Nghiên cứu động thái và cân bằng nước dưới đất

Bài viết trình bày động thái và cân bằng nước dưới đất, phân dạng quan trắc tài nguyên nước dưới đất; mục tiêu của công tác quan trắc động thái nước dưới đất; các thông số quan trắc; thông số về số lượng nước... Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung.

Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 443 Foster s., Hirata R 1988 Groundĩvater polỉution risk assessment: a Guiđeline on the Treatment of Forests in Protectìon Areas for methodology using avaiỉable data VVHO-PAHO/HPE-CEPIS Drinking YVater Reservoirs (Richtỉinie w 105 - Behanđlutĩg des Technical manual, Lima, Peru 81 pgs Waldes in Schutxgebieten fủ r Trinkiưassertalsperren, D V G W 1981) Groundwater Protection in Europe, the new groundiuater directive - consolidating the EU reguỉatory Frattieivork, 2006 Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 - a íramevvork for Community ac- Hirata, R & Rebouẹas, A 1999 La protección de los recursos hídricos subterráneosiuna visión integrada, basada en perímetros de protección de pozos y vulnerabilidad de acuííeros Boletin Geologico Mitĩero Vol 110(4):423-236 tion in the field of water policy: a) Guidance Document No Johansson, P-O & Hirata, R 2001 Rating of groundvvater con- Identiíication of Water Bodies (2003); b) Guidance Document tamination sources In: Zaporozec, A (editor) Groundwater No Analysis of Pressures and Impacts Impress (2003) contamination inventory A methodological guideline U N ­ Guidelines on Drinking YVater Protection Areas, Part I: ESCO Paris 87-105 Groundvvater Protection Areas, Technical Rule, Code of World Health Organization (WHO) 1982 Rapid assessm ent of Practice w 101, June 2006, D V G W German Technical and Scien- sources of air, vvater, and land pollution W H O Offset Publica- tific Association fo r Gas and Water tion 62:113 pgs Guideline on Protection Areas for Drinking VVater Reservoirs (Richtlinie w 102 - Schutzgebiete fủ r Trinkĩvassertalsperren, D V G W 2002) Nghiên cứu động thái cân nước đất Đoàn Văn Cánh Trường Đại học M ỏ - Địa chất G iớ i th iệ u N g h iên cứu đ ộ n g thái cân nước d ới đâ't m ột n h ữ n g n hiệm vụ trọng tâm địa châ't th ủ y văn khu vực N g h iên cứu đ ộn g thái nước d ới đất n gh iên cứu biến đ ộ n g tài n gu yên nư ớc theo k hôn g gian thời gian N g h iên cứu cân băng n ớc d ới đất cho ta biết n gu ồn tham gia h ình thành nước d ới đất - n gu ồn chính, n guồn phụ Kết n gh iên cứu đ ộ n g thái cân nư ớc d i đất cho ch ú n g ta sở đ ể khai thác sử d ụ n g h ợp lý tài n g u y ên nước d ới đất đ ổ n g thời đưa đ ợc giải p háp bảo vệ tài n gu yên nư ớc dư ới đất khòi bị cạn kiệt ô nhiêm Sự biến đ ộn g tài n guyên nước dư ới đất theo thời gian gọi đ ộ n g thái nước dư ới đâ't Cụ th ể Đ ộ n g thái nư ớc dư ới đất thay đ ổi (dao động) đặc trung v ể s ố lượng chất lượng nước dư ới đất (m ực nước, lu n lượng, nhiệt độ, thành phần hóa học khí, v.v ) theo thời gian Đ ộ n g th i cân b ằ n g n c d i đ ấ t quy luật xuất đ ế có th ể d ự báo đ ú n g đắn thay đổi d òn g thấm theo thời gian, xây d ự n g m hình tối ưu sử d ụn g nước dư ới đất đ iểu tiết d òn g thấm theo yêu cẩu người Động thái nước đắt N ước đất tài n guyên đặc biệt quan trọng, thành phần thiết yếu sốn g m ôi trường Tài nguyên nước đất góp phẩn vào phát triến xã hội nhu cẩu khai thác sử dụng nước đât ngày gia tăng Trong đ ó tài ngun nước đất khơng phải vô hạn, việc khai thác ổ ạt đà gây nhiểu tác đ ộn g gây su y thoái, cạn kiệt ô nhiễm nguồn nước đâ't N n g thông tin, số liệu v ể sụ biến động tài nguyên nước đât đặc biệt quan trọng đ ế định đ úng đắn công tác quản lý tài nguyên nước đâ't N gh iên cứu phân tích đ ộn g thái nước đất cho phép xác định m ối liên hệ n hữ n g nhân tô hình thành đ ộng thái với yếu tố đ ộng thái, làm sáng tỏ n hữ ng quy luật thay đối chúng theo thời gian không gian Làm sáng tỏ nhữ ng ngu yên nhân dẫn đến thay đổi, c h ế tương tác, N g h iên cứu đ ộn g thái nước đất cho p hép giải toán thực t ế Địa chất thủy văn, xác định thông s ố thấm, đánh giá đ iều kiện biên tẩng chứa nước, xác định giá trị cu n g cấp thấm cho nước đâ't, xác định m ối quan hệ thủy lực giừa nước mặt với nước đâ't, tầng chứa nước với nhau, đánh giá ảnh h ởng tác đ ộ n g người tới điểu kiện địa chât thủy văn m ôi trường xung quanh 444 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT Một nhũ ng nhiệm vụ bàn nghiên cứu đ ộn g thái nước đâ't xác định nhân tố ảnh hư ờng điểu kiện hình thành đ ộ n g thái nước đất N n g nhân tố hình thành đ ộng thái nước đâ't có thê phân nhóm - địa chất, vũ trụ, khí hậu, sinh vật - thổ nhưỡng, thủy văn, nhân tạo Trong phân tích đ ộn g thái nước đất, việc xác định nhân tố hình thành động thái khoảng thời gian tác đ ộn g chúng có ý nghĩa rât quan trọng Đ ó đ ộn g lực định đặc trưng hay m ột nhửng nét đặc trung đ ộng thái nước đất Thông tin v ề đ ộng thái nước đất thu thập từ m ạng lưới quan trắc tài n gu yên nước đất M ạng lưới quan trắc tập hợp trạm, điểm cơng trình quan trắc b ố trí theo m ột trật tự định thực việc đ o đạc, quan trắc theo m ột quy trình thống nhằm thu thập thông tin, SỐ liệu phục vụ m ục tiêu, nhiệm vụ quản lý nhà nước v ề tài n guyên nước m ục đích khác N ăm 1845, m ạng quan trắc m ực nước dư ới đất thiết lặp xứ YVales (nước Anh) Ớ Pháp m ạng lưới quan trắc chất lượng nước đâ't đư ợc thiết lập năm 1902 củng lần đẩu tiên lục địa Châu Âu H ệ thống quan trắc đ ộn g thái nước đ ấ t nước khác thuộc Châu Âu bắt đẩu giai đoạn 1950 - 1980 N hiều liệu m ực nước đâ't có chuỗi SỔliệu dài 20 - 30 năm Q uan trắc nước đất Hoa Kỳ đư ợc đầu th ế kỷ 20 (ƯSGS, 1985) N hằm đáp ứng nhu cầu m ạnh m ẽ cho cung cấp thông tin việc sử d ụn g hiệu n guổn nước đất, việc quan trắc m ực nước đất giếng khoan bắt đẩu N ew Jersey vào năm 1923 P ennsylvania vào năm 1925 Bán đ ổ nước đâ't đẩu tiên, m ang tên 'T hân vù n g nước đất Mỹ" M einzer thành lập năm 1923 M ạng lưới lỗ khoan quan trắc m ực nước đất m rộng toàn nước Mỹ vào cuối n h ũ n g năm 1960 Ờ nhiều nước phát triển công tác quan trắc động thái nước đất bắt đầu dự án quốc t ế câp nưóc đ thị tử nguồn nước đâ't, đánh dâu bước đầu việc quan trắc nước đất Đ tiếc, dự án thường chi thực thời gian ngắn, chuỗi s ố liệu không dài ngửng hoạt động không lâu sau kết thúc dự án H iện trạng phát triển m ạng lưới quan trắc nước đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố Một mặt, m ạng lưới quan trắc điểu chình đê phát triển khai thác n guồn nước đất đánh giá tác đ ộng ngày tăng m trường N hận thức vai trò quan trọng công tác quan trắc đ ộn g thái nước đât, từ năm 1985 N hà nước Việt N am tiến hành đầu tư, xây dự ng đưa vào vận hành m ạng quốc gia quan trắc đ ộng thái nước dư ới đất đ Bắc Bộ, đ ổn g N am Bộ Tây N gu yên N g y m ạng quan trắc đ ang đẩu tư m rộng v ù n g khác Phân dạng mạng quan trắc tài nguyên nước đất Tùy thuộc vào q uy m ô m ạng quan trắc, m ục đích, ý nghĩa, nội d u n g quan trắc, tham khảo m ạng quan trắc nước khác; m ạng quan trắc đ ộ n g thái nước đâ't khu vự c m ạng quan trắc ch u yên đ ề xuât dư ới M ạng quan trắc khu vực (m ạng quan trắc sở) m ạng quan trắc thiết lập đ ể quan trắc, nghiên cửu đ ộng thái nước đâ't m ột khu v ự c rộng lớn m ột nước, m ột địa phư ơng, m ột lưu vực, nhằm cung câp n hữ ng thông tin v ề đ ộ n g thái nước đất Tùy thuộc vào m ục đích quan trắc quv m ô mạng quan trắc, mạng quan trắc khu vực m ạng quan trắc quốc gia m ạng quan trắc địa phương M ạng quan trắc CỊUỐC gia m ạng quan trắc thiết k ế bao trùm tồn diện tích lãnh thơ quốc gia, hay diện tích m ột câu trúc địa chât, m ột bổn thu nước, m ột lưu vực sông, v v nhằm cung câp thông tin cho nghiên cứu đ ộng thái tài nguyên nước đâ't nói riêng m ối quan hệ tài n guyên nư ớc đất với tài nguyên nước mưa, nước mặt nói chung Mạng thiết k ế có ý đến m ạng quan trắc tài n guyên nước mưa, nước mặt M ạny quan trắc địa phương m ạng quan trắc tài n guyên nước đất m ột địa phương nhằm nghiên cứu đánh giá đ ộng thái tài ngun nư ớc đâ't địa phương Vì chung m ục đích, nên m ạng quan trắc thiết k ế phai m ạng quan trắc quốc gia có vùng, làm cho xây dự ng m ạng quốc gia sau đ ể giảm thiếu chi phí xây d ự ng vận hành quàn lý mạng M ạng quan trắc chuyên (m ạng quan trắc vận hành) m ạng quan trắc đư ợc thiết lập đê quan trắc, nghiên cứu, giám sát biến đổi một vài thông SỐ quan trắc mà biến đổi thông SỐ liên quan đến việc khai thác, sử dụng nước dư ới đất tác đ ộn g hoạt đ ộng kinh tế - xã hội người đ ến tài n gu yên nư ớc đất Ví dụ, m ạng quan trắc đ ộn g thái phá h ủy khai thác nước đất đô thị; m ạng quan trắc động thái nước dư ới đất v ù n g hoạt đ ộng hổ chứa; m ạng quan trắc v ù n g tưới, vùng khai thác mỏ, v.v ; quan trắc nước khống - nước nóng, m ạng quan trắc đư ợc thiết lập đ ể án, d ự án điểu tra nước đất Mục tiêu công tác quan trắc động thái nước đắt C ông tác quan trắc đ ộn g thái nước d ới đâ't nhằm m ục tiêu * Xác định quy luật biến đổi yếu tố động thái v ể s ố lượng, chât lượng nước theo thời gian, tử đ ó Đ ỊA CHẤT THU Ỷ V Ă N xác định mối quan hệ giừa yếu tố đ ộng thái với nhau, yếu tơ động thái yếu tố hình thành động thái (hình thành nước đâ't) quan hệ với mưa, với nước mặt, quan hệ giừa tẩng chứa nước với nhau, v.v * C ung câp thông tin cho tính tốn cân nước từ giúp cho việc xác định n guồn hình thành trừ lượng đ ộn g tự nhiên nước đằt * Đánh giá tác động cua khai thác nước đât hoạt động kinh tế đến số lượng, châ't lượng nước đất * Đ ánh giá xu thế, diễn biến số lượng, chất lượng nước đât theo thời gian phục vụ quy hoạch khai thác sử d ụng nước đâ't m ột cách hợp lý, đ ể xuất biện pháp p g ch ốn g cạn kiệt, ô nhiễm n guồn nước đâ't * Phục vụ việc cấp phép thăm dò, khai thác điều chinh c h ế độ khai thác nước đất Các thông số quan trắc Các thông SỐ quan trắc gồm thông s ố v ề chất lư ợn g nước thông s ổ v ề s ố lượng nước T h ô n g số vè c h ấ t lư ợ n g n c T ùy thuộc vào đặc điểm chât lượng nước đặc đ iểm tự nhiên diện tích quan trắc, thơng s ố vật lý, hóa học thông thường v ề chất lượng nước dư ới đất quan trắc có th ế sau - N hiệt độ, độ dẫn điện, pH, tổng chất rắn hòa tan, NH-t*, Ca2+, M g2+, Na*, Fe, Fl, C O , Cl , HCCb', S O 2-, Arsen, N Ơ , N O , vi sinh (tổng coliíorm , E.coli.) Tuy nhiên, tùy thuộc vào đặc điểm v ề châ't lượng nước, trạng ô nhiêm , tủy thuộc vào m ục đích quan trắc có thê lựa chọn m ột s ố thông s ố v ể châ't lư ợng nước liệt kê trên, n hưng phải đảm bảo quan trắc thông s ố tối thiểu v ề nhiệt độ, pH, độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan, Arsen, NH4+, N O r, E.coli T h ô n g số số lư ợ n g n c SỐ lư ợ n g nước d ới đ ấ t đ ợc đặc trưng bơi hai thông SỐ quan trắc - mực nước cơng trình quan trắc lưu lư ợ n g m ạch lộ, d ò n g chảy quan trắc - M ự c nước đất cẩn đ ợ c quan trắc tính tốn th eo đ ộ cao tư n g đ ối tuyệt đối Trong trư n g hợp tầng chứa n ớc phân b ố n ông, cẩn thiết p hải lắp đặt thiết bị đ o m ưa đ ể quan trắc lư ợ n g m ưa d iện tích bơ7 trí trạm quan trắc n c d i đât - Q uan trắc lưu lượng nguồn lộ cách đặt ván đo đo lưu lượng m ạch lộ thùng định lư ợng đ hổ bấm giây H ướng dẫn chi tiết v ề đo m ự c nước quan trắc n guồn lộ trình bày h ướng dân quy phạm hành 445 Tần suắt quan trắc N hìn chung cẩn hài hòa tẩn suât lấy mâu chât lượng nước với tần su ấ t quan trắc thủ công mực nước đ ê thực lúc hai nhiệm vụ nhằm tiết kiệm thời gian nguồn lực (nhừng trạm quan trắc m ực nước tự đ ộng tẩn su ấ t quan trăc cài đặt trước) Tẩn suât lấy mẫu phân tích chât lượng nước thiếu: lẩn m ột năm vào giừa m ùa khô cuổi m ùa m ưa đa s ố trường hợp Tần suât lần/năm vào cuối m ùa m ưa mùa khô n hữ ng nơi sau + Chât lư ợng nước thay đối v ể thành phẩn hóa học; + Các tầng chứa nước phân b ố sâu (trên lOOm), có m ức độ trao đối nước chậm Tẩn suất lẩn/năm (cuối m ùa mưa, giừa mùa khô, giừa m ùa m ưa m ùa khô, giửa m ùa m ưa) nhừng nơi + Có ô nhiễm thượng nguồn (công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi, làng nghề, nghĩa trang, v v ); + Thành phẩn hóa học nước thay đối mạnh; + Các v ù n g đất ngập nước v ù n g ảnh hưởng triều; + Trên nhừ ng diện tích triến khai d ự án điểu tra; + Trong g iến g khoan đ ổn g thời sử d ụn g phục vụ cấp nước sinh hoạt Tại điểm đặc biệt (tầng chứa d ễ bị tốn thương), tần suât lấy mẫu nước có thê d ày Lấy m ầu nước phải thực theo đ ún g quy trình hư ớng dần Q uy chuấn Việt N am , Tiêu chuẩn Việt N am hành Cân nước đất Khái niệm cân nước Sự thay đối khối lượng lượng nước m ột thể tích hệ thống địa châ't thủy văn diễn tác động mối quan hệ bên bên gọi trao đổi nước Các mối quan hệ liên quan đến xuất áp lực thủy tình áp lực địa tĩnh gây bời yếu tố như: khí tượng, thủy văn, địa chât, kiến tạo, v.v Các mối quan hệ (quá trình ngấm, thấm) tạo dạng trao đổi nước Trong nghiên cửu cân nước, dạng trao đổi nước đối tượng nghiên cửu Cân nước đất m ối tương quan định lượng khoảng thời gian định giừa thành phẩn đến d òng chảy Các thành phẩn nghiên cứu m ột diện tích (khu) cân tương ứng Từ đó, đ ế giải tốn cân có th ể sử dụng m ột phẩn toàn tầng chứa nước, phức hệ chứa nước hay chí bổn địa chất thủy văn Khu cân bang chia theo đổ thủy đăng cao/đăng áp Đ ê phân chia khu cân cẩn vạch nhừng đường dòng vng góc với đường 446 BÁCH KHO A TH Ư Đ ỊA CHÁT thủy đ ẳn g cao/đẳn g áp làm ranh giới M ặt cắt đ ứ n g trùng với n h ữ n g đ n g ranh giới bình đ ổ g ió i hạn th ể tích tính cân M ôi tương quan giừ a thành phẩn đ ến cân n ước sê xem xét n h n g ranh giới tư ơng đơi th ế tích n ghiên cứu v ề m ặt câu trúc, đ iều kiện địa chất thủy văn khu cân cần phải m ang tính đ iển hình nói cách khác có tính đại diện, nghĩa phải th ế đ ầy đủ n n g đặc đ iểm tính chât tồn h ệ thơng địa chất thủy văn Cân nước đâ't thê h iện m ột cách định lư ợn g trình trao đối nước d iễn hệ thống địa chât thủ y văn m ối tư ơng quan ch ú ng với m ôi trường bên n gồi với h ệ thơng địa chât thủ y văn khác Cân nước đ ợ c thiết lập cho n h n g chu kỳ/thời gian khác n h m ùa, năm , nhiều năm Cân b ằng nhiều năm thư ờn g đ ợc n gh iên cửu đ iểu kiện vận đ ộ n g ổn đ ịnh nước d ới đâ't, cân năm , m ùa - áp d ụ n g đ iểu kiện vận đ ộ n g k hôn g ổn định Cân nước liên quan đ ến đ ộ n g thái cũ n g thê định lư ợng yếu tố hình thành đ ộ n g thái cũ n g n hư m ối quan hệ cùa ch ú ng p hư ơn g trình Các y ếu tố hình thành đ ộn g thái tổn m ột hoàn cảnh địa chất thủy văn nhât đ ịnh th ể d ao đ ộ n g m ự c nước C ác thành phần cân yếu tố xác đ ịnh thay đ ổi lư ợn g nước m ột thê tích n C ó th ể phân chia thành thành phần đ ến thành phần cu n g câp phá hủy C hú ng có thê tự nhiên nhân tạo, s ố ch ú n g có thê đ ặc trưng cho trao đ ổ i nước n gan g có thê trao đ ổi thẳng đ ứ n g m ột phạm vi thê tích cân phân chia N h n g thành phẩn cân b ằng có thê đặc trưng cho m ối tương quan giữ a hệ thốn g địa châ't thủ y văn v i khí q uyến, với q uyển n ớc mặt, có th ể với hệ thống địa chât thủy văn bên cạnh N h vậy, thành phẩn cân n h ữ n g yếu tố hình thành đ ộ n g thái n ước d ới đất C hú ng đ ợc biểu diễn d ới d ạng thê tích n ớc (m 3) h ay chiều cao lớp nước (m m , m) m ột đ ơn v ị d iện tích ch o trước, biểu d iễn m /ngày, m 3/ n ă m cư ng đ ộ y ếu tố (m /n gày, m m /n ăm , m m /n gày, m /năm ) T rong đ iểu kiện vận đ ộ n g ôn định, lư ợ n g n ớc cháy đ ến lư ợ n g n c thoát T rong đ iểu kiện vận đ ộ n g k h ôn g ôn định, hai đại lư ợ n g n ày k hôn g b ằng có th ế đ ợ c th ể h iện qua s ự d â n g cao m ự c n ớc lư u lư ợ n g d ò n g ch ảy gia tăng (qđến>qđi); giảm lưu lư ợ n g giảm m ự c n ớc d iễn qdến < qđi D o khác n hau giữ a tổng lư ợ n g n c đ ến m ột k hoản g thời gian cân b ằn g đặc trưng ch o lư ợ n g n ớc tăng lên hay giảm th ể tích cân b ằng Lượng n ớc th ế tích cân b ằng n ày phụ thu ộc vào tính nhả n ớc đâ't đá h ệ th ốn g địa chât thủy văn đ ợ c xác đ ịn h qua h ệ s ố nhả n ớc trọng lự c (Sy) đ ơì với n c n gẩm h ệ s ố nhả n c đàn hổi |i \ Các thành phân cân n ớc tham gia vào p hư ơng trình cân đ ợc xác đ ịn h m ột cách đ ộc lập Chính thành phần đ án h giá định lư ợng y ếu tố hình thành đ ộ n g thái N ếu tâ't thành phần tham gia vào cân b ằng đ ợ c xem 100% tương ứng với tổng lư ợ n g đ ến đi, yếu tố chiếm tý lệ > 50% đ ợc xem n h y ếu tố chủ yếu, yếu tố chiếm tý lệ < 10% đ ợ c xem y ếu tô thứ yếu Thành lập phản tích phương trình cản nước đất M ụ c đ ích + Làm sán g tỏ đánh giá đ ịn h lư ợ n g thành phần cân nước, tìm m ối quan hệ giữ a chúng, xác định thành phẩn cân b ằng chính, yếu tố hình thành đ ộng thái n c d ới đâ't diện tích nghiên cứu cân bằng; + Làm sáng tỏ kiểu đ ộ n g thái nư ớc d ới đât, phân tích xu th ế đ ộng thái m ự c n c lư u lượng, từ đ ó dự báo đ ộng thái m ực n c thay đổi thành phần tham gia vào cân b ằng n ớc d i đất; + Xác định tính tốn đ ịn h lư ợ n g kiểu trao đối nước, xác định m ối quan hệ g iũ a cân b ằng nước đ ấ t với cân nư ớc đới th n g khí với cân nước chung lụ c địa T rình tự lậ p p h n g trình c â n b ằ n g n c d i đ ấ t Đ ế n ghiên cửu cân n c m ối quan hệ với nghiên cứu đ ộng thái n c d i đâ't, phải tiến hành theo trình tự bư ớc n h sau Bước ĩ Xác đ ịnh diện tích cân b ằn g khoảng thời gian nghiên cửu cân bang Bước Thành lập p h n g trình cân dạng SỐ học thành phần đ ến khoảng thời gian nghiên cứu Bước Với giá trị thông s ố có đư ợc theo kết điểu tra nước đất, xác định định lư ợng thành phẩn đến tham gia vào phư ơng trình cân Bước Đánh giá kết cân bằng, tức đánh giá thay đổi trừ lượng khu cân b ằng tác đ ộn g cùa tâ't yếu tố T rong đ iểu kiện vận đ ộng ổn định, m ực nước thời gian n g h iên cứu cân không thay đổi Trong đ iểu kiện vận động không ổn đ ịnh xảy trình d â n g cao hay su y giảm m ự c nước (hoặc trữ lư ợn g n ớc d i đâ't) Bước Làm sán g tỏ m ối quan h ệ g iữ a đ ộ n g thái cân nước đât; phân tích m ối quan hệ thành phẩn đến thành phẩn đ ế rút yếu tố chính, yếu tố phụ hình thành đ ộ n g thái nư ớc đât khu cân bang, từ đ ó d ễ d n g xác đ ịnh kiêu đ ộn g thái nước dư ới đất Bước Phân tích hướng thay đ ổ i/d iễn biến động thái m ực nước diện tích n g h iên u (biến đối trình khai thác sử d ụ n g n c dư ới đâ't, điều kiện cung câp thoát nước), ảnh h ởng Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N n hữ n g xu th ế n ày tới cân nước với môi trường xung quanh Bước Phân tích d iên biến trử lượng chung nước đất Bước Phân tích, phán đốn khả bơ sung trừ lượng nước d ới đất n guồn hình thành trừ lượng tự nhiên Đ ánh giá đ ịnh lượng trình trao đổi nước, dạng quan hệ tương tác chúng Sự bổ su ng trừ lư ợ n g nước đất diễn suốt thời kỳ cân b ằng nước C húng chia thành n gu ồn tự n h iên n g u n nhân tạo liên quan đến hoạt đ ộ n g ngư ời wt* r fn 447 rộng trung b ình khu cân ký h iệu Ay, b ể dài trung bình Ax, thời gian n g h iên cứu k hoản g A t = năm Xảy dựng phương trình cân nước ngầm Đ ể giải toán cân b ằn g này, ch ú n g ta tiến hành theo trình tự sau - P hân tích đ iểu k iện h ìn h thành cân b ằ n g n c n g ầ m d iện tích cân b ằ n g th ế h iện h ìn h xác đ ịn h thành p hẩn tham gia v o cân b ằng n c ngầm Các thành phần đến gôm: - D ò n g n gầm đ ến (Qiw) d ò n g n gẩm chảy qua ranh giớ i bên phải khu cân bằng; - C ung cấp cho nư ớc ngẩm qua đới thông gồm: ngấm từ nước m ưa (Qm) ngấm từ nước tưới (Qf); - C u n g cấp cho tầng chứa nư ớc n gẩm phía từ tầng a n c có áp phía d ới d o thâm x u y ên (Qtx) Các thành phẩn chuyển gôm: c —]ị EE32 Y /A * Er3« EE37 - D ò n g n gầm chảy tự nhiên (Qout) theo p h n g n g a n g v ề phía d ò n g chảy mặt; - Mất đ i d o khai thác n c (Qik); Hình Sơ đồ mặt mặt cắt diện tích nghiên cứu cân M ột n h ữ n g ưu đ iếm nghiên cứu cân n c d i đâ't có th ể xác định n hữ n g đại lư ợ n g m điểu tra địa chất thủy văn trời k h ôn g th ể xác định dễ dàng xác Đ ó đại lư ợ n g thất thoát nước đâ't bốc từ mặt n ớc ngầm Trong thực tế, đại lượng có th ế đ o đ ếm đ ợ c trực tiếp bãi thí nghiệm , thư ờng gọi "sân cân bằng" Tuy nhiên sân cân không thê đại d iện cho m ột diện tích rộng lớn n ghiên u vớ i đ iểu kiện mặt đất khác lớp p h ủ th ô n h n g râ't khác Vì vậy, đại lư ợn g thoát n c d i đâ't bốc xác định n ghiên u cân b ằn g nước đâ't phương pháp hiệu tốn nhâ't Nghiên cứu lập phương trình cân Dữ kiện nghiên cứu cân Ví dụ v ể n gh iên cửu cân nước ngầm diện tích m ột thềm sơn g thể hình Trên d iện tích n g h iên u có canh tác hoa màu sử d ụ n g nước tư ới với lưu lư ợn g tưới ký hiệu Qt, có lổ khoan khai thác nước ngầm với lưu lượng Qik Đ ộ sâu phân b ố m ự c nước ngầm thay đổi theo m ùa m ột k h oản g thời gian quan sát năm , có b ốc từ b ề m ặt nước ngầm Tầng chứa nư ớc ngầm có quan h ệ th ủ y lực với tầng chứa nước có áp phân b ố phía d i nhận giá trị cung câp thấm x u y ên qua lớp thâm nước yếu với bể dày m o, hệ sơ' thấm ko Trong hồn cảnh có khai thác nước, m ực n c n gẩm giám m ột đại lượng trung bình AH sau m ột năm diện tích nghiên cứu Gia thiết d iện tích khu n gh iên cứu cân F, bể - BỐC tù’ m ặt n ớc n gầm (Qbh) H thành phần đ ến đ iểu kiện bình thư ờng cân nư ớc phải nhau, n h u n g theo đầu bài, kết quan trắc sau m ột năm m ực nư ớc n gẩm giảm m ột đại lư ợn g ià AH, nghĩa xảy q trình tháo khơ m ột phẩn tầng chứa nước Lượng nư ớc đ ợ c tính cho năm ký h iệu Qtk - V iết p h n g trinh cân b ằn g ch u n g n c n g ầ m tron g m ộ t năm: (Q in + Q m + Q t + Q tx) - (Qout + Qbh + Qỉk) = Qtk (1 ) Các thành phần p h n g trình cân b ằng trê n b iể u d iê n b ằ n g m 3/ n g y Giả d ụ Qirt = Qout m ối quan h ệ th ủ y lự c giừ a n ớc n gẩm n c có áp bên d ới k h ô n g tổn (Qtx = 0), đ ổ n g thời năm tổ n g lư ợ n g d ò n g chảy đ ến b ằn g d ò n g chảy đi, m ự c n ớc n gầm gần n h nằm n gan g, đ iều kiện đ ó p h n g trình (1) có dạng: Qm + Qt - Qbh - Q ik = (2) P h n g trình (1) (2) ch o thây thành phần tham gia đ ó phụ thu ộc v o y ế u tố h ình thành đ ộ n g thái n ớc ngẩm N ếu n hiều n g u n h ìn h thành, đ ẩy đ ủ thành phần tham gia p h n g trình cân sừ d ụ n g p h n g trình (1), n g ợ c lại, có n g u n h ình thành hạn c h ế thành p hẩn tham gia sử d ụ n g p h n g trình (2), tức p h n g trình cân b ằng p h ụ th u ộc v n g u ổ n h ình thành đ ộ n g thái nư ớc d ới đât - Xác đ ịn h thàn h p hần cân b ằ n g n c b ằn g p h n g p h p khác n hau N h n g đại lư ợ n g n h cu n g cấp d o n gâm từ nư ớc m ưa, n gấm từ n ớc tưới, từ thấm x u yên , bốc tử b ề m ặt n ớc n gầm , v.v n h n g đại lư ợ n g râ't khó xác định Đ ê đánh giá ch ú n g, p h n g trình cân 448 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT cẩn phải biết tâ't thành phẩn lại Kết tính tốn m ang tính gần đ ún g v ì sai s ố xác định thành phần đến đểu dựa n h ữ n g giả thiết định Phương trình cân (1) biếu d iễn thơn g qua chiều cao lớp nước (m) n hư sau: (3) Qi»-Q„u, Aí + _w )A , + W A t + w Al _ QịịA L = /z A / / F F năm ỊẤ hệ số nhả nước đâ't đá diện tích diễn suy giảm m ực nước D âu ± phụ thuộc vào điểu kiện địa chât thủy văn cụ thể, tủy thuộc vào n guồn hình thành nước đât vùng nghiên cứu N ếu tổng n guồn đến lớn n guồn m ang dâu (+); ngược lại tổng n g u n thoát mà lớn n guồn cung câp m ang dấu (-) Tài liệu tham khảo N ếu đặt AQ = Qin - Qout đại lượng cu n g cấ p n gâm từ nước mưa xác định theo m ực nước n g ẩ m năm: Wpe = VVm - Wbh (trong đó: Wm, Wbh cư n g đ ộ cung cấp bốc từ m ặt nước ngầm , m /n gày) C ường độ khai thác trung bình lỗ k hoan trén diện tích F ký hiệu q _ Qịl (m /ngày) F A/ ± fVpeAt + W Ạt + WtxM - qlkAt = ± //A H United States 2009 74 pgs USA Gerrit Jousma, 2008 Guideline: on Groundvvater monitoring for general reíerence purposes, IGRAC, The N etherlands In­ ternational Working Group I Utrecht 90 pgs UNESCO Paris Jousma G., Roeloísen F ]., 2003 Ưtrecht Inventory of existing guidelines and protocols for groundvvater assessm ent and Phương trình (3) đưa v ề dạng: ±— A National Framework for Groundvvater M onitoring in the monitoring IGRAC, The Netherlands Internationaỉ Working (4 ) F Wt Wtx cường đ ộ ngấm tử n ớc tư ới cường đ ộ cung cấp d o thấm xu yên đ ợ c xác đ ịnh theo công thức Darcy theo p h n g p háp đ o đạc trực tiếp V ế trái phương trinh (3) (4) thê n n g thành phần cân nước hay yếu tổ h ình thành động thái nước, v ế phải biến đối trữ lư ợ n g nư ớc ngầm gây su y giảm m ực nước n gầm AH Group I Uừecht 22 pgs UNESCO Paris Jousma G., Roelofsen F.JL, 2009 VVorld-vvide mventory on groundwater monitoring by Utrecht IGRAC 31 pgs UNESCO Paris UlecTaKOB B M , no BedeHMio 1989 MOHMTopMHra MeTOAMHecKơe pecypcoB pyKOBOACTBO no43eMHbix B04 BopoõbeBbi ĩop b i, MocKBa reoÁOỉUHecKUU (paK yAtm erĩĩ M /y CTp MocKBa Mạch nước Vũ Thị Minh Nguyệt V iện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam Đồn Văn Cánh Trường Đại học Mỏ - Địa chất Giới thiệu Mạch nước (nguổn lộ) nơi nước n gầm xuất lộ tự nhiên b ề mặt Trái Đât, tạo thành d ò n g chảy D òng xuất lộ nước ngầm tự nhiên có th ể từ đá gốc hay từ lớp đất phủ m ặt đất h oặc khu vực có nước mặt Mạch nước k hôn g g m xuất lộ nước ngầm nhân tạo giếng lỗ khoan M ạch nước xuât lộ theo quy m ô, đ iể u k iện n hiều tình h u ốn g khác C ó thê gặp m ạch n c xuất lộ theo m ạch rỉ nhỏ (chi đủ q u an sát thây d ò n g chảy), tới m ạch nước xuâ't lộ v i lư u lư ợng cực lớn M ạch nước cũ n g có g ặ p sườn núi, bên bờ sôn g, hay m ạch đ ù n lên thành đầm lầy hay chí gặp m ạch nước n g ọ t n g o i biến Đ ộn g thái m ạch nước rât khác n hau , có loại m ạch n ớc chảy vào m ùa m a biến m ất vào m ùa khô, có loại chảy quanh n ăm v i lưu lư ợn g ổn định, lại có loại xuất lộ theo ch u kỳ, v v Mạch nước đ ó n g vai trò quan trọng phát triển kinh t ế xã hội bảo tổn hệ sinh thái nhiều khu vực M ạch nước lớn tiêu biếu có khả cung cấp nước sinh hoạt cho thành phố, khu công nghiệp lớn, dự án tưới tiêu khu vui chơi giải trí N g h iên cứu v ể m ạch nước có ý nghĩa q u an trọng Địa chất thủy văn (cung cấp th ô n g tin v ề điều kiện địa chất thủy văn) đ ồn g thời cu n g cấp thơng tin nhằm quản lý v ữ n g n g u n nước bảo vệ hệ sinh thái vùng  ... đổi nước Trong nghiên cửu cân nước, dạng trao đổi nước đối tượng nghiên cửu Cân nước đất m ối tương quan định lượng khoảng thời gian định giừa thành phẩn đến d òng chảy Các thành phẩn nghiên cứu. .. quan trắc m ực nước đất m rộng toàn nước Mỹ vào cuối n h ũ n g năm 1960 Ờ nhiều nước phát triển công tác quan trắc động thái nước đất bắt đầu dự án quốc t ế câp nưóc đ thị tử nguồn nước đâ't, đánh... CHÁT Một nhũ ng nhiệm vụ bàn nghiên cứu đ ộn g thái nước đâ't xác định nhân tố ảnh hư ờng điểu kiện hình thành đ ộ n g thái nước đất N n g nhân tố hình thành đ ộng thái nước đâ't có thê phân nhóm