Dự báo nhiễm mặn nước dưới đất được thực hiện theo 3 phương án:
-Phương án 1: Việc khai thác nước dưới đất như hiện tại với lưu lượng toàn vùng > 80.000 m3//ngày.
-Phướng án 2: bổ sung thêm bãi giếng với công suất 10.000m3/ngày trong vùng nghiên cứu cách ranh giới mặn nhạt 2000m so với phương án 1.
- Phương án 3: giữ nguyên chế độ khai thác ở bãi giếng Xuân Trường (phương án 2), đồng thời cho khai thác ở bãi giếng Hải Hậu với tổng lưu lượng khai thác ở 7 lỗ khoan là 11.000m3/ngày.
a. Kết quả bài toán dự báo dịch chuyển mặn nhạt theo phương án 1
Trong phương án 1 giữ nguyên hiện trạng khai thác như hiện tại trong phạm vi vùng nghiên cứu và vùng lân cận. Trên cơ sở giả định các giá trị về lượng mưa và bốc
80
hơi từ mô hình giống với kết quả thực tế năm 2010 và không có thay đổi gì trong lượng khai thác nước dưới đất như hiện tại cho đến năm 2030. Kết quả dịch chuyển ranh giới mặn nhạt dự báo cho các năm 2015, 2020, và 2025, 2030 được thể hiện chi tiết trong các hình 39 đến hình 43. Trong các hình vẽ thì đường mầu xanh đậm là đường mực nước của tầng qp, đường mầu nâu đỏ là đường ranh giới mặn nhạt, đường màu xanh nhạt là hệ thống sông ngòi
81
Hình 40: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA1)
82
Hình 42: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA1)
83
Kết quả cho thấy quá trình dịch chuyển mặn nhạt xảy ra trong tầng qp với lượng khai thác như hiện tại diễn ra với tốc độ rất chậm. Tốc độ dịch chuyển ranh giới mặn 1 g/l phía bắc và từ biển vào trong khu nước nhạt đạt khoảng 30m/năm. Điều này có thể giải thích là do tốc độ dòng ngầm nhỏ, lưu lượng khai thác của khu vực phân bố nước nhạt trong thấu kính chưa làm ảnh hưởng nhiều đến tốc độ dòng ngầm do đó hiện tượng dịch chuyển do đối lưu là nhỏ. Trong trường hợp này sự dịch chuyển chỉ do ảnh hưởng bởi quá trình khuếch tán phân tử.
b. Kết quả bài toán dự báo dịch chuyển mặn nhạt theo phương án 2
Để dự báo mức độ xâm nhập mặn ở khu vực phía bắc vùng nghiên cứu, nơi phân bố ranh gới mặn nhạt của tầng chứa nước qp (xã Xuân Tiến, huyện Xuân trường). Trong phương án này, tôi giả định có một cụm khai thác nước dưới đất trong tầng chứa nước qp với lưu lượng khai thác 10.000m3
/ng. Khoảng cách từ công trình khai thác dến ranh giới mặn 1g/l là 2000m.
Kết quả dự báo dịch chuyển nhiễm mặn chi tiết từ năm 2010 đến 2030 xem các hình 44 đến 47.
84
Hình 45: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA2)
85
b)
Hình 46: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA2)
86
b)
Hình 47: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA2)
Kết quả dự báo mức độ xâm nhập mặn theo phương án 2 cho thấy:
- Do ảnh hưởng của khai thác, mực nước dưới đất khu vực bị hạ thấp sâu tới cuối kỳ dự báo là 10,5m. Mực nước hạ thấp sâu, làm tăng độ dốc thủy lực dẫn tới tốc độ dòng ngầm tăng.
- Do tăng tốc độ di chuyển của dòng ngầm, đến thời điểm năm 2015 thì ranh giới mặn 1 g/l dịch chuyển về phía công trình khai thác là 300m, tốc độ trung bình khoảng 60m/năm. Đến thời điểm năm 2030 ranh giới 1g/l di chuyển về phía công trình khai thác là 1500m, tốc độ trung bình khoảng 80m/năm. Như vậy tốc độ di chuyển tăng dần theo thời gian và theo khoảng cách đến gần đới ảnh hưởng của công trình khai thác.
- Do ảnh hưởng của khai thác quá trình xâm nhập mặn chủ yếu xảy ra do ảnh hưởng của hiện tượng đối lưu. Ảnh hưởng bởi quá trình khuếch tán phân tử không đáng kể.
c. Kết quả dự báo theo phương án 3
Kết quả dự báo cho thấy khi kết thúc năm 2010 chưa thấy có sự dich chuyển lớn hay xâm nhập mặn từ biển vào. Tuy nhiên đến hết năm 2011, khi phễu hạ thấp mực nước
87
khu vực Hải Hậu tăng 3m thì xuất hiện sự xâm nhậm mặn từ biển. Đến năm 2015 nước mặn đã xâm nhập vào sâu trong đất liền là 970m, tốc độ 194m/năm. Đến năm 2020 thì nước mặn đã xâm nhập đến công trình nằm gần biển nhất (2.000m) xem hình 52a và 52b. Đến năm 2030 thì nước biển đã xâm nhập vào 2 lỗ khoan dự kiến của công trình này. Do bãi giếng Hai Hậu ở xa bãi giếng Xuân Trường nên hiện tượng can nhiễu chưa lớn, quá trình, tốc độ nhiễm mặn vì thế vẫn không thay đổi. Chi tiết xem hình 48 đến 54.
88
b)
Hình 48: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA3)
89
a)
b)
90
a)
b)
91
a)
b)
92
a)
93
a)
b)
94
3.3. Đề xuất một số giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên nước cho phát triển bền vững
Từ kết quả xây dựng và chỉnh lý mô hình dự báo xâm nhập mặn theo 3 phương án:
- Phương án mức nước khai thác không đổi (như hiện tại). - Phương án công suất khai thác bổ sung 10.000 m 3
trong vùng nghiên cứu cách ranh giới mặn nhạt là 2000m tại huyện Xuân Trường
- Phương án giữ nguyên lỗ khoan thử nghiệm đặt tại địa phận huyện Xuân Trường thêm một chùm lỗ khoan đặt tại khu vực Hải Hậu với công suất khai thác là 11.000m3/ngày.
Từ kết quả của việc xây dựng mô hình giúp đưa ra những giải thích cho hiện tượng xâm nhập mặn xảy ra trong vùng nghiên cứu trong mỗi phương án. Từ đó đưa ra những giải pháp và đề xuất khai thác nước hợp lý phục vụ phát triển bền vững:
- Với phương án 1thì ranh giới mặn nhạt của vùng nghiên cứu tiến triển vào vùng đất liền chậm với tốc độ 10m/năm. Và cơ chế nhiễm mặn trong trường hợp này chủ yếu do hiện tượng khuếch tán phân tử diễn ra, chưa bị ảnh hưởng lớn bởi hiện tượng dòng ngầm và đối lưu trong tầng nước ngầm. Chính vì vậy nên hiện tượng ranh giới xâm nhập mặn tiến triển đều theo 2 khu vực đó là khu vực ven bờ biển và khu vực phía đông bắc vùng nghiên cứu.
- Còn trong phương án 2, khi đặt một chùm lỗ khoan giả sử mới nằm cách ranh giới mặn nhạt tại khu vực phía đông bắc là 2000m, ranh giới mặn nhạt tiến triển trong giai đoạn dự báo nhanh theo 2 giai đoạn: năm từ năm 2010 -2015 thì ranh giới mặn 1 g/l dịch chuyển về phía công trình khai thác là 300m, tốc độ trung bình khoảng 60m/năm. Đến thời điểm năm 2030 ranh giới 1g/l di chuyển về phía công trình khai thác là 1500m, tốc độ trung bình khoảng 80m/năm. Trong trường hợp này nguyên nhân gây ra dịch chuyển ranh giới mặn nhạt chủ yếu do tác động của dòng chảy ngầm, ít chịu ảnh hưởng của hiện tượng khuếch tán.
95
- Còn theo phương án 3: Đến năm 2015 nước mặn đã xâm nhập vào sâu trong đất liền là 970m, tốc độ 194m/năm. Đến năm 2020 thì nước mặn đã xâm nhập đến công trình nằm gần biển nhất (2000m). Sự dịch chuyển ranh giới mặn nhạt xảy ra chủ yếu do hiện tượng dòng chảy ngầm và hiện tượng dòng đối lưu diễn ra trong các tầng chứa nước.
Từ các kết quả mô hình dự báo tôi đưa ra các đề xuất trong khai thác nước dưới đất (trong tầng qp): Theo như sơ đồ:
Hình 55: Sơ đồ các vùng nước ngầm có khả năng khai thác sử dụng
Thực tế ta có thể tính tóan được khoảng cách an tòan đối với mỗi lưu lượng nước khai thác để ranh giới mặn nhạt không thay đổi bằng cách tính toán lưu lượng bổ cập, bán kính phễu hạ thấp mực nước … nhưng trong khuôn khổ luận văn của tôi chỉ
96
đưa ra các giải pháp mang tính định hướng giảm thiểu dịch chuyển ranh giới mặn nhạt trong vùng nghiên cứu:
- Các địa phương vùng ven biển nên quy hoạch các khu vực khai thác nước an toàn đối với mỗi lưu lượng khai thác nước nhằm hạn chế dịch chuyển ranh giới mặn nhạt và giảm tốc độ xâm nhập mặn.
- Hạn chế khai thác lưu lượng nước lớn gần ranh giới mặn nhạt, đặc biệt khai thác có lưu lượng lớn.
- Để giảm thiểu thất thoát nguồn nước sạch, tùy vào mục đích sử dụng có thể khai thác nước trong các nguồn khác ví dụ vùng nghiên cứu là tầng qh (khu vực M<1g/l) trong sản xuất nông nghiệp, thủy hải sản …
- Một số giải pháp khác:
+ Cần điều tra quy hoạch khai thác theo các chiến lược cụ thể trong từng thời điểm khác nhau, phổ biến quy hoặch khai thác nước ngầm tới người dân, sao cho hiệu quả của công tác quy hoặch được thực hiện tốt nhất.
+ Khuyến khích người dân sử dụng các nguồn nước sạch khác ngoài nguồn nước ngầm: nước mưa , nước mặt… để thay thế cho các mục đích khác nhau
+ Trong sản xuất cần áp dụng các phương pháp xử lý nguồn nước thải để giữ môi trường xung quanh không bị ô nhiễm làm ảnh hưởng tới môi trường nước ngầm (giảm sút chất lượng nước ngầm).
97
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua kết quả thu thập, nghiên cứu về hiện trạng và khai thác tài nguyên nước vùng ven biển Nam Định tôi nhận thấy có một số đặc điểm như sau:
- Trong vùng tồn tại 2 tầng chứa nước có trữ lượng lớn là tầng chứa nước Holocen (qh) và tầng chứa nước Pleistocen và cả 2 tầng này đều bị nhiễm mặn:
+ Trong đó tầng chứa nước qh có chất lượng nước không tốt: diện phân bố của vùng có tổng độ khoáng hóa >1 g/l lớn, nước có chứa nhiều thành phần hóa học: một vài kim loại nặng … và có chứa vi sinh vật không có lợi cho con người sử dụng.
+ Tầng chứa nước qp là có ý nghĩa sử dụng: trữ lượng lớn, diện phân bố của nước có độ tổng khoáng hóa >1 chỉ phân bố một phần phía đông bắc vùng nghiên cứu.
- Tổng lượng nước ngầm khai thác trong vùng nghiên cứu và vùng lân cận vùng nghiên cứu (>80.000m3/ngày) lớn hơn trữ lượng động tự nhiên trong tầng qp, lượng nước ngầm khai thác đã vượt quá mức bổ cập tự nhiên.
- Từ những số liệu thu thập được qua các đề tài nghiên cứu có liên quan tôi đã xây dựng được mô hình số về xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu với kết quả dự báo xâm nhập mặn cho vùng theo 3 phương án khai thác nước thì đã thu được các kết quả sau:
+ Phương án 1: giữ nguyên trữ lượng khai thác nước như hiện tại: trong giai đoạn 2010 – 2030: ranh giới mặn nhạt trong vùng nghiên cứu có dịch chuyển chậm và có tốc độ dịch chuyển ở khu vực phía bắc và từ biển vào trong khu nước nhạt đạt khoảng 30m/năm, bởi vì vận chuyển dòng ngầm trong phương án này chưa ảnh hưởng lớn đến xâm nhập mặn, do các vùng khai thác nước nằm cách xa các ranh giới đường mặn nhạt.
+ Phương án 2: khi giả sử bố trí hệ thống lỗ khoan khai thác có tổng trữ lượng 10.000 (m3/ngày) tại huyện Xuân Trường cách ranh giới mặn nhạt 2000m, kết quả dự báo của mô hình cho thấy mực nước dưới đất khu vực bị hạ thấp (phễu hạ thấp mực nước) sâu tới cuối kỳ dự báo là 10,5m. Tới thời điểm năm 2015 thì ranh giới mặn 1 g/l
98
dịch chuyển về phía công trình khai thác với tốc độ trung bình khoảng 60m/năm. Đến thời điểm năm 2030 ranh giới 1g/l di chuyển về phía công trình khai thác với tốc độ trung bình khoảng 80m/năm.
+ Theo kết quả phương án 3: giữ nguyên số lượng lỗ khoan khai thác tại huyện Xuân Trường, bổ sung thêm một chùm lỗ khoan với lưu lượng khai thác là 11.000 (m3/ngày), thu được kết quả dự báo: phễu hạ thấp mực nước khu vực Hải Hậu tăng 3m thì xuất hiện sự xâm nhậm mặn từ biển.Đến năm 2015 nước mặn đã xâm nhập vào sâu trong đất liền là 970m, tốc độ 194m/năm. Đến năm 2020 thì nước mặn đã xâm nhập đến công trình nằm gần biển nhất (2000m). Đến năm 2030 thì nước biển đã xâm nhập vào 2 lỗ khoan dự kiến của công trình này.
- Từ kết quả mô hình dự báo diễn ra giúp tôi đưa ra những giải pháp phù hợp hơn với điều kiện vùng nghiên cứu trong khai thác hợp lý và bền vững nguồn tài nguyên nước:
+ Khi khai thác nước trong tầng chứa nước qp nên chú ý không bố trí các công trình khai thác quá gần ranh giới mặn nhạt của vùng nghiên cứu: khu vực bờ biển, khu vực phía đông bắc vùng nghiên cứu.
+ Sử dụng nước ngầm hợp lý, nhằm tiết kiệm nước sạch để giảm thiểu lượng nước ngầm khai thác sao cho lưu lượng nước khai thác nằm trong khoảng trữ lượng của tầng chứa nước để giảm thiểu gia tăng vùng xâm nhập mặn.
+ Quy hoạch vùng khai thác nước ngầm an toàn và được phổ biến từ địa phương cho đến người dân nhằm đạt được hiệu quả cao nhất.
99
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Văn Đản và nnk (2008), Xác định tiêu chí áp dụng tổ hợp các phương pháp địa chất thuỷ văn, địa vật lý, mô hình số để điều tra, đánh giá nhiễm mặn và tìm kiếm các thấu kính hoặc tầng chứa nước nhạt dải ven biển Nam Định.
2. Nguyễn Văn Độ và nnk (1996), Lập bản đồ địa chất thủy văn 1/50.000 vùng Nam Định.
3. Nguyễn Văn Độ và NNK (2008), Báo cáo kết quả đo vẽ lập bản đồ địa chất thuỷ văn tỷ lệ 1:50.000 vùng Nam Định. Lưu trữ Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, Hà Nội.
4. Lê Thị Lài, Đoàn Văn Cánh (2003), Nghiên cứu, điều tra tổng hợp tài nguyên nước dưới đất tỉnh Nam Định, đề xuất một số phương án quy hoạch khai thác, sử dụng hợp lý và bền vững. Lưu trữ Sở KH&CN tỉnh Nam Định.
5. Niên giám thống kê tỉnh Nam Định 2009, nhà xuất bản thống kê. Hà Nội -2010, trang, 17, 115, 233.
6. Trần Nghi, Chu Văn Ngợi và nnk (2000), Tiến hoá trầm tích Kainozoi bồn trũng sông Hồng trong mối quan hệ với hoạt động kiến tạo. TC Các Khoa học về Trái đất, 22/4: 290-305. Hà Nội.
7. Chu Văn Ngợi và nnk, ĐHKHTN, QGTĐ.07.06 (2006), Nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất công trình và địa môi trường khu vực cửa sông ven biển tỉnh Nam Định Phục vụ quy hoặc sử dụng hợp lý lãnh thổ và giảm thiểu tai biến.
8. Đỗ Trọng Sự (2001), Nghiên cứu đặc điểm thuỷ hoá NDĐ vùng ven biển Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
9. Tống Ngọc Thanh (2004), Đề tài nghiên cứu khoa học cung nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu dự báo động thái nước dưới đất bằng phương pháp mô hình số, ứng dụng dự báo động thỏi nước dưới đất vùng Tây Bắc đồng bằng Bắc Bộ”, Lưu trữ TTTT Bộ Khoa học Công nghệ.
100
10.Trần Thục và nnk (2008), Sổ tay phổ biến kiến thức tài nguyên nước Việt Nam,