DSpace at VNU: Đánh giá tác động môi trường khai thác nước dưới đất đến vấn đề sụt lún đất khu vực thành phố Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGUYỄN TRỌNG TUẤN ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - Năm 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGUYỄN TRỌNG TUẤN ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Môi trường phát triển bền vững (Chương trình đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG ĐÌNH PHÚC HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đặng Đình Phúc nguyên trưởng phòng Quản lý khai thác nước đất, Cục Quản lý tài nguyên nước, Bộ Tài nguyên Môi trường, người tận tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Môi trường (CRESS), Khoa Sau đại học Đại học Quốc gia Hà Nội thầy, cô giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán phòng ban Cục Quản lý tài nguyên nước – Bộ Tài nguyên Môi trường, Sở Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tôi, cung cấp số liệu cho để thực luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn động viên to lớn thời gian, vật chất tinh thần mà gia đình bạn bè dành cho tơi trình thực luận văn Xin chân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN TRỌNG TUẤN i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu nêu luận văn trung thực, không sử dụng số liệu tác giả khác chưa công bố chưa đồng ý Những kết nghiên cứu tác giả khác trích dẫn nguồn luận văn sử dụng Tên nội dụng luận văn không trùng kết luận văn chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày tháng năm 2016 TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN TRỌNG TUẤN ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I LỜI CAM ĐOAN II DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC HÌNH VII BẢNG CHỮ VIẾT TẮT IX MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 1.1 Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng việc khai thác nước đất đến sụt lún mặt đất 1.1.1 Khai thác nước đất mức 1.1.2 Xác định ngưỡng khai thác nước đất 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ảnh hưởng việc khai thác nước đất đến sụt lún đất giới Việt Nam .9 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam 10 CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, CÁCH TIẾP CẬN 18 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Địa điểm nghiên cứu 18 2.2 Thời gian nghiên cứu 18 2.3 Cách tiếp cận 18 2.3.1 Tiếp cận hệ thống 18 2.3.2 Tiếp cận liên ngành .19 2.4 Phương pháp nghiên cứu 21 2.4.1 Hồi cố tài liệu nguồn thứ cấp 21 2.4.2 Điều tra thực địa nghiên cứu trường 21 2.4.3 Phương pháp cơng cụ GIS để xử lý, số hóa liệu, chuẩn bị số liệu cho mơ hình số nước đất, sử dụng phần mềm ArcGIS 10.1, Mapinfor v 10.1, mơ hình số địa chất thủy văn Vsual Modflow 21 2.4.4 Phương pháp chuyên gia .21 2.4.5 Xử lý số liệu 22 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23 3.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu .23 3.2 Hiện trạng khai thác sử dụng nước đất khu vực thành phố Hà Nội 30 3.2.1 Hiện trạng khai thác, sử dụng nước đất cấp nước kiểu công nghiệp 30 3.2.2 Hiện trạng khai thác, sử dụng nước đất kiểu giếng UNICEP hộ gia đình 31 3.3 Kết xây dựng mơ hình số 3D phân lớp địa chất cơng trình địa tầng địa chất thủy văn .32 3.3.1 Mơ hình số 3D phân lớp địa chất cơng trình .32 3.3.2 Mơ hình 3D địa tầng địa chất thủy văn .35 3.4 Kết xây dựng, cân hiệu chỉnh mơ hình dòng chảy nước đất Modflow trạng thái dòng chảy ổn định .39 3.4.1 Các thiết lập xây dựng mơ hình 39 3.4.2 Chạy, cân hiệu chỉnh mơ hình MODFLOW trạng thái dòng chảy ổn định 44 3.5 Kết xác định co ngót tầng chứa nước hạ thấp mực nước đất mơ hình số Modflow + Sub trạng thái dòng chảy khơng ổn định 46 3.5.1 Chạy mơ hình Modflow với trạng thái dòng chảy khơng ổn định 46 3.5.2 Chạy mơ hình Modflow tích hợp module Sub trạng thái dòng chảy khơng ổn định để tính co ngót tầng chứa 49 3.6 Kết phân vùng xác định ngưỡng khai thác nước đất 57 3.6.1 Bãi giếng Cáo Đỉnh .58 3.6.2 Bãi giếng Yên Phụ .60 3.6.3 Bãi giếng Mai Dịch .61 3.7 Đề xuất xây dựng kịch khai thác nước đất 66 v 3.7.1 Kịch khai thác 66 3.7.2 Kịch khai thác theo quy hoạch nêu Quyết định 499/QĐ-TTg .67 3.7.3 Kịch khai thác giả định .67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 75 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Tổng lượng khai thác nước đất bãi giếng khai thác nước đất thuộc Công ty TNHH thành viên nước Hà Nội quản lý 28 Bảng 3.2 Số liệu khai thác nước đất năm 2015 bãi giếng thuộc Công ty TNHH thành viên nước Hà Nội quản lý 29 Bảng 3.3 Định hướng khai thác nước đất nhà máy nước Hà Nội (Trích từ Quy hoạch cấp nước Thủ Hà Nội) .30 Bảng 3.4 Bảng code lớp thạch học cột địa tầng địa chất từ Neogen đến Đệ tứ 37 Bảng 3.5 Bảng So sánh giá trị tính tốn tổng co ngót tầng .55 Bảng 3.6 Bảng So sánh giá trị tính tốn tổng co ngót tầng .56 Bảng 3.7 Tổng hợp giá trị co ngót (tính cm) tầng chứa nước mơ hình tính giai đoạn 2003 – 2012 57 Bảng 3.8 Tổng hợp kết phân tích đánh giá kịch khai thác nước bãi giếng Cáo Đỉnh theo tiêu tốc độ sụt giảm mực nước tốc độ co ngót tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030 59 Bảng 3.9 Tổng hợp kết phân tích đánh giá kịch khai thác nước bãi giếng Yên Phụ theo tiêu tốc độ sụt giảm mực nước tốc độ co ngót tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030 61 Bảng 3.10 Tổng hợp kết phân tích đánh giá kịch khai thác nước bãi giếng Mai Dịch theo tiêu tốc độ sụt giảm mực nước tốc độ co ngót tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030 62 Bảng 3.11 Ngưỡng khai thác nước đất bãi giếng khu vực nghiên cứu 64 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ hình phễu mực nước đất hạ thấp khai thác .8 Hình 2.1 Bản đồ Địa chất thủy văn khu vực Thành phố Hà Nội .20 Hình 3.1 Sơ họa hình ảnh giếng khai thác nước đất kiểu Unicef địa bàn thành phố Hà Nội .31 Hình 3.2 Mơ hình 3D phân lớp trầm tích đệ tứ theo đặc tính ĐCCT vùng nghiên cứu 35 Hình 3.3 Vị trí lỗ khoan thu thập sử dụng để xây dựng mơ hình địa chất thủy văn vùng nghiên cứu 36 Hình 3.4 Mơ hình khối đặc chiều địa tầng địa chất thủy văn .38 Hình 3.5 So sánh mặt cắt ĐCTV từ kết lỗ khoan dự án hợp tác nghiên cứu VIETAS khu vực bãi giếng Nam Dư Vị trí D mặt cắt VIETAS cách bờ trái sông Hồng 120 m 39 Hình 3.6 Phân chia vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang thẳng đứng tầng chứa nước qh 40 Hình 3.7 Phân chia vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang thẳng đứng tầng chứa nước qp 40 Hình 3.8 Phân chia vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang thẳng đứng cách nước 41 Hình 3.9 Vị trí điểm khống chế biên thủy lực tầng chứa nước qh qp Dọc theo đoạn biên nối điểm khống chế, giá trị biên nội suy thuyến tính theo giá trị biên điểm khống chế .42 Hình 3.10 Phân vùng thấm bổ cập cho nước đất hồ thấm bổ cập mơ hình dòng chảy nước đất 43 Hình 3.11 Vị trí giếng khoan khai thác nước tập trung sản lượng khai thác (Flow rate m3/day) mơ hình MODFLOW .44 Hình 3.12 Kết chạy mơ hình MODFLOW vùng nghiên cứu trạng thái dòng chảy ổn đinh tầng chứa nước qh kết cân chỉnh mơ hình 15 vị trí quan trắc 45 vii Hình 3.13 Minh họa biên áp lực tầng chứa nước qh thay đổi theo mực nước sông quan trắc chân cầu Long Biên , lượng thấm bổ cập thay đổi theo lượng mưa vùng nội đô lượng khai thác thay đổi theo mùa năm theo kịch khai thác giếng khoan thuộc bãi giếng Yên Phụ 47 Hình 3.14 Tồn cảnh phễu hạ thấp mực nước đất tầng qh tầng qp khai thác nước đất thời điểm tháng 1/2000 tháng 12/2012 theo kết tính tốn mơ hình dòng chảy nước đất trạng thái khơng ổn định 48 Hình 3.15 Diễn biến mực nước đất tầng qh tầng qp theo kịch bãi giếng Ngô Sỹ Liên theo kết tính tốn mơ hình MODFLOW 49 Hình 3.16 Sáu zone tính sụt lún theo thứ tự từ xuống: (i) zone Thượng Cát – Yên Phụ (ii) zone Mai Dịch – Ngọc Hà (iii) zone Thành Cơng – Ngơ Sỹ Liên (iv) Zone Hạ Đình – Tương Mai – Lương Yên (v) zone Pháp Vân (vi) Zone Nam Dư 53 Hình 3.17 Diễn biến mực nước đất bãi giếng Mai Dịch 53 Hình 3.18 Co ngót tầng chứa nước qh, tầng cách nước, tầng chứa nước qp giá trị quan trắc sụt lún bãi giếng Mai Dịch 54 Hình 3.19 Diễn biến mực nước đất bãi giếng Ngọc Hà .55 Hình 3.20 Co ngót tầng chứa nước qh, tầng cách nước, tầng chứa nước qp giá trị quan trắc sụt lún bãi giếng Ngọc Hà 56 Hình 3.21 Diễn biến mực nước đất tầng qp Biến động mức co ngót tầng chứa trung tâm bãi giếng Cáo Đỉnh theo kịch khai thác nước 59 Hình 3.22 Diễn biến mực nước đất tầng qp Biến động mức co ngót tầng chứa trung tâm bãi giếng Yên Phụ theo kịch khai thác nước 60 Hình 3.23 Diễn biến mực nước đất tầng qp biến động mức co ngót tầng chứa trung tâm bãi giếng Mai Dịch theo kịch khai thác nước 61 Hình 3.24 Phân bố phễu hạ thấp mực nước đất tầng qp vào cuối năm 2030 khai thác đạt ngưỡng 600.000 m3/ngày 65 viii TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Nguyễn Kim Cương ( 1995), " Để giảm thiểu tình trạng nhiễm nước ngầm sụt lún mặt đất thủ đô Hà Nội ", Tạp chí Địa chất, Số 228, tr 25-28 Nguyễn Văn Đản Trần Minh (1993), "Nghiên cứu lún đất khai thác nước đất thành phố Hà Nội", Tạp chí KHKT Địa chất, Hà Nội, tr 7-9 Vi Quốc Hải (2007), Tiếp tục quan trắc nâng cao độ xác xác định chuyển dịch đới đứt gãy Sông Hồng công nghệ GPS, Đề tài khoa học cấp Viện KH&CN Việt Nam, Viện Địa chất, Hà Nội Trần Văn Hoàng Bùi Thị Bảo Anh (2000), "Mối liên quan tượng lún đất khai thác nước đất với đặc tính địa kỹ thuật trầm tích chưa cố kết Hà Nội", Tạp chí Địa chất, Số 261, trang 79-85 Trần Mạnh Liểu nnk (2005), Báo cáo tổng kết đề tài ― Đánh giá, dự báo trạng thái địa kỹ thuật môi trường đô thị kiến nghị giải pháp phòng ngừa tai biến, nhiễm mơi trường địa chất số khu đô thị Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Hà Nội Phạm Quý Nhân (2004), Nghiên cứu đánh giá tiềm tài nguyên nước đất khu vực Hà Nội, khả suy thoái trữ lượng chất lượng nước, xây dựng định hướng chiến lược khai thác hợp lý, bảo vệ môi trường phục vụ cho phát triển bền vững Thủ đô, Đề tài NCKH cấp thành phố Hà Nội Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội, Hà Nội Đặng Đình Phúc (2010), Tính tốn mực nước hạ thấp vùng khai thác cho tầng chứa nước có áp bán giới hạn, Báo cáo khoa học Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội Đặng Đình Phúc (2010), Cơ sở thủy động lực phương pháp đánh giá trữ lượng nước đất, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Đặng Đình Phúc (2007), "Phương pháp tính tốn mực nước hạ thấp dự báo vùng khai thác cho tầng chứa nước vơ hạn", Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ Địa chất, Số 10, tr 12-15 72 10 Đặng Đình Phúc (2011), "Sử dụng phương trình tương quan mực nước đất lưu lượng sông thời kỳ rút nước để xác định lưu lượng dòng ngầm sơng", Tạp chí Thủy lợi, Số 2, tr 6-9 11 Đặng Đình Phúc Nguyễn Trọng Tuấn (2014), "Quản lý hiệu phát triển bền vững tài nguyên nước Việt Nam", Tạp chí Mơi trường, Số 10, tr 12 12 Nguyễn Huy Phương (chủ nhiệm đề tài) nnk (2004), Báo cáo Thu thập, kiểm chứng tài liệu có, nghiên cứu bổ sung lập đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững Thủ Đô, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 13 Thủ tướng Chính phủ (2016), Quyết định số 805/QĐ-TTg ngày 12/3/2016 việc Phê duyệt Đề án điều tra, đánh giá việc khai thác, sử dụng nước đất, tác động đến sụt lún bề mặt đất khu vực thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đồng sông Cửu Long, định hướng quản lý, khai thác, sử dụng bền vững tài nguyên nước đất, Chính phủ Nước CHXHCN Việt Nam, Hà Nội 14 Phạm Quang Vinh nnk (2010), Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn thám InSAR vi phân quan trắc sụt lún đất khai thác nước ngầm, Báo cáo tổng hợp đề tài cấp Bộ, Viện Địa chất, Hà Nội 15 Nguyễn Trọng Yêm (chủ nhiệm đề tài) nnk (1992), Đặc điểm địa chất đô thị thành phố Hà Nội, Viện Địa chất, Hà Nội 16 Công ty Kinh doanh nước Hà Nội 17 Trung tâm Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước Quốc gia Tài liệu tiếng Anh 18 Heywood C (1995), Investigation of aquifer-system compaction in the Hueco Basin, El Paso, Texas, USA 19 Trisirisatayawong I.( 2009) Bangkok Land Subsidence Situation according to leveling data and monitoring by InSAR, University of Technology Malaysia, Johor Bahru 20 Malay G ( 2010), " Groundwater withdrawal and land subsidence: A study of Singur Block,West Bengal, India", International jour of GEOMATICS AND GEOSCIENCES, Volume 2, No 2, India, pp 39-52 73 21 Jörn H.N, S.A.Leake, D.L.Galloway, and A M.Wilson (2007) MODFLOW- 2000 Ground-Water Model - User Guide to the Subsidence and AquiferSystem Compaction (SUB) Package USGS Open-File Report, Germany 22 Buapeng S.M ( 2006), Groundwater Situation and Land Subsidence Mitigation in Bangkok and ItsVicinity, Department of Groundwater Resources, inistry of Natural Resources and Environment of Thailand, Thailand 23 Thomas L Holzer and AI Johnson (1985), " Land subsidence caused by groundwater withdrawal in urban areas" , Geojournal, Canada, pp 232-246 24 Wadachi K (1940), Ground sinking in west Osaka, Rept Disaster Prevention Research Institute, No 3, Japan 25 Wolkersdofer Ch and G Thiem (2006) Groundwater withdrawal and land subsidence in NorthEastern Saxony (Germany), International Mine Water Assosiation, Germany 74 ... HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGUYỄN TRỌNG TUẤN ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Môi trường. .. duyệt Đề án điều tra, đánh giá việc khai thác, sử dụng nước đất, tác động đến sụt lún bề mặt đất khu vực thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đồng sơng Cửu Long, định hướng quản lý, khai thác, ... HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 1.1 Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng việc khai thác nước đất đến sụt lún mặt đất 1.1.1 Khai thác nước đất mức