ Chi, Hà Nội Vĩnh Phúc Tuy nhiên, nước hệ tầng Lệ Chi Hà Nội có chất lượng tốt có lưu thông, trao đổi nước tốt, nước thường nhạt, có vùng ven biển chịu tác động trình biển tiến nên chất lượng nước mặn Chất lượng nước hệ tầng Vĩnh Phúc có chất lượng hơn, thường lợ đến mặn TCN Holocen hình thành giai đoạn Holocen sớm – muộn, chịu ảnh hưởng nhiều trình biển tiến, biển thối q trình hình thành trầm tích bề mặt khu vực ven biển, cửa sông, cửa biển… TCN chịu ảnh hưởng địa hình, xâm thực sơng q trình rửa trơi bề mặt nước mưa xen kẽ mùa mưa mùa khô, hoạt động nước chảy tràn bề mặt vào ô trũng ngập nước làm chất lượng nước TCN Holocen mặn - nhạt đan xen toàn vùng nghiên cứu 2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn Thái Bình nằm vị trí gần biển nên có đặc điểm ĐCTV tương đối phức tạp Các tập đất đá vụn thô xen kẽ hạt mịn sở để phân chia mặt cắt địa chất tầng chứa nước khác luân phiên với thành tạo chứa nước cách nước, gồm đơn vị địa chất thủy văn: tầng chứa nước lỗ hổng (Holocen, Pleistocen, Neogen) thành tạo thấm nước yếu Holocen – giữa, Pleistocen lớp cách nước trầm tích Neogen Trong đó, TCN Holocen phân bố bề mặt khu vực nghiên cứu với chất lượng nước nhạt nước lợ, mặn đan xen Vùng nước nhạt phân bố phần lớn huyện Vũ Thư, Hưng Hà, phần thành phố Thái Bình, dọc theo sông lớn ven biển Tiền Hải, Thái Thụy TCN Pleistocen phân bố rộng khắp toàn tỉnh bị phủ trầm tích trẻ Chất lượng nước thay đổi phức tạp Trong đó, nước nhạt phân bố tập trung phía Bắc tỉnh Đây dải kéo dài liên tục phạm vi huyện Hưng Hà, Đông Hưng, Quỳnh Phụ phần huyện Thái Thuỵ Khoảnh nước lợ đến mặn (nước có TDS > g/l) phân bố phần phía Nam tỉnh bao gồm huyện Kiến Xương, Tiền Hải, Vũ Thư phần diện tích huyện Thái Thuỵ TCN Neogen có độ giàu nước chất lượng nước không đồng đều, phụ thuộc vào điều kiện thành tạo, thành phần thạch học điều kiện địa chất thuỷ văn TCN chứa nước nóng, nước khống Tuy nhiên phạm vi nghiên cứu ảnh hưởng BĐKH&NBD đến NDĐ, tác giả không tập trung đánh giá TCN chúng nằm sâu 2.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn kịch Biến đổi khí hậu, nước biển dâng tỉnh Thái Bình 2.3.1 Đặc điểm khí hậu Thái Bình có khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm, gió mùa, chia thành hai mùa rõ rệt, mùa mưa mùa khô Theo kết tổng hợp từ năm 1960 trở lại diễn biến khí hậu cho thấy nhiệt độ, độ bốc trung bình có xu hướng gia tăng, độ ẩm khơng khí biến đổi lượng mưa có xu hướng giảm dần từ năm 1995 trở lại lượng mưa có xu hướng gia tăng Nhiệt độ (oC) 24.5 24 23.5 23 22.5 22 1955 y = 0.0061x + 11.141 1965 1975 1985 Năm 1995 2005 2015 Lượng mưa, mm Hình 2.5 Sự thay đổi nhiệt độ trung bình năm theo thời gian 4000 3000 2000 1000 1955 y = -7.7799x + 17129 1965 1975 1985 Năm 1995 2005 2015 Hình 2.9 Sự thay đổi lượng mưa theo thời gian 2.3.2 Đặc điểm thủy văn Thái Bình xem ốc đảo, ba mặt giáp sông, mặt giáp biển Biển Thái Bình có chế độ nhật triều với 50 km bờ biển, biên độ triều đạt tới m, nước biển có độ mặn (24  25) % Trong tỉnh Thái Bình có sơng lớn chảy qua, sơng Hồng, sơng Luộc, sông Trà Lý với tổng chiều dài sơng khoảng 200 km Hướng dòng chảy sông đa số theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Theo kết quan trắc từ năm 1960 đến cho thấy mực nước sông Hồng, sông Trà Lý nước biển có xu hướng gia tăng Mực nước sơng Luộc có xu hướng giảm phân lưu sơng Luộc chịu tác động sơng Hồng biển mà chủ yếu chịu ảnh hưởng hoạt động khai thác nước phục vụ nhu cầu tưới tiêu, thủy lợi sinh hoạt cho dân cư nhiều khu vực 2.3.3 Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng tỉnh Thái Bình Mức thay đổi lượng mưa 50 năm qua có xu hướng giảm dần theo thời gian Trong mức giảm theo thống kê tỉnh Thái Bình trung bình năm - 7% Dựa kết quan trắc theo thời gian, giả thiết kịch BĐKH&NBD Bộ tài nguyên Môi trường đưa gia tăng nhiệt độ, lượng mưa dâng cao mực nước biển theo mức phát thải B1, B2, A2 Trên sở kich ̣ bản BĐKH&NBD cho thấy đến năm 2100 tương ứng với mức 50 cm, 70 cm 85 cm theo kịch vùng ven biển Thái Thụy, Tiền Hải Kiến Xương bị ngập Vùng ngập Quỳnh Phụ, Hưng Hà, Đơng Hưng, Vũ Thư Diện tích ngập toàn tỉnh chiếm khoảng 35 % ứng với mực nước biển dâng 85 cm (bảng 2.2) Bảng 2.2 Diện tích ngập nước nước biển dâng theo kịch phát thải Vùng nghiên cứu Diện tích tự nhiên (km2) Diện tích ngập ứng với kịch NBD (km2) % Diện tích ngập ứng với kịch NBD 70 cm 117,58 85 cm 156,78 50 cm 30 70 cm 60 85 cm 80 Tiền Hải 195,97 50 cm 58,79 Thái Thụy 258,77 38,82 90,57 168,20 15 35 65 Kiến Xương 215,51 32,33 43,10 86,20 15 20 40 Quỳnh Phụ 208,40 10,42 20,84 52,10 10 25 Đông Hưng 205,83 6,18 14,41 20,58 10 Hưng Hà 212,93 4,26 10,65 17,04 Vũ Thư + TP Thái Bình 244,84 19,59 29,38 36,73 12 15 Toàn tỉnh 1.542,24 170,37 326,53 537,62 11,05 21,17 34,86 Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng khí hậu, thủy hải văn hoạt động khai thác đến nước đất tỉnh Thái Bình 3.1 Cấu trúc ĐCTV mối quan hệ với nhân tố khí hậu, thủy văn 3.1.1 Tầng chứa nước Holocen Dựa kết khảo sát địa chất thủy văn toàn tỉnh số tài liệu địa chất cơng trình, xây dựng sơ đồ phân bố cấu trúc ĐCTV toàn tỉnh nhằm đánh giá toàn diện TCN Ngoài ra, kết thí nghiệm đổ nước trường lấy mẫu phân tích thành phần thạch học phòng thí nghiệm, đánh giá tính thấm TCN, tác giả xây dựng sơ đồ phân bố vùng thấm khu vực nghiên cứu với vùng có mức độ thấm nước khác Trong đó, vùng có tính thấm trung bình tập trung chủ yếu khu vực phía Đơng Đơng Nam vùng nghiên cứu thuộc huyện Thái Thụy, Kiến Xương, Vũ Thư Vùng có tính thấm yếu phân bố tồn khu vực vùng có khả thấm nước phân bố chủ yếu phía Bắc Tây Bắc thuộc huyện Hưng Hà phần huyện Vũ Thư Từ kết đánh giá thành phần thạch học, trạng sử dụng đất, phân bố lớp phủ thực vật tính tốn phân vùng lượng bổ cập cho TCN qh Đây sở nhằm đánh giá vai trò bổ cập nước mưa cho TCN Ngoài ra, sử dụng kết khảo sát chất lượng NDĐ để xác định phân bố ranh giới mặn – nhạt TCN nhằm đánh giá dịch chuyển chúng theo thời gian (hình 3.6) Hình 3.6 Ranh giới mặn – nhạt TCN Hình 3.7 Ranh giới mặn – nhạt TCN qh năm 1996 năm 2014 qp năm 1996 năm 2014 So với kết nghiên cứu năm 1996 Lại Đức Hùng, diện tích vùng nước mặn toàn tỉnh TCN qh năm 2014 thu hẹp khoảng 180 km2 tổng diện tích vùng mặn trước 700,5 km2 diện tích vùng nhạt 521,1 km2 Với diện tích vùng nước mặn thu hẹp tập trung khu vực ven biển, theo sơ đồ phân bố vùng thấm cho thấy khu vực có khả thấm nước trung bình, bị che phủ bề mặt nên dễ dàng bị thấm nước mưa, làm hòa tan, rửa trơi thành phần mặn, gây nhạt hóa tầng chứa nước Một số điểm khu vực huyện Hưng Hà, Quỳnh Phụ, diện tích vùng nước mặn bị thu hẹp khơng nhiều lớp thấm nước lộ bề mặt, lượng bổ cập cho TCN Holocen không lớn Mực nước đất, m Mực nước biển, m 10 3 2.5 1.5 0.5 QT1-1 Q 155 QT1-5 QT1-10 QT1-12 Nước biển Thời gian quan trắc Hình 3.17 Đồ thị so sánh dao động mực nước TCN qh2 với nước biển khoảng cách 1,5  3,0 km so với biển - Đối với tầng chứa nước Pleistocen: Nước đất khoảng cách (1,5 ÷ 2,0) km so với đường bờ biển có quan hệ đồng biến với dao động nước biển chứng tỏ chúng có quan hệ thủy lực với ảnh hưởng gián tiếp trình truyền áp từ nước biển vào TCN (hình 3.23) Mực nước đất, m Mực nước biển, m -3 -3.2 -3.4 QT2-3 -3.6 QT 2-4 -3.8 -4 -1 -4.2 -2 -4.4 -3 -4.6 -4 -4.8 -5 -5 -6 QT2-5 QT2-1 QT2-11 Nước biển Thời gian quan trắc Hình 3.23 Đồ thị so sánh dao động mực nước TCN qp với nước biển khoảng cách 1,5  2,0 km so với biển Càng vào sâu đất liền, khoảng cách 3,0 km trở vào, mức độ ảnh hưởng nước biển đến NDĐ giảm dần Kết nghiên cứu cho thấy dao động lên xuống mực nước đất tầng chứa nước Pleistocen khu vực ven biển tương đồng với chu kỳ lên xuống thủy triều trễ (hình 3.24) Để đánh giá vai trò nước biển đến tầng chứa nước qp, tác giả xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính gia tăng mực nước biển mực nước đất khoảng cách 1,5 km so với đường bờ biển mực nước biển dâng lên 10 % mực nước đất tầng chứa nước qp tăng nhỏ từ 0,1 đến 0,2 % -3.95 3.5 -4 -4.05 2.5 -4.1 1.5 -4.15 -4.2 0.5 Mực nước biển, m -4.25 Mực nước biển Mực nước tầng qp Mực nước đất, m Hình 3.24 Đồ thị dao động mực nước biể n và mực nước TCN qp tại lỗ khoan quan trắc QT2-1, Thái Thụy 3.3.2 Xác định lượng bổ cập từ nước sông, biển vào nước đất Từ việc nghiên cứu mối quan hệ nước sông, biển với TCN, nhiên TCN qp nằm sâu nên lượng bổ cập nước sơng, biển cho TCN Vì vậy, việc tính tốn lượng bổ cập từ nước sơng, biển chủ yếu đánh giá cho TCN qh phạm vi gần sông, biển phạm vi 3,0 km so với đường bờ Căn vào phương trình Đuypuy, với hệ số thấm trung bình TCN 2,8 m/ng, lưu lượng nước đơn vị sông, biển bổ cập vào TCN thay đổi từ 0,000000882 đến 0,0000032 m2/ng vị trí gần sơng lượng bổ cập thường lớn Lượng nước bổ cập trung bình năm cho TCN qh thay đổi theo mùa lượng bổ cập vào mùa mưa thường cao mùa khô Lượng nước biển bổ cập cho TCN qh có thay đổi theo thời gian có xu hướng gia tăng năm trở lại có thay đổi điều kiện khí hậu, nước biển dâng Với khu vực chịu ảnh hưởng lớn sông, biển phạm vi 1,5 ÷ 3,0 km so với đường bờ, tổng lượng nước bổ cập cho TCN khoảng 300 m3/ngày 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng hoạt động khai thác nước tới NDĐ Theo số liệu thống kê Sở Tài nguyên Mơi trường tỉnh Thái Bình, tổng lượng NDĐ khai thác tồn tỉnh ước tính 479.679 m3/ngđ Lượng nước khai thác từ TCN qh2 205.815 m3/ngđ, qh1 36.857 m3/ngđ qp 226.933 m3/ngđ (hình 3.30) Tồn tỉnh có 288.679 giếng khoan 71.471 giếng đào Theo kết quan trắc mực NDĐ cho thấy mực nước TCN qh2 có thay đổi năm trở lại có xu hướng tăng nhẹ ảnh hưởng nước mưa, nước mặt Tính đến năm 2014, cơng trình quan trắc mực nước qh Q156 (Thụy Hà, Thái Thụy), tốc độ gia tăng mực nước trung bình khoảng 0,038 m tốc độ gia tăng mực nước trung bình cơng trình Q159 (Quỳnh Phụ) khoảng 0,096 m Còn TCN Pleistocen, khai thác với lưu lượng lớn gây ảnh hưởng đến trình hạ thấp mực NDĐ dẫn tới dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt theo thời gian Tính đến năm 2014, tốc độ suy giảm mực nước trung bình cơng trình quan trắc Q156a (Thái Hình 3.30 Lưu lượng nước đất khai Thụy) khoảng 0,16 m/năm; thác theo đơn vị hành Q158a (Thái Thụy) khoảng 0,13 m/năm cơng trình Q159a, Q159b (Quỳnh Phụ) khoảng 0,17 m/năm Để đánh giá ảnh hưởng hoạt động khai thác tới NDĐ, tác giả tính toán lượng nước bổ cập vào TCN dựa vào biến đổi mực nước theo thời gian Trong đó: - Đối với tầng chứa nước Holocen: mực nước đất có biên độ dao động đồng xu hướng gia tăng từ năm 1996 trở lại đây, nhiên chúng có biến đổi theo mùa, tốc độ suy giảm mực nước trung bình 0,03 m/năm Lượng nước tồn tỉnh khai thác ước tính 88.730 m3/ng Như vậy, so sánh với lượng nước tính tốn bổ cập nước mưa nước mặt khu vực nghiên cứu TCN Holocen cho thấy lượng nước hoạt động khai thác nhỏ nhiều so với lượng nước bổ cập nước mưa, nước mặt - Đối với tầng chứa nước Pleistocen: tầng sản phẩm khai thác sử dụng với lưu lượng lớn dẫn đến thay đổi mực nước suy giảm trữ lượng nước theo thời gian Mực nước đất suy giảm trung bình từ 0,13 ÷ 0,17 m/năm, lượng nước tồn tỉnh với trung bình 70% diện tích đất tự nhiên ước tính đạt khoảng 354.930 m3/ng Lượng bổ cập q trình thấm xun từ sơng, biển vào tầng chứa nước qp ước tính gần 1.000 m3/ng, chiếm phần nhỏ, khoảng 1% Do vậy, tiếp tục trì tốc độ khai thác nước nay, trữ lượng nước đất TCN qp bị ảnh hưởng ranh giới mặn – nhạt dịch chuyển vào sâu bên đất liền Như vậy, theo kết tính tốn, tổng lượng nước khai thác tầng chứa nước ước tính đạt 443.660 m3/ng Chương 4: Dự báo ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến nước đất tỉnh Thái Bình 4.1 Cơ sở dự báo ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến nước đất tỉnh Thái Bình Để có sở liệu chạy mơ hình dự báo ảnh hưởng BĐKH&NBD đến NDĐ khu vực nghiên cứu, tác giả tổng hợp, đánh giá nhân tố ảnh hưởng phân vùng chịu ảnh hưởng yếu tố cho tầng chứa nước - Đối với TCN qh: chịu ảnh hưởng nước mưa nước sơng, biển khoảng cách 1,5 ÷ 3,0 km so với đường bờ Từ trạng sử dụng đất đặc trưng thạch học, lượng bốc xây dựng sơ đồ phân bố vùng bổ cập cho TCN Holocen, lượng bổ cập thay đổi từ ÷ 25% Từ năm 1995 ÷ 2014, lượng mưa có mức độ gia tăng từ 0,9 ÷ 1% (từ 1.267,4 cm đến 1.587,6 cm), nhiệt độ trung bình năm tăng từ 22,8 đến 23,6oC, lượng bốc giảm 0,07 % (từ 904,7 cm xuống 842,1 cm) Tổng lượng nước bổ cập từ nước mưa cho TCN ước tính khoảng (0,0003  0,00032) m/ng - Đối với TCN qp: nước đất có quan hệ trực tiếp với nước mưa mà phần bổ cập từ TCN bên xuống từ bên sườn vào Lượng nước thấm xuyên bổ cập cho TCN bên xuống thay đổi từ 2,03.10-7 ÷ 6,3.10-7 m/ng Theo trạng phân bố mặn – nhạt TCN qp cho thấy khu vực nước nhạt tập trung chủ yếu phía Bắc tỉnh Hiện nay, hoạt động khai thác nước làm cho mực nước đất hạ thấp theo thời gian, dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt với diện tích bị thu hẹp khoảng 17 km2 so với năm 1996 Dựa đồ trạng khai thác ranh giới mặn – nhạt TCN qp cho thấy hầu hết điểm bị thu hẹp diện tích nằm gần giếng khai thác nước tỉnh Từ kết tổng hợp nhu cầu sử dụng nước tương lai trạng khai thác nước, trạng sử dụng đất, đặc trưng điều kiện khí hậu khu vực, tác giả dự báo thay đổi nhân tố điều kiện tự nhiên, chưa có tác động BĐKH&NBD gồm: diện tích sử dụng đất, thay đổi lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ dâng lên mực nước biển lượng bổ cập TCN tương lai Đồng thời, dự báo thay đổi điều kiện trường hợp có BĐKH&NBD để từ đánh giá tác động thay đổi khí hậu dâng lên nước biển đến TCN khu vực nghiên cứu 4.2 Xây dựng mơ hình dự báo Để xây dựng mơ hình dự báo biến đổi ranh giới mặn – nhạt nước đất trước tác động Biến đổi khí hậu nước biển dâng, tác giả sử dụng mơ hình VISUAL MODFLOW với phần mềm SEAWAT Trong thực sơ đồ hóa điều kiện ĐCTV phản ánh điều kiện tồn nước đất gồm: cấu tạo địa chất, thành phần đất đá, bề dày TCN thông số ĐCTV, ranh giới mặn – nhạt có, động thái nước đất điều kiện tự nhiên điều kiện tự nhiên bị phá huỷ, ảnh hưởng sơng biển, khí hậu tới nước đất, trạng đê biển Xây dựng sơ đồ phân bố vùng thấm, giá trị lượng bổ cập bốc hơi, đồ đẳng mực nước đất điều kiện mơ hình để mô dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt NDĐ khu vực nghiên cứu 4.3 Kết mơ hình dự báo thay đổi mực nước đất Mực nước dưới đấ t là mô ̣t yế u tố rấ t quan tro ̣ng ảnh hưởng trực tiế p đế n dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt thay đổi trữ lượng nước nhạt TCN khu vực nghiên cứu Sau xây dựng mô hình dự báo, tác giả đã xác đinh ̣ đươ ̣c sự biế n đổ i mực nước TCN khu vực nghiên cứu trường hợp chưa có Biến đổi khí hậu nước biển dâng có tác động thay đổi khí hậu, nước biển dâng 4.3.1 Đối với tầng chứa nước Holocen Tầ ng chứa nước qh có sớ lươ ̣ng giế ng khai thác không nhiề u lại liên tục bổ cập nước mưa, nước mặt xu thế biế n ̣ng mực nước của TCN không rõ rê ̣t Theo kết quan trắc mực nước TCN qh có xu hướng tăng nhẹ so với năm trước đây, đặc biệt vùng NDĐ TCN qp nhạt khai thác tập trung phục vụ sinh hoạt Những khu vực TCN qp mặn, nước TCN qh nhạt, khai thác sử dụng mực nước có xu hướng giảm khơng nhiề u liên tục bổ cập nước mưa, nước mặt - Trong trường hợp chưa có BĐKH&NBD, mực nước có gia tăng khu vực phía Bắc tỉnh với mức tăng khoảng 0,2 ÷ 0,3 m đến năm 2100 Trong khu vực phía Nam ven biển mực nước thay đổi theo thời gian (hình 4.16) Hình 4.16 Mực nước TCN Holocen năm 2100 chưa có BĐKH&NBD Hình 4.18 Mực nước tầng chứa nước Holocen năm 2100 theo kịch A2 - Theo kết dự báo với kịch BĐKH&NBD đế n năm 2100, mực nước giảm trung bình từ 0,5 đến 0,8 m, lỗ khoan Q158 mực nước giảm 0,52 m (từ 0,64 m thời điể m hiê ̣n ta ̣i xuố ng 0,12 m năm 2100 theo kich ̣ bản A2) (hình 4.18) 4.3.2 Đối với tầng chứa nước Pleistocen Tầ ng chứa nước Pleistocen TCN đươ ̣c khai thác chủ yế u phục vụ nhu cầu sinh hoạt, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu Điều tác động đến hạ thấp mực nước của TCN tương lai Theo số liệu quan trắc mực nước kết hợp đồ thị tính tốn đến năm 2014, hầu nước TCN qp cơng trình quan trắc suy giảm theo thời gian Hình 4.20 Mực nước TCN Pleistocen năm 2100 chưa có BĐKH&NBD Hình 4.22 Mực nước tầng chứa nước Pleistocen năm 2100 theo kịch A2 Sự thay đổi mực nước TCN Pleistocen thay đổi trường hợp chưa có BĐKH&NBD có tác động thay đổi khí hậu dâng lên nước biển Theo dự báo mực nước của TCN qp đế n năm 2100 giảm đế n gần 10 m Khu vực phía Bắ c tỉnh (các xã An Quý, An Bài, huyê ̣n Quỳnh Phu ̣), ta ̣i lỗ khoan Q159a, mực nước giảm từ 2,69 m xuố ng -11,32 m (năm 2100) khu vực nước nhạt với công trình cấp nước tập trung, khai thác lưu lượng lớn 4.4 Kết mơ hình dự báo thay đổi ranh giới mặn nhạt nước đất chưa có biến đổi khí hậu nước biển dâng Sau xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đấ t, tiế n hành dự báo sự dich ̣ chuyể n của biên mă ̣n TCN điều kiện chưa có thay đổi khí hậu dâng lên nước biển theo kịch BĐKH&NBD Kế t quả cho thấ y xu thế mă ̣n nha ̣t biế n đổ i rấ t phức ta ̣p, tùy thuộc vào điều kiện trạng chất lượng nước, trạng sử dụng đất trạng đê điều điều kiện khí hậu tương lai 4.4.1 Đối với tầng chứa nước Holocen: Kết mơ hình dự báo cho thấy với gia tăng lượng nước mưa theo thời gian mực nước sơng, biển có xu hướng tăng nhẹ, cao ngang với mực NDĐ khu vực ven biển nên TCN Holocen có xu hướng rửa nhạt, đặc biệt khu vực ven sông Trà Lý thuộc Đông Hưng, Kiến Xương, Tiền Hải (bảng 4.6) Trong đó, khu vực ven biển Thái Thụy, chịu ảnh hưởng nước biển xâm nhập mặn từ nước biển vào cửa biển Thái Bình nên TCN qh bị nhiễm mặn vào sâu đất liền 4.4.2 Đối với tầng chứa nước Pleistocen: Do chịu ảnh hưởng điều kiện khí hậu nước sông, biển mà chủ yếu chịu tác động hoạt động khai thác nước đất, xu biến đổi ranh giới mặn – nhạt TCN thay đổi không đáng kể (bảng 4.6), chủ yếu thu hẹp diện tích vùng nước nhạt điểm tập trung cơng trình khai thác nước tỉnh Bảng 4.6 Diện tích nước mặn tầng chứa nước theo thời gian Diện tích mặn tầng chứa nước (km2) Thời gian TCN Holocen TCN Pleistocen Hiê ̣n ta ̣i 521,132 905,375 2020 505,007 907,595 Năm 2060 453,99 917,270 2100 417,64 928,940 4.5 Kết mô hình dự báo thay đổi ranh giới mặn – nhạt NDĐ trước tác động Biến đổi khí hậu nước biển dâng 4.5.1 Dự báo thay đổi ranh giới mặn – nhạt NDĐ trường hợp đê biển - Đối với tầng chứa nước Holocen: sự biế n đổ i ranh giới mặn – nhạt rấ t rõ rê ̣t, diê ̣n tích nước mă ̣n tăng dầ n theo các giai đoa ̣n, đó khu vực ven biển diê ̣n tích nước mă ̣n tăng ma ̣nh hơn, biên mă ̣n lấ n sâu vào lu ̣c đia.̣ Theo kich ̣ bản phát thải A2, đế n năm 2100 diê ̣n tích nước mă ̣n theo dự báo 630,869 km2, tăng lên 109,74 km2 (khoảng 20%) so với Bảng 4.7 Diện tích nước mặn TCN Holocen theo kịch phát thải Diê ̣n tích nước mă ̣n theo kich ̣ bản phát thải (km2) Năm B1 B2 A2 2020 535,941 540,298 545,172 2060 564,023 574,519 585,108 2100 601,002 615,195 630,869 - Đối với tầng chứa nước Pleistocen: Theo kết nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng khí hậu nước biển đến NDĐ khu vực cho thấy TCN qp chiụ ảnh hưởng của BĐKH&NBD mà chủ yếu hoạt động khai thác Kế t quả mô hình dự báo cho thấ y diê ̣n tích nước mă ̣n TCN tăng dầ n theo các năm và theo các kich ̣ bản phát thải (B1, B2, A2) (bảng 4.8) Những năm cuố i của thế kỷ 21, ranh giới mă ̣n nha ̣t bi ̣ tác đô ̣ng lớn hơn, biế n đổ i nhanh Theo kich ̣ bản phát thải cao, đế n năm 2100 diê ̣n tích nước mă ̣n theo dự báo 935,985 km2, tăng lên 30,61 km2 (khoảng 3,5%) so với Bảng 4.8 Diện tích nước mặn TCN Pleistocen theo kịch phát thải Diê ̣n tích nước mă ̣n theo kich ̣ bản phát thải (km2) Năm B1 B2 A2 2020 907,975 908,885 910,015 2060 917,375 919,045 921,435 2100 929,825 931,675 935,985 Dựa kết dự báo cho TCN cho thấy thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, độ bốc dâng cao mực nước biể n làm gia tăng diê ̣n tích nước mă ̣n TCN Holocene và Pleistocene Diện tích vùng nước mặn TCN qh chịu ảnh hưởng trực tiếp từ diện tích vùng ngập theo kịch BĐKH&NBD Trong đó, TCN qp, xu thế mă ̣n phân bố chủ yếu ta ̣i khu vực phía Nam - Đông Nam, diê ̣n tích mă ̣n tăng lên ranh giới mặn – nhạt khu vực Đông Hưng, Thái Thụy, Hưng Hà 4.5.2 Dự báo thay đổi ranh giới mặn – nhạt NDĐ trường hợp nâng cấp đê biển - Đố i với tầ ng chứa nước Holocene: sự biế n đổ i NDĐ rấ t rõ rê ̣t, diê ̣n tích nước mă ̣n tăng dầ n theo các giai đoa ̣n đặc biệt khu vực ven biển Tiền Hải, Thái Thụy, biên mă ̣n lấ n sâu vào lu ̣c địa Theo kich ̣ bản phát thải A2, đế n năm 2100, ranh giới mă ̣n nha ̣t biế n đổ i nhanh nước đất chiụ ảnh hưởng ma ̣nh của nước biể n dâng Diê ̣n tích nước mă ̣n tăng lên 564,056 km2, tăng 42,93 km2 (khoảng 8%) so với (bảng 4.9) Bảng 4.9 Diện tích nước mặn TCN qh theo kịch phát thải Diê ̣n tích nước mă ̣n theo kich ̣ bản phát thải (km2) Năm B1 B2 A2 2020 524,565 526,557 530,420 2060 535,997 540,148 547,510 2100 550,565 554,762 564,050 - Đối với tầng chứa nước Pleistocen: xu thế mă ̣n phân bố chủ yếu ta ̣i khu vực phía Nam - Đông Nam tăng lên ranh giới khu vực Đông Hưng, Thái Thụy, Hưng Hà Theo kich ̣ bản phát thải cao, đế n năm 2100 diê ̣n tích nước mă ̣n toàn vùng nghiên cứu theo dự báo 931,005 km2, tăng lên 25,6 km2 (khoảng 3%) so với (bảng 4.10) Bảng 4.10 Diện tích nước mặn TCN qp theo kịch phát thải Diê ̣n tích nước mă ̣n theo kich ̣ bản phát thải (km2) Năm B1 B2 A2 2020 906,421 907,132 908,466 2060 914,865 916,015 918,925 2100 925,837 927,680 931,005 Như thấy chưa có BĐKH&NBD, NDĐ TCN Holocen có xu hướng rửa mặn Tuy nhiên với thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, độ bốc dâng cao mực nước biể n theo kịch BĐKH&NBD sẽ làm gia tăng diê ̣n tích nước mă ̣n TCN Holocene và Pleistocene Tuy nhiên, trường hợp đê biển tại, tác động BĐKH&NBD đến TCN lớn so với trường hợp nâng cấp hệ thống đê biển Theo kết tính tốn, diện tích vùng nước nhạt với đê biển tương ứng với kich ̣ bản A2 đế n năm 2100 so với có nâng cấp đê biển TCN qh 66,8 km TCN qp 4,98 km2 Do đó, việc cải tạo, nâng cấp hệ thống đê biển giải pháp cơng trình có ý nghĩa giảm thiểu tác động BĐKH&NBD đế n NDĐ tỉnh Thái Bình 4.6 Tiềm tài nguyên nước đất tỉnh Thái Bình Sau hoàn thiê ̣n mơ hình dự báo, vào thay đổi mực nước TCN theo thời gian kết phân bố diện tích vùng nước nhạt xác định từ mơ hình đặc trưng TCN, tác giả xác đinh ̣ đươ ̣c trữ lươ ̣ng NDĐ của TCN Holocene và Pleistocene theo từng năm ứng với kich ̣ bản BĐKH&NBD 4.6.1 Tầng chứa nước Holocen  Trường hợp chưa có BĐKH&NBD: Tài nguyên nước nhạt có xu hướng tăng theo thời gian Trong đó, với lượng mưa tăng, mực nước biển dâng nhẹ NDĐ TCN Holocen rửa mặn Tuy nhiên, khu vực ven biển Thái Thụy xâm nhập mặn vùng cửa biển nên trữ lượng nước nhạt khu vực có suy giảm Tính đến năm 2100, lượng nước nhạt toàn tỉnh tăng khoảng 103,18 triệu m3 so với  Trường hợp có Biến đổi khí hậu nước biển dâng: Trữ lươ ̣ng nước dưới đấ t nha ̣t có xu hướng giảm dầ n theo các năm với mức đô ̣ phát thải khí nhà kiń h khác với trữ lượng nước nhạt thay đổi theo huyện theo kịch khác tương ứng với trường hợp đê biển có nâng cấp hệ thống đê biển - Trong trường hợp đê biển tại: Theo kết tính tốn biểu đồ đánh giá cho thấy trữ lượng nước nhạt TCN Holocen phân bố không đồng Lượng nước nhạt (triệu m3) toàn tỉnh, nước nhạt phân bố với trữ lượng lớn huyện Thái Thụy, Hưng Hà, Vũ Thư thành phố Thái Bình Trữ lượng nước nhạt có xu hướng giảm mạnh khu vực ven biển, tập trung hai huyện Thái Thụy, Tiền Hải chịu tác động mạnh dâng lên nước biển Trữ lượng nước nhạt giảm mạnh theo kịch phát thải cao A2 Tính đế n năm 2100, trữ lươ ̣ng nước nha ̣t TCN Holocene toàn tỉnh ứng với kich ̣ 3 bản chỉ còn 492,443 triê ̣u m (giảm 263,663 triê ̣u m so với hiê ̣n ta ̣i) 240.0 190.0 140.0 Hiện tại 90.0 Năm 2020 40.0 Năm 2060 -10.0 Đông Hưng Hà Kiến Hưng Xương Quỳnh Thái Thụy Tiền Hải Vũ Thư + Tp Phụ Thái Bình Năm 2100 Lượng nước nhạt (triệu m3) Hình 4.30 Lượng nước nhạt TCN qh theo kịch A2 với đê biển - Trong trường hợp có nâng cấp đê biển: Theo kết tính tốn cho thấy lượng nước nhạt tồn tỉnh có xu hướng suy giảm theo kịch BĐKH&NBD Trong đó, với lượng mưa, nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng lên xâm nhập mặn vùng ven biển xảy lớn Nước nhạt phân bố với trữ lượng lớn huyện Thái Thụy, Hưng Hà, Vũ Thư thành phố Thái Bình Trữ lượng nước nhạt có xu hướng tăng nhẹ sâu đất liền rửa nhạt nước mưa Những khu vực ven biển Thái Thụy, Tiền Hải chịu tác động dâng lên nước biển, đất đá khu vực có khả thấm nước tốt, lượng nước nhạt có xu hướng suy giảm mạnh theo thời gian 240.0 190.0 140.0 Hiện tại 90.0 Năm 2020 40.0 Năm 2060 -10.0 Đông Hưng Hà Kiến Hưng Xương Quỳnh Thái Thụy Tiền Hải Vũ Thư + Tp Phụ Thái Bình Năm 2100 Hình 4.32 Lượng nước nhạt TCN qh theo kịch A2 nâng cấp đê biển Đến năm 2100, với mức độ phát thải khí nhà kính cao (A2), lượng nước nhạt tỉnh trường hợp nâng cấp đê biển ước tính Lượng nước nhạt (triệu m3) 548,073 triệu m3, giảm 298 triệu m3 Như vậy, đê biển góp phần giữ gần 56 triệu m3 nước nhạt cung cấp cho khu vực nghiên cứu Do đó, tiếp tục tăng mức đê biển cao làm giảm xâm nhập mặn nước biển vào TCN 4.6.2 Tầng chứa nước Pleistocen  Khi chưa có Biến đổi khí hậu nước biển dâng: Dựa vào kết tính tốn tài ngun nước nhạt tồn tỉnh cho thấy chưa có BĐKH&NBD, lượng nước nhạt có xu hướng giảm theo thời gian Trong đó, với lượng mưa tăng, mực nước biển dâng nhẹ, lưu lượng khai thác cố định TCN Pleistocen bị nhiễm mặn Tính đến năm 2100, lượng nước nhạt toàn tỉnh giảm khoảng 92,78 triệu m3 so với  Khi có Biến đổi khí hậu nước biển dâng: - Trong trường hợp đê biển tại: Dựa vào trạng phân bố mặn – nhạt NDĐ kết tính tốn lượng nước nhạt tồn tỉnh cho thấy phía Nam Đơng Nam tỉnh, huyện Tiền Hải, Kiến Xương, Vũ Thư TP Thái Bình, nước hầu hết mặn Sự thay đổi lượng nước nhạt tồn tỉnh có xu hướng giảm theo kịch BĐKH&NBD không nhiều NDĐ nằm sâu chủ yếu chịu tác động hoạt động khai thác Nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền, tác động đến khu vực Quỳnh Phụ, Thái Thụy, Đông Hưng, Hưng Hà làm suy giảm lượng nước nhạt Tính đến năm 2100, theo kịch phát thải A2, lượng nước nhạt so với 103,6 triệu m3 490.0 390.0 290.0 Hiện tại 190.0 Năm 2020 Năm 2060 90.0 -10.0 Năm 2100 Đông Hưng Hà Kiến Hưng Xương Quỳnh Thái Thụy Tiền Hải Vũ Thư + Tp Thái Phụ Bình Hình 4.35 Lượng nước nhạt TCN qp theo kịch A2 với đê biển - Trong trường hợp nâng cấp đê biển: Cũng giống trường hợp đê biển tại, BĐKH&NBD gây ảnh hưởng đến TCN qp Trong đó, khu vực ven biển Tiền Hải, Thái Thụy, Vũ Thư, Kiến Xương bị mặn Lượng nước nhạt huyện Quỳnh Phụ, Đông Hưng, Hưng Hà phần Thái Thụy có xu hướng giảm dần theo thời gian kịch phát thải không lớn Theo kết tính Lượng nước nhạt (triệu m3) tốn, lượng nước nhạt bị theo kịch phát thải khí nhà kính A2 tính đến năm 2100 so với 94,2 triệu m3 Như vậy, trường hợp phát thải khí nhà kính này, tính đến thời gian năm 2100, lượng nước nhạt đê biển giữ lại TCN qp 9,4 triệu m3 490.0 390.0 290.0 Hiện tại 190.0 Năm 2020 90.0 Năm 2060 -10.0 Đông Hưng Hưng Hà Kiến Xương Quỳnh Thái Thụy Tiền Hải Vũ Thư + Tp Phụ Thái Bình Năm 2100 Hình 4.37 Lượng nước nhạt TCN qp theo kịch A2 nâng cấp đê biển 4.7 Đề xuất giải pháp quản lý, khai thác hợp lý tài nguyên nước đất 4.7.1 Các giải pháp ngăn ngừa, giảm thiểu tác động nước biển đến nước đất - Nâng cấp, xây dựng hệ thống đê biển khu vực ven biển để ngăn chặn dâng cao nước biển tràn vào đất liề n đồng thời xây dựng cống ngăn mặn thoát nước ngày mưa lũ Hiện tại, hầu hết khu vực ven biển Tiền Hải, Thái Thụy có đê biển nhiên để đảm bảo tránh xâm nhập nước biển vào đất liền, cần tiến hành nâng cấp chiều cao đê, gia cố thường xuyên điều chỉnh cho phù hợp với quy luật xói lở, bồi tụ đất đá - Quy hoạch điều chỉnh chế độ khai thác, hạn chế khai thác nước vùng nhạt, đặc biệt khu vực trung tâm phễu hạ thấp (như Hưng Hà, An Bài, Đông Hưng phần huyện Quỳnh Phụ) Khai thác nước mặn vùng mặn để thực nuôi trồng thủy sản ngành công nghiệp phụ trợ sử dụng nước mặn Tăng cường công tác quản lý, quy hoạch hạn chế khai thác cho vùng cụ thể + Ở khu vực phía Bắc, Tây Bắc tỉnh (huyện Hưng Hà, Quỳnh Phụ), khu vực ven biển Tiền Hải phần huyện Thái Thụy tiến hành khai thác nước tập trung giếng khoan đường kính nhỏ TCN qh chiều sâu 20  30 m; + Khai thác nước TCN qp giếng khoan đường kính nhỏ chiều sâu 60  90 m cơng trình cấp nước tập trung với lỗ khoan khai thác có chiều sâu 60  150 m khu vực phía Bắc tỉnh gồm: huyện Hưng Hà, Đông Hưng, Quỳnh Phụ phần Thái Thụy; + Đối với khu vực khó khăn nguồn nước khơng đảm bảo chất lượng, nước bị mặn hầu hết TCN, khó khai thác… khuyến cáo người dân sử dụng nước mưa để ăn uống, sử dụng nước từ giếng đào, ao, hồ… để sinh hoạt (tắm giặt, rửa, vệ sinh…) hay sử dụng nguồn nước từ sông xử lý trạm cấp nước tập trung để cung cấp cho ăn uống, sinh hoạt - Cải tạo, nâng cấp tăng cường xây dựng hồ chứa nước nhân tạo, áp dụng mơ hình, giải pháp tăng cường bổ sung nhân tạo cho nước đất, đảm bảo trì nguồn trữ lượng nước đất cho đô thị vùng khan nước Phát triển chiến lược nghiên cứu khoa học công nghệ, đưa giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm tăng cường bổ sung nhân tạo cho nước đất - Cải tạo, nâng cấp, phát triển mạng lưới kênh mương thủy lợi để đảm bảo tiêu thoát nước, phục vụ tưới tiêu, cung cấp nguồn nước nhạt bổ sung cho tầng chứa nước khu vực nghiên cứu 4.7.2 Các giải pháp trì, bảo vệ nước đất - Xây dựng ban hành quy định bảo vệ, trì nguồn bổ cập khai thác nước đất, hướng dẫn việc lồng ghép quy hoạch phát triển với bảo vệ tài nguyên NDĐ; - Điều tra, đánh giá tiềm nước đất vùng ven biển quản lý tổng hợp nguồn nước nhằm định hướng khai thác sử dụng hợp lý; - Đánh giá khả tự bảo vệ tác động biến đổi khí hậu, xác định nguy gây nhiễm mặn tài nguyên nước đất cách chi tiết Đẩy mạnh nghiên cứu khoa học tìm giải pháp xử lý nước mặn thành nước nhạt tái sử dụng nguồn nước qua sử dụng; - Tăng cường xây dựng phát triển hệ thống quan trắc động thái nước đất khu vực có nguy chịu ảnh hưởng BĐKH&NBD Xây dựng hệ thống thông tin liệu phục vụ quản lý khai thác sử dụng nước đất đồng thời thực đánh giá tác động môi trường chiến lược (ĐMC) cho tất phương án khai thác sử dụng nước đất khu vực nhằm quản lý tốt nguồn tài nguyên thiên nhiên Nâng cao nhận thức cộng đồng BĐKH&NBD ý nghĩa việc bảo vệ nguồn tài nguyên nước đất trước tác động chúng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Chất lượng NDĐ phân bố không đồng đều, mặn – nhạt đan xen tác động chu kỳ tiến hóa địa chất, mưa kỳ lũ lụt năm đặc biệt TCN Holocen Diện tích vùng nước mặn TCN Holocen năm 2014 thu hẹp lại khoảng 180 km2 so với năm 1996 Còn TCN Pleistocen, khu vực nước nhạt phân bố tập trung phần phía Bắc tỉnh với diện tích bị thu hẹp so với năm 1996 nhiên không đáng kể, giảm từ 922,5 km2 xuống 905,4 km2 - Nước đất khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng nước mưa đặc biệt TCN Holocen với lượng nước mưa bổ cập vào mùa mưa chiếm khoảng (25  27) %, tổng lượng nước bổ cập tính tốn khoảng (0,0003  0,00032) m/ng Nước sơng, biển có ảnh hưởng đến TCN phạm vi 3,0 km so với đường bờ TCN qh ảnh hưởng truyền áp đến TCN qp khoảng 1,5 ÷ km Tổng lượng nước bổ cập cho TCN qh ước tính khoảng 345.460 m3/ngày - Để dự báo ảnh hưởng BĐKH&NBD, tác giả sử dụng mơ hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT trường hợp: chưa có BĐKH&NBD có tác động BĐKH&NBD với trường hợp đê biển có nâng cấp hệ thống đê biển Kết dự báo cho thấy TCN qh, chưa có BĐKH&NBD, NDĐ có xu hướng rửa mặn Tuy nhiên, có tác động chúng NDĐ có xu hướng xâm nhập mặn khu vực ven biển Tương ứng với kich ̣ bản A2 đế n năm 2100, trường hợp đê biển tại, diê ̣n tích vùng nước nhạt bị thu hẹp 109,7 km2 so với Và trường hợp nâng cấp đê biển, diện tích vùng nước nhạt bị thu hẹp 42,9 km2 so với Còn TCN qp, diê ̣n tích vùng nước mă ̣n TCN tăng dầ n theo các năm Trong đó, theo kịch A2, diện tích vùng mặn trường hợp đê biển là 935,985 km2, thu hẹp diện tích vùng nước nhạt 30,6 km2 so với Và trường hợp nâng cấp đê biển, diê ̣n tích vùng nước nhạt theo kịch A2 thu hẹp 25,6 km2 Như vậy, đê biển góp phần giữ gần 56 triệu m3 nước nhạt cho TCN qh gần 9,4 triệu m3 cho TCN qp khu vực nghiên cứu Kiến nghị - Kết nghiên cứu sử dụng đề xuất định hướng, quy hoạch, điều chỉnh khai thác hợp lý, bảo vệ TCN trước nguy dịch chuyển sâu ranh giới mặn vào đất liền - Để tránh tác động BĐKH&NBD đến NDĐ tỉnh Thái Bình, nhà quản lý cần tập trung xây dựng, bảo vệ đê điều ngăn nước biển xâm nhập sâu vào đất liền, tăng cường giải pháp bổ sung nhân tạo NDĐ cho vùng bị nhiễm mặn nhiều, phát triển mạng lưới quan trắc tự động, hệ thống thông tin địa lý quản lý bảo vệ tài nguyên nước, thực đánh giá tác động môi trường chiến lược phương án khai thác sử dụng NDĐ khu vực nhằm quản lý tốt nguồn tài nguyên thiên nhiên Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng việc bảo vệ, khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ Tiếng Việt: Trần Thị Thanh Thủy, Đỗ Văn Bình (2012), Đánh giá trạng mơi trường nước tỉnh Thái Bình Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng hợp lý, Hội nghị Khoa học lần thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, trang 145 – 151 Trần Thị Thanh Thủy, Nguyễn Chí Nghĩa (2012), Nghiên cứu biến đổi khí tượng đến dao động mực nước đất tỉnh Thái Bình, Hội nghị Khoa học lần thứ 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, trang 124 – 130 Tran Thi Thanh Thuy, Do Van Binh (2012), Features of the water environment at Thai Binh province and the solution for it sustainable mining and utilization, Conference of Mining, page 469 – 476 Trần Thị Thanh Thủy (2014), Hiện trạng phân bố mặn – nhạt nước đất tỉnh Thái Bình đề xuất giải pháp khai thác hợp lý, Hội nghị Khoa học lần thứ 21 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, trang 389 – 396 Trần Thị Thanh Thủy (2015), Đánh giá mối quan hệ mực nước sông, nước biển với nước đất tỉnh Thái Bình, Hội thảo kỷ niệm 10 năm thành lập Bộ môn Địa sinh thái Công nghệ môi trường, trường Đại học Mỏ - Địa chất, trang 55 – 62 Trần Thị Thanh Thủy (2015), “Nghiên cứu mối quan hệ thủy địa hóa nước biển nước đất tầng chứa nước Pleistocen khu vực ven biển tỉnh Thái Bình”, Đề tài cấp sở MS: T15 - 23, Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội Trần Thị Thanh Thủy (2016), Đánh giá mối quan hệ thủy lực nước biển với nước đất tỉnh Thái Bình, Tạp chí Địa kỹ thuật, số 3, trang 19 - 26 Trần Thị Thanh Thủy (2016), Nghiên cứu ảnh hưởng lượng mưa đến tài nguyên nước đất tỉnh Thái Bình, Tạp chí khí tượng thủy văn, số 670, trang 33 – 39 Trần Thị Thanh Thủy (2017), Nghiên cứu chất lượng mặn – nhạt tầng chứa nước Holocen tỉnh Thái Bình, Tạp chí Tài ngun mơi trường, số 5, trang 16 – 18 Tiếng Anh: 10 Tran Thi Thanh Thuy, Nguyen Van Lam (2014), Distribution of saline and freshwater in groundwater in Thai Binh province and solution for reasonable exploitation, Proceeding of 2nd DAAD Alumni Workshop, Journal of VietNamese environment, vol 6, page 120 – 125 11 Tran Thi Thanh Thuy, Do Van Binh (2017), Study the impact of climate change and sea level rise on groundwater resources in Thai Binh province, Viet Nam, Proceeding of international conference on Geo-spatial technologies and earth resources (GTER 2017), Ha Noi, Vietnam, page 797 – 803 ... đất tỉnh Thái Bình 4.1 Cơ sở dự báo ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến nước đất tỉnh Thái Bình Để có sở liệu chạy mơ hình dự báo ảnh hưởng BĐKH&NBD đến NDĐ khu vực nghiên cứu, tác... đề Nghiên cứu dự báo ảnh hưởng Biến đổi khí hậu nước biển dâng đến nước đất tỉnh Thái Bình cấp thiết để đánh giá thay đổi chất lượng, trữ lượng nước đất (NDĐ) khu vực nghiên cứu xây dựng kế hoạch... điện Nghiên cứu quy luật biến đổi yếu tố khí hậu, nước sơng, nước biển ảnh hưởng đến tài nguyên nước đất khứ, từ dự báo thay đổi tương lai tác động chúng đến dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt nước