Nghiên cứu sự hình thành và định hướng khai thác hợp lý nước nhạt dưới đất vùng Nam Định : Luận văn Thạc sĩ Địa chất: 60 44 02 05

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐỊNH HƢỚNG KHAI THÁC HỢP LÝ NƢỚC NHẠT DƢỚI ĐẤT VÙNG NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐỊNH HƢỚNG KHAI THÁC HỢP LÝ NƢỚC NHẠT DƢỚI ĐẤT VÙNG NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Khoáng vật học địa hóa học Mã số: 60 44 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Phạm Qúy Nhân PGS.TS Flemming Larsen Hà Nội – 2013 Mục lục………………………………………………… ………………………….1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.6 Cơ sở tài liệu 1.7 Cấu trúc luận văn 1.8 Lời cảm ơn CHƢƠNG 11 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH NƢỚC DƢỚI ĐẤT 11 1.1 Tổng quan nghiên cứu hình thành nƣớc nhạt dƣới đất 11 1.1.1 Trên giới 11 1.1.2 Ở Việt Nam 14 1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 17 1.2.1 Phƣơng pháp thu thập tổng hợp tài liệu 17 1.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thành phần hóa học NDĐ 17 1.2.3 Phƣơng pháp đồng vị 17 1.2.4 Phƣơng pháp mơ hình số 18 CHƢƠNG 20 KHÁI QUÁT VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 20 2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 20 2.1.1 Vị trí địa lý 20 2.1.2 Đặc điểm địa hình 20 2.1.3 Đặc điểm khí hậu 21 2.1.4 Đặc điểm thuỷ văn 21 2.1.5 Biển với tƣợng thuỷ triều 21 2.2 Đặc điểm dân cƣ kinh tế 25 2.2.1 Dân số 25 2.2.2 Kinh tế 25 2.3 Đặc điểm địa chất 27 2.3.1 Địa tầng 27 2.3.2 Đặc điểm kiến tạo 32 2.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 34 2.4.1 Tầng chứa nƣớc trầm tích Holocen (qh2) 35 2.4.2 Tầng chứa nƣớc trầm tích Holocen dƣới (qh1) 37 2.4.3 Tầng chứa nƣớc Pleistocen (qp) 38 2.4.4 Tầng chứa nƣớc Pliocen (n2) 42 2.4.5 Tầng chứa nƣớc trầm tích cacbonat trias (t2) 43 2.4.6 Các thành tạo địa chất nghèo nƣớc 44 CHƢƠNG 45 NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƢỚC NHẠT DƢỚI ĐẤT 45 3.1 Cơ sở lý thuyết xác định nguồn gốc nƣớc phƣơng pháp đồng vị 45 3.1.1 Cơ sở lý thuyết 45 3.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu nguồn gốc nƣớc dƣới đất dựa mối tƣơng quan thành phần đồng vị bền nƣớc (2H,18O) 46 3.1.3 Nghiên cứu nguồn gốc nƣớc dựa việc xác định tuổi nƣớc dƣới đất 48 3.2 Các kết nghiên cứu đạt đƣợc 51 3.2.1 Thành phần đồng vị bền mẫu nƣớc nghiên cứu 51 3.2.2 Thành phần đồng vị phóng xạ mẫu nƣớc nghiên cứu 58 CHƢƠNG 64 ĐỊNH HƢỚNG KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ NƢỚC DƢỚI ĐẤT 64 VÙNG NAM ĐỊNH 64 4.1 Hiện trạng khai thác sử dụng nƣớc dƣới đất vùng Nam Định 64 4.1.1 Khai thác công nghiệp 64 4.1.2 Khai thác cung cấp nƣớc vùng nông thôn 64 4.2 Kết xây dựng mơ hình nƣớc dƣới đất vùng Nam Định 66 4.2.1 Xây dựng mơ hình dự báo 66 4.2.2 Kết dự báo 71 4.3 Định hƣớng khai thác sử dụng hợp lý 75 Kết luận 78 Kiế n nghi 78 ̣ Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 78 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt TT Nghĩa đầy đủ ĐCTV : Địa chất thủy văn NDĐ : Nƣớc dƣới đất TCN : Tầng chứa nƣớc LCN : Lớp cách nƣớc GS : Giáo sƣ TS : Tiến sỹ qh : Tầng chứa nƣớc Holocen qp : Tầng chứa nƣớc Pleistocen D : Deutrium (2H) 10 T : Tritium (3H) : Mẫu nƣớc đại dƣơng tiêu chuẩn đƣợc trộn lại với 11 VSMOW lƣu trữ Viên- Áo (Viene Stander Mean Ocean Water) 12 GMWL : Đƣờng nƣớc khí tƣợng tồn cầu 13 MHS : Mơ hình số 14 IAEA : Cơ quan lƣơ ̣ng nguyên tƣ̉ quố c tế : Dự án tăng cƣờng lực bảo vệ Tài nguyên nƣớc 15 IGPVN dƣới đất Việt Nam DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Tên hình vẽ TT 10 Hình 2.1 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu Hình 2.2 Đồ thị dao động ngày nửa tháng thủy triều Q109a (Hải Hậu, Nam Định) Hình 2,3 Đồ thị dao động mực nước cơng trình Q109a tầng chứa nước Pleistocen Hải Hậu tháng 12 năm 2008 Hình 2.4 Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q108a tầng qp2, Q108b tầng qp1 vùng Liễu Đề Hình 2.5 Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q109 tầng qp; Q109a tầng qp; Q109b tầng qp2 vùng Hải Hậu Hình 2.6 Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q110 tầng qh Q110a tầng qp vùng Hải Tây-Hải Hậu Hình 3.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu vùng nghiên cứu Hình 3.2: Mối tương quan thành phần đồng vị bền nước lấy từ tầng chứa nước khác vùng nghiên cứu Hình 3.3: Mức độ biển đổi δ18O theo chiều sâu tầng chứa nước Holocen trên, Pleistocen Neogen Hình 3.4: Sự thay đổi theo mùa thành phần đồng vị bền mẫu nước lấy từ độ sâu khác Trang 20 23 40 41 41 42 51 55 56 57 11 Hình 3.5: Sự biến đổi theo mùa tầng chứa nước 58 12 Hình 3.6: Sơ đồ đẳng tuổi tầng chứa nước Pleistocen vùng nghiên cứu 60 13 Hình 3.7: Sơ đồ đẳng tuổi tầng chứa nước Neogen Trias vùng nghiên cứu 61 14 Hình 3.8: Mơ hình khái niệm hướng dịng vận động nước đất theo 61 mặt cắt địa chất thủy văn 15 Hình 4.1 Quá trình biến đổi ranh giới mặn nhạt Nam Định 66 16 Hình 4.2.Tuyến mặt cắt mơ hình GSI 3D 67 17 Hình 4.3 Cầu trúc lớp mơ khu vực Nam Định 67 18 Hình 4.4 Điều kiện biên bên ngồi mơ hình tính 68 19 Hình 4.5 Độ cao mực nước cơng trình Q.109 tầng Holocene 69 20 Hình 4.6 Xây dựng lưới mơ hình GMS 70 21 Hình 4.7 Đồ thị mực nước cơng trình Q.109a tầng chứa nước qp năm 2020 71 22 Hình 4.8: Diện tích phễu hạ thấp mực nước tầng chứa nước qp tỉnh Nam Định GMS tới năm 2020 72 23 Hình 4.9 Kết tính cân nước năm 2020 theo kịch 72 24 Hình 4.10 Gán biên H=Hcp Q.109a mơ hình 73 25 Hình 4.11 Đường đẳng mực nước mơ hình theo phương án 26 Hình 4.12 Đồ thị độ sâu mực nước Q.109a Dân số tỉnh Nam Định 74-75 76 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên bảng biểu TT Trang Bảng 2.1: Giao động biên độ triều cửa sông vùng Nam Định 24 Bảng 3.1: Thành phần đồng vị bền (δ2H δ18O) nước tầng 52 chứa nước nước mặt vùng nghiên cứu (tháng 5/2010) Bảng 3.2: Thành phần đồng vị bền (δ2H δ18O) mẫu nước lấy 53 từ tầng chứa nước khác vào mưa (tháng 8/2011) mùa khô (tháng 3/2012) Bảng 3.3: Thành phần đồng vị bền (δ2H δ18O) nước biển 54 nước mưa khu vực nghiên cứu lấy vào năm 2011 Bảng 3.4: Tỷ số hoạt độ phóng xạ 14C DIC mẫu nước 58 lấy từ tầng chứa nước khác Bảng 3.5: Kết phân tích thành phần đồng vị bền đồng vị khí 59 trơ Triti mẫu nước lấy độ sâu khác theo mặt cắt AB Bảng 4.1: Số lượng giếng khoan kiểu UNICEF vùng Nam Định 65 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Việt Nam có 3260 km bờ biển với điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khác hình thành tồn nhiều khối nƣớc nhạt đa dạng cấu trúc nhƣ nguồn bổ cập Tại Nam Định, tồn thấu kính nƣớc nhạt lớn tầng chứa nƣớc Pleistocen Neogen dọc dải ven biển từ Giao Thủy đến Nghĩa Hƣng Đới thấu kính nƣớc nhạt đƣợc đánh giá có trữ lƣợng khai thác tiềm lớn lên tới 203.445 m3/ng.đ Tuy có nhiều nghiên cứu hình thành đới thấu kính nƣớc nhạt phục vụ khai thác bền vững nhƣng chƣa có nghiên cứu sử dụng tổ hợp phƣơng pháp có áp dụng phƣơng pháp đồng vị để nghiên cứu hình thành thấu kính nƣớc nhạt Chính vậy, đề tài ”Nghiên cứu hình thành định hướng khai thác hợp lý thấu kính nước nhạt đất vùng Nam Định” mang tính cấp thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.2 Mục tiêu Làm sáng tỏ nguồn gốc hình thành thấu kính nƣớc nhạt sở ứng dụng phƣơng pháp thủy văn đồng vị bền phóng xạ, từ định hƣớng khai thác hợp lý thấu kính nƣớc nhạt dƣới đất, có xét đến ảnh hƣởng tƣợng nhiễm mặn mực nƣớc hạ thấp 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu nghiên cứu tƣơng tác tầng chứa nƣớc Holocen Pleistoce, Neogen với nƣớc mƣa sông Hồng đoạn chảy qua vùng phƣơng pháp đồng vị Khu vực nghiên cứu tập trung vùng ven biển tỉnh Nam Định gồm huyện Xuân Trƣờng, Giao Thủy, Nghĩa Hƣng, Hải Hậu Phạm vi nghiên cứu luận văn khu vực tỉnh Nam Định 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập tổng hợp tài liệu: Thu thập tài liệu liện quan đến vùng nghiên cứu, sau phân tích, tổng hợp, đánh giá - Phƣơng pháp nghiên cứu thành phần hóa học nƣớc dƣới đất: phân tích thành phần hóa học mẫu nƣớc để đánh giá đƣợc chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu - Phƣơng pháp đồng vị: phân tích mẫu đồng vị từ làm sở nghiên cứu nguồn gốc tầng chứa nƣớc - Phƣơng pháp mơ hình số: để sơ đồ hóa dịng chảy nƣớc dƣới đất tính cân nƣớc 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Khái quát lại đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn vùng từ tài liệu nghiên cứu riêng lẻ, góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, cấu trúc tiềm khai thác nguồn tài nguyên khu vực nghiên cứu Giá trị thực tiễn: Là sở để quan quản lý tài nguyên nƣớc đƣa sách sử dụng hợp lý Là sở khoa học định hƣớng cho dự án nghiên cứu thăm dò chi tiết sau 1.6 Cơ sở tài liệu Luận văn đƣợc hoàn thiện sở tài liệu sau: - Các kết nghiên cứu NDĐ vùng Nam Định Trung tâm nghiên cứu Asen nƣớc ngầm (VietAs – Danida) từ năm 2005 đến năm 2012 - Báo cáo “Assessment of Groundwater Resources in Nam Dinh Province” dự án Tăng cƣờng lực bảo vệ Tài nguyên nƣớc dƣới đất Việt Nam (IGPVN) Chính phủ Cộng hịa Liên bang Đức tài trợ - Báo cáo đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng tổ hợp phương pháp địa chất thuỷ văn, địa vật lý, mơ hình số đề tài điều tra, đánh giá nhiễm mặn tìm kiếm Hình 4.1 Quá trình biến đổi ranh giới mặn nhạt Nam Định (IGPVN) 4.2 Kết xây dựng mơ hình nƣớc dƣới đất vùng Nam Định 4.2.1 Xây dựng mô hình dự báo Mục đích mơ hình dự báo mực nƣớc tỉnh Nam Định đến năm 2020 trữ lƣợng nƣớc dƣới đất khai thác đƣợc phƣơng pháp mơ hình sai phân hữu hạn dựa phần mềm GMS 8.3 Vùng diện tích xây dựng mơ hình đƣợc xác định khu vực tỉnh Nam Định theo hình 4.4 Kết xây dựng mơ hình dự báo mực nƣớc tỉnh Nam Định đến năm 2020 trữ lƣợng NDĐ khai thác đƣợc đƣợc dung làm tiêu chí đánh giá khả đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng nƣớc tỉnh Nam Định Với Hcp = ½ m = 50 mét ( với m bề dày tầng chứa nƣớc) Hệ thống tầng chứa nước lớp cách nước sử dụng mơ hình: Dựa địa tầng giếng khoan khảo sát, địa tầng cơng trình quan trắc Quốc gia, kết thi công xây dựng công trình quan trắc kết xây dựng 66 cấu trúc 3D địa chất tỉnh Nam Định [12], kết xây dựng cấu trúc 3D cấu trúc địa chất thủy văn khu vực Nam Định đƣợc chia thành lớp nhƣ sau: Lớp 1: tầng chứa nƣớc Holocene (qh2) Lớp 2: lớp cách nƣớc thuộc hệ tầng Hải Hƣng (0hh2) Lớp 3: tầng chứa nƣớc Holocene dƣới (qh1) Lớp 4: lớp cách nƣớc thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (0vp) Lớp 5: tầng chứa nƣớc Pleistocene (qp) Lớp 6: tầng chứa nƣớc đá gốc Neogene (m4) Proterozoi (0PR) Hình 4.2.Tuyến mặt cắt mơ hình GSI 3D (IGPVN) 67 Hình 4.3 Cầu trúc lớp mơ khu vực Nam Định (IGPVN) Giữa tầng Pleistocene Holocene Holocene dƣới có lớp sét dày ngăn cách mối quan hệ thủy lực tầng chứa nƣớc Pleistocene với tầng chứa nƣớc Holocene dựa theo tài liệu quan trắc động thái thấy tầng Pleistocene có mối quan hệ Do ảnh hƣởng trình khai thác nên mực nƣớc tầng Pleistocene giảm khai thác nƣớc nhƣng mực nƣớc tầng Holocene hầu nhƣ khơng giảm Điều kiện biên: Có điều kiện biên bên điều kiện biên bên ngồi mơ hình Điều kiện biên bên ngồi: diện tích lập mơ hình nhỏ, theo kết quan trắc động thái đến năm 2010 phễu hạ thấp lan gần tới biên Để mơ dịng chảy vào từ phía Tây Bắc, phía Đông Bắc, Tây Nam Đông Nam sử dụng điều kiện biên loại I, H= f(t) đƣợc nội suy từ số liệu thăm dò giai đoạn trƣớc nội suy từ kết quan trắc điểm quan trắc gần biên H=f(t) H=f(T) H=f(t) H=f(T) Hình 4.4 Điều kiện biên bên ngồi mơ hình tính (IGPVN) 68 Điều kiện biên bên trong: Mục đích nghiên cứu tầng chứa nƣớc Pleistocene nên tầng chứa Holocene phía xem nhƣ biên mực nƣớc không thay đổi H=const lấy theo tài liệu quan trắc độ cao mực nƣớc Q.109 [12] tầng chứa nƣớc Holocene 1.5 1.3 Độ cao mực nước (m) 1.1 H=const 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 -0.1 08/1994 08/1997 08/2000 08/2003 08/2006 08/2009 Thời gian Hình 4.5 Độ cao mực nước cơng trình Q.109 tầng Holocene Mực nƣớc biên đƣợc lấy dựa theo tài liệu quan trắc mực nƣớc cơng trình quan trắc [12] Chẳng hạn biên phía Đơng Nam sử dụng tài liệu mực nƣớc Q.110a, Q.225a; biên phía Tây Bắc sử dụng tài liệu mực nƣớc Q.221a Với mục đích dự báo biến động mực nƣớc phụ thuộc vào thời gian đánh giá trữ lƣợng nƣớc nên lựa chọn mơ hình chiều MODFLOW khơng ổn định (transient model) Mơ hình đƣợc chia thành ô lƣới, tổng số lƣới mơ hình 5680 lƣới 69 Hình 4.6 Xây dựng lưới mơ hình GMS Các thơng số địa chất thủy văn nhƣ hệ số thấm số nhả nƣớc đàn hồi lớp đƣợc nhập dựa theo kết điều tra tra khảo sát địa chất thủy văn[5,12], dựa theo kết thí nghiệm slug test [15] Tuy nhiên kết bơm thí nghiệm đơn slug test bị ảnh hƣởng hiệu ứng vỏ giếng khoan nên hệ số thấm tầng qp đƣợc lấy dựa theo kết bơm hút thí nghiệm chùm Q.227a năm 2011[12 ] Điều kiện mực nƣớc ban đầu dựa vào tài liệu quan trắc năm 1994 70 4.2.2 Kết dự báo 4.2.2.1 Kết dự báo mực nước đất đến năm 2020 Hình 4.7 Đồ thị mực nước cơng trình Q.109a tầng chứa nước qp năm 2020 Kết dự báo mực nƣớc mơ hình dịng chảy điểm Q.109a trung tâm phễu hạ thấp mực nƣớc mực nƣớc: Kịch 1: độ sâu mực nƣớc điểm Q.109a 14,43m thấp so với mực nƣớc thấp tháng đầu năm 2012 2,98m chiếm 28,86% Hcp - Kịch 2: độ sâu mực nƣớc điểm Q.109a 15,54m thấp so với mực nƣớc thấp tháng đầu năm 2012 4.09m chiếm 31,08% Hcp Trong Hcp chiều sâu mực nƣớc cho phép đƣợc chọn chiều sâu khai thác đƣợc (đối với tầng chứa nƣớc sâu) Hcp=50m Diện tích phếu hạ thấp mực nƣớc tỉnh Nam Định đƣợc thể hình 4.8 Có thể thấy kịch có diện tích phễu hạ thấp lớn độ cao mực nƣớc thấp so với kịch Nhƣ việc gia tăng dân số nhu cầu sử dụng nƣớc ảnh hƣởng lớn trực tiếp tới tốc độ hạ thấp nƣớc ngầm tỉnh Nam Định Do đó, ngƣời dân cần có thức tiết kiệm nguồn nƣớc ngầm để giảm thiểu suy thoái cạn kiệt nguồn nƣớc bên cạnh nên kết hợp sử dụng nguồn tài nguyên nƣớc khác: nhƣ nƣớc mƣa, nƣớc mặt dung cho tƣới tiêu trồng - 71 (a) (b) Hình 4.8: Diện tích phễu hạ thấp mực nước tầng chứa nước qp tỉnh Nam Định GMS tới năm 2020 (a) Theo kịch 1; (b) Theo kịch 2; Phía Đơng Nam, 26.89 Ranh giíi mỈn Neogen, 17.93 Na m ía Ph Nc mn, 25.68 Đô Holocene, 6.19 Ýa am Storage, 0.05 Ph yN T© ng Phía Tây Nam, 23.26 Dịng chảy vào Hình 4.9 Kết tính cân nước năm 2020 theo kịch (ranh giới mặn theo tài liệu Nguyễn Văn Độ 1996 ) Kết tính cân nƣớc cho thấy ảnh hƣởng trình khai thác nƣớc khu vực nƣớc nhạt cho thấy từ tầng Holocene thấm xuống chiếm phần nhỏ 6,19% tổng lƣợng chảy vào, nƣớc từ tầng Neogene thấm lên chiếm 72 17,93% tổng lƣợng chảy vào, nƣớc tầng Pleistocene từ phía biên nhƣ Đơng Nam chiếm 26,89% tổng lƣợng chảy vào, phía Tây Nam chiếm 23,26% tổng lƣợng chảy vào từ phía ranh mặn chảy vào chiếm 25,68% tổng lƣợng chảy vào Nhƣ bên gia tăng khai thác nƣớc dƣới đất không gây nên suy giảm mực nƣớc mà kéo theo nguy xâm nhập mặn từ ranh giới mặn phía Bắc tỉnh Nam Định 4.2.2.2 Kết dự báo trữ lượng nước đất khai thác Để dự báo trữ lƣợng nƣớc dƣới đất khai thác đƣợc sử dụng tiêu chuẩn mực nƣớc hạ thấp cho phép Hcp=50m tính từ mặt đất cơng trình Q.109a Có phƣơng án áp dụng: Phương án 1:Ta giải toán biết mực nƣớc tìm lƣu lƣợng khai thác Giả thiết mực nƣớc khu vực Q.109a thấp đạt tới mực nƣớc cho phép điều kiện biên loại 1, H=Hcp Bằng việc giải tốn ModFlow Flow Budget mơ hình GMS ta tính đƣợc lƣợng nƣớc chảy vào biên lƣu lƣợng khai thác tăng thêm Hình 4.10 Gán biên H=Hcp Q.109a mơ hình Phương án 2: Ta thử dần lƣu lƣợng khai thác QKT để mực nƣớc đạt tới mực nƣớc cho phép Sơ đồ bãi giếng giữ nguyên nhƣ toán ngƣợc nhƣng tăng lƣu lƣợng khai thác 73 Cả phƣơng pháp ứng dụng mơ hình ổn định (steady state) mục đích cuối độ cao mực nƣớc (trị số hạ thấp mực nƣớc) cuối Mực nƣớc ban đầu để đánh giá trữ lƣợng khai thác tăng thêm sử dụng mực nƣớc cuối toán ngƣợc năm 2010 Kết chạy mơ hình theo phƣơng án cho thấy: Phƣơng án 1: Cho lƣu lƣợng khai thác tăng thêm Q= 89.873m3/ngày Phƣơng án 2: Cho lƣu lƣợng khai thác đƣợc 261.203m3/ngày Đồ thị mực nƣớc hai phƣơng án thể hình 4.11 Có thể thấy phƣơng án mực nƣớc sâu tập trung khu vực Q.109a (nơi gán biên mực nƣớc H=Hcp) cịn khu vực xung quanh hạ thấp nhiều so với phƣơng án (xem hình 4.11) Nhƣ ta thấy việc khai thác nƣớc tập trung vào khu vực nhƣ (Q.109a) đáp ứng đƣợc với lƣu lƣợng khai thác Q=89.873m3/ngày Còn việc khai thác phân bổ rộng phƣơng án lƣu lƣợng khai thác đạt tới 261.203m3/ngày (a) 74 (b) Hình 4.11 Đường đẳng mực nướctrên mơ hình theo phương án a Phương án b Phương án Nhƣ kết luận rằng: việc khai thác nƣớc tập trung vào khu vực nhỏ hẹp gây hạ thấp mực nƣớc lớn, việc bố trí thiết kế, quy hoạch hợp lý bãi giếng khai thác giảm thiểu suy giảm mực nƣớc 4.3 Định hƣớng khai thác sử dụng hợp lý Một nhân tố ảnh hƣởng mạnh mẽ đến mực nƣớc dƣới đất khai thác nƣớc ngầm gia tăng dân số nhu cầu dùng nƣớc ngày tăng Dân số tăng làm tăng nhu cầu khai thác sử dụng nƣớc dẫn đến suy giảm mực nƣớc Tƣơng quan dân số mực nƣớc chặt chẽ (hình 4.12a) 75 2000000 -8 1950000 -6 1900000 -4 1850000 Độ sâu mực n-ớc (m) -10 Dân số 2050000 -2 Chỉ dẫn Dân số Độ sâu mực n-ớc 1800000 -0 1992 1996 2000 2004 2008 2012 Thời gian (năm) (b) (a) Hình 4.12 Đồ thị độ sâu mực nước Q.109a Dân số tỉnh Nam Đỉnh (a) Đồ thị độ sâu mực nƣớc Q.109a dân số theo năm (b) Đồ thị tƣơng quan độ sâu mực nƣớc Q.109a dân số Dựa vào tốc độ tăng trƣởng dân số, đến năm 2020 dân số tỉnh Nam Định ƣớc tính khoảng 2.167.603 ngƣời, tức từ năm 2010 đến 2020 dân số tăng thêm khoảng 161.818 ngƣời Dựa kết điều tra khảo sát vào năm 2010 xã tỉnh Nam Định nhu cầu sử dụng nƣớc tính đầu ngƣời 0,215m3/ngƣời/ngày Tuy nhiên kết khai thác đƣợc tiến hành vào mùa hè nắng nóng nên nhu cầu sử dụng nƣớc sinh hoạt hộ dân cao Nên sử dụng nhu cầu sử dụng nƣớc 0,2m3/ngƣời/ngày làm tiêu chuẩn để dự báo Kịch dự báo 1: dựa số dân tăng thêm từ năm 2010 đến 2020 với 80% dân số tăng thêm sử dụng nƣớc ngầm Vậy lƣợng khai thác tăng thêm từ 2010 đến 2020 25.891m3/ngày: Qkt = 161.818 * 0,2*80% = 25.891m3/ngày Kịch dự báo 2: tƣơng tự kịch nhƣng tính tốn với 100% dân số tăng thêm sử dụng nƣớc ngầm Vậy lƣợng khai thác tăng thêm từ 2010 đến 2020 32.363m3/ngày: Qkt = 161.818 * 0,20 = 32.363m3/ngày 76 Bằng việc áp dụng phƣơng pháp mơ hình số phần mềm GMS để đánh giá (dự báo) trữ lƣợng nƣớc dƣới đất cho thấy trữ lƣợng nƣớc dƣới đất khai thác đƣợc tăng thêm 261.203m3/ngày so với trạng khai thác để H=Hcp Kết tính cân nƣớc khu vực khai thác nƣớc nhạt cho thấy ảnh hƣởng trình chảy vào thấm xuyên từ tầng chứa nƣớc bên Holocene chiếm 6,19% tổng lƣợng chảy vào, từ tầng chứa nƣớc Neogene 17,93% tổng lƣợng chảy vào, từ tầng chứa nƣớc Pleistocene từ phía Đơng Nam 26,89%, phía Tây Nam chiếm 23,26% tổng lƣợng chảy vào từ phía ranh mặn chiếm 25,68% tổng lƣợng chảy vào gây mặn hóa cho tầng chứa nƣớc Nhƣ vậy, với kết tính tốn theo mơ hình trữ lƣợng mực nƣớc cho phép khai thác nƣớc dƣới đất tỉnh Nam Định đủ để phục vụ nhu cầu sử dụng 100% dân số tăng lên tỉnh năm 2020 Tuy nhiên cần lƣu ý việc tăng khai thác nƣớc dƣới đất cần đƣợc thiết kế hợp lý tránh trƣờng hợp lƣu lƣợng khai thác tập trung lớn vào khu vực nhỏ gây nên hạ thấp mực nƣớc vƣợt ngƣỡng Hcp Nhƣ trƣờng hợp phƣơng án (phần dự báo mực nƣớc), lƣợng khai thác tập trung quanh khu vực Q.109a khai thác không đƣợc vƣợt 89.873m3/ngày không gây hạ thấp cục vƣợt ngƣỡng Hcp Từ thể thấy rằng, trữ lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất khai thác đƣợc ngồi việc phụ thuộc vào trị số hạ thấp mực nƣớc cho phép mà cịn phụ thuộc vào việc sơ đồ bố trí cơng trình khai thác Các cơng trình khai thác khơng nên bố trí nhiều khu vực phía Bắc vùng nghiên cứu để tránh ảnh hƣởng việc xâm nhập mặn Do việc lựa chọn thiết kế hợp lý bãi giếng khai thác đảm bảo khai thác đƣợc với trữ lƣợng lớn Bên cạnh tiêu chí trữ lƣợng nƣớc, cần lƣu ý vấn đề chất lƣợng nƣớc trình khai thác nƣớc Việc khai thác nƣớc tạo thành phễu hạ thấp mực gây nên xâm nhập mặn vào tầng chứa nƣớc Vấn đề ảnh hƣởng đến chất lƣợng nguồn nƣớc cần nghiên cứu chi tiết 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong khu vực nghiên cứu, việc xác định nguồn gốc mối quan hệ tầng chứa nƣớc trầm tích Đệ tứ đƣợc xác định kỹ thuật đồng vị tính tốn cân nƣớc khu vực nghiên cứu tác giả rút số kết luận nhƣ sau: Nƣớc dƣới đất tầng chứa nƣớc Holocen khu vực nghiên cứu có nguồn gốc khí tƣợng nguồn gốc biển, nguồn gốc biển chủ yếu Các kết phân tích thành phần đồng vị bền 2H 18O rõ đƣợc điều Nƣớc dƣới đất nhạt tầng chứa nƣớc Pleistocen đƣợc bổ cập trực tiếp vào tầng chứa nƣớc nhƣ kết đồng vị lỗ khoan Q225b, Q226a Q227a Một phần khác đƣợc bổ cập gián tiếp qua tầng chứa nƣớc Neogen Trias nhƣ lỗ khoan Q221a, Q223a Q228a Quá trình bổ cập vào tầng chứa nƣớc diễn theo hƣớng tây bắc – đông nam nƣớc di chuyển từ đất đá nứt nẻ karst sang tầng chứa nƣớc Pleistocen Việc tính toán cân nƣớc dƣới đất sở áp dụng phƣơng pháp mơ hình số (phần mềm Visual MODFLOW) cho thấy trữ lƣợng khai thác đáp ứng nhu cầu sử dụng nhân dân diện phân bố nƣớc nhạt, tầng chứa nƣớc Pleistocen Tuy nhiên, lƣu lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất cần đƣợc thiết kế hợp lý, phân bố diện phân bố nƣớc nhạt, hạn chế khai thác nƣớc đới chuyển tiếp ranh giới mặn nhạt Kiế n nghi ̣ Kỹ thuật đồng vị ngày trở thành công cụ hữu hiệu nghiên cứu tài nguyên nƣớc ở nhiề u nƣớc thế giới Trong khu vực nghiên cứu, kỹ thuật đồng vị bƣớc đầ u đã cho kế t quả tố t Do vâ ̣y, cầ n tiế p tu ̣c đầ u tƣ và nghiên cƣ́u để triể n khai áp du ̣ng thời gian tới Đề tài cần có phƣơng pháp khác nhƣ bơm hút nƣớc thí nghiệm phạm vi hẹp tầng chứa nƣớc để có kết so sánh cách xác với kết đạt đƣợc 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các kết nghiên cứu dự án VietAs từ năm 2005-2013, Dự án Vietas, HUMG [2] Vũ Minh Cát, Bùi Công Quang (2002), “Thủy văn nước đất”, NXB Xây dựng, Hà Nội [3] Đoàn Văn Cánh, Lê Thị Lài (2005),“Groundwater Resource of Nam Đinh province”, J.of Geology [4] Nguyễn Văn Đản (2010), báo cáo “Nghiên cứu, ứng dụng tổ hợp phương pháp địa chất thuỷ văn, địa vật lý, mơ hình số đề tài điều tra, đánh giá nhiễm mặn tìm kiếm thấu kính tầng chứa nước nhạt dải ven biển Nam Định”, Bộ Tài nguyên - Môi trƣờng [5] Nguyễn Văn Độ (2008) Báo cáo ”Kết đo vẽ lập đồ địa chất thuỷ văn tỷ lệ 1:50.000 vùng Nam Định” Lƣu trữ Liên đoàn Quy hoạch Điều tra tài nguyên nƣớc miền Bắc, Hà Nội [6] Trịnh Văn Giáp (2004) “Nghiên cứu sử dụng đồng vị O-18 H-2 đánh giá nguồn gốc nước ngầm” Chuyên đề NCS, Viện KHKT Hạt Nhân [7] Trịnh Văn Giáp (2005) “Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đồng vị để đánh giá mối liên hệ nước ngầm nước bề mặt khu vực Hà Nội” Báo cáo đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ năm 2004-2005, mã số BO/02/05-02 [8] Bùi Học (2003), “Giáo trình địa chất thủy văn đồng vị” Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [9] Bùi Học (2004), “Kết nghiên cứu thành phần đồng vị nước ngầm vùng Nam Định Báo cáo tổng kết nghiên cứu điều tra tổng hợp tài nguyên nước đất tỉnh Nam Định Đề xuất số phương pháp quy hoạch khai thác sử dụng hợp lý bền vững, Hà Nội” [10] Bùi Học (2006), “Nghiên cứu Địa chất thủy văn đồng vị vùng cát tỉnh Bình Thuận phục vụ quản lý tầng chứa nước bổ sung”, Tạp chí khoa học Trái đất 79 [11] Bùi Học (2005), “Đánh giá tính bền vững việc khai thác, sử dụng tài nguyên nước ngầm lãnh thổ Việt Nam Định hướng chiến lược khai thác, sử dụng hợp lý bảo vệ tài nguyên nước ngầm đến năm 2020” Đề tài Độc lập cấp Nhà nƣớc MS 01-ĐTĐL [12] Tài liệu quan trắc mực nƣớc cơng trình quan trắc Quốc gia tỉnh Nam Định từ 1994 đến 2010, Trung tâm Quan trắc Dự báo tài nguyên nƣớc [13] Vũ Ngọc Kỷ, Nguyễn Thƣợng Hùng, Tơn Sĩ Kính, Nguyễn Kim Ngọc (2001), “Địa chất thủy văn đại cương”, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội [14] Dzhamalov R.G et al (2008), “Changes in Groundwater Runoff under the Effect of Climate and Anhthropogenic Impact”, Water Resources Vol.35 [15] Frank Wager, Dang Tran Trung, Hoang Dai Phuc (2011), “Assessment of Groundwater Resources in Nam Dinh Province Final Technical Report of inviroment of Groundwater Protection in Vietnam, Hanoi” [16] Holman I.P (2006), “Climate change impacts on groundwater rechargeuncertainty shortcomings and the way forward”, Hydrogeology Journal vol 14 80 ... - TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐỊNH HƢỚNG KHAI THÁC HỢP LÝ NƢỚC NHẠT DƢỚI ĐẤT VÙNG NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Khoáng vật học địa hóa học Mã s? ?: 60 44 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC... phƣơng pháp đồng vị để nghiên cứu hình thành thấu kính nƣớc nhạt Chính vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu hình thành định hướng khai thác hợp lý thấu kính nước nhạt đất vùng Nam Định? ?? mang tính cấp thiết... chứa nước 58 12 Hình 3. 6: Sơ đồ đẳng tuổi tầng chứa nước Pleistocen vùng nghiên cứu 60 13 Hình 3. 7: Sơ đồ đẳng tuổi tầng chứa nước Neogen Trias vùng nghiên cứu 61 14 Hình 3. 8: Mơ hình khái niệm hướng