Nghiên cứu sự dịch chuyển của chất hòa tan trong nước dưới đất khu vực bãi thí nghiệm đan phượng hà tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN BÁCH THẢO NGHIÊN CỨU SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA CHẤT HÒA TAN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC BÃI THÍ NGHIỆM ĐAN PHƯỢNG, HÀ TÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN BÁCH THẢO NGHIÊN CỨU SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA CHẤT HỊA TAN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC BÃI THÍ NGHIỆM ĐAN PHƯỢNG, HÀ TÂY Chuyên ngành: Địa chất thủy văn Mã số: 60.44.63 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Phạm Quý Nhân PGS.TS Flemming Larsen HÀ NỘI, 2008 -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Dự án “Cơ chế di chuyển As nước đất mối quan hệ nước mặt nước đất vùng đồng Bắc Bộ” giai đoạn thực hai phủ Việt Nam Đan Mạch từ năm 2004 đến Mục tiêu Dự án nghiên cứu dịch chuyển As nước đất mối quan hệ nước sông nước đất dựa vào kết điều tra, thí nghiệm địa chất thuỷ văn, thuỷ địa hố chi tiết khu vực nghiên cứu Từ đưa quy luật vận động As vật chất khác cho phạm vi khu vực Như vậy, kết nghiên cứu dự án góp phần quan trọng công tác nghiên cứu ô nhiễm As nước đất đề biện pháp quản lý, khai thác hợp lý nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên nước đất cho vùng đồng châu thổ sơng Hồng Nội dung nghiên cứu dự án giai đoạn thiết lập bãi thực địa thí nghiệm phục vụ việc nghiên cứu tác động qua lại nước mặt & nước đất vận động As Bãi thực địa thiết lập phục vụ cho quan nghiên cứu tài nguyên nước Việt Nam việc nghiên cứu vấn đề mơi trường có liên quan đến việc quản lý tài nguyên nước cách bền vững nhờ vào việc thực đề án Để hiểu chế giải phóng As từ tầng đất đá nước ngầm, việc xác định vi ngun tố, khống vật, điều kiện mơi trường, thành phần hố học đất đá chứa nước, cịn phải hiểu biết quy luật vận động mối quan hệ qua lại nước mặt nước đất Chính Đề tài sở để giải phần nhiệm vụ Dự án Chính vấn đề nêu trên, sau hoàn thành chương trình đào tạo thạc sỹ Địa chất thuỷ văn Trường Đại học Mỏ - Địa chất phân công viết luận văn với Đề tài "Nghiên cứu dịch chuyển chất hòa tan nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng – Hà Tây" theo Quyết định số -2- 558/QĐ/MĐC-ĐH & SĐH ngày 29 tháng 10 năm 2007 Hiệu trưởng trường Đại học Mỏ - Địa chất Mục đích Xây dựng mơ hình dịng chảy nghiên cứu dịch chuyển As nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng – Hà Tây Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu tầng chứa nước Holocence Pleistocen với nước mặt sông Hồng sông nhánh Phạm vi nghiên cứu luận văn khu vực Đan Phượng - Hà Tây Trong trọng tâm bãi thí nghiệm nằm ven sông Hồng đoạn chảy qua Đan Phượng Nội dung nghiên cứu Đề tài gồm nội dung nghiên cứu: Thu thập tài liệu điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiện địa chất thuỷ văn, tài liệu quan trắc động thái nước đất khu vực bãi giếng quan trắc, tài liệu phân tích mẫu nước theo thời gian, tài liệu phân tích mẫu nước theo quan điểm ĐCTV đồng vị xác định thời gian lưu di chuyển nước mặt nước đất - Trên sở mơ hình dịng chảy, tiến hành xây dựng mơ hình dịch chuyển để nghiên cứu dịch chuyển As nước đất - Xác định mối quan hệ biển đổi hàm lượng As biên độ dao động mực nước đất nước sông Phương pháp nghiên cứu Để thực mục đích nghiên cứu, luận văn sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Thu thập tài liệu liên quan đến vùng nghiên cứu, sau phân tích, tổng hợp, đánh giá nước đất vùng Đan Phượng -3- - Áp dụng phương pháp xác suất thống kê để xác định mối quan hệ nhân tố nước mặt với nước ngầm - Áp dụng phương pháp mơ hình số để sơ đồ hố dịng chảy nước đất - Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến góp ý giáo viên hướng dẫn, nhà khoa học, đồng nghiệp vấn đề nội dung luận văn Ý nghĩa khoa học thực tiễn + Ý nghĩa khoa học - Hiểu biết chế dịch chuyển As mối quan hệ qua lại nước đất nước mặt mà q trình đối lưu xảy chủ yếu - Ứng dụng mơ hình dịch chuyển chiều để nghiên cứu chế dịch chuyển + Ý nghĩa thực tiễn Góp phần giải thêm vè hiểu biết chế dịch chuyển As đới ven bờ, định hướng khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước đất Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chương với 80 trang đánh máy, 29 hình vẽ 13 bảng biểu Cấu trúc luận văn gồm chương với phần mở đầu kết luận Mở đầu Chương Khái quát vùng nghiên cứu Chương Lý thuyết lan truyền vật chất nước đất phương pháp mơ hình số tính tốn dịch chuyển vật chất dòng ngầm Chương Sự lan truyền As nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng – Hà Tây Kết luận kiến nghị -4- Cơ sở tài liệu luận văn - Tài liệu đo cốt cao địa hình 200 điểm bố trí lỗ khoan, 10 điểm bố trí mốc đo mực nước sơng kết hợp với đồ địa hình khu vực nghiên cứu tỷ lệ 1:50.000 - Tài liệu cột địa tầng, thành phần thạch học 200 lỗ khoan khảo sát phạm vi bãi thí nghiệm, có lỗ khoan nghiên cứu vào tầng chứa nước Pleitocen (T1, T2, C18, C19, C20, C21, K11, K50), lỗ khoan nghiên cứu tầng chứa nước Holocence (tuyến lỗ khoan K, H chùm lỗ khoan C, OB) lỗ khoan nghiên cứu lớp thấm nước yếu bề mặt (đới thông khí) - Tài liệu quan trắc mực nước đất lỗ khoan quan trắc (45 lỗ khoan) với tần suất tuần/lần có lỗ khoan lắp đặt thiết bị đo mực nước tự động (logger) bố trí tồn diện tích bãi thí nghiệm mực nước mặt hai sơng nhánh bãi thí nghiệm từ 6/2005 đến nay; số liệu quan trắc khí tượng khu vực Hà Tây trạm quan trắc khí tượng Sơn Tây; số liệu quan trắc mực nước mặt theo ngày trạm quan trắc Sơn Tây Thượng Cát; - Các tài liệu nghiên cứu Dự án VietAs số liệu phân tích mẫu nước theo diện theo chiều sâu từ tháng 11/2005 đến tuyến lỗ khoan K, H (trên 350 mẫu với đơt lấy khác nhau); số liệu phân tích mẫu nước mặt sơng Hồng sông nhánh (2 đợt với mẫu), số liệu phân tích thành phần hạt mẫu đất theo diện theo chiều sâu; số liệu bơm hút nước thí nghiệm chùm (chùm T1, T2); số liệu hệ số thấm K thí nghiệm slug test 100 lỗ khoan H K tầng chứa nước Holocen; tài liệu địa vật lý lỗ khoan; số liệu xác định tính thấm đáy sơng thí nghiệm seepage… sở nghiên cứu vận động nước đất - Các tài liệu nghiên cứu tìm kiếm thăm dò, quan trắc sân cân Đan Phượng, đề án Tơng Sơn Tây, Đề án thăm dị sơ nước đất vùng Sơn Tây… khu vực nghiên cứu tổ chức khác sở làm sáng tỏ điều kiện địa chất thuỷ văn khu vực - Các tài liệu hướng dẫn xây dựng mơ hình dịng chảy mơ hình dịch chuyển chất hòa tan nước đất, nghiên cứu trước nhà khoa học nước giới ứng dụng phần mềm Visual Modflow tính tốn địa chất thủy văn -5- - Dựa vào kết mơ hình dịng chảy nước đất toàn khu vực Đan Phượng – Hà Tây tác giả Triệu Đức Huy để tính tốn, lựa chọn biên cho mơ hình dịng chảy khu vực bãi thí nghiệm Trong q trình thực luận văn tác giả hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Phạm Quý Nhân, PGS.TS Flemming Larsen, TS Torben Sonnenborg, (Cục Địa chất Đan Mạch) ý kiến đóng góp bổ ích thầy Bộ mơn Địa chất thuỷ văn, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồng thời tác giả quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện Ban chủ nhiệm Bộ môn Địa chất thủy văn nơi công tác, hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ Ban chủ nhiệm Dự án VietAs – Đại học Mỏ - Địa chất thành viên Dự án Tác giả nhận bảo hướng dẫn TS Đặng Đình Phúc Qua tác giả xin gửi tới thầy cô, bạn bè đồng nghiệp lòng biết ơn chân thành giúp đỡ quý báu -6- Chương KHÁI QUÁT VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Bãi thí nghiệm Dự án VietAs nằm địa bàn xã Trung Châu Thọ An thuộc huyện Đan Phượng, nơi tiếp giáp với huyện Phúc Thọ tỉnh Hà Tây Nằm phía Đơng Bắc tỉnh Hà Tây với cửa ngõ vào thủ đô Hà Nội qua quốc lộ 6, 32 đường cao tốc Láng – Hoà Lạc, có toạ độ địa lý sau: - Vĩ độ Bắc: từ 20058’23’’ đến 21010’57’’ - Kinh độ Đông: Từ 10503000 n 10504342 vị trí Vùng nghiên cứu địa phËn tØnh hμ t©y S = 286km2 BBBaaa V VVViii DDD aaa nnn PPP hhh uuu on ggg Da an nP Ph hu uon ong g on D on PPPhhhuuuccc TThhoo on on T TX X S Son on T Ta ay y PPPhhhuuuccc TTThhhooo TT TT XX XX SS SS on on TT TT aa aa yy yy T TT TT hh hh aa aa cc cc hh hh TT TT hh hh aa aa tt tt Th ac ch hT Th at t Khu vùc bè trÝ b∙i giÕng thÝ nghiÖm S = 1.6km2 oa oaiii D HHHoa DDDuuuccc Qu Qu Quoc oc oc oc Oa Oa Oaiiiii Oa Qu Qu Qu oc oc Oa TT XX HHH aaa DDD on ggg TT TX XX X H Ha aD Don ong g on T on CCChhhuuuon onggg M Myyy on M TT hh aa nn hh Oa TT Th hh aa an nn nh hh h Oa Oaiiiii Oa T Oa TT hh uu on gg TTT nnn TT Th hh hu uu uon on ong gg gT Tiiiiin n T on on 10 20 kilometers PPPhhhuuu XXXuuuyyyeeennn UUU nnn ggg HHH oa Un ng gH Hoa oa oa U oa M My yy yD Du uc c M yy DDD uuu ccc M M M Hình 1.1 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu -7- Vùng có vị trí địa lý thuận lợi địa giới hành sau: Phía Bắc giáp với sơng Hồng tỉnh Phú Thọ, phía Đơng giáp với Thành phố Hà Nội; phía Tây giáp với tỉnh Hồ Bình Diện tích tồn vùng nghiên cứu khoảng 500km2 1.1.2 Địa hình - địa mạo Vùng nghiên cứu nằm tỉnh Hà Tây bao bọc từ ba phía hai sông lớn sông Hồng sông Đà Đây tỉnh có địa hình phức tạp, vùng chuyển tiếp đồng châu thổ Bắc sang dạng địa hình núi cao Tây Bắc Địa hình có dạng thấp dần từ tây sang đơng, từ tây bắc xuống đơng nam Vùng gị đồi bán sơn địa phân bố vùng phía tây vùng nghiên cứu, tiếp giáp với vùng đồi núi tỉnh Khu vực kéo dài từ xã Cổ Đông - thị xã Sơn Tây đến xã Nghĩa Hương - huyện Phúc Thọ Đặc trưng dạng địa hình đồi núi thấp xen bậc thềm phù sa cổ Khu vực phát triển khu dân cư Do hoạt động người nhiều năm làm thảm thực vật tự nhiên gần khơng cịn Hiện đồi, sườn dốc nhân dân trồng lại rừng với hỗ trợ phủ tổ chức quốc tế Đồng dạng địa hình chủ yếu, chiếm 2/3 diện tích tự nhiên vùng nghiên cứu Dạng địa hình kéo dài từ Phúc Thọ đến Hồi Đức, Đan Phượng, Thường Tín, dạng địa hình hình thành bồi đắp sơng Hồng 1.1.3 Khí tượng - Thuỷ văn Khí hậu – Khí tượng: Vùng nghiên cứu có đặc điểm khí hậu chung với khí hậu miền Bắc nước ta nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mưa nhiều Nhiệt độ trung bình năm 210C Tháng lạnh tháng với nhiệt độ trung bình 11,20C, nóng tháng nhiệt độ trung bình 29,40C Lượng mưa Lượng mưa hàng năm theo tài liệu trạm khí tượng Sơn Tây năm gần từ 1171mm đến 1690mm trung bình 1464mm (xem bảng 1) xong phân bố không năm Mùa mưa trùng với mùa nóng thường từ tháng đến tháng -8- chiếm 76% lượng mưa năm với tháng mưa cực đại tháng tháng Mùa khơ hay nói mùa mưa trùng với mùa lạnh kéo dài từ tháng 10 đến tháng năm sau có tổng lượng mưa 24% lượng mưa năm, đặc trưng thời kỳ thời kỳ đầu hanh khô, thời kỳ sau ẩm ướt mưa phùn kéo dài Nước mưa loại nước siêu nhạt với tổng độ khoáng hoá từ 0,035 đến 0,06g/l, độ pH từ 6,6 đến 7,3, tổng hàm lượng sắt (Fe2+ + Fe3+) từ 0,37 đến 4,0mg/l với thành phần Bicarbonat – clorua Sulfat – bicarbonat clorua natri – canxi Cơng thức thành phần hố học đặc trưng nước mưa Sơn Tây sau: M 0,045 SO 44 HCO 37 Cl 17 Na Ca 76 13 pH 7.0 Bảng 1.1 Các số liệu khí tượng, thuỷ văn vùng Đan Phượng năm 2007 Tháng 10 11 12 TB Tổng Lượng mưa (mm) Lượng bốc (mm) Lưu lượng nước sông Hồng (m3/s) 773 749 656 831 1220 2160 5050 3950 1770 2640 1170 802 1814 Mực nước sơng Hồng (cm) Độ ẩm khơng khí (%) 0,4 75,6 207 25,1 40,5 194 31,1 50,1 178 17,9 73,3 206 139,6 90,4 265 96,8 111,5 388 247,4 98 679 353,8 58,7 587 183,1 107,6 342 28,3 93 416 116,2 90,8 250 1,2 76,5 183 103,4 80,5 326 1240,9 966 (Nguồn: Trung tâm Mạng lưới Quan trắc KTTV MT Quốc Gia) 74 86 84 80 78 75 78 83 72 76 76 75 78 Nhiệt độ Nhiệt độ khu vực thay đổi từ 17 đến 300C, nhiệt độ trung bình năm 24,30C Nhiệt độ vùng núi thường thấp vùng đồng vùng bán sơn địa -95- Hàm lượng As tính tốn (mg/l) Thời điềm (ngày) H-14 H-38 H-48 H-66 320 0.291376 0.292787 0.293452 0.2917 330 0.288701 0.290004 0.290643 0.289315 340 0.285185 0.286432 0.287054 0.286215 350 0.282758 0.284009 0.284645 0.284186 360 0.280293 0.281505 0.282124 0.28198 365 0.27962 0.280834 0.281464 0.281464 10 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 mg/l (m) Quan hệ hàm lượng As tính tốn mực nước sơng nhánh 0.1 0.05 22 43 64 85 106 127 148 169 190 211 232 253 274 295 316 337 358 ngày Mực nước sơng nhánh H14 H38 H48 H85 Hình 4.29: Đồ thị quan hệ hàm lượng As tính tốn với mực nước sông nhánh mực nước lỗ khoan K1 Bảng 4.4 Mối quan hệ hàm lượng As với cốt cao mực nước sông nhánh STT Lỗ khoan quan trắc Khoảng cách đến sơng nhánh (m) Phương trình tương Hệ số tương quan quan R2 y = 0.0049x + 0.2469 R2 = 0.2497 y = 0.0041x + 0.2572 R2 = 0.3025 H14 LK38 98.9 71.3 LK48 59.8 y = 0.0066x + 0.2376 R2 = 0.3959 LK85 17.25 y = 0.0089x + 0.2151 R2 = 0.4481 Các kết tính tốn tuyến khoan H tuân theo quy luật đưa tuyến lỗ khoan K -96- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn "Nghiên cứu dịch chuyển chất hòa tan nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng – Hà Tây" hoàn thành yêu cầu luận văn thạc sỹ khoa học với nội dung tuân thủ theo đề cương duyệt Bộ môn Địa chất thủy văn, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Từ kết nghiên cứu cho phép đến số kết luận sau: - Đã khái quát lý thuyết lan truyền vật chất nước đất phương pháp mơ hình số tính tốn dịch chuyển vật chất dịng ngầm - Đã xây dựng thành cơng mơ hình dịng chảy xác định mối quan hệ nước đất nước mặt, làm sàng tỏ mối quan hệ thủy lực nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng – Hà Tây với nước mặt sông Hồng sơng nhánh - Xây dựng thành cơng mơ hình dịch chuyển chất As nước đất, giá trị tính tốn hàm lượng As phù hợp với kết phân tích mẫu mà Dự án VietAs thực hiện, từ áp dụng để tính tốn dự báo biến đổi As theo thời gian - Xác định định tính mối quan hệ biến đổi hàm lượng As với dao động mực nước dòng mặt, vị trí gần sơng dịng mặt có quan hệ quy luật biến đổi As theo khoảng cách từ điểm tính tốn tới sơng nhánh Kết mơ hình tính tốn dịch chuyển As cho thấy nồng độ As có quan hệ đồng pha dao động mực nước lỗ khoan mực nước sơng nhánh, điều chứng tỏ nồng độ As tầng chứa nước nước sơng pha lỗng tn theo q trình di chuyển đối lưu Bên cạnh đó, nồng độ As phụ thuộc vào khoảng cách lỗ khoan sông nhánh, nồng độ As lỗ khoan gần sơng có giá trị thấp so với lỗ khoan xa sông Quy luật biến đổi nồng độ As phụ thuộc vào chiều sâu lấy mẫu, vị trí lấy mẫu nằm đới dao -97- động mực nước, nồng độ As biến đổi có quan hệ với dao động mực nước chặt chẽ so với lỗ khoan lấy mẫu sâu Kiến nghị: Tuy số liệu điều tra nghiên cứu vị trí bãi thí nghiệm Dự án VietAs đa dạng đảm bảo độ xác xong hầu hết số liệu quan trắc thí nghiệm năm 2005 Đặc biệt số liệu phân tích As nước lỗ khoan tiến hành lấy từ cuối năm 2005, vị trí quan trắc lấy mẫu nhiều lần (chùm lỗ khoan K), lỗ khoan khác lấy đến lần Mẫu nước mặt sông Hồng sông nhánh tiến hành lấy lần vào tháng 12 năm 2005 mà khơng có phân tích theo mùa Cần có tài liệu phân tích thành phần hóa học nước đất nước sông cách chi tiết theo thời gian, đặc biệt vào mùa mưa Cần có điều tra chi tiết nhằm xác thơng số đầu vào mơ hệ số nhả nước đàn hồi, sức cản thấm đáy sông Với giới hạn luận văn, kết nghiên cứu trình dịch chuyển As tầng chứa nước Holocene Tuy nhiên kết bước đầu, cần tiếp tục có nghiên cứu chi tiết trình dịch chuyển As không cho nước ngầm tầng Holocene mà với tầng Pleistocene Quá trình dịch chuyển As nước đất trình phức tạp, đặc biệt nước đất quan hệ với nước mặt Chính vậy, cần kết hợp với nghiên cứu khác nghiên cứu tính chất hóa học, đồng vị để đánh giá cách Một lần nữa, tác giả xinh chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Địa chất thủy văn, phòng Đại học Sau đại học, Ban chủ nhiệm Dự án VietAs bạn đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để học viên hồn thành luận văn Luận văn chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến góp ý thầy, cô đồng nghiệp -98- TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Quý Nhân (1999), Kết đánh giá trữ lượng khai thác nước đất phương pháp mơ hình số Báo cáo kết thăm dị nước đát phục vụ mở rộng công suất nhà máy nước Vĩnh Yên công suất 16.000m3/ngđ, Hà Nội Phạm Q Nhân, Nguyễn Khắc Văn (10/1992), “Mơ hình hóa điều kiện ĐCTV khu vực Hà Nội phục vụ tính tốn trữ lượng phương pháp mơ hình số”, Tuyển tập cơng trình khoa học ĐCTV 1967-1992 Trường Đại học Mỏ- Địa chất 10/1992, trang 183-185 Nguyễn Văn Lầu (1984), Báo cáo thăm dò sơ nước đất vùng Sơn Tây, Hà Nội Phạm Quý Nhân (1999), “Sử dụng kết phương pháp thống kê xác định thông số phân tán thấm đất đá bở rời tầng chứa nước Pleistocene (Qa) vùng Hà Nội”, Tạp chí Địa chất ngun liệu khống số 6/1999, trang 18-23 Đoàn Văn Cánh, Phạm Quý Nhân, Đặng Hữu Ơn (2000) “Các thành phần tham gia vào hình thành trữ lượng nước đất Đồng sơng Hồng”, Hội nghị Khoa học trường Đại học Mỏ-Địa chất lần thứ 14; 11/2000; trang 141-145 Đặng Đình Phúc nnk (2002), Nghiên cứu mơ hình lan truyền vật chất nước đất khu vực phía nam thành phố Hà Nội, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thơn, 2002 Đỗ Văn Bình (2007), Sự phân bố hình thành As nước đất trầm tích Đệ Tứ vùng Hà Nội, đánh giá, dự báo đề xuất giải pháp phòng ngừa ảnh hưởng đến chất lượng nước phục vụ sinh hoạt, Luận án tiến sĩ địa chất Trường Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội -99- Nguyễn Văn Lâm (1996), Sự nhiễm bẩn bảo vệ nước đất tầng chứa nước Qa vùng đồng Bắc Bộ khỏi bị nhiễm bẩn Luận án phó tiến sĩ khoa học địa lý- địa chất C.W.Fetter (1999), Contaminant Hydrogeology (second edition), Prentice Hall Upper Saddle River, New jersey 07458 10 Herbert F Wang, Mary P Anderson (1982), Introduction to groundwater modelling Finte difference and finite element methods Academic Press NewYork 11 Nilson Guiuer and ThomAs Franz (2002), Visual MODFLOW Pro User’s Manual, Waterloo Hydrogeologic Inc 12 Mary P Anderson, William W Woessner (2000), Applied Groundwater Modeling Simulation of Flow and Advective Transport 13 Anne Esbjorn (2003), Hydrogeological Modelling in the Red River Catchment Master thesis 14 Franklin W.schwartz/ Hubao Zhang Fundamentals of Groundwater 15 G P Kruseman, N A De Ridder (2000), Analysis and Evaluation of Pumping Test Data (second edition), ILRI Publication 47 16 Hugh Middlemis (2000), Groundwater Flow Modelling Guideline, November 2000 17 Larsen F., P.Q.Nhan, D.D.Nhan, N.V.Hoan, H.V.Hoan, N.B.Thao, T.D.Huy (2008), “Geological and Hydrogeological Control on the distribution of As in a Holocene Aquifer, Red River Plain, Vietnam” Submitted to Appl Geochem 2008 19 David K.Todd, Larry W.Mays (2005), Groundwater Hydrology (third edition), John Wiley and Son, Inc 20 Fetter C.W, Applied Hydrogeology (Fourth Edition), Prentice Hall Upper Saddle River, New jersey 07458 -100- 21 Postma, D., Larsen, F., Nguyen Thi Minh Hue, Mai Thanh Duc, Pham Hung Viet, Pham Quy Nhan, Jessen, S., Jakobsen, R (2007), “Mobilization of As in a Red River floodplain, Vietnam: Controlling geochemical processes and reactive transport modeling”, Geochimica et Cosmochimica Acta 71: 50545071 22 Berg, M., Pham Thi Kim Trang, Caroline Stengel, Pham Hung Viet, Tong Ngoc Thanh, Nguyen Van Dan, Walter Giger, Doris Stuben (2006), Hydrogeological and sedimentary control leading to groundwater As cotamination in Southern Hanoi under regime of high water abstraction, Proceeding National Workshop: As Cotamination in Groundwater in Red River Plain, Hanoi, pages 9-19 23 Appelo, C A J., and Postma, D (2005), Geochemistry, groundwater and pollution, 2nd Ed A A.Balkema Publisher, Amsterdam, 2005, 649 pp 24 Postma, D., Larsen, F., Nguyen Thi Minh Hue, Mai Thanh Duc, Pham Hung Viet, Pham Quy Nhan, Jessen, S., Jakobsen, R Tran Thi Luu, Nguyen Bach Thao, Trieu Duc Huy, Hoang Van Hoan, Dang Hoang Ha(2006), “Mobilization of As in a Red River floodplain aquifer at Dan Phuong: Some results of the VietAs project”, National workshop on As contamination in Groundwater in Red River plain, Ha noi, pages 19-24 25 Woessner, W.W (2000), “Stream and Fluvial Plain Groundwater Interactions: Rescaling Hydrologic Thought”, Groundwater, 38, (3), pp423429 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các tài liệu số liệu trung thực Các kết quả, luận điểm luận văn chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Bách Thảo ii MỤC LỤC Trang phụ bìa 1i Lời cam đoan Mục lục 3i Danh mục chữ viết tắt 4i Danh mục hình vẽ 5i Danh mục bảng biểu 7i MỞ ĐẦU Chương KHÁI QUÁT VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.2 Đặc điểm địa chất 12 1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 14 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DỊCH CHUYỂN CHẤT HÒA TAN VÀ PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH SỐ DỊCH CHUYỂN CHẤT HỊA TAN TRONG TẦNG CHỨA NƯỚC 32 2.1 Các trình dịch chuyển chất hịa tan 32 2.2 Q trình phân tán 33 2.2 Phương pháp mơ hình số tính tốn dịch chuyển chất hòa tan tầng chứa nước 45 Chương TỔNG HỢP CÁC TÀI LIỆU ĐẦU VÀO CHO MƠ HÌNH 55 3.1 Tài liệu địa hình cột địa tầng lỗ khoan 55 3.2 Tài liệu quan trắc mực nước 55 3.3 Tài liệu hút nước thí nghiệm 58 iii 3.4 Tài liệu xác định hệ số thấm từ thí nghiệm slugtest 59 3.5 Tài liệu thí nghiệm thành phần hạt 61 3.6 Tài liệu thí nghiệm seepage 62 3.7 Tài liệu thí nghiệm cột thấm phịng 68 3.8 Tài liệu mẫu phân tích As 70 Chương SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA AS TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC BÃI THÍ NGHIỆM ĐAN PHƯỢNG – HÀ TÂY 71 4.1 Xây dựng mơ hình dịng chảy 71 4.2 Xây dựng mơ hình dịch chuyển 81 4.3 Chỉnh lý mơ hình 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 iv DANH MỤC CÁC CHŨ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU PGS.TS Phó Giáo sư, Tiến sĩ ĐCTV Địa chất thủy văn TCN Tầng chứa nước NDĐ Nước đất LK Lỗ khoan LKQT Lỗ khoan quan trắc qh Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen qp Tầng chứa nước lỗ hỗ áp lực trầm tích Pleitocen As Arsenic VietAs Tên Dự án nghiên cứu dịch chuyển As nước đất v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu Hình 1.2 Đặc trưng độ ẩm tự nhiên vùng nghiên cứu Hình 1.3 Đồ thị dao động mực nước theo thời gian sơng Hồng sơng Đáy 10 Hình 2.1 Q trình dịch chuyển chất hoàn tan theo thời gian ảnh hưởng trình khuếch tán phân tử 35 Hình 2.2 Đồ thị dự báo đường nồng độ qúa trình khuếch tán phân tử 36 theo hàm sai số bù 36 Hình 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân tán học điều kiện lỗ rỗng khác 38 Hình 2.4 Đường dịng môi trường lỗ hổng tác dụng trình phân tán thủy động lực 39 Hình 2.5 Quá trình phân tán đối lưu chất hịa tan dịng chiều 40 Hình 2.6 Sự dịch chuyển chất hịa tan q trình đối lưu phân tán 40 Hình 2.7 Ơ lưới loại mơ hình 47 Hình 2.8 Ơ lưới i,j,k bên cạnh 48 Hình 3.1 Các bố trí nguyên tắc làm việc logger 56 Hình 3.2 Kết chỉnh lý tài liệu hút nước thí nghiệm chùm T1-A 58 Hình 3.3 Kết chỉnh lý tài liệu hút nước thí nghiệm chùm T2-A 59 Hình 3.5 Tính tốn kết thí nghiệm Slug test Aquifer Test 60 Hình 3.6 Biểu diễn giá trị hệ số thấm K theo chiều sâu LK 1A 62 Hình 3.7 Sơ đồ vị trí bãi thí nghiệm 63 Hình3.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm bãi N 63 Hình 3.9 Sơ đồ thí nghiệm cột thấm phịng 68 vi Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ C/Co theo thời gian mẫu cát (N2) 70 Hình 4.1 Diện tích mơ hình 72 Hình 4.2 Mặt cắt địa chất tuyến A-B 73 Hình 4.3 Sơ đồ phân bố lớp mơ hình 74 Hình 4.4 Lưới sai phân mơ mơ hình 75 Hình 4.5 Phân vùng hệ số thấm TCN qh 76 Hình 4.6 Phân vùng hệ số thấm TCN qp 77 Hình 4.7 Phân vùng hệ số nhả nước TCN qh 77 Hình 4.8 Phân vùng hệ số nhả nước TCN qp 78 Hình 4.9 Phân vùng giá trị cung cấp thấm 78 Hình 4.10 Mơ hình hóa điều kiện biên tầng chứa nước qh 80 Hình 4.11 Mơ hình hóa điều kiện biên tầng chứa nước qp 80 Hình 4.12: Quan hệ thủy lực sơng nước ngầm theo 82 Hình 4.13 Vị trí lỗ khoan quan trắc lấy mẫu 83 Hình 4.14 Mặt cắt lỗ khoan quan trắc 83 Hình 4.15 Đồ thị chỉnh lý mực nước giếng quan trắc: 21C 84 Hình 4.16 Đồ thị chỉnh lý mực nước giếng quan trắc: 11C 85 Hình 4.17 Đồ thị chỉnh lý mực nước giếng quan trắc: 20C 85 Hình 4.18 Đồ thị chỉnh lý mực nước giếng quan trắc: 5C 86 Hình 4.19 Đồ thị tương quan mực nước tính tốn mơ hình mực nước quan trắc thực tế lỗ khoan toán chỉnh lý khơng ổn định 86 Hình 4.20 Đồ thị so sánh hàm lượng As tính tốn hàm lượng As phân tích lỗ khoan K1 87 Hình 4.21 Đồ thị so sánh hàm lượng As tính tốn hàm lượng As 88 vii quan trắc lỗ khoan K40 Hình 4.22 Đồ thị so sánh hàm lượng As tính tốn hàm lượng As phân tích 88 Hình 4.23 Sự phân bố As tầng chứa nước Holocence tuyến mặt cắt K theo kết tính tốn mơ hình thời điểm tháng 11/2006 91 Hình 4.24 Sự phân bố As tầng chứa nước Holocence tuyến mặt cắt K theo kết tính tốn mơ hình thời điểm tháng 11/2006 91 Hình 4.25 Hàm lượng As tính tốn lỗ khoan K1, K10, K20, K30, K40 92 Hình 4.27 So sánh biến đổi nồng độ As lỗ khoan có chiều sâu đặt ống lọc khác 93 Hình 4.28 Hàm lượng As tính tốn lỗ khoan H14, H38, H48, H81 94 Hình 4.29: Đồ thị quan hệ hàm lượng As tính tốn với mực nước sông nhánh mực nước lỗ khoan K1 96 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.2 Kết tính thơng số ĐCTV tầng chứa nước Holocence (qh) 16 Bảng 1.3 Kết bơm hút nước thí nghiệm tầng chứa nước qp vùng nghiên cứu 18 Bảng 1.4 Kết thí nghiệm tầng chứa nước m 21 Bảng 1.5 Kết hút nước tầng chứa nước T2-3sb 22 Bảng 1.6 Kết hút nước tầng chứa nước T1 24 Bảng 1.7 Kết thí nghiệm tầng chứa nước T1vn 24 Bảng 1.8 Kết thí nghiệm tầng chứa nước Protezozoi (eo) 26 Bảng 1.9 Thống kê chiều dày thành tạo tàn tích, sườn tích 29 Bảng 3.1 Danh sách lỗ khoan quan trắc mực nước bãi thí nghiệm 55 Bảng 3.2 Danh sách lỗ khoan chùm thí nghiệm T1-A 58 Bảng 3.3 Danh sách lỗ khoan chùm thí nghiệm T2-A 59 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp so sánh kết thí nghiệm xác định hệ số thấm tầng chứa nước phương pháp khác Đan Phượng, Hà Tây 60 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết tính tốn hệ số thấm K theo tài liệu phân tích thành phần hạt 61 Bảng 3.6 Kết thí nghiệm thấm rỉ đợt bãi N (tháng 5/2007) 64 Bảng 3.7 Kết thí nghiệm thấm rỉ đợt bãi N (tháng 11/2007) 65 Bảng 3.8 Kết thí nghiệm thấm rỉ đợt bãi S (tháng 5/2007) 66 Bảng 3.9 Kết thí nghiệm thấm rỉ đợt bãi S (tháng 11/2007) 67 Bảng 3.10 Thơng số mẫu thí nghiệm 69 Bảng 3.11 Kết thí nghiệm mẫu 69 ix Bảng 3.12 Kết xác định thông số thí nghiệm cho mẫu cát hạt mịn đến trung tầng chứa nước Holoxen khu vực Đan Phượng 69 Bảng 4.2 Mối quan hệ hàm lượng As cốt cao mực nước sơng nhánh 93 Bảng 4.3 Kết tính toán hàm lượng As số lỗ khoan tuyến H 95 Bảng 4.4 Mối quan hệ hàm lượng As với cốt cao mực nước sông nhánh 96 ... TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN BÁCH THẢO NGHIÊN CỨU SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA CHẤT HÒA TAN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC BÃI THÍ NGHIỆM ĐAN PHƯỢNG, HÀ TÂY Chuyên ngành: Địa chất thủy văn Mã số:... thành chương trình đào tạo thạc sỹ Địa chất thuỷ văn Trường Đại học Mỏ - Địa chất phân công viết luận văn với Đề tài "Nghiên cứu dịch chuyển chất hòa tan nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng. .. vùng nghiên cứu Chương Lý thuyết lan truyền vật chất nước đất phương pháp mơ hình số tính tốn dịch chuyển vật chất dịng ngầm Chương Sự lan truyền As nước đất khu vực bãi thí nghiệm Đan Phượng – Hà