6. Cơsở tài liệu và cấu trúc luận văn
1.7. Quy trình nghiên cứu
Đề tài luận văn được thực hiện theo quy trình sau: Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngầm nhằm xác định mục tiêu, nội dung, nhiệm vụ và lựa chọn phương pháp nghiên cứu; Sau công tác nội nghiệp, tiến hành triển khai khảo sát thực địa nhằm xác định các nhân tố tự nhiên và nhân sinh ảnh hưởng tới quá trình xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu và đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu; Từ đóxác định không gian địa lý tự nhiên bị xâm nhập mặn nước ngầm tiến tới làm rõ cơ chế xâm nhập mặn nước ngầm; Trên cơ sở hiện trạng và cơ chế XNM đề xuất các giải pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm khu vực nghiên cứu.
34
Hình 1.14: Quy trình nghiên cứu 1.8. Phương pháp nghiên cứu
- Nhóm các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa: Nghiên cứu XNM nước ngầm của mỗi lãnh thổ nói chung phải xác định được thực trạng XNM thông qua các nghiên cứu điều tra, phân tích mẫu, xác định nguyên nhân đích thực của quá trình này nhằm đánh giá và dự báo diễn biến theo không gian và thời gian và nhất là phân tích, đánh giá ảnh hưởng đến dân sinh, phát triển sản xuất, kinh tế, thay đổi sinh thái và cuối cùng qua đó đề xuất được giải pháp khắc phục, các giải pháp ổn định, phù hợp nhất. Các phương phápđược sử dụng như sau: Các phương pháp khảo sát ngoài thực
Tổng quan nghiên cứu về XNMnước ngầm
Xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Nhân tố tự nhiên ảnh hưởng tới XNM Đánh giá hiện trạng XNM nước ngầm Xác định cơ chế XNM nước ngầm khu vực nghiên cứu
Nhân tố nhân sinh ảnh hưởng tới XNM
Xác định không gian địa lý tự nhiên của nước ngầm bị
nhiễm mặn Khảo sát thực địa
Đề xuất giải pháp bảovệ,sử dụng hợp lý nước ngầm Lựa chọn phương pháp
35
địa;Phương pháp điều tra nghiên cứu thu thập tài liệu; Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp các số liệu và thông tin thu thập...
- Phương pháp kế thừa: Đề tài kế thừa các dữ liệu và thông tin trong các nghiên cứu có nội dung liên quan đến BĐKH, rừng ngập mặn,rừng phòng hộ ven biển và đặc điểm vùng ven biển Hà Tĩnh đã thực hiện trước đây.
- Phương pháp bản đồ và GIS: Trong nghiên cứu, đánh giá xâm nhập mặn, sự liên kết giữa các lớp dữ liệu địa lý dạng vector và raster của GIS có vai trò quan trọng trong việc xác định không gian địa lý cụ thể thông qua việc tổng hợp thông tin cùng một lúc trên nhiều đối tượng nền địa lý khác nhau, như mạng lưới thuỷ văn, đặc điểm thạch học, lớp vỏ thổ nhưỡng…Ngoài khả năng trong lưu trữ, quản lý và tích hợp thông tin, đồng thời nó có thể đưa ra rất nhiều các phương án kết hợp khác nhau là một tính năng quan trọng có thể giúp các nhà quản lý đưa ra những quyết định cuối cùng cho công tác dự báo và phòng chống xâm nhập mặn.
- Phương pháp địa vật lý: Dựa trên đặc tính dẫn điện của đất đá và nước, phương pháp trên được áp dụng nhằm thể hiện giá trị điện trở suất ứng với các thành phần đất đá cũng như các vật chất khác. Độ dẫn điện của đất đá bở rời bão hòa nước có mối tương quan chặt chẽ với độ dẫn điện của nước trong tầng chứa nước và phụ thuộc vào hàm lượng muối hòa tan, thành phần hóa học của chúng, đặc trưng là TDS. Căn cứ vào giá trị điện trở suất của môi trường đất đá và hàm lượng TDS trong nước để thiết lập ranh giới mặn – nhạt tầng chưa nước là một đới (theo diện) và có chiều sâu bề mặt tiếp xúc thay đổi từ nông đến sau hướng về vùng chứa nước nhạt (theo chiều thảng đứng).
Trong khuôn khổ luận văn, học viên lựa chọn phương pháp đo sâu điện đối xứng dòng một chiều. Công tác đo địa vật lý được tiến hành theo các tuyến hoặc theo mạng lưới tùy thuộc điều kiện địa chất thủy văn – địa vật lý của vùng nghiên cứu. Hệ thiết bị trong khoảng AB/2 = 100m đến AB/2 = 1.000m, khoảng cách giữa các điểm đo trong khoảng 100 – 1.000m được xác định cụ thể theo điều kiện thực tế phân bố các tầng chứa nước.
Phương pháp mô hình toán: Mô hình lan truyền vật chất ba chiều MT3D là một moldun trong mô hình dòng ngầm ba chiều VISUALMODFLOW do hãng WATERLOO (Canada) xây dựng dựa trên mô hình MODFLOW của Tổng cục Địa chất Hoa Kỳ.
36
CHƯƠNG 2
ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM KHU VỰC VEN BIỂN HÀ TĨNH
2.1.Các nhân tố hình thành xâm nhập mặn nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh
XNM nước ngầm diễn ra tại khu vực ven biển chịu tác động của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo, trộn lẫn nước nhạt và nước mặn là quá trình trung gian của XNM.Có thể tổng hợp khái quát các nhân tố tác động đến quá trình xâm nhập của nước biển vào nước ngầm nhưtrênhình 2.1.
Hình 2.1: Những nhân tố hình thành xâm nhập mặn vùng ven biển 2.1.1. Vị trí địa lý
Phạm vi khu vực nghiên cứu được giới hạn từ 17° 57' 25" ÷ 18° 45' 15" vĩ độ Bắc; 105° 33' ÷ 106° 26' kinh độ Đông. Giới hạn khu vực nghiên cứu được hình thành trên các thành tạo địa chất và địa hình qua mối tương tác lục địa - biển trong thời kỳ Đệ Tứ. Phần phía Bắc mở rộng và hẹp dần vào phía Nam, cụ thể như sau:
- Phía Bắc được giới hạn bởi sông Lam và sông La có chiều dài 47 km (từ xã Đức Châu, huyện Đức Thọ đến xã Xuân Hội, huyện Nghi Xuân);
- Phía Nam chắn bởi Đèo Ngang thuộc nhánh Hoành Sơn của dãy Trường Sơn; - Phía Đông tiếp giáp với biển Đông với đường bờ biển dài 137 km;
- Phía Tây giáp vùng đồi núi thấp.
Với diện tích tự nhiên khoảng 1.900 km2, phân bố trải dài từ Bắc vào Nam trên 8 đơn vị hành chính cấp huyện là Nghi Xuân, TX. Hồng Lĩnh, Đức Thọ, Can Lộc, Thạch Hà, Lộc Hà, Tp. Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh (hình 2.2).
37
Khu vực nghiên cứu có dạng dải kéo dài song song với bờ biển, bề mặt địa hình không bằng phẳng, bị chia cắt bởi các cửa sông ven biển như Cửa Hội, Cửa Sót, Cửa Nhượng và Cửa Khẩu.
38
39
2.1.2. Đặc điểm địa chất
1) Cấu trúc - kiến tạo
Phức hệ tân kiến tạo Paleozoi sớm (O3-S1sc)
Phân bố chủ yếu ở phía Nam thị trấn Kỳ Anh. Ngoài ra còn gặp rải rác ở Nam sông Rác, các đồi nhỏ ở Tây Bắc Thiên Cầm, Cẩm Quang, Rú Hội. Thành phần vật chất gồm các trầm tích lục nguyên thuộc hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc). Chiều dày 2500- 3000m. Đá bị biến chất thuộc mức tướng đá phiến lục, bị uốn nếp mạnh, thế nằm cắm chủ yếu về hướng Tây Nam thành các cánh đơn nghiêng. Thành tạo lục nguyên dạng flysh này được tạo nên trong điều kiện khá bình ổn.
Phức hệ tân kiến tạoMesozoi giữa (T3n - J1-2)
Phân bố chủ yếu ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu, ở động Ba Cụp - phía Tây núi Động Đâm. Thành phần vật chấtgồm các thể granitoit phức hệ PhiaBioc và các trầm tích lục nguyên hạt thô màu nâu đỏ, đỏ của hệ tầng Động Trúc (J1-2đt). Các thành tạo kể trên hình thành trong các bồn trũng lục địa, đặc trưng cho quá trình tạo núi.
Phức hệ tân kiến tạoKainozoi (KZ)
Phân bố với diện tích lớn (600km2) ở đồng bằng Cẩm Xuyên và Kỳ Anh. Bao gồm các thành tạo lục nguyên tuổi Neogen và trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ, có bề dày từ vài mét đến hàng trăm mét.
-Vùng nâng: Vùng phía Bắc Voi tạo nên địa hình cao, với cấu trúc địa chất đa dạng, diện mạo khác hẳn vùng phía Bắc (Cẩm Xuyên).
- Vùng hạ: Vùng nghiên cứu không có nếp lõm lớn mà chỉ tồn tại 2 bồn trũng trầm tích gồm: Vùng Cẩm Phúc, Cẩm Hà, Cẩm Lộc (Cẩm Xuyên), với độ sâu trầm tích đạt đến 34,3m của các kiểu nguồn gốc khác nhau như sông, sông biển, sông biểu đầm lầy; Vùng Kỳ Lợi gồm trầm tích Đệ tứ cũng đạt đến 25,30m.
Ngoài ra, ở vùng phía Bắc còn tồn tại một số vùng sụt lún địa phương nhỏ như ở xã Cẩm Duệ, Cẩm Hưng, Kỳ Phong và một số vùng nâng địa phương nhỏ như ở xã Thạch Lâm (Thạch Hà), xã Cẩm Quan (Cẩm Xuyên)[26].
Khu vực nghiên cứu có đứt gãy phương á vĩ tuyếntừ phía Nam núi Đỉnh Trương theo hướng Đông qua thị trấn Cẩm Xuyên đến Cửa Nhượng. Chiều dài 30km.
2) Đặc điểm thạch học
Thành phần thạch học quyết định đến dạng tồn tại, mức độ chứa nước cũng như quá trình hình thành trữ lượng và thành phần hóa học của NDĐ nói chung và nước ngầm nói riêng. Các trầm tích thường tạo nên các tầng chứa nước liên tục với mức độ tàng trữ nước khác nhau. NDĐ vận động trong môi trường lỗ hổng của các trầm tích
40
Đệ tứ mang đặc điểm của nước chảy tầng và phần lớn hình thành những tầng chứa nước không có áp lực (tầng trên) và có áp lực cục bộ (tầng dưới) tạo nên một hệ thống thủy lực ngầm liên tục trong toàn vùng. Đó là một thực thể bất đồng nhất, bao gồm những vật liệu thấm và cách nước xen kẽ nhau.
Bảng 2.1: Thành phần độ hạt của đất đá và mức độ chứa nước Thành tạo địa chất Nguồn gốc thành tạo Đất đá chứa nước Kích thước hạt (mm) Độ lỗ hổng (%) Tính chất chứa nước Đệ tứ không phân chia Sườn tích, tàn tích Dăm, sạn, sỏi - 40 - 45 Kém Holocen Biển gió Cát 0,32 35 - 40 Tốt Sông Cát, sét 0,24 25 - 35 Trung bình Sông biển Cát, sét, bùn 0,25 25 - 35 Trung bình Pleistocen Biển Cát 0,30 35 - 40 Tốt
Sông biển Cát, sét 0,24 25 - 35 Trung bình
Nguồn: [33] Như vậy, thành phần độ hạt của đất đá quyết định tính chứa nước của chúng. Thành phần cát hạt trung đến thô có khả năng chứa nước tốt nhất, hay nói cách khác, các trầm tích cát vùng ven biển là môi trường thuận lợi hình thành nên tầng chứa nước có triển vọng khai thác cũng như quá trình vận động của nước và các chất tan trong nước.
Đặc điểm thạch học khu vực nghiên cứu được mô tả theo các thành tạo địa chất như sau:
Hệ Đệ tứ
Trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu có bề dày khá lớn thuộc nhiều kiểu nguồn gốc khác nhau tạo nên, cụ thể là:
- Trầm tích sông - lũ (apQ11): Tầng trầm tích này không lộ trên bề mặt, chỉ bắt gặp ở vùng Kỳ Anh từ độ sâu 16,4 đến 24,8m, dày 8,4m.
+ Thành phần vật chất gồm : cuội, sỏi, cát, sét, lẫn ít tảng. Cuội sỏi chiếm 60- 70%, kích thước 3-6cm, có khi đến 8-10cm. Độ chọn lọc kém, mài mòn từ kém đến khá tốt.
+ Thành phần khoáng vật cuội sỏi: thạch anh 60-70%, vật chất khác 40%. Phần hạt mịn: cát, bột, sét phong hoá mạnh và có kết vón laterit màu nâu xám. Bề dày trung bình 8,0m.
41
- Trầm tích sông (aQ12-3): Tầng trầm tích này phân bố ở phía Đông Nam thị trấn Kỳ Anh có diện tích khoảng 28km2, độ cao từ 10-17m, là bề mặt chuyển tiếp giữa núi Hoành Sơn và đồng bằng Kỳ Anh.
+ Thành phần thạch học: cuội, sạn, cát, bột sét màu nâu vàng. Có thể chia tầng trầm tích này thành 2 phần:
Phần dưới: cuội sạn lẫn ít tảng và bột sét màu xám vàng.
Phần trên: cát bột sét lẫn ít sạn, có nơi bị phong hoá tạo kết vón laterit. Dày 3,7m.
- Trầm tích sông biển (amQ13): Trầm tích này phân bố rộng ở ven rìa đồng bằng Kỳ Anh, Cẩm Xuyên. Diện lộ 80km2.
+ Thành phần thạch học chính: bột sét lẫn ít sạn sỏi và kết vón laterit màu nâu, nâu vàng, xám trắng. Trầm tích được thành tạo trong môi trường lợ - mặn, tuổi Pleistocen muộn, nguồn gốc sông - biển (amQ13). Trầm tích sông - biển phủ chỉnh hợp lên các trầm tích sông Pleistocen giữa - muộn (aQ12-3), phía trên bị các trầm tích trẻ hơn phủ bất chỉnh hợp. Phần lộ bị phong hoá mạnh, có màu sắc loang lổ và tạo kết vón laterit. Bề dày trung bình: 7,0m
- Trầm tích biển (mQ21-2):Phân bố thành dải lộ trên bề mặt và ven theo bờ biển các xã Kỳ Phương, Kỳ Phú (Kỳ Anh), Cẩm Huy, Cẩm Tiến, Cẩm Sơn, Cẩm Trung (Cẩm Xuyên), Thạch Lưu, Thạch Hương (Thạch Hà) với độ cao 2-3m. Diện lộ 28km2. + Thành phần vật chấtgồm cát hạt mịn đến thô màu xám tro, xám trắng. Bề dày trung bình của trầm tích này qua thống kê của các lỗ khoan là 10,0m.Trầm tích Holocen muộn phân bố chủ yếu ở phần thấp của đồng bằng Cẩm Xuyên và Kỳ Anh, chúng liên quan đến các dòng chảy và trầm tích biển hiện đại. Gồm các loại nguồn gốc sau:
- Trầm tích sông (aQ23): Có diện tích hẹp, phân bố dọc theo các sông suối lớn và các nhánh của chúng trên bề mặt đồng bằng, chủ yếu là sông Cửa Sót, Cửa Nhượng và các phụ lưu của chúng. Diện lộ 46km2.
+ Thành phần thạch học chính: cuội, sạn, cát, bột sét màu xám. Bản chất tầng trầm tích này gồm 2 tướng:
Tướng lòng sông: chủ yếu là các trầm tích hạt thô hơn gồm cuội, sỏi, tảng và cát. Độ chọn lọc kém, độ mài mòn từ kém đến trung bình. Thành phần khoáng vật: đa khoáng.
42
- Trầm tích sông - biển (amQ23): Đây là tầng trầm tích lộ hoàn toàn trên bề mặt, phân bố ở đồng bằng ven biển Kỳ Anh, Cẩm Xuyên. Ở đồng bằng Kỳ Anh chúng được khống chế tới độ sâu 10,0m.Diện lộ 20km2.
+ Thành phần thạch học chính gồm cát lẫn bột sét màu xám đen, xám nâu. Ở vùng Cẩm Xuyên, trầm tích sông biển này lộ ở xã Cẩm Phúc, Cẩm Nam.Bề dày trung bình 4,4m.
- Trầm tích biển- gió (mvQ23): Phân bố gần bờ biển hiện đại, có hướng song song với đường bờ, nhiều chỗ nổi cao dạng một con đê chắn sóng từ Cẩm Xuyên vào đến Kỳ Anh. Độ cao từ 5-15m, cá biệt có nơi cao 22,0m (ở phía Bắc xã Kỳ Phương - huyện Kỳ Anh).Chiều rộng từ 300- 500m, nơi rộng nhất ở vùng Cẩm Hoà (Cẩm Xuyên) đến 2.500m.Diện lộ 38km2.
+ Thành phần thạch học gồm cát thạch anh hạt mịn đến trung màu xám vàng, nhiều nơi lẫn mảnh vỏ sò ốc vụn nát. Độ mài tròn, chọn lọc trung bình.Bề dày trung bình của tầng trầm tích này khoảng 11,0m.
- Trầm tích biển hiện đại (mQ23): Phân bố thành dải dọc bờ biển hiện đại, nơi tiếp giáp với trầm tích biển gió, bề rộng thay đổi từ 10-200m tuỳ thuộc vào mực nước thuỷ triều lên xuống. Diện lộ 8km2.
+ Thành phần trầm tích gồm cát thạch anh màu xám. Cát hạt mịn đến thô, độ chọn lọc mài mòn trung bình, chứa các mảnh vỡ ốc biển, có khi còn nguyên cả mảnh. Nhiều nơi quan sát thấy khoáng vật ilmenit màu đen, hạt nhỏ nằm trên bề mặt lớp cát. Bề dày trung bình của tầng trầm tích này 3,9m.
Hệ tầng Yên Mỹ (amQ1
3
ym)
Trong đới trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu còn có mặt của hệ tầng Yên Mỹ (Q13ym), sản phẩm là sỏi, sạn, cát, sét, bột loang lổ dày từ 5 - 30 m được phân bố rộng chiếm diện tích chủ yếu của địa chất đệ tứ, hình thành dải đồng bằng rộng kéo dài xuyên suốt khu vực nghiên cứu.
Hệ tầng Mường Hinh (J3 mh)
Thành tạo Jura không phân chia này phân bố rải rác trong khu vực nghiên cứu, các khối nhỏ tại xã Trung Lương, Đậu Liêu (TX. Hòng Lĩnh), Tân Lộc, Hồng Lộc (Can Lộc), khối lớn kéo dài từ xã Kỳ Hà đến xã Kỳ lợi (Kỳ Anh).Thành phần chủ yếu là đá phun trào axit và tuf. Độ dày 600 -700 m.Sản phẩm có nguồn gốc núi lửa thuộc trầm tích lục địa màu đỏ thuộc phức hệ Bản Muồng pha 1 (J-K bm1), có sản phẩm chủ yếu là granit amphibol dạng porphyr, granophyr xuất hiện rất ít ở khu vực nghiên cứu.
43
Kỷ Triat tạo nền móng của đá gốc và các đồi núi trong lãnh thổ nghiên cứu, hệ thành