Đánh giá mức độ xâm nhập mặn do sử dụng quá mức nước ngầm trong vùng ven biển nam định bằng mô hình visual modflow

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Nguyệt ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ XÂM NHẬP MẶN DO SỬ DỤNG QUÁ MỨC NƯỚC NGẦM TRONG VÙNG VEN BIỂN NAM ĐỊNH BẰNG MÔ HÌNH VISUAL MODFLOW LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội: 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Nguyệt ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ XÂM NHẬP MẶN DO SỬ DỤNG QUÁ MỨC NƯỚC NGẦM TRONG VÙNG VEN BIỂN NAM ĐỊNH BẰNG MƠ HÌNH VISUAL MODFLOW Chun ngành: quản lý mơi trường Mã số: 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TS TỐỐ́NG NGỌỌ̣C THANH Hà Nội: 2011 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu 1.1.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 1.1.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu 1.1.3 Kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu 15 1.2 Hiện trạng khai thác nước khu vực 18 1.2.1 Khai thác nước tập trung 18 1.2.2 Khai thác nước nhỏ lẻ 19 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Đối tượng nghiên cứu 20 2.1.1 Đặc điểm địa chất thủy văn 20 2.1.2 Trữ lượng tiềm nước đất tầng chứa nước qp 28 2.1.3 Đặc điểm khai thác nước đất vùng nghiên cứu 29 2.1.4 Đặc điểm thủy địa hóa 31 2.2 Phương pháp nghiên cứu 37 2.2.1 Phương pháp kế thừa số liệu 37 2.2.2 Phương pháp thống kê số liệu xử lý số liệu 41 2.2.3 Phương pháp mơ hình sớ 42 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 56 3.1 Xây dựng chỉnh lý mô hình dịng ngầm 56 3.1.1 Sơ đồ hoá điều kiện ĐCTV để xây dựng mơ hình 56 3.1.2 Bài toán thuận 63 3.1.3 Bài toán nghịch 67 3.2 Xây dựng chỉnh lý mơ hình xâm nhập mặn 73 3.2.1 Xây dựng cập nhật liệu đầu vào mơ hình 73 3.2.2 Chỉnh lý mơ hình 74 3.2.3 Dự báo trình xâm nhập mặn vùng 79 i 3.3 Đề xuất số giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên nước cho phát triển bền vững 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 101 ii BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ĐC Địa chất ĐCTV Địa chất thủy văn LK Lỗ Khoan K Hệ số thấm NDĐ Nước đất nnk Những người khác PA Phương án DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Dao động biên độ triều cửa sông vùng Nam Định Bảng 2: Dân số huyện ven biển Nam Định 15 Bảng 3: Đặc điểm sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp huyện vùng nghiên cứu 17 Bảng 4: Số lượng giếng khoan kiểu UNICEF vùng Nam Định 19 Bảng 5: Kết đánh giá trữ lượng tiềm NDĐ tầng qp vùng Nam Định .29 Bảng 6: Bảng thống kê sớ liệu phục vụ xây dựng mơ hình 102 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Vị trí vùng nghiên cứu Hình 2: Đồ thị dao động ngày nửa tháng nước ngầm tác động thuỷ triều lỗ khoan Q164a Q164b (Hải Hậu, Nam Định) Hình 3: Sơ đồ mặt cắt AB CD vùng nghiên cứu 20 Hình 4: Mặt cắt địa chất thủy văn theo đường AB 21 Hình 5: Mặt cắt địa chất thủy văn theo đường CD 22 Hình 6: Đồ thị dao động mực nước cơng trình Q109a tầng chứa nước Pleistocen Hải Hậu tháng 12 năm 2008 25 Hình 7: Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q108a tầng qp2; Q108b tầng qp1 vùng Liễu Đề 26 Hình 8: Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q109 tầng qp; Q109a tầng qp; Q109b tầng qp2 vùng Hải Hậu 26 Hình 9: Đồ thị dao động mực nước cơng trình quan trắc Q110 tầng qh Q110a tầng qp vùng Hải Tây-Hải Hậu 26 Hình 10: Sơ đồ ranh giới mặn nhạt vùng nghiên cứu tầng qh qp 34 Hình 11: Mạng lưới lỗ khoan quan trắc vùng nghiên cứu vùng lân cận phục vụ điều tra địa chất địa chất thủy văn 41 Hình 12: Ơ lưới loại mơ hình (tầng chứa nước K) 44 Hình 13: Ô lưới i,j,k ô bên cạnh 46 Hình 14: Điều kiện biên bớc mơ hình 50 Hình 15: Điều kiện biên tổng hợp (GHB) mơ hình 51 Hình 16: Sơ đồ phân bố trường thấm tầng chứa nước qh 58 Hình 17: Sơ đồ phân bố trường thấm tầng chứa nước qp 58 Hình 18: Sơ đồ phân bố hệ số nhả nước tầng chứa nước qh 59 Hình 19: Sơ đồ phân bớ hệ sớ nhả nước tầng chứa nước qp 59 Hình 20: Sơ đồ điều kiện biên tầng chứa nước qh, qp mơ hình hố 62 iv Hình 21: Sơ đồ vị trí lỗ khoan quan trắc mơ hình hố 63 Hình 22: Mặt cắt LK bảng liệu mực nước quan trắc mơ hình hố 63 Hình 23: Đồ thị so sánh kết tính tốn mực nước mơ hình với mực nước thực tế lỗ khoan quan trắc kết thúc toán chỉnh lý ổn định 65 Hình 24: Biểu đồ kết tính tốn phần dư toán chỉnh lý ổn định 65 Hình 25: Sơ đồ thuỷ đẳng cao tầng chứa nước qh từ kết giải toán ổn định 66 Hình 26: Sơ đồ thuỷ đẳng áp tầng chứa nước qp từ kết giải toán ổn định 66 Hình 27: Đồ thị so sánh kết tính tốn mực nước mơ hình với mực nước thực tế lỗ khoan quan trắc thời điểm 2000 69 Hình 28: Bản đồ thuỷ đẳng cao tầng chứa nước qh thời điểm 2000 70 Hình 29: Bản đồ thuỷ đẳng áp tầng chứa nước qp thời điểm 2000 70 Hình 30: Đồ thị so sánh kết tính tốn mực nước mơ hình với mực nước thực tế lỗ khoan quan trắc thời điểm 2008 71 Hình 31: Sơ đồ thuỷ đẳng cao tầng chứa nước qh thời điểm 2008 72 Hình 32: Sơ đồ thuỷ đẳng áp tầng chứa nước qp thời điểm 2008 72 Hình 33: Sơ đồ thủy địa hóa tầng chứa nước qh nhận từ kết toán thuận 76 Hình 34: Sơ đồ thủy địa hóa tầng chứa nước qp nhận từ kết toán thuận 76 Hình 35: Sơ đồ thủy địa hóa tầng chứa nước qh (mùa khơ 1995) nhận từ kết tốn nghịch 77 Hình 36: Sơ đồ thủy địa hóa tầng chứa nước qh (mùa khơ 1996) nhận từ kết toán nghịch 78 Hình 37: Sơ đồ thủy địa hóa tầng chứa nước qp (mùa khơ 1995) nhận từ kết toán nghịch 78 Hình 38: Sơ đồ thủy địa hóa tầng chứa nước qp (mùa khơ 1996) nhận từ kết toán nghịch 79 v Hình 39: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA1) 80 Hình 40: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA1) 81 Hình 41: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2020, (PA1) 81 Hình 42: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA1) 82 Hình 43: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA1) 82 Hình 44: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA2) 83 Hình 45: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA2) 84 Hình 46: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA2) 85 Hình 47: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA2) 86 Hình 48: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA3) 88 Hình 49: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2011, (PA3) 88 Hình 50: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2012, (PA3) 89 Hình 51: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA3) 90 Hình 52: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2020, (PA3) 91 Hình 53: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA3) 92 Hình 54: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA3) 93 Hình 55: Sơ đồ vùng nước ngầm có khả khai thác sử dụng 95 vi MỞ ĐẦU Xu phát triển kinh tế mở rộng nhiều lĩnh vực, miền đất nước ta, từ nông thôn tới thành thị, từ ngành công nghiệp tới ngành nông nghiệp Với xu hướng phát triển cầu nguồn tài nguyên nước dùng cho sản xuất tăng theo, nguồn nước mặt không đáp ứng nhu cầu cho sinh hoạt, sản xuất khai thác đến nguồn nước ngầm Trên khắp nước nguồn nước ngầm khai thác ạt từ thành thị tới nông thông vùng ven biển Khi nguồn nước ngầm bị khai thác mức gây nhiều tác động xấu tác hại khai thác mức nước ngầm cịn xảy nghiêm trọng đới với vùng ven biển khơng xảy tượng sụt lún bề mặt đất, suy giảm trữ lượng nước mà xảy tượng xâm nhập mặn Hiện tượng xâm nhập mặn hay tượng ô nhiễm nước ngầm ḿi diễn làm thay đổi tính chất đất, dẫn đến thay đổi điều kiện sống loài, người dân vùng Như sản xuất người bị thay đổi lớn: khơng có nước để sản xuất, cới khơng kịp thích nghi không phát triển vùng đất nhiễm mặn, vùng ven biển khơng cịn nơi tiềm ẩn phát triển ngành kinh tế nữa, nước ta có 2.000km đường bờ biển, đại phận người dân sống vùng ven biển chịu hậu to lớn tượng Nghiên cứu để đánh giá mức độ xâm nhập mặn khai thác mức nước ngầm cần thiết để làm rõ đưa giải pháp nhằm đảm bảo phát triển bền vững cho vùng ven biển nước ta Nam Định số tỉnh thành giáp biển nên đã chọn Nam Định làm khu vực nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp với tên đề tài: “Đánh giá mức độ xâm nhập mặn sử dụng mức nước ngầm vùng ven biển Nam Định mơ hình Visual MODFLOW” Với mục tiêu nghiên cứu đề tài: - Thiết lập mơ hình dự báo xâm nhập mặn nước đất vùng nghiên cứu Bảng 6: Bảng thống kê số liệu phục vụ xây dựng mơ hình Kí hiệu lỗ Tọa độ (X) khoan A113 18601952.480000000 A114 18603129.079999900 C1124 18613540.826051900 C1123 18620259.040936900 C1226 18598611.342317000 LKºG25 18602330.539999900 A123 18604236.450000000 A124 18604997.800000000 C1225 18605329.623197000 A125 18607835.450000000 A126 18608804.410000000 LK10 18613516.670000000 C1223 18620259.040936900 LK701a 18627626.539999900 A131 18599215.579999900 A132 18601149.109999900 LK24(C26) 18609450.100000000 LK25 18612626.399999900 LK26 18615720.300000000 C1325 18614660.550531000 LK21 18618207.000000000 LK30(C24) 18627359.899999900 LK31 18631172.920000000 C1323 18628470.309787000 102 Kí hiệu lỗ Tọa độ (X) khoan LK11 18634720.879999900 LK9 18635789.109999900 LK5806 18639827.550000000 LK39 18601200.250000000 C1428 18599731.066796000 A142 18604320.160000000 A143 18607259.160000000 C1427 18608688.730638900 LK37 18609656.420000000 LK38 18614756.910000000 C1426 18616899.933495000 LK43 18620403.100000000 C1425 18624737.938852900 LK41(C24) 18631099.320000000 LK22(C23) 18631099.320000000 LK23 18645860.920000000 C1422 18647132.032467000 LK24 18652546.210000000 C1421 18655716.564808000 C1528 18610443.090000000 LK161 18614451.980000000 C1527 18619139.382452900 LK57 18622125.039999900 C1526 18627350.519313900 LK53 18626101.320000000 103 Kí hiệu lỗ Tọa độ (X) khoan LK54a 18631516.059999900 C1525 18635188.524672000 lk55a(C24) 18642280.003049000 LK52 18645048.090000000 C1523 18648625.086431900 LK34 18651376.340000000 C1522 18656462.959802000 LK35 18656881.420000000 LK36(C21) 18663421.520000000 A215 18666890.030000000 LK19 18643872.739999900 LK38 18661023.719999900 A227 18665381.859999900 LK4 18624855.340000000 A236 18658962.460000000 A242 18600491.710000000 A243 18611551.649999900 LK4 18611256.300000000 LK11 18616823.260000000 A244 18647554.480000000 A251 18606949.780000000 A252 18608999.350000000 LK15 18612199.200000000 LK35 18619841.090000000 A253 18638969.480000000 104 Kí hiệu lỗ Tọa độ (X) khoan LKºG33 18603862.250000000 A262 18611010.250000000 LK36 18613348.140000000 A263 18631428.609999900 A271 18605596.309999900 LK161 18613422.890000000 A272 18622302.219999900 LK39 18601200.250000000 A282 18608303.280000000 Bảng : Số liệu độ Khống hóa độ muối đối tượng điểm Tên vị trí khảo sát UBND Thị trấn Ngô Đồng UBND Thị trấn Ngô Đồng UBND xã Giao Tiến UBND xã Giao Tiến UBND xã Giao An UBND xã Giao An UBND xã Xuân Bắc số hiệu ND01/1 ND01/2 ND02/1 ND02/2 ND03/1 ND03/2 NĐ05/1 UBND xã Xuân Bắc UBND xã Xuân Thợng NĐ05/2 NĐ07/1 105 Tên vị trí khảo sát số hiệu UBND xã Xuân Thượng NĐ07/2 HTX Hành Thiện NĐ08/1 HTX Hành Thiện NĐ08/2 HTX Tiến Dũng NĐ10/1 HTX Tiến Dũng UBND xã Xuân Trung UBND xã Xuân Trung UBND xã Xuân Thành UBND xã Xuân Thành HTX Trực Chính HTX Trực Chính UBND Thị trấn Nam Giang UBND Thị trấn Nam Giang NĐ10/2 UBND xã Bình Minh NĐ18/1 UBND xã Bình Minh HTX Nam Ninh HTX Nam Ninh HTX Hồng Thái NĐ18/2 NĐ19/1 NĐ19/2 NĐ20/1 NĐ11/1 NĐ11/2 NĐ12/1 NĐ12/2 NĐ16/1 NĐ16/2 NĐ17/1 NĐ17/2 106 Tên vị trí khảo sát số hiệu HTX Hồng Thái UBND xã Nam Hồng UBND xã Nam Hồng UBND xã Nam Tiến UBND xã Nam Tiến HTX Nam Thanh HTX Nam Thanh UBND xã Nam Dơng UBND xã Nam Dơng NĐ20/2 NĐ21/1 NĐ21/2 NĐ22/1 NĐ22/2 NĐ23/1 NĐ23/2 NĐ24/1 NĐ24/2 UBND xã Yên Bằng NĐ37/1 UBND xã Yên Bằng NĐ37/2 UBND xã Yên Minh UBND xã Yên Minh UBND Thị trấn Ngô Đồng UBND Thị trấn Ngô Đồng UBND xã Giao Tiến NĐ38/1 NĐ38/2 UBND xã Giao Tiến UBND xã Giao An ND02/2 ND03/1 UBND xã Giao An UBND xã Xuân Bắc ND03/2 NĐ05/1 UBND xã Xuân Bắc NĐ05/2 ND01/1 ND01/2 ND02/1 107 Tên vị trí khảo sát UBND xã Xuân Thợng UBND xã Xuân Thượng số hiệu NĐ07/1 NĐ07/2 HTX Hành Thiện NĐ08/1 HTX Hành Thiện NĐ08/2 HTX Tiến Dũng HTX Tiến Dũng UBND xã Xuân Trung UBND xã Xuân Trung UBND xã Xuân Thành UBND xã Xuân Thành NĐ10/1 NĐ10/2 HTX Trực Chính HTX Trực Chính UBND Thị trấn Nam Giang UBND Thị trấn Nam Giang NĐ16/1 NĐ16/2 UBND xã Bình Minh NĐ18/1 UBND xã Bình Minh NĐ18/2 HTX Nam Ninh NĐ19/1 HTX Nam Ninh NĐ19/2 NĐ11/1 NĐ11/2 NĐ12/1 NĐ12/2 NĐ17/1 NĐ17/2 108 Tên vị trí khảo sát số hiệu HTX Hồng Thái HTX Hồng Thái NĐ20/1 NĐ20/2 UBND xã Nam Hồng UBND xã Nam Hồng NĐ21/1 NĐ21/2 UBND xã Nam Tiến UBND xã Nam Tiến HTX Nam Thanh NĐ22/1 NĐ22/2 NĐ23/1 HTX Nam Thanh UBND xã Nam Dương UBND xã Nam Dương NĐ23/2 UBND xã Yên Bằng NĐ37/1 UBND xã Yên Bằng UBND xã Yên Minh NĐ37/2 NĐ38/1 UBND xã Yên Minh NĐ38/2 NĐ24/1 NĐ24/2 109 Bảng 8: Độ tổng khống hóa số điểm lỗ khoan nghiên cứu tầng chứa nước Qh Qp STT 10 11 12 13 14 15 110 ... HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Nguyệt ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ XÂM NHẬP MẶN DO SỬ DỤNG QUÁ MỨC NƯỚC NGẦM TRONG VÙNG VEN BIỂN NAM ĐỊNH BẰNG MÔ HÌNH VISUAL MODFLOW Chun ngành: quản lý mơi trường Mã... cho vùng ven biển nước ta Nam Định số tỉnh thành giáp biển nên đã chọn Nam Định làm khu vực nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp với tên đề tài: ? ?Đánh giá mức độ xâm nhập mặn sử dụng mức nước ngầm. .. Hình 43: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA1) 82 Hình 44: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA2) 83 Hình 45: Kết mơ hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam