i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRIỆU ĐỨC HUY XÁC ĐỊNH VAI TRỊ CỦA SƠNG HỒNG VÀ ĐÁ GỐC ĐỐI VỚI LƯỢNG BỔ CẬP CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ PHẦN TÂY NAM THÀNH PHỐ HÀ NỘI Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2021 ii Công trình hồn thành tại: Bộ mơn Địa chất thủy văn, Khoa Khoa học kỹ thuật Địa chất Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2: TS Tống Ngọc Thanh, Trung tâm Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước quốc gia Phản biện 1: PGS.TS Đỗ Văn Bình Trường Đại học Mỏ - Địa chất Phản biện 2: PGS.TS Đặng Xuân Phong Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Hồng Đức Hội Địa chất thủy văn Việt Nam Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp Trường Đại học Mỏ - Địa chất Vào hồi … … ngày … tháng… năm … Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước đất (NDĐ) khu vực Hà Nội nguồn cung cấp quan trọng cho ăn uống sinh hoạt, sản xuất thủ đô khai thác từ cuối kỷ 19 Tuy nhiên, việc khai thác NDĐ khu vực chưa hợp lý nhiều năm qua gây tác động tiêu cực suy giảm mực nước, cạn kiệt NDĐ, sụt lún đất, nhiễm bẩn nhiễm mặn NDĐ Để giảm thiểu tác động tiêu cực khai thác NDĐ gây TP Hà Nội cần phải phát triển nhà máy nước ven sơng, bố trí sơ đồ khai thác NDĐ hợp lý để đảm bảo trữ lượng NDĐ q trình khai thác có bổ sung từ biên sơng Hồng biên đá gốc phía Tây Nam Một vấn đề cốt lõi việc khai thác bền vững tài nguyên NDĐ phải xác định nguồn bổ cập cho NDĐ Do đó, nghiên cứu làm rõ vai trị biên sơng Hồng biên đá gốc phía Tây Nam để khai thác NDĐ TP Hà Nội ổn định cần thiết Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Luận án - Xác định phân loại kiểu điều kiện biên sông Hồng biên đá gốc phần Tây Nam TP Hà Nội - Xác định vai trị đoạn biên sơng Hồng biên đá gốc lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ phần Tây Nam TP Hà Nội - Đề xuất phương án khai thác, sử dụng hợp lý nguồn NDĐ đảm bảo phát triển bền vững tài nguyên NDĐ Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các tầng chứa nước (TCN) trầm tích Đệ tứ bao gồm: TCN lỗ hổng trầm tích Holocen (qh) TCN lỗ hổng trầm tích Pleistocen (qp) - Phạm vi nghiên cứu: Khu vực phía Nam TP Hà Nội Trong đó: Biên sông Hồng giới hạn vùng ven sông từ huyện Ba Vì đến huyện Phú Xuyên TP Hà Nội; biên đá gốc phần Tây Nam TP Hà Nội giới hạn vùng ven rìa, ranh giới tiếp xúc TCN qh TCN qp với TCN khe nứt từ thị xã Sơn Tây đến huyện Mỹ Đức Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sử dụng, gồm: Phương pháp thu thập, kế thừa tổng hợp tài liệu; Phương pháp khảo sát địa vật lý; Phương pháp khoan nghiên cứu địa chất thủy văn (ĐCTV); Phương pháp hút nước thí nghiệm lỗ khoan; Phương pháp quan trắc động thái NDĐ; Phương pháp mơ hình số; Phương pháp chun gia Cơ sở tài liệu Luận án Các tài liệu, số liệu thu thập triển khai thực tế q trình thực Đề án Chính phủ “Bảo vệ NDĐ đô thị lớn - đô thị Hà Nội” tác giả làm chủ nhiệm trực tiếp thi công Các tài liệu thu thập xử lý bao gồm: tổng hợp địa tầng ĐCTV 514 lỗ khoan; tổng hợp thông số ĐCTV 514 lỗ khoan; tài liệu quan trắc động thái NDĐ, nước mặt sơng Hồng giai đoạn 1995-2017 242 cơng trình quan trắc; Tài liệu đo đạc mặt cắt sông Hồng 95 mặt cắt Các tài liệu tác giả trực tiếp tham gia thực bao gồm: số liệu khảo sát thực địa tài nguyên NDĐ 18.166 điểm; đo sâu đối xứng điện trở 556 điểm, đo phân cực kích thích 160 điểm; khoan, thí nghiệm ĐCTV 40 lỗ khoan khu vực ven sông Hồng ven rìa đá gốc phía Tây Nam; quan trắc mực NDĐ 40 lỗ khoan; 11 mẫu đồng vị bền (δ2H, δ18O) Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Cấu trúc ĐCTV dọc theo sông Hồng từ Ba Vì đến Phú Xuyên phân chia thành vùng với kiểu phụ kiểu đặc trưng giá trị sức cản thấm tổng hợp thay đổi từ 50m đến 836m Lượng bổ cập từ sông Hồng cho NDĐ trầm tích Đệ tứ vùng ven sơng từ 424.086 m3/ngày đến 620.411 m3/ngày Luận điểm 2: Dọc theo rìa tiếp giáp với đá gốc Tây Nam TP Hà Nội chia thành vùng với kiểu cấu trúc khác nhau, xác định biên loại II (biên có lưu lượng xác định thay đổi theo thời gian) Lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ vùng ven rìa đá gốc phía Tây Nam từ 19.815 m3/ngày đến 20.349 m3/ngày Điểm Luận án - Vận dụng lý thuyết phương pháp khoa học tính tốn ĐCTV, kết hợp với kết hút nước thí nghiệm chùm lỗ khoan, luận án tính tốn giá trị thông số đoạn biên sông Hồng biên phía Tây Nam TP Hà Nội Qua chứng minh biên phía Tây Nam biên có lưu lượng xác định thay đổi theo thời gian - Từ liệu có được, lần xác định cách định lượng giá trị cung cấp, thoát NDĐ qua đoạn biên phân chia dọc theo sông Hồng biên đá gốc theo cấu trúc ĐCTV, từ làm sở khoa học cho việc điều chỉnh phương án khai thác NDĐ cách hợp lý cho TP Hà Nội - Nội dung luận án làm thêm phương án khai thác NDĐ khu vực Hà Nội cho hợp lý qua việc khẳng định vai trò sơng Hồng biên đá gốc phía Tây Nam TP Hà Nội Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án - Ý nghĩa khoa học: Bằng tổ hợp phương pháp nghiên cứu, kế thừa, luận án góp phần làm rõ thêm hệ phương pháp khoa học việc xác định điều kiện biên xác định nguồn bổ cập cho NDĐ từ biên sông Hồng biên đá gốc phía Tây Nam, nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ trầm tích Đệ tứ vùng Hà Nội Các kết nghiên cứu sở cho giải pháp khoa học khai thác sử dụng hợp lý bảo vệ tài nguyên NDĐ TP Hà Nội - Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu đề tài luận án định lượng giá trị cung cấp NDĐ qua đoạn biên phân chia tài liệu tham khảo hữu ích cho nhà quản lý, quy hoạch khai thác, bảo vệ phát triển nguồn tài nguyên NDĐ khu vực Hà Nội Cấu trúc luận án Cấu trúc Luận án gồm chương không kể mở đầu kết luận CHƯƠNG TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỔ CẬP CHO NDĐ TỪ BIÊN 1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.1.1 Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu toàn phạm vi hành TP Hà Nội với diện tích tự nhiên khoảng 3.344km2 TP Hà Nội tiếp giáp với tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc phía Bắc; Hà Nam, Hịa Bình phía Nam; Bắc Giang, Bắc Ninh, Hưng n phía Đơng Hịa Bình, Phú Thọ phía Tây 1.1.2 Khái quát đặc điểm ĐCTV khu vực nghiên cứu Kết tổng hợp, nghiên cứu phân chia đơn vị ĐCTV khu vực nghiên cứu thành TCN lỗ hổng, 13 TCN khe nứt thành tạo địa chất thấm nước yếu thực tế không chứa nước - Các TCN lỗ hổng bao gồm: + TCN lỗ hổng trầm tích Holocen (qh): Phân bố hầu khắp vùng nghiên cứu, thành phần thạch học chủ yếu cát loại, cát pha, đáy tầng có nơi lẫn sạn, sỏi nhỏ TCN có chiều dày từ 0,8m đến 36,5m, trung bình 13,14m + TCN lỗ hổng trầm tích Pleistocen (qp2): Phân bố hầu khắp vùng nghiên cứu, thành phần thạch học chủ yếu cát loại đa phần cát trung, cát thơ, phần đáy có nơi lẫn sạn sỏi TCN có chiều dày từ 1,3m đến 39,0m, trung bình 12,26m + TCN lỗ hổng trầm tích Pleistocen (qp1): Đây TCN để cung cấp nước cho nhu cầu sử dụng nước thành phố Diện phân bố TCN hầu khắp vùng phân bố trầm tích Đệ tứ, kéo dài từ Ba Vì đến Sơn Tây mở rộng gần bao trọn Hà Nội Thành phần thạch học chủ yếu cuội sỏi sạn cát thuộc trầm tích sơng, sơng lũ TCN có chiều dày từ 2m đến 102,65m, trung bình 23,0m - Các TCN khe nứt hệ tầng Vĩnh Bảo (n2vb), Tiên Hưng (n1th), Phan Lương (n1pl), Sông Bôi (t2-3sb), Nà Khuất (t2nk), Nậm Thẳm (t2nt), Khôn Làng (t2kl), Đồng Giao (t2ađg), Tân Lạc (t1tl), Viên Nam (t1vn), Na Vang (p2nv), Si Phay (p1-2sp) Proterozoi (pr) Ngoài TCN nên trên, vùng nghiên cứu tồn thành tạo địa chất nghèo nước thực tế không chứa nước trầm tích Đệ tứ Các thành tạo thuộc hệ tầng Thái Bình, Hải Hưng, Vĩnh Phúc Hà Nội, có tính phân lớp, nằm xen kẹp TCN lỗ hổng qh, qp2 qp1 1.2 Tổng quan nghiên cứu xác định lượng bổ cập cho NDĐ từ biên 1.2.1 Các nghiên cứu giới Trên sở tổng hợp phân tích cơng trình nghiên cứu khoa học điều kiện biên ĐCTV xác định lượng bổ cập cho NDĐ từ biên cơng bố cho thấy cơng trình sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu khác để giải toán trữ lượng NDĐ Tùy thuộc vào đặc điểm điều kiện ĐCTV khu vực nghiên cứu mà tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu khác - Đối với biên sông, hồ tác giả thường sử dụng nhóm phương pháp sau: + Nhóm phương pháp xác định lượng bổ cập từ biên đo đạc trực tiếp; + Nhóm phương pháp xác định lượng bổ cập từ biên thị nhiệt; + Nhóm phương pháp xác định lượng bổ cập từ biên giải tích; + Nhóm phương pháp xác định lượng bổ cập từ biên phương pháp cân khối lượng; + Nhóm phương pháp xác định lượng bổ cập từ biên phương pháp mơ hình số - Đối với biên ranh giới hai TCN biên ln biên loại II lưu lượng dịng chảy qua biên khơng thay đổi biên loại III lưu lượng dòng chảy qua biên hàm số mực nước TCN nghiên cứu Như loại biên tương tự biên TCN với sơng hồ Vì tất phương pháp sử dụng tính tốn xác định lưu lượng cung cấp thấm từ sơng cho TCN sử dụng biên hai TCN Có lẽ lý khơng thấy cơng trình nghiên cứu riêng biên Chỉ cơng trình có đề cập đến việc xác định giá trị biên 1.2.2 Các nghiên cứu Việt Nam vùng nghiên cứu Việc nghiên cứu lượng bổ cập cho NDĐ từ biên TP Hà Nội nhiều tác giả đề cập Nguyễn Văn Đản (1997), Phạm Quý Nhân (2000), Tống Ngọc Thanh (2006),… Hầu hết cơng trình nghiên cứu chủ yếu sử dụng phương pháp như: quan trắc động thái NDĐ nước mặt; nghiên cứu cấu trúc ĐCTV xác định định tính mối quan hệ này; vài cơng trình sử dụng kỹ thuật đồng vị nghiên cứu hình thành lượng bổ cập NDĐ từ nguồn nước mặt Trịnh Văn Giáp (2005), Vũ Kim Tuyến (1995), Một phương pháp đại nhiều tác giả nghiên cứu áp dụng phương pháp mơ hình số ĐCTV phần mềm Visual Modflow, FeFlow, GMS Phạm Quý Nhân (2000), Tống Ngọc Thanh (2006), Trần Thị Việt Nga (2015), để xác định lượng bổ cập NDĐ từ nguồn hình thành khác Về nghiên cứu vai trị sơng Hồng biên đá gốc phía Tây Nam TP Hà Nội chưa có đầy đủ số liệu chứng minh cách chi tiết tin cậy Biên đá gốc ven rìa phía Tây Nam thường lập luận xác định với điều kiện biên lưu lượng không đổi, hầu hết coi biên cách nước Đối với biên sông Hồng, hầu hết nghiên cứu cho sơng Hồng biên có mực nước xác định không phân chia chi tiết đoạn biên theo cấu trúc ĐCTV Việc luận giải xác định vai trị sơng Hồng biên đá gốc ven rìa phía Tây Nam lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ khu vực TP Hà Nội chưa đề cập đến chưa đủ độ tin cậy CHƯƠNG XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN BIÊN SÔNG HỒNG KHU VỰC TP HÀ NỘI 2.1 Cơ sở khoa học 2.1.1 Phân loại điều kiện biên Để xác định phân loại điều kiện biên sông Hồng TCN khu vực nghiên cứu, tác giả dựa vào cấu trúc ĐCTV quan hệ không gian sông Hồng với TCN a) Xác định cấu trúc ĐCTV Để xác định cấu trúc ĐCTV khu vực nghiên cứu, tác giả tiến hành theo trình tự bước sau: 1) Phân tích cột địa tầng ĐCTV lỗ khoan ven sông Hồng khu vực lân cận để phân chia TCN, lớp thấm nước yếu cách nước; 2) Xây dựng tuyến mặt cắt ĐCTV theo hướng vuông góc với sơng Hồng tuyến mặt cắt ĐCTV dọc sơng theo hướng dịng chảy khu vực nghiên cứu để làm rõ phân bố TCN, lớp thấm nước yếu đáy sông; 3) Trên sở cấu trúc ĐCTV dọc sơng Hồng theo chiều dịng chảy khu vực nghiên cứu, tiến hành phân tích làm rõ thơng tin chủ yếu sau: Sự tồn TCN lớp cách nước; Chiều sâu phân bố chiều dày TCN, lớp thấm nước yếu cách nước b) Xác định quan hệ không gian sông Hồng với TCN Để xác định quan hệ không gian sông Hồng với TCN khu vực nghiên cứu, vào sở tài liệu ĐCTV, đặc điểm hình thái sơng Hồng, tác giả tiến hành theo trình tự sau: 1) Xây dựng mặt cắt địa hình lịng sơng Hồng mặt cắt sông khu vực nghiên cứu; 2) Chồng chập mặt cắt địa hình lịng sơng Hồng lên tuyến mặt cắt ĐCTV xây dựng; 3) Phân tích quan hệ không gian sông Hồng với TCN khu vực nghiên cứu để xác định, làm rõ thông tin chủ yếu sau: Sự tồn phân bố TCN, lớp cách nước phía phía đáy sông hai bên bờ sông; Sự tồn phân bố TCN, lớp cách nước đáy sông; Mức độ cắt sông vào TCN, lớp cách nước bao gồm: chiều rộng cắt, chiều sâu cắt, diện tích cắt, tỷ lệ phần trăm cắt 2.1.2 Xác định giá trị thông số biên Để xác định giá trị thông số biên sông Hồng khu vực nghiên cứu, tác giả sử dụng tổ hợp phương pháp sau: 1) Xác định giá trị thông số biên theo tài liệu hút nước thí nghiệm chùm; 2) Xác định giá trị thơng số biên quan hệ không gian sông với TCN; 3) Xác định giá trị thông số biên theo tài liệu quan trắc mực nước; 4) Xác định giá trị thông số biên theo phương pháp cân 2.2 Cơ sở thực tiễn 2.2.1 Phân loại điều kiện biên sông Hồng Tác giả tiến tổng hợp, tích địa tầng ĐCTV lỗ khoan ven sông kết khảo sát đo đạc mặt cắt sông Hồng (95 mặt cắt sông), xây dựng 16 tuyến mặt cắt ĐCTV ngang sông tuyến mặt cắt ĐCTV dọc sơng Hồng từ Ba Vì đến Phú Xuyên Cơ sở tài liệu sử dụng để phân tích cấu trúc phân loại điều kiện biên sông Hồng là: kết phân tầng 259 lỗ khoan; kết khảo sát, đo đạc 95 mặt cắt sông 2.2.2 Xác định giá trị thông số biên sông Hồng Để xác định giá trị thông số biên sông Hồng khu vực nghiên cứu, tác giả dựa vào kết khoan khảo sát thăm dò nhà máy nước ven sông Hồng khu vực nghiên cứu, bao gồm: Nhà máy nước Sơn Tây, Thượng Cát, Bắc Thăng Long, Cáo Đỉnh, Yên Phụ, Lương n, Gia Lâm, Nam Dư Ngồi ra, cịn sử dụng kết nghiên cứu chùm lỗ khoan thí nghiệm ven sông Hồng Đề án “Bảo vệ NDĐ đô thị Hà Nội” 2.3 Kết thảo luận 2.3.1 Phân loại điều kiện biên sông Hồng Kết nghiên cứu xác định dọc theo sông Hồng từ Ba Vì đến hết huyện Phú Xuyên phân chia thành vùng với kiểu phụ kiểu cấu trúc ĐCTV (ĐCTV) khác Trong đó, phụ kiểu I-A NDĐ có quan hệ thủy lực chặt chẽ với sông Hồng, đặc trưng cấu trúc ĐCTV đáy sông Hồng gồm TCN Holocen (qh), Pleistocne (qp2) Pleistocne (qp1) tạo thành hệ thống thủy lực 65 30 45 60 75 90 PHó THä 05 65 B¾C GIANG 23 VÜnh Phóc 23 Sãc Sãc Sãc S¬n S¬n Sãc Sãc Sãc S¬n S¬n S¬n S¬n 50 50 I-B Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng1 11 11 Mª Mª Mª Linh Linh Mª Mª Mê Linh Linh Linh Linh I-A Đông Đông Đông Anh Anh Đông Đông Đông Anh Anh Anh Anh I-B Sơn Sơn Sơn Tây Tây Sơn Sơn Sơn Tây Tây Tây Tây 35 Ba Ba Ba Vì Vì Ba Ba Ba Vì Vì Vì Vì BắC NINH 35 Phúc Phúc Thọ Thä Vïng Vïng Vïng Phóc Phóc Phóc Thä Thä Thä Thä Vïng Vïng Vïng2 22 22 Phóc Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng3 33 33 III I-A Long Long Long Biªn Biªn Long Long Long Biªn Biªn Biªn Biªn Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng4 44 44 Th¹ch Th¹ch Th¹ch ThÊt ThÊt Th¹ch Th¹ch Th¹ch ThÊt ThÊt ThÊt ThÊt Gia Gia Gia L©m L©m Gia Gia Gia L©m L©m L©m L©m Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng5 55 55 Hoài Hoài Hoài Đức Đức Hoài Hoài Hoài Đức Đức Đức Đức II-B 20 20 Vùng Vùng Vïng Vïng Vïng Vïng6 66 66 Quèc Quèc Quèc Oai Oai Quèc Quèc Quèc Oai Oai Oai Oai HßA BìNH CHú GIảI HƯNG YÊN III Thanh Thanh Thanh Trì Tr× Thanh Thanh Thanh Tr× Tr× Tr× Tr× Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng7 77 77 KiĨu Ký hiƯu Phơ kiĨu Ký hiƯu Ch-¬ng Ch-¬ng Ch-¬ng Mü Mü Ch-¬ng Ch-¬ng Ch-¬ng Mü Mü Mü Mü 05 Th-êng Th-êng Th-êng TÝn TÝn Th-êng Th-êng Th-êng TÝn TÝn TÝn TÝn II-A 05 Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng8 88 88 I-A I Thanh Thanh Thanh Oai Oai Thanh Thanh Thanh Oai Oai Oai Oai I-B Phó Phó Phó Xuyªn Xuyªn Phó Phó Phó Xuyªn Xuyªn Xuyªn Xuyªn II-A III II Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng Vïng9 99 99 II-B 90 III 75 Mü Mü Mü §øc §øc Mü Mỹ Mỹ Đức Đức Đức Đức Sông, hồ Ranh giới vïng nghiªn cøu VÜnh Phóc Tªn tØnh Ranh giíi Tªn quËn, Long Long Biªn Biªn Long Long Long Biªn Biªn Biªn Biªn qn, hun Long hun 22 90 øng øng øng Hßa Hßa øng øng øng Hßa Hßa Hßa Hßa 30 45 Hµ NAM 5000 60 0m 75 5000 22 75 10000 90 05 Ng-êiphân kiĨm tra: PGS.TS L©m Hình S vựngNguyễn cuVăntrỳc sụng Hng khu vc nghiờn cu Ng-ời thành lập: NCS Triệu Đức Huy Ph kiu I-B đặc trưng cấu trúc ĐCTV đáy sông Hồng gồm lớp cách nước hệ tầng Vĩnh Phúc TCN qp2 qp1 tạo thành hệ thống thủy lực Phụ kiểu II-A đặc trưng sông Hồng cắt vào TCN qh, TCN qh qp2 lớp cách nước nên tạo thành hệ thống thủy lực, TCN qp1 ngăn cách lớp cách nước Phụ kiểu II-B đặc trưng sông Hồng cắt vào TCN qh, TCN qh qp2 tồn lớp cách nước, TCN qp2 qp1 khơng có lớp cách nước nên tạo thành hệ thống thủy lc Kiu H ba TX sơn tây mặt cắt địa chất thủy văn dọc sông hồng - hà nội Tỷ lệ Ngang 1:100.000 Đứng 1:500 Q Hoàng Mai Q Tây Hồ H Phúc Thọ H Đan Ph-ợng Q Bắc Từ Liêm H Thanh Trì H Th-ờng Tín H Phú Xuyên 11 b) Xác định giá trị thông số biên điều kiện tự nhiên Xác định giá trị thông số biên điều kiện tự nhiên sử dụng phương pháp Darcy để tính tốn có tài liệu quan trắc mực nước dài hạn mặt cắt qua hai lỗ khoan tuyến vng góc với biên Lưu lượng nước thấm qua biên đơn vị chiều dài biên vào TCN xác định theo công thức Darcy sau: q(t) = H1(t) − H 2(t) L1−2 T (3.1) Trong đó: q(t) lưu lượng thấm qua biên đơn vị chiều dài biên vào TCN thời điểm t (m3/ngày/m); H1(t) H2(t) cao độ mực nước lỗ khoan lỗ khoan thời điểm t theo hướng vng góc với biên (m); L1-2 khoảng cách lỗ khoan (m); T hệ số dẫn TCN (m2/ngày) Như vậy, tuyến quan trắc vng góc với biên có tài liệu quan trắc mực nước theo thời gian lỗ khoan khoảng cách chúng Khi biết hệ số dẫn nước TCN khu vực tuyến quan trắc, xác định biến thiên lưu lượng cung cấp (hoặc thoát) qua biên theo thời gian theo công thức (3.1) Trong trường hợp đoạn biên cần tính tốn lưu lượng cung cấp (hoặc thốt) qua biên khơng có tài liệu quan trắc mực nước lỗ khoan tuyến vng góc với biên, xác định giá trị gần dựa giả thiết sau: Động thái mực NDĐ đoạn biên tài liệu quan trắc tuyến tính giống động thái mực NDĐ đoạn biên có tài liệu quan trắc mực nước Vì vậy, cho động thái mực nước đoạn biên vùng phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dẫn nước TCN Như vậy, đoạn biên khơng có tài liệu quan trắc mực nước, lưu lượng đơn vị cung cấp qua biên xác định theo công thức: q' ( t ) = q( t ) T' T (3.2) Trong đó: q’(t) lưu lượng thấm đơn vị thời điểm t đoạn biên tài liệu quan trắc (m3/ngày/m); q(t) đơn vị thời điểm t đoạn 12 biên có tài liệu quan trắc (m3/ngày/m); T’ hệ số dẫn TCN đoạn biên khơng có tài liệu quan trắc (m2/ngày); T hệ số dẫn TCN đoạn biên có tài liệu quan trắc (m2/ngày) Như vậy, đoạn biên khơng có tài liệu quan trắc, cần phải xác định hệ số dẫn trung bình TCN 3.2 Cơ sở thực tiễn 3.2.1 Phân chia cấu trúc ĐCTV khu vực ven rìa Tây Nam Tác giả tổng hợp, phân tích địa tầng 165 lỗ khoan ĐCTV, tiến hành khoan nghiên cứu bổ sung cụm lỗ khoan gồm: Cụm C1 (tại xã Sài Sơn huyện Quốc Oai gồm lỗ khoan); Cụm C2 (tại xã Hoàng Diệu huyện Chương Mỹ gồm lỗ khoan) cụm C3 (tại xã Phù Lưu Tế huyện Mỹ Đức gồm lỗ khoan) Trên sở tài liệu khoan nghiên cứu ĐCTV nên trên, tác giả thành lập 19 mặt cắt ĐCTV theo hướng vng góc với ranh giới tiếp xúc TCN Đệ tứ với TCN khe nứt trước Đệ tứ, mặt cắt ĐCTV dọc theo hướng biên TCN qp khu vực Tây Nam TP Hà Nội 3.2.2 Xác định giá trị thông số biên đá gốc phía Tây Nam Để xác định giá trị thông số biên biên đá gốc phía Tây Nam TP Hà Nội phải xác định hệ số dẫn nước, mực nước lỗ khoan khoảng cách chúng mặt cắt vng góc (hoặc gần vng góc) với biên Hệ số thấm TCN tác giả thu thập, tổng hợp xử lý kết hút nước thí nghiệm 497 lỗ khoan ĐCTV, có 485 lỗ khoan nghiên cứu giai đoạn trước cụm thí nghiệm tác giả trực tiếp tổ chức thực Mực NDĐ TCN tác giả thu thập, xử lý tài liệu quan trắc NDĐ cơng trình quan trắc thuộc mạng quan trắc quốc gia động thái NDĐ; cơng trình thuộc cụm thí nghiệm 3.3 Kết thảo luận 3.3.1 Phân loại điều kiện biên đá gốc phía Tây Nam Kết nghiên cứu phân chia cấu trúc ĐCTV vùng ven rìa đá gốc phía Tây Nam TP Hà Nội thành vùng với kiểu cấu trúc khác xác định kiểu điều kiện biên đá gốc biên loại II (lưu lượng nước chảy qua biên xác định), cụ thể sau: - Kiểu I: khu vực TCN qp tiếp xúc với đá cát kết, bột kết, sét kết 13 không chứa nước hệ tầng Phan Lương Kiểu phân bố từ Sơn Tây đến Phúc Thọ với chiều dài 19km TCN qp tiếp xúc với với thành tạo cuội kết, sạn kết, cát kết, xen bột kết, sét chứa than màu đen không chứa nước hệ tầng Phan Lương Biên tiếp xúc TCN qp với đá gốc biên loại II, với lưu lượng chảy qua biên không, tức biên khơng dịng chảy 65 30 45 60 75 90 PHó THä 05 65 B¾C GIANG 23 23 Sãc Sãc Sãc S¬n S¬n Sãc Sãc Sãc S¬n S¬n Sơn Sơn Vĩnh Phúc 50 50 Mê Mê Mê Linh Linh Mê Mê MêLinh Linh Linh Linh BắC NINH Đông §«ng §«ng Anh Anh §«ng §«ng §«ngAnh Anh Anh Anh Ba Ba Ba V× V× Ba Ba BaV× V× V× Vì Sơn Sơn Sơn Tây Tây Sơn Sơn SơnTây Tây Tây Tây 35 35 Đan Đan Đan Ph-ợng Ph-ợng Đan §an §anPh-ỵng Ph-ỵng Ph-ỵng Ph-ỵng Phóc Phóc Phóc Thä Thä Phóc Phóc Phóc Thä Thä Thä Thä Long Long Long Biên Biên Long Long LongBiên Biên Biên Biên Hoài Hoài Hoài Đức Đức Hoài Hoài Hoài Đức Đức Đức Đức Gia Gia Gia L©m L©m Gia Gia GiaL©m L©m L©m Lâm Thạch Thạch Thạch Thất Thất Thạch Thạch ThạchThất Thất ThÊt ThÊt 20 20 Quèc Quèc Quèc Oai Oai Quèc Quốc Quốc Oai Oai Oai Oai HòA BìNH Thanh Thanh Thanh Trì Trì Thanh Thanh ThanhTrì Trì Trì Trì Ch-ơng Ch-¬ng Ch-¬ng Mü Mü Ch-¬ng Ch-¬ng Ch-¬ngMü Mü Mü Mü HƯNG YÊN CHú GIảI 05 Th-ờng Th-ờng Th-ờng Tín Tín Th-êng Th-êng Th-êngTÝn TÝn TÝn TÝn 05 KiÓu I Thanh Thanh Thanh Oai Oai Thanh Thanh ThanhOai Oai Oai Oai KiĨu II KiĨu III TCN khe nøt giµu n-íc TCN khe nứt trung bình 90 Phú Phú Phú Xuyên Xuyên Phó Phó PhóXuyªn Xuyªn Xuyªn Xuyªn TCN khe nøt nghÌo n-ớc Thành tạo không chứa n-ớc Ranh giới quận, huyện Sông, hồ 90 ứng ứng ứng Hòa Hòa ứng ứng ứngHòa Hòa Hòa Hòa Mỹ Mỹ Mỹ Đức Đức Mỹ Mỹ Mỹ Đức Đức Đức Đức Hà NAM Vĩnh Phúc Tªn tØnh 22 75 Long Long Long Biªn Biªn Long Long LongBiªn Biªn Biªn Biªn 30 5000 0m 45 5000 10000 22 75 Tªn qn, hun 60 75 90 05 thành lập: NCS Triệu Đức Huy Hỡnh Kt phânNg-êi chia kiểu cấu trúc vùng ven rìa phía Tây Nam, TP Hà Nội Ng-êi kiĨm tra: PGS.TS Ngun Văn Lâm - Kiu II: l khu vc TCN qp tiếp xúc với đá bột kết xen đá phiến sét có mức độ chứa nước nghèo hệ tầng Nậm Thẩm Kiểu phân bố từ Cao Viên huyện Chương Mỹ đến Trường Thịnh huyện Ứng Hòa với chiều dài 19km TCN qp tiếp xúc với với thành tạo bột kết xen đá phiến sét, đá phiến sét vôi nghèo nước hệ tầng Nậm Thẩm Biên tiếp xúc TCN qp với đá gốc biên loại II, lưu lượng chảy qua biên xác định hay biên có hệ số thấm khác với mức độ chứa nước nhỏ đến nhỏ - Kiểu III: khu vực TCN qp tiếp xúc với đá vơi có mức độ chứa nước giàu hệ tầng Na Vang hệ tầng Đồng Giao Kiểu phân bố từ Phúc Thọ đến Cao Viên huyện Chương Mỹ với chiều dài 26km từ Trường Thịnh đến Đội Bình huyện Ứng Hịa với chiều dài 15km TCN qp tiếp xúc với với đá vôi hệ tầng Na Vang hệ tầng Đồng Giao có mức độ chứa nước từ trung bình đến giàu nước Biên tiếp xúc TCN qp với đá gốc biên loại II, lưu lượng chảy qua biên xác định hay biên có hệ số thấm khác với 14 mức độ chứa nước lớn đến lớn 3.3.2 Xác định giá trị thông số biên đá gốc phía Tây Nam a) Xác định giá trị thơng số ĐCTV vị trí biên đá gốc Áp dụng tính tốn chùm thí nghiệm C1 biên tiếp giáp TCN trầm tích Đệ Tứ với đá gốc (p2nv) xã Sài Sơn huyện Quốc Oai TP Hà Nội Sơ đồ bố trí chùm lỗ khoan hút nước thí nghiệm thể chi tiết hình Cụm thí nghiệm C1 gồm: - Lỗ khoan hút nước C1-A C1-B nằm cách biên ranh giới TCN qp với đá gốc (p2nv) 100m; - Lỗ khoan quan sát QS-1A QS-1B nằm cách biên ranh giới TCN qp với đá gốc (p2nv) 50m - Lỗ khoan quan sát QS-1C nằm cách biên ranh giới TCN qp với đá gốc (p2nv) 150m Kết tính tốn qua tài liệu hút nước thí nghiệm lỗ khoan C1-A TCN khe nứt hệ tầng Na Vang (p2nv) xác định thơng số ĐCTV vị trí biên đá gốc sau: hệ số dẫn nước đới I (vùng phía Đơng) 480m2/ngày, hệ số truyền áp 4,01x106 m2/ngày Đới II (vùng phía Tây) hệ số dẫn 190m2/ngày, hệ số truyền áp 2,4x106 m2/ngày Khoảng cách tới giếng ảo 360m Kết tính tốn qua tài liệu hút nước thí nghiệm lỗ khoan C1-B TCN qp xác thơng số ĐCTV vị trí biên đá gốc sau: hệ số dẫn nước đới I (vùng phía Đơng) 450m2/ngày, hệ số truyền áp 6x106 m2/ngày Đới II (vùng phía Tây) hệ số dẫn 205m2/ngày, hệ số truyền áp 2x106 m2/ngày Khoảng cách tới giếng ảo 450m Với kết tính tốn thơng số ĐCTV vị trí biên đá gốc theo tài liệu hút nước TCN qp TCN khe nứt (p2nv) cho kết hệ số dẫn đới tương đồng với sai số tương đối từ 3% đến 4% khoảng cách từ giếng ảo đến giếng quan sát với sai số tương đối khoảng 11% Điều cho thấy kết tính tốn chấp nhận Qua thấy khu vực này, biên tiếp xúc TCN qp với TCN khe nứt (p2nv) biên có hệ số thấm khác nhau, hay biên có lưu lượng dòng chảy xác định (biên loại II), với lưu lượng giếng ảo cung cấp cho TCN hút nước 421 m3/ngày 15 Cao ®é (m) Cao ®é (m) 20 QS-1A C1-A C1-B QS-1B QS-1C 10 20 10 LCN 14,0 14 34,2 30 34 -10 Q£†ÐÊ -20 -30 36 38 39 40,5 -40 50 54 -50 qp£ qp£ qp£ qp£ qp£ qp£ 40 30 34 38 33 37 39,6 39 35 37 -20 -30 -40 58 -70 50m -10 qh qh qh qh qh qh p2nv p2nv p2nv p2nv p2nv p2nv -60 -80 14 50m 60,6 -50 69,8 -60 -70 100 50m Chó gi¶i: -80 Ranh giíi tÇng chøa n-íc Hình Mặt cắt ĐCTV chùm lỗ khoan C1, xã Sài Sơn, Quốc Oai, TP H Ni Tầng cách n-ớc Ranh ®Þa chÊt b) Xác định giá trị thơng số 3biên điều kiện tự nhiên Kết tính tốn xác định giá4 trị thơng số đoạn biên TCN khu vực ven rìa phía Tây Nam TP Hà Nội Trong khu vực từ thuộc kiểu I, dịng chảy qua biên (biên khơng dịng chảy) Khu vực từ Cao Viên huyện Chương Mỹ đến Trường Thịnh huyện Ứng Hòa thuộc kiểu II, NDĐ TCN vừa thoát qua biên, vừa cung cấp qua biên theo thời gian Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN qh dao động từ -190 m3/ngày/km biên đến 1.010 m3/ngày/km biên, trung bình 295 m3/ngày/km biên Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN qp dao động từ -76 m3/ngày/km biên đến 450 m3/ngày/km biên, trung bình 285 m3/ngày/km biên TCN đá gốc hệ tầng Nậm Thẩm lưu lượng thấm cấp (hoặc thoát) qua biên TCN nhỏ, gần không Khu vực từ Phúc Thọ đến Cao Viên huyện Chương Mỹ thuộc kiểu III, NDĐ TCN vừa thoát vừa cung cấp qua biên theo thời gian Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN qh dao động từ -30 đến 83 m3/ngày/km biên, trung bình m3/ngày/km biên Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN qp dao động từ -1.103 đến 262 m3/ngày/km biên, trung bình -517 m3/ngày/km biên Lưu lượng thấm cung cấp, qua biên TCN đá gốc hệ tầng Na Vang (p2nv) dao động từ -4.779 đến 1.782 m3/ngày/km biên, trung bình -2.091 m3/ngày/km biên Khu vực từ Trường Thịnh đến Đội Bình huyện Ứng Hịa thuộc kiểu III, NDĐ TCN vừa thoát vừa cung cấp qua biên theo thời gian Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN qh dao động từ -261 đến 968 m3/ngày/km biên, trung bình 401 m3/ngày/km biên Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN qp dao động từ -127 đến 751 m3/ngày/km biên, TÇng chøa n-íc Holocene (qh) Tầng cách n-ớc Pleistocen - Holocene Tầng chứa n-íc Pleistocene d-íi (qp1) TÇng chøa n-íc Pecmi (p2nv) Ký hiệu lỗ khoan mặt cắt: 1: Số hiệu lỗ khoan 2: Chiều sâu lỗ khoan (m) 3: Chiều sâu lớp (m) 4: Chiều sâu đặt ống lọc (m) 16 trung bình 476 m3/ngày/km biên Lưu lượng thấm cung cấp, thoát qua biên TCN đá gốc hệ tầng Đồng Giao (t2đg) dao động từ -3.400 đến 1.410 m3/ngày/km biên, trung bình -116 m3/ngày/km biên CHƯƠNG VAI TRỊ CỦA SÔNG HỒNG VÀ ĐÁ GỐC ĐỐI VỚI LƯỢNG BỔ CẬP CHO NDĐ TRONG TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÙNG PHÍA NAM TP HÀ NỘI 4.1 Xây dựng mơ hình xác định vai trị sơng Hồng đá gốc lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ Mơ hình dịng chảy NDĐ vùng nghiên cứu xây dựng phần mềm GMS phiên 10.0 để nghiên cứu xác định lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ từ biên sơng Hồng biên đá gốc phía Tây Nam TP Hà Nội Cấu trúc mơ hình dịng chảy NDĐ gịm lớp sau: + Lớp ứng với lớp thấm nước yếu bề mặt trầm tích Holocen; + Lớp ứng với TCN lỗ hổng trầm tích Holocen; + Lớp ứng với lớp thấm nước yếu Pleistocen - Holocen; + Lớp ứng với TCN lỗ hổng trầm tích Pleistocen; + Lớp ứng với TCN đá gốc nứt nẻ trước Đệ tứ Bước lưới mơ hình chia với kích thước lưới 500x500m Sơ đồ khối cấu trúc lớp mơ hình dịng chảy NDĐ hình đây: Hình Sơ đồ khối cấu trúc lớp mơ hình Giá trị thơng số nhập mơ hình bao gồm - Lượng bổ cập, bốc trung bình tháng giai đoạn 1995-2017 trạm khí tượng Láng, Thanh Oai, Hưng Yên, Đông Anh, Vĩnh Yên - Các thông số thấm, nhả nước lớp mơ hình (5 lớp) 17 - Lưu lượng khai thác NDĐ theo thời gian giếng - Biên điều kiện biên: Đối với biên sông Hồng sử dụng biên sông với giá trị tác giả xác định đoạn Đối với biên phía Tây Nam TCN sử dụng biên lưu lượng với giá trị biến đổi theo thời gian tác giả xác định đoạn Các sông, hồ khác sông Đuống, sông Cà Lồ, sông Đáy, sông Nhuệ kế thừa từ nghiên cứu trước tác giả xây dựng mơ hình dịng chảy NDĐ vùng Hà Nội 4.2 Kết xác định vai trị biên sơng Hồng biên đá gốc lượng bổ cập cho NDĐ Để xác định vai trị biên sơng Hồng biên đá gốc ven rìa Tây Nam TP Hà Nội, sở mơ hình dịng chảy NDĐ xây dựng chỉnh lý tác giả sử dụng modul Zone Budget tích hợp sẵn phần mềm GMS Đối với biên sơng Hồng phân chia thành vùng (Zone) có kiểu, phụ kiểu khác (đối với TCN qh qp) Với vùng gán số hiệu Zone khác tương ứng với vùng cho TCN, hình 4.2.1 Lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ từ biên sơng Hồng Kết nghiên cứu tính tốn cân NDĐ xác định với tổng trữ lượng NDĐ khai thác TCN Đệ tứ khu vực phía Nam TP Hà Nội khoảng 846.530 m3/ngày, khai thác NDĐ vùng ven sông Hồng khoảng 462.014 m3/ngày, quận nội thành khoảng 382.569 m3/ngày, vùng ven rìa đá gốc phía Tây Nam khoảng 1.947 m3/ngày Lượng NDĐ sông Hồng cung cấp từ 424.086 m3/ngày đến 620.411 m3/ngày, trung bình 484.461 m3/ngày, chiếm 50% đến 73%, trung bình 57% tổng lượng khai thác NDĐ khu vực phía Nam TP Hà Nội - Ở vùng 4, 5, 6, tập trung chủ yếu nhà máy nước lớn Thượng Cát, Cáo Đỉnh, Yên Phụ, Lương Yên, Nam Dư, Bắc Thăng Long, Gia Lâm, nên hình thành trữ lượng theo lớn, cung cấp hầu hết cho giếng khai thác nước Ngồi ra, cịn cung cấp phần cho khu vực trung tâm thành phố nơi hình thành phễu hạ thấp mực nước Để đảm bảo khai thác bền vững nguồn NDĐ khu vực nghiên cứu cần có kế hoạch điều chỉnh lưu lượng khai thác giếng khu vực trung tâm, chí điều chỉnh bổ sung thêm 18 giếng khai thác nước quy mô lớn khu vực ven sơng, nơi có nguồn bổ cập phong phú để phát huy lực TCN vai trị sơng Hồng Ở vùng 1,2,3,8,9 chưa chịu tác động hoạt động khai thác nước 32 52 72 92 12 lớn sơng Hồng cung cấp cho NDĐ nhỏ, chủ yếu cung cấp tự nhiên 23 72 23 10km 25 25 25 25 25 25 33 33 26 26 26 26 26 26 15 15 15 15 15 15 27 27 27 27 27 27 52 V1 25 25 25 25 25 25 11 11 26 26 26 26 26 26 13 13 13 13 13 13 27 27 27 27 27 27 32 12 A A A A A A B B B B B B C C C C C C D D D D D D E E E E E E 92 V2 V3 25 25 25 25 25 25 22 22 26 26 26 26 26 26 14 14 14 14 14 14 27 27 27 27 27 27 CHó GI¶I Ký hiƯu Zone Budget A- Líp (Líp thấm n-ớc yếu bề mặt) B- Lớp (Tầng chứa n-íc qh) C- Líp (Líp thÊm n-íc yÕu Pleistocen-Holocne) D- Líp (TÇng chøa n-íc qp) E- Líp (Tầng chứa n-ớc đá gốc) Ranh giới vùng (Zone) Vùng ven sông Hồng Vùng ven rìa đá gốc phía Tây Nam Vùng phía Nam sông Hồng Vùng phía Bắc s«ng Hång 22 72 S«ng, hå 25 25 25 25 25 25 12 12 12 12 12 12 26 26 26 26 26 26 24 24 24 24 24 24 27 27 27 27 27 27 25 25 25 25 25 25 44 44 26 26 26 26 26 26 16 16 16 16 16 16 27 27 27 27 27 27 25 25 25 25 25 25 55 55 26 26 26 26 26 26 17 17 17 17 17 17 27 27 27 27 27 27 V5 V11 V10 25 25 25 25 25 25 10 10 10 10 10 10 26 26 26 26 26 26 22 22 22 22 22 22 27 27 27 27 27 27 25 25 25 25 25 25 11 11 11 11 11 11 26 26 26 26 26 26 23 23 23 23 23 23 27 27 27 27 27 27 10km 72 52 V12 V4 0m 25 25 25 25 25 25 66 66 26 26 26 26 26 26 18 18 18 18 18 18 27 27 27 27 27 27 32 V6 V7 V8 25 25 25 25 25 25 88 88 26 26 26 26 26 26 20 20 20 20 20 20 27 27 27 27 27 27 12 25 25 25 25 25 25 77 77 26 26 26 26 26 26 19 19 19 19 19 19 27 27 27 27 27 27 V9 25 25 25 25 25 25 99 99 26 26 26 26 26 26 21 21 21 21 21 21 27 27 27 27 27 27 92 22 72 Hình phân vùng 327 Sơ đồ52 72 cân 92 (Zone6budget) 12 - Với tổng trữ lượng khai thác NDĐ TCN qh TCN qp vùng ven sông Hồng khoảng 462.014 m3/ngày vai trị sơng Hồng cung cấp trung bình 105% trữ lượng khai thác NDĐ Trong đó, TCN qh, sông Hồng cung cấp 100% lượng nước khai thác (khai thác 196 m3/ngày), TCN qp sông Hồng cung cấp 89% lượng nước khai thác (khai thác 461.814 m3/ngày) Đối với vùng tập trung khai thác nước quy mô lớn vùng 2, 4, 5, 6, sông Hồng cung cấp 69% (vùng 5) đến 86% (vùng 4), chí vượt 100% (vùng 6, vùng 7) trữ lượng NDĐ khai thác TCN qp vùng ven sông Hồng - Với kết nghiên cứu nêu cho thấy vai trị sơng Hồng lượng bổ cập cho NDĐ vùng ven sơng rõ rệt có ý nghĩa lớn Việc bố trí cơng trình khai thác NDĐ vùng ven sông tận dụng tối đa lượng bổ cập từ sông Hồng nên lưu lượng khai thác mực NDĐ ổn định Trong đó, với hàng ngàn giếng khai thác NDĐ 19 trung tâm thành phố, xa nguồn bổ cập từ sông Hồng nên mực NDĐ hạ thấp sâu, lưu lượng khai thác khơng ổn định Do đó, cần có phương án khai thác NDĐ hợp lý, lưu ý bố trí giếng khai thác vùng ven sơng Hồng có điều kiện thuận lợi nhằm tận dụng tối đa lượng bổ cập từ sông cho NDĐ, giảm thiểu tác động tiêu cực khai thác NDĐ gây Hình Lượng bổ cập từ sơng Hồng cho NDĐ trầm tích Đệ tứ khu vực NC 4.2.2 Lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ phía Tây Nam TP Hà Nội từ biên đá gốc - Trữ lượng NDĐ cung cấp qua biên phía Tây Nam TP Hà Nội từ 19.815 m /ngày đến 20.349 m3/ngày, trung bình 19.860 m3/ngày Trong lưu lượng nước cung cấp qua biên TCN qh từ 9.063 m3/ngày đến 9.867 m3/ngày, trung bình 9.800 m3/ngày; cung cấp qua biên TCN qp với lưu lượng từ 9.948 m3/ngày đến 11.287 m3/ngày, trung bình 10.060 m3/ngày Lượng NDĐ khai thác vùng ven rìa đá gốc chiếm 10% lượng bổ cập từ biên phía Tây Nam Hình Lưu lượng cung cấp, biên phía Tây Nam TCN qh qp Do đó, lượng bổ cập từ biên phía Tây Nam việc đáp ứng hoàn toàn cho lượng NDĐ khai thác vùng ven rìa cịn chảy vào cung cấp cho vùng nội thành Lượng NDĐ thoát qua biên không đáng kể với lưu lượng từ 20 6.490 m3/ngày đến 10.156 m3/ngày, trung bình 6.795 m3/ngày, chiếm 6% tổng trữ lượng NDĐ, chủ yếu qua biên TCN qp CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN NDĐ 5.1 Cơ sở đề xuất phương án khai thác Kết nghiên cứu phần cho thấy: - TCN Pleistocen vùng nghiên cứu có trữ lượng phong phú, nguồn nước khai thác quy mơ lớn có quan hệ thủy lực chặt chẽ với sông Hồng - Vùng ven sông Hồng NDĐ bổ cập lớn từ nước sơng với lượng cung cấp trung bình 89% trữ lượng khai thác NDĐ TCN qp Các nhà máy nước lớn ven sông Sơn Tây, Thượng Cát, Bắc Thăng Long, Cáo Đỉnh, Yên Phụ, Lương Yên, Nam Dư, Gia Lâm sông Hồng cung cấp lớn với lượng cung cấp 69% (vùng 5) đến 86% (vùng 4), chí vượt 100% (vùng vùng 7) trữ lượng NDĐ khai thác TCN qp vùng ven sông Hồng, mực nước hạ thấp không lớn ln ổn định - Vùng ven rìa Tây Nam TP Hà Nội cung cấp phần trữ lượng NDĐ từ biên, đáp ứng phần cho nhu cầu sử dụng nước nơng thơn khu vực phía Tây Nam Tuy nhiên bề dày TCN nhỏ, đặc điểm địa chất phức tạp, phân bố hang hốc karst nên dễ xảy sụt lún đất Do cần hạn chế khai thác NDĐ quy mô lớn mà nên sử dụng nguồn nước mặt từ nhà máy nước Sông Đà - Ở khu vực nội thành trung tâm thành phố, ảnh hưởng việc khai thai thác nước gia tăng hàng chục năm kết hợp việc bố trí giếng khai thác nước chưa hợp lý, mật độ giếng dày đặc, xa nguồn bổ cập tốc độ thị hóa diễn nhanh dẫn đến phễu hạ thấp mực nước ngày gia tăng với diện tích lớn hàng trăm kilomet vng, gia tăng tác động tiêu cực đến môi trường cạn kiệt, ô nhiễm, nhiễm mặn tài nguyên NDĐ nên cần có giải pháp điều chỉnh hạn chế khai thác NDĐ khu vực - Chất lượng NDĐ TCN Pleistocen tương đối tốt, hoàn toàn đảm bảo để khai thác phục vụ ăn uống, sinh hoạt toàn TP Hà Nội; - Nhu cầu dùng nước cho ăn uống, sinh hoạt phát triển kinh tế - xã hội ngày cao 21 Xuất phát từ đặc điểm thực tế trên, tác giả xây dựng phương án khai thác NDĐ sau: - Phương án 1: Giữ nguyên trạng khai thác NDĐ, không phát triển thêm cơng trình khai thác NDĐ tập trung, đơn lẻ đến năm 2030 - Phương án 2: Giữ ngun vị trí cơng suất giếng khai thác ven sông Hồng nay; đồng thời điều chỉnh lưu lượng số bãi giếng lớn khu vực trung trâm thành phố bổ sung bãi giếng khai thác ven sông bãi bồi sông Hồng - Phương án 3: Dừng toàn hoạt động khai thác NDĐ khu vực nội thành mà trình khai thác cho thấy không hợp lý điều chỉnh vị trí, lưu lượng số nhà máy NDĐ ven sông Hồng, đồng thời bổ sung bãi giếng ven sông phương án 5.2 Đề xuất phương án khai thác, sử dụng hợp lý nguồn NDĐ Trên sở kết xây dựng phương án nêu trên, tác giả phân tích, luận chứng cho phương án phương án khai thác hợp lý tài nguyên NDĐ mà TP Hà Nội lựa chọn vào quy hoạch phát triển kinh tế xã hội năm tới Kết tính tốn phương án cho thấy mực NDĐ khu vực nội thành phục hồi, dao động từ cốt cao 0m đến 3m Đặc biệt mực nước TCN Holocen phục hồi, khơng cịn xảy cạn kiệt TCN Việc điều chỉnh vị trí lưu lượng khai thác bãi giếng ven sông, đồng thời bổ sung thêm bãi giếng đảm bảo việc cung cấp nước cho toàn thành phố đến năm 2030 Theo phương án này, tổng lưu lượng khai thác NDĐ khu vực nghiên cứu khoảng 1.571.000 m3/ngày, lưu lượng khai thác nhà máy nước khoảng 951.000 m3/ngày lưu lượng khai thác bãi giếng bổ sung ven sơng Hồng khoảng 620.000 m3/ngày mực nước TCN Holocen Pleistocen khu vực nội thành phục hồi Kết tính tốn cân nước zone theo phương án cho thấy lượng bổ cập từ sông Hồng cho NDĐ trầm tích Đệ tứ dao động từ 865.614 m3/ngày đến 1.089.401 m3/ngày, trung bình 965.607 m3/ngày Trong đó, sơng Hồng cung cấp cho TCN qh với lưu lượng từ 108.660 m3/ngày đến 144.841 m3/ngày, trung bình 122.871 m3/ngày 22 cung cấp cho TCN qp với lưu lượng từ 756.954 m3/ngày đến 944.560 32 52 72 92 12 m3/ngày, trung trung bình 842.736 m3/ngày 23 72 23 10km 52 Sãc S¬n Mê Linh Thạch Thất Thanh Trì CHú GIảI 92 Giếng khai thác n-ớc d-ới đất Gia Lâm Hà Đông 12 32 Long Biªn Hoµi §øc Quèc Oai Đan Ph-ợng Đông Anh Sơn Tây 32 72 52 Yên Lạc Ba Vì 10km Vĩnh Yên Bình Xuyên Vĩnh T-ờng 0m Văn Giang 12 Th-ờng Tín Thanh Oai Khoái Châu Ranh giới vùng nghiên cứu ứng Hoà 92 Phú Xuyên Ranh giíi tØnh, thµnh Ranh giíi qn, hun 22 72 Mỹ Đức Sông, hồ 22 72 Hỡnh 10.5S vị trí 52 giếng khai thác NDĐ theo 6phương án 32 72 92 12 Nếu điều chỉnh việc khai thác nước theo phương án lượng bổ cập sông Hồng lớn gấp lần so với phương án khai thác nước phương án khai thác sử dụng bền vững tài nguyên NDĐ cho thành phố lâu dài cần phải có nguồn lực để tạm dừng bãi giếng cũ nội thành phát triển bãi giếng ven sơng Hồng Hình 11 thể lượng bổ cập nước sông Hồng cho NDĐ TCN qh qp vùng khu vực nghiên cứu Kết phương án cho thấy với phương án trạng lưu lượng khai thác NDĐ khó đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế thành phố tiểm ẩn nhiều nguy tiêu cực khai thác NDĐ Ở phương án cho thấy điều chỉnh vị trí lưu lượng bãi giếng giảm đáng kể tác động tiêu cực khai thác NDĐ gây tiết kiệm nguồn lực đầu tư, đồng thời NDĐ đáp ứng nhu cầu cấp nước cho thành phố cho giai đoạn năm tới Với phương án đáp ứng nhu cầu cấp nước lâu dài vấn đề đảm bảo an ninh nguồn nước cho thủ đô giải triệt để Tuy nhiên, việc điều chỉnh, đầu tư nhu cầu cần 23 đảm bảo bảo hài hòa nguồn lực lộ trình khả thi để đảm bảo phát huy tối đa nguồn lực đảm bảo mục tiêu mơi trường phát triển bền vững Hình 11 Lượng bổ cập từ sông Hồng cho NDĐ theo phương án khai thác KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận (1) Trên sở kết phân tích đặc điểm cấu trúc ĐCTV, quan hệ không gian sông Hồng với TCN khu vực nghiên cứu, luận án làm rõ cấu trúc ĐCTV dọc theo sơng Hồng từ Ba Vì đến Phú Xun phân chia thành vùng, với kiểu phụ kiểu đặc trưng giá trị sức cản thấm tổng hợp thay đổi từ 50m đến 836m Lượng bổ cập từ sơng Hồng cho NDĐ trầm tích Đệ tứ vùng ven sông từ 424.086 m3/ngày đến 620.411 m3/ngày (2) Cấu trúc ĐCTV dọc theo rìa tiếp giáp với đá gốc Tây Nam TP Hà Nội chia thành vùng với kiểu cấu trúc khác nhau, xác định biên loại II (biên có lưu lượng xác định thay đổi theo thời gian) Lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ vùng ven rìa đá gốc phía Tây Nam từ 19.815 m3/ngày đến 20.349 m3/ngày (3) Từ việc phân loại xác định vai trò đoạn biên đưa phương án khai thác hợp lý nguồn NDĐ khu vực nghiên cứu Với việc điều chỉnh vị trí lưu lượng khai thác NDĐ đồng thời bổ sung thêm bãi giếng ven sông Hồng cho thấy lượng NDĐ khai thác đạt 1.146.700 m3/ngày (phương án 2) đến 1.571.000 m3/ngày (phương án 3) Việc khai thác NDĐ theo phương án phương án cho thấy mực NDĐ khu vực trung tâm thành phố phục hồi, góp phần giảm thiểu nguy 24 sụt lún đất Kết lần khẳng định vai trị sơng Hồng lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ khu vực TP Hà Nội quan trọng có ý nghĩa (4) Khi bố trí hành lang khai thác nước hợp lý đến năm 2030 tổng trữ lượng NDĐ sơng Hồng cung cấp cho TCN qh qp vùng ven sông với lưu lượng từ 865.614 m3/ngày đến 1.089.401 m3/ngày, trung bình 965.607 m3/ngày Trong đó, sơng Hồng cung cấp cho TCN qh với lưu lượng từ 108.660 m3/ngày đến 144.841 m3/ngày, trung bình 122.871 m3/ngày cung cấp cho TCN qp với lưu lượng từ 756.954 m3/ngày đến 944.560 m3/ngày, trung trung bình 842.736 m3/ngày Kiến nghị: (1) Kết nghiên cứu phân loại điều kiện biên đá gốc rìa Tây Nam TP Hà Nội bước đầu hoàn thiện mặt phương pháp luận cách tiếp cận Để giám sát có số liệu tính tốn cần phải hồn thiện mạng lưới quan trắc để có sở số liệu phục vụ giám sát tính tốn lưu lượng nước ngầm chảy qua biên (2) Kết luận án rõ vai trị sơng Hồng lượng bổ cập khả khai thác vùng ven sơng từ Ba Vì đến Phú Xun Để khai thác, bảo vệ sử dụng hiệu tài nguyên NDĐ vùng ven sông TP Hà Nội cần sớm triển khai giải pháp bảo vệ tài nguyên nước quy hoạch phát triển không gian khu vực ven sông Hồng, phải lấy tài nguyên nước cốt lõi để phát triển (3) Việc lựa chọn phương án khai thác cần phải cân nhắc theo lộ trình, nguồn lực mục tiêu phát triển thành phố theo giai đoạn Tuy nhiên, phải dựa nguyên tắc phát triển bền vững phải coi tài nguyên NDĐ tài nguyên chiến lược thành phố cho giai đoạn mai sau, đặc biệt bối cảnh tới thành phố định hướng quy hoạch phát triển đô thị ven sơng Hồng, mà khu vực ảnh hưởng lớn đến khả khai thác bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá (4) Cần có nghiên cứu chuyên sâu tác động sụt lún mặt đất khai thác nước gây TP Hà Nội nghiên cứu vấn đề ô nhiễm nguồn NDĐ nước mặt sông Hồng gây 25 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ Nguyễn Văn Đản, Triệu Đức Huy, Phạm Bá Quyền, Trần Duy Hùng, Văn Thùy Linh, Phùng Anh Đào, Đào Văn Dũng (2015), “Đặc điểm ĐCTV, thủy địa hóa tính phân đới chúng vùng ven biển Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển, Tập 15, Số 4, tr 334-340 Đào Văn Dũng, Triệu Đức Huy, Phạm Bá Quyền, Hồng Đại Phúc, Đặng Đình Phúc (2020), “Nghiên cứu, đánh giá khả lưu trữ nước khu vực nhiễm mặn vùng đồng sông Hồng”, Tạp chí Tài ngun & Mơi trường, số (335), Kỳ - Tháng 5/2020, tr 36-38 Đào Văn Dũng, Triệu Đức Huy, Phạm Bá Quyền, Hoàng Đại Phúc (2020), “Quy trình cơng nghệ lưu trữ nước khu vực nhiễm mặn TCN pleistocene vùng đồng sông Hồng”, Tạp chí Tài ngun & Mơi trường, số 15 (341), Kỳ - Tháng 8/2020, tr 55-57 Triệu Đức Huy, Đào Văn Dũng, Phạm Bá Quyền, Hoàng Đại Phúc, Đặng Đức Nhận (2020), “Bộ công cụ đánh giá hiệu mơ hình lưu trữ nước TCN mặn vùng đồng sơng Hồng”, Tạp chí Tài nguyên & Môi trường, số 18+19 (344+345), Kỳ Tháng + Kỳ tháng 10, tr 98-100 Triệu Đức Huy, Nguyễn Văn Lâm, Tống Ngọc Thanh, Phạm Bá Quyền, Hồng Đại Phúc (2020), “Vai trị biên sơng Hồng lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ khu vực Hà Nội”, Hội nghị tồn quốc khoa học trái đất tài nguyên với phát triển bền vững (ERSD 2020) Trieu Duc Huy, Tong Ngoc Thanh, Nguyen Van Lam (2016), “Methods to determine groundwater flow through boundary to abstraction wells located near boundary”, International Conference on Geology and Georesources (GAG)- ESASGD 2016, pp 279-289 Tong Ngoc Thanh, Trieu Duc Huy, Nguyen Van Kenh, Tong Thanh Tung, Pham Ba Quyen, Nguyen Van Hoang (2017), “Methodology of determining effective porosity and longitudinal dispersivity ofaquifer and the application to field tracer injection test in Southern Hanoi, Vietnam”, Vietnam Journal of Earth Sciences, Vol39(1), pp 5875 Nguyen Van Hoang, Tong Ngoc Thanh, Nguyen Duc Roi, Trieu Duc Huy & Tong Thanh Tung (2017), “Potential for the desalination of a brackish groundwater aquifer under a background of rising sea level via salt intrusion prevention river gates in the coastal area of the Red River Delta, Vietnam” Environ Dev Sustain, Vol20, ISSN: 1387-585X 2747-2771 Doi 10.1007/s10668-017-0014-x Trieu Duc Huy, Tong Ngoc Thanh, Nguyen Van Lam, Nguyen Van Hoang (2018), “Inverse analysis for transmissivity and the Red river bed's leakage factor for Pleistocene aquifer in Sen Chieu, Hanoi by pumping test under the river water level fluctuation”, Vietnam Journal of Earth Sciences, Vol40(1), pp 26-38 10 Trieu Duc Huy, Tong Ngọc Thanh, Nguyen Van Lam, Pham Ba Quyen, Hoang Dai Phuc, Trinh Hoai Thu (2021), “Classification of hydrogeological structure along the Red River in Hanoi area”, Vietnam Journal of Marine Science and Technology, Vol21, No3, pp 1-12 ... HỒNG VÀ ĐÁ GỐC ĐỐI VỚI LƯỢNG BỔ CẬP CHO NDĐ TRONG TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÙNG PHÍA NAM TP HÀ NỘI 4.1 Xây dựng mơ hình xác định vai trị sơng Hồng đá gốc lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ Mơ hình dịng... kiện biên sông Hồng biên đá gốc phần Tây Nam TP Hà Nội - Xác định vai trị đoạn biên sơng Hồng biên đá gốc lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ phần Tây Nam TP Hà Nội - Đề xuất phương án khai thác,... giáp với đá gốc Tây Nam TP Hà Nội chia thành vùng với kiểu cấu trúc khác nhau, xác định biên loại II (biên có lưu lượng xác định thay đổi theo thời gian) Lượng bổ cập cho NDĐ trầm tích Đệ tứ vùng