Phương pháp xác định lượng bổ cập tự nhiên nước dưới đất

Tài nguyên nước ở Việt Nam phân bố không đều theo không gian và thời gian cũng như ẩn chứa nhiều yếu tố không bền vững. Nước dưới đất có thể được khai thác sử dụng phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất tuy nhiên lượng nước được khai thác phụ thuộc rất nhiều vào khả năng bổ cập cho tầng chứa nước. Bổ cập nước dưới đất là quá trình mà nước thấm, ngấm trong các lỗ hổng, khe nứt của đất đá đến vùng bão hòa nước bằng con đường tự nhiên hoặc nhân tạo.

Nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỔ CẬP TỰ NHIÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT Lê Việt Hùng1, Phạm Quý Nhân1, Trần Quốc Cường2 Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Tóm tắt Tài nguyên nước Việt Nam phân bố không theo không gian thời gian ẩn chứa nhiều yếu tố khơng bền vững Nước đất khai thác sử dụng phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất nhiên lượng nước khai thác phụ thuộc nhiều vào khả bổ cập cho tầng chứa nước Bổ cập nước đất trình mà nước thấm, ngấm lỗ hổng, khe nứt đất đá đến vùng bão hòa nước đường tự nhiên nhân tạo Lượng bổ cập cho nước đất thông số phương trình cân nước lưu vực cho hầu hết mơ hình tính tốn tài ngun nước đất Lượng bổ cập nước đất thường xác định phương pháp trực tiếp lysmeter gián tiếp cân nước, dao động mực nước ngầm, sử dụng chất thị hóa học cân nồng độ chất hòa tan, kỹ thuật đồng vị, ứng dụng viễn thám GIS,… Tuy nhiên, phương pháp xác định lượng bổ cập có ưu nhược điểm riêng Từ khóa: Bổ cập nước đất, cân nước, ứng dụng viễn thám GIS Abstract Method of determining for groundwater recharge Water resources in Vietnam distribute unevenly in the space and the time, as well as contain many unstable factors The groundwater can be exploited and used to serve living and economic activity; however, the exploitation depends on groundwater recharge rate of the aquifer Groundwater recharge is the process by which water seepage by the flaw of the soil, the crack of the rocks to zone saturation by natural or artificial way Groundwater recharge is the fundamental component in the water balance of the watershed and is the funamental parameter in the most model to evaluate groundwater resources The quantifition of groundwater recharge is usually determined by directly method such as lysmeter, seepage or indirectly method such as water balance, groundwater level fluctuation, using chemical indicator and balance solute concentration, using remote sensing and GIS, However, each of the complementary measures has its limitation and also has its advantages Keywords: Groundwater recharge; Water balance; Remote sensing and GIS application I Giới thiệu nhanh làm lượng nước bình quân đầu Tài nguyên nước Việt Nam phân người giảm từ 3800m /người/năm bố không theo không gian thời xuống 2800m /người/năm vào gian ẩn chứa nhiều yếu tố 2025, (iii) thu hẹp đáng kể diện tích không bền vững: (i) gần 60% lượng rừng đầu nguồn làm suy giảm khả nước Việt Nam có nguồn gốc bên giữ nước bổ sung nước cho tầng lãnh thổ, (ii) tốc độ tăng dân số chứa nước đất [5] 38 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 19 - năm 2018 Nghiên cứu Nước đất, tồn tầng chứa nước đất [1], khai thác sử dụng phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất nơi mà nước mặt không đáp ứng nhu cầu sử dụng nước Lượng nước đất khai thác phụ thuộc nhiều vào khả bổ cập cho nước đất từ nước mặt, nước mưa Bổ cập nước đất trình mà nước thấm ngấm lỗ hổng, khe nứt đất đá đến vùng bão hòa nước đường tự nhiên nhân tạo Lượng bổ cập cho nước đất có vai trị quan trọng để đảm bảo khôi phục phần trữ lượng nước đất bị lấy [4] Lượng bổ sung cho nước đất gọi trữ lượng động tự nhiên nước đất, giá trị cung cấp tự nhiên từ nước mưa, nước mặt cho nước đất qua trình thấm, thấm xuyên, Lượng bổ cập cho nước đất phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo địa chất khu vực nghiên cứu (vị trí tầng chứa nước cấu tạo địa chất, loại đất đá chứa nước đất đá đới thơng khí, tồn hay không tồn đới phá huỷ kiến tạo v.v ), điều kiện địa lý (khí hậu, đặc điểm thuỷ văn, kớp phủ thổ nhưỡng thực vật), nhân tố địa chất thuỷ văn (tính thấm bề dày tầng chứa nước, đất đá đới thơng khí lớp ngăn cách, chiều sâu nằm nước ngầm) v.v Xác định lượng bổ cập tự nhiên cho nước đất (tính tốn trữ lượng động tự nhiên) nhằm thành lập sơ đồ sử dụng tổng hợp tài nguyên nước, lập kế hoạch sử dụng nước tương lai đánh giá trữ lượng khai thác nước đất, đánh giá tương quan tài nguyên nước mặt tài nguyên nước đất Một số nghiên cứu thông qua việc xác định bổ cập nước đất đánh giá tiềm khai thác nước đất khu vực i) Phạm Quý Nhân (2000), xác định tổng trữ lượng khai thác tiềm toàn vùng Đồng Bắc Bộ 8.115.600 m3/ ngày Tổng lưu lượng khai thác dự báo theo phương án quy hoạch đến 2015 1.129.956 m3/ ngày ii) Đoàn Văn Cánh (2015) tính tốn lượng bổ cập tự nhiên từ nước mưa cho nước đất chiếm 42,9% tổng lượng bổ cập cho TCN Đệ tứ vùng Đồng Bắc Bộ Tiềm nước đất tầng chứa nước qp hệ tầng Hà Nội giả ước khai thác 27 năm là: 12.829.261,82 m3/ngày dự báo theo phương pháp mơ hình 11.023.721,00m3/ngày Theo tác giả, trạng khai thác trữ lượng tiềm tầng chứa nước thống kê đánh giá trữ lượng khai thác so với trữ lượng khai thác tiềm chiếm phần nhỏ (bảng 1) Tuy nhiên giếng khoan khai thác, mực nước liên tục suy giảm, số nơi xảy tượng nhiễm bẩn Bảng Hiện trạng khai thác sử dụng nước đất Đồng Bắc Bộ, Hà Nội Việt Nam [2] TT Thành phố, tỉnh Lượng nước khai thác, m3 /ngày Trữ lượng khai thác % khai thác so tiềm năng, m3 /ngày với tiềm Đồng Bắc Bộ 2.264.898,00 17.191.102,00 13,17 Hà Nội 1.779.398,00 8.362.000,00 21,27 Toàn lãnh thổ Việt Nam 8.364.513,00 172.599.897,00 4,85 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 19 - năm 2018 39 Nghiên cứu Thạch học môi trường chứa nước Lượng bổ cập nước đất phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khu vực, thành phần thạch học môi trường chứa nước Thạch học môi trường chứa nước phân thành i) trầm tích lịng sơng trầm tích trước núi gồm đá, sỏi; ii) cát đá cát; iii) đá vơi đá lơ mít; iv) đá phấn; v) đá núi lửa Một vùng có nhiều thành phần thạch học nêu Trong trường hợp, đặc điểm lượng bổ cập nước đất thành tạo đá xác định riêng Bảng Đặc điểm thạch học môi trường chứa nước phương pháp xác định lượng bổ cập [11] TT Mơi trường chứa nước Trầm tích lịng sơng trầm tích trước núi thành phần gồm đá, sỏi, cuội Cát đá cát Đá vôi đá lơ mít Đá phấn Đá núi lửa Phương pháp xác định Cân nước, đồng vị, mô hình, thủy động lực, thủy văn Sabarmati, Ấn Độ; thung lũng Namoa, Úc; Lybia; Syria Nubian, Bắc Phi; Niger, Nigeria; Các tiểu vương quốc Ả rập; New Mexico Thủy văn, mơ hình, cân Cao ngun Gambier, Úc; Portigal, nước Brasil; Kabwe, Zambia; Thủy động lực London, Anh; Negev, Isrel; Thủy văn, cân bằng, thực Khối bazan Deccan Trap, Ấn Độ; nghiệm Idaho, Nhật; Djibouti, Đông Phi; Thủy động lực, mơ hình Các phương pháp xác định bổ cập nước đất Nước mặt gồm nước mưa nước sơng, hồ nguồn nước tự nhiên bổ cập cho nước đất hay gọi nguồn bổ cập tự nhiên cho nước đất Bổ cập nhân tạo cho nước đất nước đất bổ sung trữ lượng can thiệp người nguồn bổ sung có nguồn gốc nhân tạo rò rỉ từ hệ thống đường ống cấp nước, rị rỉ từ hệ thống nước thải, hố ga, tưới cho nơng nghiệp,…[4] Tính tốn bổ cập tự nhiên nước đất công việc thiếu tiến hành điều tra đánh giá tài nguyên nước đất khu vực Tuy nhiên lựa chọn phương pháp xác định lượng bổ cập tự nhiên nước đất lại tương đối khó khăn lượng bổ cập nước đất phụ thuộc vào nhiều liệu khác 40 Khu vực nghiên cứu điều kiện địa hình, địa mạo, độ dốc, độ lỗ hổng, tính chất đất đá, địa chất, lượng mưa, nhiệt độ, độ bốc hơi, sử dụng đất có khu vực nghiên cứu,…[2] Các phương pháp ước lượng lượng bổ cập nước đất thể dựa vào: - Đặc điểm địa chất thủy văn hay môi trường chứa nước khu vực (các vùng có điều kiện tương tự khí hậu địa chất với lịch sử địa mạo): môi trường địa chất chứa nước trầm tích cát cát kết; trầm tích lịng sơng bồi tích sơng núi lửa,…[14]; - Đặc điểm thủy văn khu vực: điều kiện khí quyển, nước mặt (sơng, hồ), vùng bão hịa khơng bão hòa [10]; Theo cách tiếp cận, phương pháp phân chia thành: - Phương pháp trực tiếp Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 19 - năm 2018 Nghiên cứu phương pháp thủy tiêu hóa (lysmeter) phương pháp gián tiếp phương pháp cân nước, phương pháp dao động mực nước ngầm, phương pháp mơ hình số,…; - Phương pháp sử dụng nguyên tố vết phương pháp sử dụng chất thị hóa học (Chemical Signatures), phương pháp cân nồng độ chất hòa tan (Solute Balances), phương pháp sử dụng kỹ thuật đồng vị…; - Phương pháp ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng ảnh Landsat, MODIS, Sentinel,… công cụ ArcGIS, MapInfo… để xây dựng lớp đồ cơ liệu phục vụ tính tốn 3.1 Nhóm phương pháp thủy động lực 3.1.1 Phương pháp sai phân hữu hạn (G.N.Kamenxki, 1940) Phương pháp dựa sở nghiên cứu động thái mực nước ngầm nhóm lỗ khoan để dự báo mực nước đất giá trị cung cấp nước ngầm thành phần tham gia vào cân nước khu cân bao gồm hiệu số lượng nước chảy đến chảy theo phương x - ∆Qx, theo phương y - ∆Qy, giá trị cung cấp bốc từ bề mặt nước đất: ± W∆Qx∆Qy Sự thay đổi giá trị cung cấp thoát theo phương dẫn đến dâng cao hay hạ thấp mực nước đất liền thay đổi thể tích nước phân tố nghiên cứu: (1) Trong đó: ∆x, ∆y khoảng cách lỗ khoan quan trắc sân cân theo phương x y; W cường độ cung cấp nước mưa (hoặc bốc hơi) từ bề mặt nước đất đơn vị diện tích μ hệ số nhả nước trọng lực (khi mực nước hạ thấp) hệ số thiếu hụt bão hòa (khi mực nước dâng cao); ΔH biên độ dao động mực nước ứng với khoảng thời gian Δt Trong phương pháp sai phân hữu hạn, không gian khu vực nghiên cứu phân thành nhiều ô Trong ô, giá trị tham gia vào phương trình coi khơng đổi Bằng cách này, người ta đưa phương trình đạo hàm hệ phương trình tuyến tính với số lượng phương trình tương đương với số lưới phân chia Nếu bước lưới nhỏ kết thu từ lời giải sai phân gần với lời giải phương trình đạo hàm riêng phần gần xấp xỉ với giá trị thực tế Kết H(x,y,z,t) lưới ô chứa giá trị h khác 3.1.2 Phương pháp tính lượng bổ cập dao động mực nước lỗ khoan quan trắc - Phương pháp Binđeman Đây phương pháp đánh giá gần lượng thấm nước mưa điều kiện lỗ khoan quan trắc bố trí vùng phân thủy dịng thấm khơng áp nằm ngang, giá trị thấm trung bình năm: (2) (3) Trong đó: W - Cường độ ngấm nước mưa cung cấp cho nước đất (mm/ngày) ∆H - Đại lượng dâng cao mực nước thời gian t (mm) Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 19 - năm 2018 41 Nghiên cứu ∆z - Đại lượng ngoại suy theo tốc độ hạ thấp mực nước thời kỳ liền trước (mm) 2.1.3 Phương pháp theo lưu lượng dịng ngầm cơng thức động lực học nước đất t - Thời gian quan trắc (ngày) Sử dụng định luật Darcy xác định lượng bổ cập nước đất tầng chứa nước xác định độ cao cột nước hệ số thấm nguồn vào nguồn tầng chứa nước Lượng bổ cập tầng chứa nước bão hòa nước xác định theo cơng thức sau [8]: Mn - Modul dịng chảy nước đất (l/s km2)  - Hệ số nhả nước đất đá xác định theo kết thí nghiệm thấm (4) Trong đó: K(θ) hệ số thấm H chiều cao cột nước tổng h chiều cao bề mặt mực nước ngầm z khoảng cách hai điểm đo chiều cao cột nước Việc áp dụng luật Darcy đòi hỏi phải đo ước lượng độ dốc thủy lực độ dẫn nước khơng bão hịa mơi trường chứa nước xung quanh, thường sử dụng môi trường khô hạn bán khơ hạn 3.2 Nhóm phương pháp cân 3.2.1 Phương pháp cân nước mặt Phương pháp cân nước (Thornthwaite (1948)) xem lượng bổ cập phần nước dư thừa tất dòng chảy đến tầng chứa nước Một số phương pháp thường sử dụng để xác định lượng nước dư thừa phương pháp xác định độ ẩm đất, phương pháp độ dâng mực nước ngầm,… Phương pháp cân nước xác định theo cơng thức sau [5]: (5) Trong đó: Ri lượng bổ cập (mm) 42 P lượng mưa (mm) Ea độ bốc thoát nước (mm) ΔW thay đổi độ ẩm (mm) Rn lượng mưa chảy tràn bề mặt (mm) Trên lưu vực, tính tốn bổ cập nước đất phương pháp cân bằng, cần xác định với thông số khác lượng mưa, độ bốc thoát nước, loại trồng kiểu đất Trong phương pháp này, việc xác định hiểu chỉnh mơ hình tương đối khó khăn tham số mơ hình khó đo trực tiếp ngồi trường độ bốc nước, độ ẩm, tốc độ thấm 3.2.2 Phương pháp cân nồng độ chất hòa tan Một phương pháp cân nồng độ chất hòa tan phương pháp cân Clo (Chloride mass balance) Phương pháp sử dụng hàm lượng Clo 36, 36Cl, nước mưa khí nước đất để xây dựng phương trình cân tính tốn lượng bổ cập nước Wood (1999) đưa phương trình cân Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 19 - năm 2018 Nghiên cứu hàm lượng Clo nước mưa nước đất sau: (6) (7) Trong đó: C(t) hàm lượng triti thời điểm t (TU) Trong đó: Ri lượng bổ cập nước mưa cho nước đất (mm/năm) C0 hàm lượng triti thời điểm ban đầu (TU) P lượng mưa trung bình năm (mm/năm) f(τ) hàm phân bố thời gian lưu (năm) Clr hàm lượng Clo nước mưa (ppm) Clgw hàm lượng Clo nước ngầm (ppm) Tuy nhiên, xác định lượng bổ cập nước đất phương pháp cần lưu ý sai lệch nồng độ Clo nơi có lượng mưa lớn, xảy thời gian dài Vì vùng này, nồng độ Clo nước ngầm thường cao ảnh hưởng đến việc xác định lượng bổ cập 3.3 Phương pháp ứng dụng kỹ thuật đồng vị Các đồng vị thường sử dụng nghiên cứu bổ cập nước đất Trong đồng vị mơ xác di chuyển nước đất chúng tạo thành phần phân tử nước [6] Phân tử nước có cơng thức hóa học H2O Hydro có ba đồng vị proti , deuteri triti Oxy có đồng vị có ý nghĩa nghiên cứu Về lý thuyết, sử dụng nguyên tố vết để xác định lượng bổ cập, đồng vị bền gồm D ( ), đồng vị phóng xạ thường sử dụng Đối với 3H mối quan hệ nồng độ (hoạt độ) đo triti thời điểm t, C(t) với nồng độ ban đầu C0 theo phương trình sau: τ tuổi nước (năm) (8)  số phân rã phóng xạ Tuy nhiên sử dụng kỹ thuật đồng vị thường tốn đòi hỏi phải có kỹ thuật chuyên sâu Đối với tritium, nghiên cứu định lượng khó đạt khó xác định cân khối lượng tritium 3.4 Phương pháp mơ hình số Mơ hình hố q trình thấm lan truyền chất nước đất phương pháp thực nghiệm để giải toán động lực học lan truyền nước đất việc xác định lưu lượng dòng thấm phân bố áp lực toàn miền chuyển động nước đất, kể ranh giới phân bố nồng độ chất hòa tan tầng chứa nước Bản chất mơ hình tốn mơ tả đơng thái mực nước, nồng độ chất hòa tan điều kiện môi trường không đồng dị hướng với điều kiện biên, điều kiện ban đầu tầng chứa nước tạo thành mơ hình tốn học dịng chảy nước đất [3] Các mơ hình vận chuyển dịng chảy nhiễm nước đất sử dụng rộng rãi nghiên cứu tầng chứa nước đất Một số mơ hình sử dụng mơ hình chiều, hai chiều, ba Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 19 - năm 2018 43 Nghiên cứu chiều dịng chảy phương trình Richard Mơ hình thủy lực, số hóa phân tích, xác định mối liên hệ thấm, mưa bổ cập Phương pháp mơ hình dịng nước đất coi tồn biến thiên độ cao mực nước đất mơ tả phương trình đạo hàm sau: (9) Trong đó: Kxx, Kyy, Kzz hệ số thấm nước theo phương x,y z (phương đứng); h cốt cao mực nước vị trí (x,y,z) thời điểm t W giá trị bổ cập hay nước đất vị trí (x,y,z) thời điểm t W = W (x,y,z,t) hàm số phụ thuộc vào thời gian t không gian (x,y,z) SS hệ số nhả nước; SS = SS (x,y,z), Kxx = Kxx( x,y,z), Kyy = Kyy (x,y,z), Kzz = Kzz (x,y,z) hàm phụ thuộc vào vị trí khơng gian x,y,z Giải phương trình cách xác định giá trị h(x,y,z,t) thoả mãn (9) thoả mãn điều kiện biên Giá trị độ cao mực nước h biến động theo thời gian đặc trưng cho tính chất hướng dịng chảy sử dụng để dự báo động thái nước đất 3.5 Phương pháp ứng dụng viễn thám hệ thống thông tin địa lý (GIS) Phương pháp xác định trực tiếp lượng bổ cập nước đất mà thông qua việc xác định độ bốc thoát nước từ lượng mưa, xác định tổng lượng dòng chảy hàng năm Từ tổng lượng nước chảy hàng năm, xác định lưu lượng dòng chảy bề mặt, xác định dòng chảy bản, 44 tương đương với lượng nước bổ sung cho tầng chứa nước hàng năm Nghiên cứu viễn thám GIS xác định thơng số khí tượng thủy văn độ bốc nước, nhiệt độ, lượng mưa,… hay thông số môi trường chứa nước khu vực nghiên cứu sử dụng đất, loại đất, độ dốc, hệ thống đứt gãy, độ ẩm đất,… Đây thông số đầu vào hầu hết mơ hình sử dụng để xác định bổ cập nước đất Sử dụng GIS thành lập đồ mực nước đất chồng xếp đồ chuyên đề để xác định độ nhạy yếu tố đến bổ cập nước đất GIS dựa đặc tính phân tích không gian, lập đồ viễn thám dựa đặc tính phản xạ phổ đối tượng cho phép - Xác định tiềm tầng chứa nước dựa đặc điểm tự nhiên, đặc điểm khí tượng thủy văn đặc điểm địa chất khu vực - Cấu trúc địa chất, địa hình địa mạo khu vực để xác định mối liên hệ với hệ thống địa chất thủy văn - Xác định khoanh vùng bổ cập, vùng thoát tầng chứa nước - Mối liên hệ nước đất thành phần khác khu vực (nước mặt, thực vật, nguồn ô nhiễm,…) Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 19 - năm 2018 Nghiên cứu Hình 1: Phương trình cân nước khơng có có lượng nước bổ sung nhân tạo lưới Xác định lượng bổ cập tự nhiên cho nước đất (tính tốn trữ lượng động tự nhiên) nhằm thành lập sơ đồ sử dụng tổng hợp tài nguyên nước, lập kế hoạch sử dụng nước tương lai đánh giá trữ lượng khai thác nước đất, đánh giá tương quan tài nguyên nước mặt tài nguyên nước đất Ứng dụng xác định lượng bổ cập nước đất thành phố Hà Nội Phương pháp viễn thám GIS, phương pháp mô hình WetSpass sử dụng để xác định lượng bổ cập nước đất thành phố Hà Nội Sử dụng liệu viễn thám để xác định lượng mưa, lượng bốc nước, số diện tích lá, độ ẩm đất,… nhằm tính tốn cân nước cho ô lưới Kết đầu liệu tổng lượng dòng chảy mặt, lượng bổ cập cho nước đất, dòng chảy bản/sát mặt (baseflow), độ ẩm đới rễ (10) Trong đó: P lượng mưa (mm) ET lượng bốc thoát nước (mm) Qsw lượng nước bề mặt (mm) Qgw lượng nước đới rễ (mm) ΔSsm chênh lệch độ ẩm đất Lượng nước lại lưới tính sau: (11) Giá trị Rest cho ≤ Tỉ lệ bổ cập tính sau: (12) Nếu tổng lượng nước cịn lại lưới nhỏ tổng lượng f tính 01 Sau đó, lượng bổ cập theo tháng J (mm) tính cơng thức: (13) Ảnh viễn thám MODIS sử dụng để xác định độ bốc thoát nước khu vực nghiên cứu Sau đó, tác giả sử dụng mơ hình WetSpass để xác định lượng cung cấp thấm cho khu vực Kết nghiên cứu cho thấy sử dụng ảnh viễn thám xác định thơng số đầu vào cho mơ hình WetSpass để xác định lượng bổ cập nước đất Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 19 - năm 2018 45 Nghiên cứu Hình 2: Lượng bốc thực tế so sánh với kết thực đo Hình 3: Lượng bổ cập nước đất thành phố Hà Nội giai đoạn 2001 - 2005 2006 - 2010 Trong giai đoạn từ 2006 - 2010, lượng bổ cập trung bình tồn diện tích 1688,12 mm/năm (0,761 mm/ ngày) tăng so với giai đoạn 2001 - 2005 8,9% Kết luận Lượng bổ cập nước đất thành phần quan trọng phương trình cân nước lưu vực tương đối khó để xác định cách đo trực tiếp Nó phụ thuộc vào yếu tố lượng thời gian mưa tưới tiêu, điều kiện độ ẩm đất, địa chất, 46 tính chất đất, độ sâu mực nước ngầm so với bề mặt đất tính chất tầng tầng chứa nước đất thảm thực vật, sử dụng đất, địa hình, địa mạo,…có khả hiểu biết người nghiên cứu môi trường chứa nước khu vực nghiên cứu Lượng bổ cập cho nước đất thường đo lường trực tiếp mà phải sử dụng phương pháp gián tiếp [11] Các phương pháp gián tiếp thường có độ xác khơng cao phụ thuộc nhiều yếu tố khó định lượng mơ hình vật lý lượng bổ cập nước đất thường kết Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 19 - năm 2018 Nghiên cứu việc kết hợp nhiều phương pháp khác phương pháp cân nước với phương pháp mơ hình, phương pháp đồng vị với phương pháp mơ hình,…để có giá trị đáng tin cậy [11] Các kết từ mô hình cần phải kiểm định với nghiên cứu độc lập khác nhiên so sánh thường mang tính tương đối giả thiết phương pháp khác Việc lựa chọn phương pháp xác định lượng bổ cập nước đất trước hết định đặc điểm điều kiện tự nhiên, khí hậu khu vực nghiên cứu sau mục đích ý nghĩa nghiên cứu khả đáp ứng phương pháp Đối với nước ngầm thường sử dụng phương pháp nghiên cứu động thái nước đất Đối với nước actezi miền thường tính lưu lượng dịng ngầm theo cơng thức động lực học nước đất (kể phương pháp mơ hình hố) Đối với miền cung cấp thấm miền thoát tầng chứa nước actezi thường sử dụng phương pháp cân nước Trong vùng Karst sử dụng phương pháp thuỷ văn có hiệu cả, kể phương pháp nghiên cứu mạch nước Giá trị trữ lượng động tự nhên nước đất trầm tích Aluvi thuộc thung lũng sơng xác định theo lưu lượng kiệt sơng tính lưu lượng dịng ngầm theo cơng thức động lực học nước đất v.v Các phương pháp nghiên cứu, khả áp dụng, ưu nhược điểm ngun lý tính tốn tổng hợp bảng sau: Bảng Đặc điểm thạch học môi trường chứa nước phương pháp xác định lượng bổ cập Cách Phương pháp Nguyên lý tiếp cận Cân nước Cân nước lưu vực phân chia thành dòng chảy đi, dòng chảy đến Lượng bổ cập phần nước dư thừa tất dòng chảy đến tầng chứa nước TT Hạn chế Khu vực áp dụng Tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước đồng bằng, trầm tích sơng, trầm tích trước núi, nón phóng vật; Tầng chứa nước đá vơi, đá dolomit; đá phấn; đá núi lửa; Tầng chứa nước vùng Karst khô hạn bán khô hạn; Vật lý Cân trữ Thay đổi trữ lượng Lưu lượng đo khơng Tầng chứa nước khơng áp, có áp; lượng nước thượng xác lưu, hạ lưu thơng qua việc xác định dòng - vào tầng chứa nước, bốc thoát nước thay đổi trữ lượng tầng chứa nước khoảng thời gian định Khó kiểm định thành phần độ bốc thoát nước, dịng chảy bề mặt… hiệu chỉnh mơ hình Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 19 - năm 2018 47 Nghiên cứu Cách Phương pháp Nguyên lý tiếp cận Dao động mực Biến động mực nước nước ngầm đất mùa mưa, chủ yếu lượng nước mưa bổ cập Hạn chế Khu vực áp dụng Dòng chảy vào lưu lượng khai thác Sy thường không xác định Tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước đồng bằng, trầm tích sơng Lưu lượng dịng ngầm - Định luật Darcy Xác định độ cao cột nước hệ số thấm thượng hạ lưu tầng chứa nước Tính khơng đồng mơi trường chứa nước thời kỳ lưu lượng thấm lớn Tầng chứa nước có áp, khơng áp, đồng bằng, trầm tích sơng, trầm tích trước núi, nón phóng vật; Tầng chứa nước đá vôi, tầng chứa nước vùng Karst khô hạn bán khơ hạn; Mơ hình số Mơ hình hố trình thấm lan truyền chất nước đất; xác định phân bố nồng độ chất hòa tan, lưu lượng dòng thấm phân bố áp lực toàn miền chuyển động nước đất Tốn nhiều thời gian, Tầng chứa nước có khả dẫn nước áp, không áp; tầng chứa nước tầng chứa nước độ nhạy điều kiện biên (thường giả thiết) TT Cân Chlorid Hàm lượng Clo 36 (36Cl) nước mưa khí nước đất Hàm lượng clorua khu vực có lượng mưa nhiều hàm lượng clorua khí có sẵn mơi trường chứa nước Tầng chứa nước có áp, khơng áp; Tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước đồng bằng, trầm tích sơng, trầm tích trước núi, nón phóng vật; Tầng chứa nước đá vôi, đá dolomit; đá phấn; đá núi lửa Mô di chuyển nước đất, thường sử dụng đồng vị bền gồm D (), đồng vị phóng xạ Tốn kém, hiểu biết tồn đồng vị lỗ rỗng Khó xác định cân khối lượng tritium Tầng chứa nước có áp, khơng áp; Tầng chứa nước khơng áp, tầng chứa nước đồng bằng, trầm tích sơng, trầm tích trước núi, nón phóng vật; Tầng chứa nước đá vôi, đá dolomit; đá phấn; đá núi lửa Nguyên tố vết Đồng vị 48 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 19 - năm 2018 Nghiên cứu Cách Phương pháp Nguyên lý tiếp cận Viễn Phân tích ảnh Dựa vào tính chất, thám và lập đồ lượng xạ GIS quang học đối tượng; lập đồ lớp thơng tin để đưa vào mơ hình xác định lượng bổ cập TT Thủy văn Phương pháp dựa việc xác định hiệu số lưu lượng sông qua hai mặt cắt thuỷ văn Sự thay đổi lưu lượng sông quan trắc khu vực hai mặt cắt thuỷ văn lưu lượng dòng ngầm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Luật Tài nguyên nước số 17/2012/ QH13 Quốc hội nước CHXHCNVN khóa XIII, kỳ họp thứ thơng qua ngày 21/6/2012 [2] Đoàn Văn Cánh (2015) Nghiên cứu đề xuất tiêu chí phân vùng khai thác bền vững, bảo vệ tài nguyên nước đất vùng đồng Bắc Bộ đồng Nam Bộ Báo cáo tổng kế đề tài nghiên cứu cấp nhà nước Mã số: KC.08.06/11-15 Hà Nội, 281 trang [3] Đoàn Văn Cánh, Phạm Quý Nhân (2005) Tin học ứng dụng Địa chất Thủy văn Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Văn Nghĩa (2016) Nghiên cứu, đánh giá tác động thị hố đến lượng cung cấp cho nước đất thành phố Hà Nội Đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ, Bộ Tài nguyên Môi trường, mã số TNMT.02.56 [5] Nguyễn Trúc Lê, Nguyễn Mạnh Cường (2015) Nghiên cứu xây dựng mơ hình đảm bảo an ninh nguồn nước - áp dụng thử nghiệm việc sử dụng nước cho thuỷ điện dòng sơng Đà Mã số: 2015.02.15, Bộ Tài ngun Môi trường [6] Trần Thành Lê (2011) Xác định giá trị cung cấp thấm mối quan hệ Hạn chế Khu vực áp dụng Tốn kém, phương cách tiếp cận mới, kỹ thuật chuyên sâu phân tích ảnh, sai lệch thời gian nhận ảnh cảm biến Tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước đồng bằng, trầm tích sơng Các mặt cắt thuỷ văn cần chọn để hiệu số lưu lượng đo lớn sai số đo lưu lượng Quan trắc dịng sơng vịng vài năm, năm Tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước Karst, trầm tích trước núi sau núi tầng chứa nước trầm tích đệ tứ vùng Thạch Thất - Đan Phương, Hà Nội kỹ thuật đồng vị hạt nhân, Luận văn Thạc sỹ, Đại học Mỏ - Địa chất [7] Amitha Kommadath (2000) Estimation of natural ground water recharge available on http://ces.iisc.ernet in/energy/water/proceed/section7/paper5/ section7paper5.htm [8] Saiful Islam and al (2016) Methods of Estimating Ground water Recharge, International Journal of Engineering Associates (ISSN: 2320-0804) # / Volume Issue 2, available at https://www researchgate.net/publication/303435940 [9] Warren Wood (1999) Use and Misuse of the Chloride-Mass Balance Method in Estimating Ground Water Recharge DOI 10.1111/j.1745-6584.1999 tb00949.x [10] Beekman, H.E., Selaolo, E.T and De Vries, J.J (1999) Groundwater recharge and resources assessment in the Botswana Kalahari GRES II Executive summary and technical reports, pp 48 [11] Lerner DN, Issar AS, Simmers I (1990) Groundwater recharge A guide to understanding and estimating natural recharge International contributions to hydrogeology Verlag Heinz Heise Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 19 - năm 2018 49 ... phương pháp xác định bổ cập nước đất Nước mặt gồm nước mưa nước sông, hồ nguồn nước tự nhiên bổ cập cho nước đất hay gọi nguồn bổ cập tự nhiên cho nước đất Bổ cập nhân tạo cho nước đất nước đất. .. lượng nước đất bị lấy [4] Lượng bổ sung cho nước đất gọi trữ lượng động tự nhiên nước đất, giá trị cung cấp tự nhiên từ nước mưa, nước mặt cho nước đất qua trình thấm, thấm xuyên, Lượng bổ cập. .. nhiên nước đất công việc thiếu tiến hành điều tra đánh giá tài nguyên nước đất khu vực Tuy nhiên lựa chọn phương pháp xác định lượng bổ cập tự nhiên nước đất lại tương đối khó khăn lượng bổ cập nước