Đặc điểm địa chất thủy văn trong mối liên quan với cấu trúc địa chất khu vực thị trấn đồng văn tỉnh hà giang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Điệp Anh ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC THỊ TRẤN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội, năm 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Điệp Anh ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC THỊ TRẤN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Trần Tân Văn Hà Nội, năm 2017 LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành chương trình thực khóa cao học 2015 2017 học viên khoa Địa chất - trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội hướng dẫn khoa học PGS.TS Trần Tân Văn Học viên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Tân Văn – người tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu cho học viên tiếp cận sâu kiến thức chuyên môn nắm vững hệ phương pháp nghiên cứu cấu trúc - kiến tạo Ngoài ra, học viên xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Địa chất trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, các đồng nghiệp phòng Kiến tạo - Địa mạo - Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, ThS Hồ Tiến Chung giúp đỡ, tư vấn chun mơn để học viên hồn thành luận văn Do kiến thức cịn hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi những sai sót, học viên mong nhận những góp ý, sửa chữa từ thầy hướng dẫn các đồng nghiệp để hồn thiện nữa kiến thức chuyên ngành mà theo đuổi Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Học viên Trần Điệp Anh năm 2017 Bảng giải chữ viết tắt sử dụng nội dung Báo cáo AKT Á kinh tuyến AVT Á vĩ tuyến ĐB-TN Đông bắc-tây nam TB-ĐN Tây bắc-đông nam TBĐC Tai biến địa chất ĐCTV Địa chất thủy văn CT-KT Cấu trúc-kiến tạo THTKT Tổ hợp thạch kiến tạo ƯSKT Ứng suất kiến tạo CNĐ Cao nguyên đá MỤC LỤC DANH MỤC ẢNH DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm Tự nhiên Kinh tế - Xã hội 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 10 1.2 Đặc điểm địa tầng 12 1.2.1 Paleozoi trung - Devon Hạ - Hệ tầng Mia Lé (D1 ml) 14 1.2.2 Paleozoi trung - Devon hạ - trung - Hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) 14 1.2.3 Paleozoi trung - Devon thượng - Hệ tầng Tốc Tát (D3 tt) 16 1.2.4 Paleozoi thượng - Carbon hạ - Turnai-Vise - Hệ tầng Lũng Nậm (C1t-v ln) 17 1.2.5 Paleozoi thượng - Carbon - Permi - Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) 19 1.2.6 Mesozoi - Trias hạ - Hệ tầng Sông Hiến (T1 sh) 20 1.3 Bối cảnh kiến tạo đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực nghiên cứu 21 1.3.1 Bối cảnh kiến tạo 21 1.3.2 Đặc điểm cấu trúc kiến tạo 22 1.3.3 Đặc điểm đứt gãy 23 1.4 Đặc điểm địa mạo 25 1.4.1 Địa hình nguồn gốc đứt gãy kiến tạo 25 1.4.2 Địa hình bóc mịn 25 1.4.3 Địa hình karst 26 1.4.4 Địa hình tích tụ 28 1.5 Đặc điểm địa chất thủy văn 28 1.5.1 Các dòng chảy mặt 28 1.5.2 Các tầng chứa nước 29 1.5.3 Hiện trạng khai thác sử dụng nước khu vực nghiên cứu 32 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1 Cách tiếp cận 35 2.1.1 Tiếp cận kế thừa 35 2.2.2 Tiếp cận hệ thống 37 2.2 Cơ sở lý luận 38 2.2.1 Đặc điểm thủy văn karst 38 2.2.2 Các chế độ ứng suất 39 2.2.3 Nhận dạng các cấu tạo phá hủy kiến tạo 40 2.2.4 Xác định tuổi tương đối các đứt gãy kiến tạo 41 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 41 2.3.1 Phương pháp kiến tạo vật lý 41 2.3.2 Phương pháp lộ trình khảo sát 42 2.3.3 Phương pháp xử lý tổng hợp số liệu 42 2.3.4 Phương pháp mơ hình hóa 43 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 45 3.1 Các yếu tố khống chế hình thành trũng kiến tạo Đồng Văn 45 3.1.1 Đứt gãy Má Lầu -Đồng Văn-Lùng Thàng (F6) 45 3.1.2 Đứt gãy Quán Xín Ngài - Hang Hổ (F9) 47 3.2 Các tầng chứa nước trũng kiến tạo Đồng Văn 54 3.2.1 Tầng chứa nước trầm tích bở rời Đệ Tứ nước mặt 54 3.2.2 Tầng chứa nước khe nứt – karst 55 3.3 Mơ hình địa chất thủy văn mối liên quan với cấu trúc địa chất khu vực thị trấn Đồng Văn 56 3.4 Nhận định cho toán tính trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm khu vực thị trấn Đồng Văn 60 3.4.1 Phương pháp tính trữ lượng khai thác tiềm 60 3.4.2 Các bước thực tính toán trữ lượng khai thác tiềm 62 3.4.3 Một số nhận định việc quản lý khai thác nguồn nước ngầm bền vững 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC ẢNH Ảnh Một góc thị trấn Đồng Văn, huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang 10 Ảnh Đá phiến sét màu đỏ, vàng, phong hóa trung bình hệ tầng Mia Lé (D1 ml) lộ dọc đường từ thị trấn Đồng Văn xã Ma Lé 14 Ảnh Đá vôi silic màu xám đen thuộc hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) lộ tốt dọc theo đường mòn từ Thiên Hương Má Ú - Ảnh TĐA 16 Ảnh Đá vôi vân đỏ lộ tốt dọc đường từ Thiên Hương Pố Lổ 17 Ảnh Đá vôi vân đỏ bị uốn khu vực thôn Má Pắng 17 Ảnh Đá vôi xám đen xen các lớp silic mỏng hệ tầng Lũng Nậm đông nam Pố Lổ 18 Ảnh Đá vôi dolomit hệ tầng Bắc Sơn nằm không chỉnh hợp đá silic - vôi hệ tầng Lũng Nậm đỉnh Tù Sán [4] 18 Ảnh Đá vôi màu xám sáng phân lớp dày hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) khu vực Quán Xín Ngài 19 Ảnh Đá phiến sét xen bột kết màu nâu vàng đỏ thuộc hệ tầng Sông Hiến (T1 sh) phía nam TT Đồng Văn - Ảnh TĐA 21 Ảnh 10 Đứt gãy chờm nghịch kéo dài từ Sảng Ma Sao đến Đồng Văn 22 Ảnh 11 Dòng chảy mặt khu vực thị trấn Đồng Văn 28 Ảnh 12 Điểm xuất lộ nước thấm rỉ tầng chứa nước Sông Hiến (T1 sh) 30 Ảnh 13 Điểm xuất lộ đới dập vỡ đá vôi thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) phía tây thị trấn Đồng Văn 30 Ảnh 14 Điểm xuất lộ nước hệ tầng Tốc Tát (D3 tt) khu vực thôn Xì Phài 31 Ảnh 15 Điểm xuất lộ nước đá vôi silic thuộc hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) khu vực thôn Hấu Đề 32 Ảnh 16 Trạm bơm nước Làng Nghiến xây dựng năm 1997, đặt tổ thị trấn Đồng Văn 33 Ảnh 17 Trạm cấp nước TT Đồng Văn có lưu lượng bơm 300m3/ngày, đêm, vận hành từ tháng 10 năm 2014 33 Ảnh 18 Đứt gãy Lũng Táo - Tu Sản (F7) (trên) đứt gãy Má Lầu - Đồng Văn Lùng Thàng (F6) (dưới) nhìn từ thơn Lùng Lú 46 Ảnh 19 Đai mạch gabro diabas sáng màu (khoanh trắng) xuyên cắt theo hệ thống khe nứt, đứt gãy rìa đứt gãy F6 đá phiến sét hệ tầng Sơng Hiến (T1 sh) phía tây TT Đồng Văn 46 Ảnh 20 Hệ thống đứt gãy F9 nhìn từ phía nam thị trấn Đồng Văn 47 Ảnh 21 Mặt trượt 20585 có góc pitch = 150, vết xước để lại cho phép xác định đứt gãy trượt trái có yếu tố thuận 48 Ảnh 22 Mặt trượt 21085 có góc pitch = 200, vết xước để lại cho phép xác định đứt gãy trượt phải có yếu tố nghịch 49 Ảnh 23 Mặt trượt đứt gãy có phương 1150 khu vực gần trạm bơm Làng Nghiến, thị trấn Đồng Văn 49 Ảnh 24 Điểm xuất lộ nước đới dập vỡ đá vôi điểm DV3 51 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu Hình Sơ đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 khu vực nghiên cứu [4,14,19] 13 Hình Cột địa tầng hệ tầng Mia Lé (D1 ml) (Mặt cắt km8 đến đồn biên phòng Lũng Cú) [4] 14 Hình Cột địa tầng mặt cắt hệ tầng Lũng Nậm núi Tù Sán [4] 18 Hình Vùng nghiên cứu bình đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực [4,14,15] 24 Hình Sơ đồ địa mạo khu vực nghiên cứu (theo Phạm Khả Tùy nnk, 2008 [10]) 27 Hình Sơ đồ vị trí lỗ khoan nước khu vực thị trấn Đồng Văn 34 Hình Mơ hình địa chất thủy văn karst [36] 39 Hình Các chế độ kiến tạo mơ hình trạng thái ứng suất liên quan 40 Hình 10 Lưới chiếu Wulff 43 Hình 11 Mơ hình sử dụng bán cầu chiếu lưới chiếu lập thể để thể mặt trượt đứt gãy 44 Hình 12 TƯSKT có trục nén ép theo phương ĐĐB tương ứng với pha EocenMiocen Kainozoi 48 Hình 13 TƯSKT có trục nén ép theo phương TTB tương ứng với pha Pliocen-Đệ tứ Kainozoi 49 Hình 14 TƯSKT có trục nén ép theo phương Đ ĐB tương ứng với pha EocenMiocen Kainozoi 49 Hình 15 Số liệu đo, thống kê khe nứt DV3 thể biểu đồ hoa hồng cho thấy phương phát triển chủ đạo TB-ĐN ĐB-TN 51 Hình 16 Các bước phân tích phương các lối thông hang Hổ để thu thông tin phương nén ép ngang cực đại (SH max) 52 Hình 17 Sơ đồ đứt gãy khống chế hình thành trũng kiến tạo Đồng Văn 53 Hình 18 Đặc điểm phát triển hang động Đồng Văn qua mặt cắt [28, 30] 56 Hình 19 Sơ đồ địa chất thủy văn sơ khu vực nghiên cứu 57 Hình 20 Mặt cắt cấu trúc địa chất theo đường AB 58 Hình 21 Cột địa tầng địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 58 Hình 22 Mặt cắt địa chất thủy văn theo đường AB 59 Hình 23 Sơ đồ khoanh định lưu vực thu nước diện tích phân bố tầng chứa nước đới đá vơi dập vỡ, nứt nẻ khu vực thị trấn Đồng Văn 60 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thống kê tổng số dân khu vực thị trấn Đồng Văn từ năm 2012 đến 2016 [2] 10 Bảng Số liệu động học mặt trượt đứt gãy thu thập điểm DV1, DV2 47 Bảng Số liệu thống kê, đo đạc khe nứt điểm DV3 50 Bảng Đặc tính vật lý nước ngầm giếng khoan tầng chứa nước đá vôi nứt nẻ, dập vỡ thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) khu vực TT Đồng Văn 56 Bảng So sánh kết tính tốn trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm khu vực thị trấn Đồng Văn 64 khá rõ ràng điểm xuất lộ nước DV3, vào mùa khơ khơng có nước xuất lộ mực nước tĩnh nằm sâu 3.2.2 Tầng chứa nước khe nứt – karst Tầng chứa nước gặp khá phổ biến vùng đá vôi bị nứt nẻ, dập vỡ mạnh, tầng chứa nước tiềm đóng vai trị quan trọng cho việc cung cấp nước cho tồn vùng Tầng chứa nước hình thành hoạt động kiến tạo diễn mạnh mẽ Kanozoi với hai pha biến dạng dòn biểu hoạt động trượt đổi chiều làm cho lớp đá vôi thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) bị nứt nẻ, dập vỡ mạnh Nước mưa, nước mặt theo các đới dập vỡ, khe nứt, đứt gãy, v.v (gọi các collectors) ngấm xuống chủ yếu theo chiều thẳng đứng Các collectors chập dần lại, nếu khe nứt, đới dập vỡ nước cịn di chuyển xuống Đến hết các collectors gặp tầng chắn nước bắt đầu vận động, tích trữ các hang hốc, lỗ hổng karst Tổng cộng từ xuống đến gọi đới karst hóa, độ sâu đới karst hóa theo diện nhìn chung Vì độ sâu các hang thường ngang, theo nước chảy ngang đến điểm xuất lộ Trong vùng nghiên cứu các điểm xuất lộ xuất dọc theo đới động lực đứt gãy F9, khu vực trạm bơm Làng Nghiến (DV2) điểm xuất lộ khu vực tổ (DV5) độ cao 950m Theo kết khảo sát, điểm xuất lộ nước từ hang động karst điểm DV2 có nước quanh năm, nhiên lưu lượng nước không lớn Theo số liệu đo lưu lượng qua các mùa thấy rằng, lưu lượng lớn Q = 56 l/s nhỏ Q = 10l/s, nước bị đục có mưa lớn chứng tỏ lưu vực dịng ngầm khơng xa Qua khảo sát sơ hệ thống hang động thấy hang phát triển dọc theo đới phá hủy đứt gãy có phương TB-ĐN, dịng ngầm định hướng chảy theo hướng này, cuối hang hồ nước sâu, điểm tụ thủy các dòng chảy ngầm khối đá vôi Bắc Sơn theo hệ thống khe nứt, đứt gãy từ phía cao đổ về, các dịng chảy thường dốc, ngắn đóng vai trị kênh dẫn nước Kết khảo sát hang động Dự án Việt Bỉ [28, 30] các xã Lũng Táo, Ma Lé, thị trấn Đồng Văn, huyện Đồng Văn cho thấy hang chủ yếu phát triển theo phương TB-ĐN, theo chiều thẳng đứng, cuối hang thường có đoạn ngắn phát triển ngang thường kết thúc các siphone độ cao khoảng 950-1050m tương đương với các điểm xuất lộ nước karst DV2, DV5 khu vực thị trấn Đồng Văn (Hình 18) Đặc điểm phản ánh rõ nét chế độ hoạt động kiến tạo có ảnh hưởng tới quá trình hình thành hang khu vực trạm bơm Làng Nghiến, qua tạo sở cho việc khoanh định lưu vực thu nước 55 Hình 20 Đặc điểm phát triển hang động Đồng Văn qua mặt cắt [28, 30] Do nước ngầm vùng karst dễ bị tổn thương nên việc nghiên cứu, xác định cấu trúc, quy mô tầng chứa nước có ý nghĩa qút định đến cơng tác quy hoạch khai thác nguồn nước hiệu quả, bền vững Số liệu khảo sát các lỗ khoan cho thấy người dân sử dụng tầng nước ngầm độ sâu khoảng 20m Tính chất vật lý nước số giếng khoan thể bảng cho thấy nước có độ dẫn điện cao, thông số đo (HCO3-) dao động từ - 5.6 cho thấy nước đặc trưng tầng chứa nước karst Bảng Đặc tính vật lý nước ngầm giếng khoan tầng chứa nước đá vôi nứt nẻ, dập vỡ thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) khu vực TT Đồng Văn Tên lỗ khoan Tầng chứa nước X Y LK1 C-P bs 536882 2574548 LK2 C-P bs 536777 LK3 C-P bs 536460 STT Tọa độ mg/l Độ sâu m Nhiệt độ (0C) 597 2.67 40 20.3 7.01 578 2.44 23 20.4 7.00 615 4.02 20 20.7 PH EC 5.0 7.03 2574349 5.05 2574674 5.6 HCO3- TĐS 3.3 Mơ hình địa chất thủy văn mối liên quan với cấu trúc địa chất khu vực thị trấn Đồng Văn Trên sở kết khảo sát các điểm xuất lộ nước vùng nghiên cứu thành lập sơ đồ địa chất thủy văn sơ (Hình 19) thể các điểm xuất lộ nước các thành tạo địa chất Đây sở quan trọng cho việc phân tích, luận giải quy luật phân bố không gian các tầng chứa nước qua có những nhận định cho quy luật vận động nước ngầm vùng nghiên cứu 56 57 Hình 21 Sơ đồ địa chất thủy văn sơ khu vực nghiên cứu Thành lập mặt cắt cấu trúc địa chất dựa kết xác định các yếu tố khống chế, chế các giai đoạn thành tạo trũng kiến tạo Đồng Văn thông số động học các hệ thống đứt gãy phát triển vùng (Hình 20) Hình 22 Mặt cắt cấu trúc địa chất theo đường AB Trên sở kết phân tích mức độ chứa nước các tầng đất đá (mục 2.5) kết hợp với các kết nghiên cứu địa tầng đề cập mục 2.2, thành lập cột địa tầng địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu (Hình 21) Hình 23 Cột địa tầng địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 58 Từ hình 21 thấy, nước ngầm khu vực nghiên cứu lưu trữ vận động chủ yếu tầng chứa nước thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs), ngồi tập trung tầng chứa nước thuộc hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) các hệ thống khe nứt các vỉa nước ngầm Hệ tầng Sông Hiến (T1 sh), Tốc Tát (D3 tt) hệ tầng Mia Lé (D1 ml) đóng vai trò các tầng chắn nước Do tầng chứa nước karst, nên các tầng chứa phụ thuộc khá lớn vào các tầng chắn bên dưới, nếu các tầng chắn bị phá vỡ đứt gãy kiến tạo quá trình karst hóa nước đất thoát khỏi tầng theo các hệ thống khe nứt, đứt gãy nếu có nước ngầm vùng thường nằm các cấu trúc chứa nước Kết hợp mặt cắt cấu trúc địa chất (Hình 20) cột địa tầng địa chất thủy văn (hình 21) kết xác định các cấu trúc chứa nước vùng thành lập sơ đồ mặt cắt địa chất thủy văn khu vực trũng kiến tạo Đồng Văn (Hình 22) Hình 24 Mặt cắt địa chất thủy văn theo đường AB Mặt cắt địa chất thủy văn làm bật cấu trúc chứa nước vùng đới đá vơi Bắc Sơn bị dập vỡ, nứt nẻ mạnh, nguồn cấp các hệ thống dòng chảy ngầm khe nứt, đứt gãy thu nước mặt khối đá vơi phía bắc, các điểm xuất lộ nước, nước mặt từ các suối nhỏ chảy trầm tích lục ngun hệ tầng Sơng Hiến phía nam nước thấm xuống từ lớp phủ Đệ tứ Suy luận theo quan hệ địa tầng bồn chứa nước có tầng chắn tập sét vơi, vơi silic hệ tầng Tốc Tát giới hạn biên hai đứt gãy F6 F9 (Hình 23) Ngồi ra, sở kết thu đặc điểm cấu trúc địa chất sơ khoanh định lưu vực thu nước cho tầng chứa đới đá vơi nứt nẻ, dập vỡ Theo đó, lưu vực giới hạn phía bắc các đứt gãy chờm nghịch có 59 hướng cắm phía đơng nam cắt qua các đá vôi thuộc hệ tầng Bắc Sơn, cịn phía nam lưu vực xuất các đá lục nguyên thuộc hệ tầng Sông Hiến nên khống chế các đường phân thủy (Hình 23) Hình 25 Sơ đồ khoanh định lưu vực thu nước diện tích phân bố tầng chứa nước đới đá vôi dập vỡ, nứt nẻ khu vực thị trấn Đồng Văn Việc khoanh định lưu vực ranh giới tầng chứa nước những kết quan trọng, giúp giải quyết toán tính trữ lượng nước vùng, qua có những tính toán cho việc khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên 3.4 Nhận định cho tốn tính trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm khu vực thị trấn Đồng Văn 3.4.1 Phương pháp tính trữ lượng khai thác tiềm Trữ lượng nước đất (trữ lượng khai thác nước đất) lượng nước nhận từ mỏ nước hay phần mỏ nước các cơng trình khai thác nước hợp lý mặt địa chất, kinh tế kỹ thuật điều kiện chế độ khai thác cho với chất lượng nước thỏa mãn yêu cầu sử dụng suốt thời gian khai thác, không gây tác động môi trường [8] Trữ lượng tiềm nước karst khu vực nghiên cứu, tính toán dựa sở tài liệu các trạm quan trắc nước đất nước mặt vào mùa kiệt với tần suất đảm bảo 95% Việc phân chia lựa chọn khoanh vùng modul dòng ngầm 60 dựa đặc điểm địa tầng, địa chất thủy văn đặc tính chứa nước đất đá Với hệ tầng phạm vi nghiên cứu tính toán khoanh vùng modul dịng ngầm theo trạm quan trắc có số liệu tương đồng vị trí khơng có số liệu [9] Trữ lượng khai thác tiềm năng: (1) Trong đó: QKTTN: Trữ lượng khai thác tiềm (m3/ngày) Qtn: Trữ lượng động tự nhiên (m3/ngày) Vtl: Trữ lượng tĩnh trọng lực (m3) tkt: Thời gian khai thác (ngày) α: Hệ số sử dụng trữ lượng tĩnh, với α=0,3 Trữ lượng tĩnh tự nhiên (Qtn): gồm trữ lượng tĩnh trọng lực trữ lượng tĩnh đàn hồi Trữ lượng tĩnh trọng lực lượng nước chứa các lỗ hổng, khe nứt, hang hốc karst đất đá chứa nước có khả thoát tác dụng trọng lực, đặc trưng hệ số nhả nước trọng lực Trữ lượng tĩnh đàn hồi lượng nước sinh khả đàn hồi nước đất đá chứa nước hạ thấp mực áp lực những tầng chứa nước có áp Trữ lượng tĩnh đàn hồi đặc trưng hệ số nhả nước đàn hồi [9, 19] Trữ lượng tĩnh trọng lực tính cơng thức sau: Vtl = .F.h (2) Trong đó: Vtl- trữ lượng tĩnh trọng lực (m3) - hệ số nhả nước trọng lực F- diện tích tầng chứa nước (m2) h- chiều dày tầng chứa nước không áp (m) Chiều dày tầng chứa nước (h) xác định các lỗ khoan thăm dò địa chất thuỷ văn tầng chứa nước Được xác định chiều dày nứt nẻ đá gốc lỗ khoan, nước áp thường tính từ mực nước tĩnh đến hết chiều dày nứt nẻ lỗ khoan Các tầng chứa nước nhiều lỗ khoan chiều dày tầng chứa nước dùng để tính chiều dày chứa nước trung bình tất các lỗ khoan 61 Hệ số nhả nước trọng lực  tính cơng thức gần đúng:  = 0,117 K (3) Trong k hệ số thấm tầng chứa nước Hệ số nhả nước µ dùng để tính toán giá trị hệ số nhả nước trung bình các lỗ khoan Trữ lượng động tự nhiên (4) Trong đó: X: Lượng mưa trung bình năm (m) F: Diện tích phân bố tầng chứa nước (m2) α1: Hệ số thấm xun nước mưa Thơng qua phương pháp tính trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm tầng chứa nước khơng áp nêu thấy ngồi lượng mưa trung bình hàng năm diện tích phân bố độ dày tầng chứa nước những thông số quan trọng, ảnh hưởng lớn đến kết tính toán trữ lượng khai thác tiềm cho vùng Đối với thủy văn vùng karst việc khoanh định xác diện phân bố cấu trúc tầng chứa nước khó đồng nghĩa với việc tính tốn trữ lượng khai thác tiềm gặp trở ngại, khu vực thị trấn Đồng Văn vùng Việc sử dụng tiền đề cấu trúc địa chất để giải quyết toán xác định cấu trúc khoanh định diện phân bố tầng chứa nước thị trấn Đồng Văn cho kết khả quan xác định yếu tố khống chế diện phân bố tầng chứa nước qua tăng độ xác cho kết tính tốn trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm 3.4.2 Các bước thực tính tốn trữ lượng khai thác tiềm Tính tốn trữ lượng tĩnh Do đặc tính chứa nước các tầng chứa nước đá karst khu vực nghiên cứu khơng áp nên việc tính toán trữ lượng tĩnh vùng không xem xét đến giá trị trữ lượng tĩnh đàn hồi Các thông số tính toán: 62 - Bề dày trung bình chứa nước đá vôi hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) 80m (theo các tài liệu khoan khảo sát thăm dò nước ngầm thuộc Đề án tỉnh trọng điểm khu vực miền núi phía Bắc [9]) - Diện tích tầng chứa nước khoanh định F = 1.873 km2 - Hệ số nhả nước khu vực tính toán lấy theo tài liệu đất đá khu vực Mèo Vạc Đối với đá vôi hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) có µ= 0.1134 [9] Kết tính trữ lượng tĩnh tự nhiên: Vtn = 16.99 (m3/ng) Tính tốn trữ lượng động tự nhiên khu vực thực sử dụng phương pháp đo thủy văn hay gọi phương pháp quan trắc dịng mặt khu vực khơng có lỗ khoan quan trắc địa chất thủy văn tầng chứa nước karst Các thơng số tính toán: sở các tài liệu thu thập khu vực nghiên cứu, các thơng số đưa vào tính toán bao gồm: - Diện tích tầng chứa nước khoanh định F = 1.873 km2 - Tại khu vực chưa có lỗ khoan quan trắc địa chất thủy văn cho các tầng đá karst nên việc tính toán modul dịng ngầm dựa vào tài liệu quan trắc dòng mặt vào mùa kiệt Tài liệu quan trắc cho thấy, giá trị modul dòng mặt vào mùa kiệt khu vực trung bình đạt, Mntb= 2,54 l/s.km2 [9] Kết tính trữ lượng động tự nhiên: Qtn = 411.041 (m3/ng) Trữ lượng khai thác tiềm năng: Trữ lượng khai thác tiềm = trữ lượng tĩnh tự nhiên + trữ lượng động tự nhiên Trong hệ số sử dụng trữ lượng tĩnh tham gia vào trữ lượng khai thác tiềm lấy 0.3, thời gian khai thác lấy 10000 ngày Kết tính trữ lượng khai thác tiềm năng: QKTTN = 411.042 (m3/ng) 3.4.3 Một số nhận định việc quản lý khai thác nguồn nước ngầm bền vững So sánh kết giữa việc khoanh định ranh giới tầng chứa nước nằm đới đá vôi dập vỡ nứt nẻ (PP1) với việc lấy toàn diện tích lộ đá vơi phần đá lục nguyên lưu vực thu nước (PP2) để tính toán (bảng 5) thấy trữ lượng khai thác tiềm bị tăng lên 6.5 lần tương ứng với phần diện tích tăng lên nếu tính theo PP2 Kết nếu tính toán khơng xác ảnh hưởng lớn đến công tác quy hoạch, quản lý khai thác nguồn nước ngầm QKTTN thực tế nhỏ QKTTN tính tốn nhiều dẫn đến nguy khai thác quá mức cho phép dẫn đến hang loạt các tai biến xảy cạn kiệt ô nhiễm nguồn nước ngầm, sập sụt vùng karst, v.v 63 Bảng So sánh kết tính tốn trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm khu vực thị trấn Đồng Văn Phương pháp khoanh định Tầng chứa nước Diện tích (km2) Trữ lượng tĩnh tự nhiên (m3/ngày) Trữ lượng động tự nhiên (m3/ng) Trữ lượng khai thác tiềm (m3/ng) PP1 C-P bs 1.873 16.992 411.041 411.042 PP2 C-P bs 11.99 108.773 2631.277 2631.281 Theo số liệu thống kê trình bày mục 1.2, tính đến đến tháng 12 năm 2017 dân số thị trấn Đồng Văn 6860 người, lượng khách du lịch đến với CNĐ Đồng Văn năm 2017 819171 lượt khách/năm, đạt 2244 lượt khách/ngày Áp dụng tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho vùng nơng thơn 60l/người.ngày tính nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt khu vực thị trấn Đồng Văn 546.524 (m3/ngày) Trong đó, trữ lượng khai thác tiềm nước ngầm vùng theo tính toán đạt QKTTN = 411.042 (m3/ng) thiếu so với nhu cầu sử dụng Khi nhu cầu sử dụng tăng cao người dân khai thác nước các giếng khoan cá nhân nhiều tương lai gây cạn kiệt nguồn nước kéo theo các tượng tai biến sập sụt, ô nhiễm nguồn nước mà thành phố Lai Châu ví dụ điển hình các tượng tai biến [1] Trong thời điểm tại, thị trấn Đồng Văn nói riêng huyện Đồng Văn nói chung chiếm vị trí quan trọng sách phát triển kinh tế - xã hội khu vực vùng núi phía bắc Việt Nam điểm đến du lịch lý tưởng nhiều du khách ngồi nước Kéo theo nhu cầu sử dụng nước dự báo tăng lên nhiều, vậy, các ngành chức cần có những nghiên cứu, đánh giá, thống kê cụ thể để nắm bắt xác những số liệu liên quan đến nhu cầu sử dụng nước, qua đưa những sách phù hợp cho việc sử dụng nước với người dân sinh sống vùng như: tuyên truyền người dân sử dụng nước tiết kiệm những tác hại nếu sử dụng nước ngầm cách tràn lan; thống kê, xác định các hộ dân sử dụng giếng khoan để quản lý việc bơm, hút nước ngầm giới hạn cho phép; áp dụng các phương pháp khoa học công nghệ tiên tiến để khai thác, sử dụng nước bền vững 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Từ kết đạt qua việc sử dụng các phương pháp nghiên cứu để phân tích, luận giải làm sáng tỏ đặc điểm địa chất thủy văn mối liên quan với cấu trúc địa chất khu vực thị trấn Đồng Văn lân cận, học viên đưa số kết luận sau: Kết phân tích trường ứng suất kiến tạo, tính chất dịch chuyển hệ thống đứt gãy cho phép xác định yếu tố khống chế các giai đoạn hình thành trũng kiến tạo Đồng Văn Theo đó, trũng khống chế hai hệ thống đứt gãy F6, F9 phát triển theo phương TB-ĐN, hình thành Tân kiến tạo, giai đoạn Eocen-Miocen giai đoạn hình thành trũng Đồng Văn định hình các yếu tố khống chế, giai đoạn Pliocen - Đệ tứ giai đoạn mở rộng hoàn thiện trũng Đồng Văn theo chế kéo tách (pull-apart) Kết nghiên cứu cấu trúc địa chất, các giếng khoan nước hang động karst cho thấy, khu vực nghiên cứu tồn hai tầng chứa nước tầng chứa nước mặt trầm tích Đệ Tứ tầng chứa nước khe nứt – karst Ngồi cịn thành lập mặt cắt địa chất thủy văn làm bật cấu trúc chứa nước vùng đới đá vơi Bắc Sơn bị dập vỡ, nứt nẻ mạnh, nguồn cấp các hệ thống dòng chảy ngầm khe nứt, đứt gãy thu nước mặt khối đá vơi phía bắc, các điểm xuất lộ nước, nước mặt từ các suối nhỏ chảy trầm tích lục ngun hệ tầng Sơng Hiến phía nam nước thấm xuống từ lớp phủ Đệ tứ Suy luận theo quan hệ địa tầng bồn chứa nước có tầng chắn tập sét vơi, vơi silic hệ tầng Tốc Tát giới hạn biên hai đứt gãy F6 F9 Việc sử dụng tiền đề cấu trúc địa chất để giải quyết toán xác định cấu trúc khoanh định diện phân bố tầng chứa nước thị trấn Đồng Văn cho kết khả quan xác định yếu tố khống chế diện phân bố tầng chứa nước Kết khoanh định diện tích tầng chứa nước F = 1.873 km2 tạo sở tính trữ lượng khai thác tiềm năng: QKTTN = 411.042 (m3/ng) Áp dụng tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho vùng nông thôn 60 l/người.ngày với số liệu thống kê dân số, lượng khách du lịch năm 2017 tính nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt khu vực thị trấn Đồng Văn 546.524 (m3/ngày) nhiều so với trữ lượng khai thác tiềm 65 Kiến nghị: Các kết đạt có tính mới, ứng dụng cao mức sơ bộ, tương lai cần có thêm những phương pháp nghiên cứu chuyên sâu để khẳng định mặt định lượng các kết nghiên cứu phương pháp địa vật lý; nghiên cứu, lấy phân tích các mẫu lớp trầm tích lót đáy để xác định tuổi thành tạo trũng kiến tạo Kết tính toán cho thấy nhu cầu sử dụng nước nhiều trữ lượng khai thác tiềm có Kiến nghị các ngành chức địa phương cần có những nghiên cứu, đánh giá, thống kê cụ thể để nắm bắt xác những số liệu liên quan đến nhu cầu sử dụng nước, qua đưa những sách phù hợp cho việc sử dụng nước với người dân sinh sống vùng như: tuyên truyền người dân sử dụng nước tiết kiệm những tác hại nếu sử dụng nước ngầm cách tràn lan; thống kê, xác định các hộ dân sử dụng giếng khoan để quản lý việc bơm, hút nước ngầm giới hạn cho phép; áp dụng các phương pháp khoa học công nghệ tiên tiến để khai thác, sử dụng nước bền vững 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Hồ Tiến Chung nnk, 2015 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thích hợp điều tra, đánh giá tai biến địa chất liên quan đến hệ thống không gian karst ngầm - Áp dụng thử nghiệm thị xã Lai Châu Viện khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội Chi cục Thống kê Đồng Văn, 2016 Niên giám thống kê huyện Đồng Văn năm 2016 Trần Thanh Hải, 2007 Đới trượt: Khái niệm, đặc điểm hình thái chất Tạp chí Địa chất loạt A, số 299, 3-4/2007 Đặng Trần Huyên nnk, 2007 Địa tầng trầm tích Phanerozoi Đông Bắc Bộ Lưu trữ Viện khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội Trương Quốc Hưng nnk, 2013 Trường ứng suất chuyển động đại vỏ trái đất khu vực đông nam thềm lục địa Việt Nam Tạp chí Các Khoa học Trái đất, Số 35(1), tr.1-9 Nguyễn Văn Hướng nnk, 2016 Kiến tạo Kainozoi khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn qua phân tích hệ thống hang động karst Tạp chí Các Khoa học Trái đất Mơi trường, Tập 32, Số 2S (2016) tr.45-58 Nguyễn Xuân Khiển, Chu Sin Ke Trần Tân Văn (biên tập), 2005 Phát triển bền vững vùng đá vôi Việt Nam Lưu trữ Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội, 2005, 35 trang Nguyễn Văn Lâm nnk, 2010 Nghiên cứu hình thành, phân bố đề xuất hệ phương pháp đánh giá sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam Lưu trữ Bộ Khoa học Cơng nghệ, 361 trang Liên đồn Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, 2009 - Đề án “Điều tra đánh giá nước đất vùng trung du miền núi Bắc Bộ” 10 Liên đoàn Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, 2011 Báo cáo “Lập quy hoạch phân bổ tài nguyên nước tỉnh Hà Giang đến năm 2020” 11 Nguyễn Đình Nguyên, Phạm Minh Trường, Hoàng Hữu Hiệp, 2008 Đặc điểm cấu trúc địa chất mơ hình cấu trúc chứa nước đảo Cát Bà Tạp chí ĐỊA CHẤT, loạt A, số 308, 9-10/2008, tr.49-58 12 Tống Duy Thanh, Vũ Khúc chủ biên, 2005 Giáo trình: Các phân vị địa tầng Việt Nam NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 13 Tạ Trọng Thắng chủ biên nnk, 2003 Giáo trình: Địa chất cấu tạo vẽ đồ Địa chất NXB Đại học Quốc gia 14 Hồng Xn Tình nnk, 1976 Địa chất nhóm tờ Bảo Lạc Lưu trữ TT thông 67 tin tư liệu Địa chất Hà Nội 15 Trần Văn Trị, 2014 Địa chất Tài nguyên Việt Nam Nhà Xuất Khoa học tự nhiên Công Nghệ, Hà Nội 16 Nguyễn Xuân Trường, 2011 Đặc điểm địa chất địa lý tự nhiên Công viên Địa chất Cao nguyên đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang Tạp chí Khoa học ĐHSP TP HCM, Số 29 năm 2011 17 Đỗ Tuyết nnk, 1998 Địa chất Karst vùng Tây bắc Lưu trữ Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội 18 Trần Tân Văn nnk, 2010 Báo cáo Đề tài KHCN cấp Nhà nước KC.08/0610: Điều tra nghiên cứu di sản địa chất đề xuất xây dựng Công viên Địa chất miền Bắc Việt Nam Lưu trữ Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội 19 Trần Tân Văn nnk Báo cáo bước II năm 2014 Dự án: Nghiên cứu triển khai công nghệ khai thác, sử dụng bền vững tài nguyên nước vùng núi đá vôi Việt Nam, áp dụng thử nghiệm số khu vực thuộc Cơng viên Địa chất Tồn cầu Cao ngun đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội 20 Lê Triều Việt, 2005 Hình thành số trũng Kainozoi miền Đơng Bắc bộ, Việt Nam Tạp chí ĐỊA CHẤT, loạt A, số 289, 7-8/2005 21 http://vietnamtourism.gov.vn/index.php/items/25610 22 http://ttdongvan.hagiang.gov.vn/web/ttdongvan/tin-tuc-chi tiet?newsId=109815 Tài liệu tiếng Anh 23 Deprat J., 1914 Les accidents tectoniques et les zones d’ộcrasement de la basin Riviốre Noire Cr Acad Scie France, 158/ 22: 1602-1605, Paris 24 Dovjikov, A.E., Nguyen Xuan Bao, Nguyen Van Chien, Tran Duc Luong, Pham Van Quang, Izok E P., Marisev A M., Pham Dinh Long, Zamoida A.I., Ivanov G.V., Le Dinh Huu, Nguyen Tuong Tri, 1965 Geology of North Vietnam General Geological Department of Vietnam, Hanoi, 654p (Vietnameses) 25 Fromaget J., 1941 L’Indochine Fran†aise, sa strucure géologique ses roches, ses mines et leur relation possible avec la tectonique Bull SGI, XXVI/ 12, 140p., Hanoi 26 Gatinsky Yu G., Trần Văn Trị, Isanov E., Lê Văn Cự, Kaminetski A., Kujenua N., Raskazov Yu., Sukhov V., 1970 Discussion of tectonic zoning of North Vietnam Địa chất, 89-90: 1-41, Hà Nội 68 27 Tran Thanh Hai, Dang Van Bat, Ngo Kim Chi, Hoang Dinh Que, Nguyen Minh Quyen, 2013 Structural controls on the occurrence and morphology of karstified assemblages in northeastern Vietnam: a regional perspective Environ Earth Sci 70 (2) (2013), 511-520 28 Jan Masschelein, Vincent Coessens, David Lagrou, Michiel Dusar and Tran Tan Van (editors), 2007 Northern Vietnam 1993-2006 (Belgian-Vietnamese speleological projects in the provinces of Bac Kan, Ha Giang, Hoa Binh, Lai Chau and Son La) Berliner Hohlenkundliche Berichte 29 Lepvrier, C., Faure, M., Nguyen, V.V., Vu, V.T., Lin, W., Thang, T.T., Phuong, H, 2011, Northdirected Triassic nappes in northeastern Vietnam (East Bac Bo) J Asian Earth Sci 41 (2011), 56-68 30 Lieven De Bontridder et al, 2010 Cave database in Ha Giang 31 Littva Juraj, Jozef Hok, Pavel Bella, 2015 Cavitonics: Using caves in active tectonic studies (Western Carpathians, case study) Journal of Structural Geology 80 32 Wang, E., Burchfiel, B.C., Royden, L.H., Liangzhong, C., Jishen, C., Wenxin, L & Zhiliang, C (eds), Late Cenozoic XianshuiheXiaojiang, 1998 Red River, and Dali Fault Systems of Southwestern Sichuan and Central Yunnan, China Geological Society of America, Special Papers, (1998) 327 33 Shanov, S., Kostov, K Dynamic, 2015 Tectonic and Karst In: Cave and Karst Systems of the World Springer, Heidelberg 34 Tapponnier P, Lacassin R, Leloup PH et al, 1990 The Ailao Shan/Red River metamorphicbelt: tertiary left-lateral shear between Indochina and South China Nature 343 (1990), 431-437 35 Cathy J Busby and Raymond V Ingersoll, 1995 Tectonics of sedimentary basins Cambridge, Mass [u.a.]: Blackwell Science ISBN 978-0865422452 36 https://cetologydotorg.files.wordpress.com/2015/01/karst_topography.jpg 37 http://www.kargl.cc/tectonicsfp.com 69 ... GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Điệp Anh ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TRONG MỐI LIÊN QUAN VỚI CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC THỊ TRẤN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: Địa chất. .. kết nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất vùng, các giai đoạn hình thành phát triển trũng kiến tạo Đồng Văn; đặc điểm địa chất thủy văn mối liên quan với đặc điểm cấu trúc địa chất vùng nghiên... định đặc điểm khống chế phân bố nước ngầm vấn đề có ý nghĩa định khoa học thực tiễn Mục tiêu: Nghiên cứu đặc điểm địa chất thủy văn mối liên quan với cấu trúc địa chất khu vực thị trấn Đồng Văn