dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ
Việc áp dụng phương pháp mô hình số đểđánh giá tài nguyên nước dưới đất tại đồng bằng Nam Bộ nói chung và các tỉnh phía Tây sông Hậu nói riêng được thực hiện lần đầu tiên vào năm 1995 trong công trình nghiên cứu của Vũ Văn Nghi và nnk, chuyên khảo “Nước dưới đất vùng Nam Bộ”. Ngoài những nội dung chính trong chuyên khảo này đã tiến hành xây dựng mô hình số để đánh giá trữ lượng khai thác cho các tầng chứa nước vùng đồng bằng Nam Bộ. Tuy nhiên mô hình còn khá sơ lược và chủ yếu dựa trên việc giải phương trình vi phân bằng phương pháp số bằng chương trình máy tính do các tác giả tự xây dựng. Ngoài các kết quả nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất thủy văn, đánh giá trữ lượng, chất lượng và một số kết quả nghiên cứu bước đầu về đồng vị trong báo cáo này còn đưa các kết quảđánh giá trữ lượng khai thác bằng phương pháp mô hình số.
Mô hình số đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ mô phỏng cho toàn bộ trầm tích bở rời. Phương pháp được áp dụng để giải phương trình vi phân là phương pháp phần tử hữu hạn lưới tam giác. Toàn bộ vùng nghiên cứu được phân chia thành 237 phần tử tương ứng với143 nút. Sau khi viết phương trình cân bằng cho từng nút lưới các tác giả đã sử dụng ngôn ngữ lập trình FORTRAN để viết chương trình giải hệ phương trình. Kết quả dự báo cho thấy đối với tầng chứa nước qp2-3 ứng với tổng lượng khai thác là 182.000 m3/ng trên 7 bãi giếng khai thác nước tập trung, sau thời gian khai thác là 106 ngày thì hạ thấp mực nước lớn nhất tại Hóc Môn là 21 m. Đối với tầng chứa nước qp1 ứng với công suất khai thác là 145.000 m3/ng trên 5 bãi giếng khai thác, sau thời gian 106 ngày mực nước hạ thấp lớn nhất là 25,2 m. Phức hệ chứa nước pliocen với lượng khai thác là 274.000 m3/ng trên 12 bãi giếng, sau thời gian khai thác 106 ngày thì mực nước hạ thấp lớn nhất là 25,72m. Phức hệ chứa nước miocen với lượng khai thác là 50.000 m3/ng trên 6 bãi giếng thì mực nước hạ thấp lớn nhất sau 106 ngày khai thác tại Sóc Trăng là 46,5m. Như vậy tổng lượng khai thác trên toàn đồng bằng Nam Bộ là 651.000 m3/ng thì sau 106 ngày khai thác mực nước hạ thấp đều chưa vượt quá mực nước hạ thấp cho phép.
Các kết quả nghiên cứu đánh giá trữ lượng bằng phương pháp mô hình trong chuyên khảo “Nước dưới đất vùng Nam Bộ” là một trong những mô hình sốđầu tiên được áp dụng thành công để đánh giá trữ lượng cho nước dưới đất ở
42
Việt Nam. Bên cạnh những thành công thì mô hình số nước dưới đất trong chuyên khảo còn một sốđiểm hạn chế như sau:
- Các tác giảđã mô phỏng trường thấm là 1 lớp, rộng vô hạn và không có thấm xuyên, đồng nhất về tính thấm, chứa nước. Như vậy không phù hợp với điểu kiện thực tế vì tại đồng bằng Nam Bộ thì sự bất đồng nhất rất lớn cả theo diện tích và theo chiều sâu. Hơn nữa giữa các tầng chứa nước ở đồng bằng Nam Bộ đều có sự liên hệ nhau về thủy lực nên việc mô phỏng các tần chứa nước không có thấm xuyên là chưa hợp lý.
- Khi đánh giá trữ lượng, dự báo hạ thấp mực nước thì trong mô hình chỉ mới tính toán dự báo cho các bãi giếng khai thác lớn (tổng lưu lượng là 651.000 m3/ng) mà chưa tính đến lượng khai thác từ các giếng khai thác đơn lẻ và các giếng đường kính nhỏ khai thác nước phục vụ cho gia đình.
- Khi tiến hành đánh giá trữ lượng chưa chú ý đến việc dự báo sự biến đối chất lượng nước, đặc biệt là xâm nhập mặn.
- Trong mô hình, toàn bộđồng bằng Nam Bộđược chia thành 237 phần tử và 143 nút lưới là quá thưa so với diện tích đồng bằng.
Tuy có một số hạn chế như đã nêu nhưng mô hình nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ cũng có một số kết quả đạt được đáng ghi nhận, tạo tiền đề cho những bước nghiên cứu tiếp theo.
Năm 2000, Công ty Haskonning phối hợp với Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT Miền Nam đã hoàn thành báo cáo “Nghiên cứu nước ngầm đồng bằng sông Cứu Long”. Trong báo cáo này ngoài các kết quả nghiên cứu đánh giá về điều kiện địa chất thủy văn, đặc điểm phân bố trữ lượng, chất lượng nước của các tầng chứa nước trong trầm tích bở rời vùng đồng bằng sông Cửu Long các tác giả cũng đã tiến hành xây dựng mô hình để đánh giá trữ lượng khai thác cho các tầng chứa nước.
Mô hình nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cứu Long đã sử dụng phần mềm GMS 3.1 để thực hiện mô hình hóa và giải bài toán đánh giá trữ lượng. Vùng nghiên cứu được mô hình hóa thành mô hình 11 lớp tương ứng với các tầng chứa nước và thấm nước yếu, toàn bộ vùng nghiên cứu được chia thành ... ô lưới, kích thước ô lưới là 5km x 5km. Sau khi tiến hành xây dựng và chỉnh lý mô hình theo bài toán ngược ổn định và không ổn định đã tiến hành đánh giá trữ lượng cho các tầng chứa nước. Kết quảđánh giá trữ lượng như sau:
- Trữ lượng động toàn đồng bằng: 6.971.000 m3/ng.
43
- Trữ lượng tĩnh đàn hồi toàn đồng bằng: 6.753.000 m3/ng.
Kết quả tính toán cân bằng nước cho toàn đồng bằng trong trạng thái ổn định đã xác định được lượng cung cấp cho các tầng chứa nước (từ mưa, tưới ở phía Đông) chiếm 63%; từ kênh mương, sông suối và nước mặt chiếm 20%; lượng bổ cập ngang qua biên giới Campuchia là 17%.
Nhìn chung mô hình nước dưới đất do Haskoning tiến hành đã đạt được một số kết quả quan trọng nhưđã đánh giá được các loại trữ lượng cho các tầng chứa nước, đã tính toán được cân bằng nước trong trạng thái ổn định. Tuy vậy mô hình nước dưới đất cũng còn một sốđiểm hạn chế sau:
- Chưa chú ý đến việc tính toán dự báo xâm nhập mặn theo thời gian. - Việc phân chia ô lưới thưa, 5 x 5 km cho 1 ô lưới.
- Chưa đánh giá được trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa nước đồng thời cũng chưa xác định được lượng cung cấp trong trạng thái không ổn định, định lượng các thành phần tham gia vào cân bằng nước trong trạng thái vận động không ổn định.
Năm 2003, Liên đoàn Bản đồĐịa chất miền Nam phối hợp với Liên đoàn Địa chất Thủy văn - Địa chất công trình miền Nam thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học “Phân chia địa tầng N-Q và nghiên cứu cấu trúc đồng bằng Nam Bộ”, nội dung nghiên cứu chính của đề tài là phân chia cấu trúc địa tầng địa chất, tuy vậy trong phần nghiên cứu ĐCTV các tác giả cũng đánh giá trữ lượng đã xác định được trữ lượng tiềm năng cho toàn đồng bằng là 26.754.764 m3/ngày, trong đó trữ lượng động là 4.045.095 m3/ngày, trữ lượng tĩnh (cảđàn hồi và trọng lực) là 22.709.669 m3/ngày. Ngoài ra, các tác giả cũng đã xây dựng mô hình số để đánh giá trữ lượng nước dưới đất cho vùng Trà Vinh.
Ngoài các nghiên cứu xây dựng mô hình có tính chất khu vực thì trong các dự án tìm kiếm, thăm dò nước dưới đất cũng đã áp dụng phương pháp mô hình sốđểđánh giá trữ lượng cho một số bãi giếng cụ thể như bãi giếng Cà Mau (35.000 m3/ng), bãi giếng Sóc Trăng (30.000 m3/ng), bãi giếng Bạc Liêu (12.000 m3/ng)... hoặc các mô hình cho từng tỉnh phục vụ mục đích quy hoạch tài nguyên nước như mô hình nước dưới đất TP. Hồ Chí Minh, mô hình NDĐ các tỉnh Đồng Tháp, Long An...
Như vậy việc áp dụng mô hình số để nghiên cứu đánh giá nước dưới đất tại đồng bằng Nam Bộđã được triển khai theo 2 hướng là nghiên cứu tổng quan cho toàn vùng và nghiên cứu chi tiết phục vụ cho một mục đích cụ thể. Các hướng nghiên cứu này đều có những hạn chế nhất định:
44
- Với nghiên cứu tổng quan, diện tích mô hình chọn lựa là quá lớn bao trùm trên toàn bộ diện tích đồng bằng chính vì vậy việc phân chia ô lưới thường lớn và các kết quả thu được thường có độ tin cậy khá hạn chế. Trong các nghiên cứu đánh giá tổng quan bằng mô hình sốđều chưa chú ý đến việc đánh giá xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước. Việc tính toán cân bằng nước xác định lượng cung cấp và đánh giá trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa nước đều chưa được chú ý.
- Đối với các mô hình đánh giá trữ lượng cho từng bãi giếng với mục đích đánh giá dự báo trữ lượng cho từng bãi giếng cụ thể phục vụ cho mục đích khai thác, cung cấp nước. Chính vì vậy các mô hình này thường có diện tích mô hình không lớn và chỉ đại diện được cho từng vùng nhỏ.
Mô hình số trong không gian ba chiều nước dưới đất các tỉnh phía Tây sông Hậu đã giải quyết được một số các tồn tại đã nêu trên. Cụ thể:
- Mô hình nước dưới đất vùng phía Tây sông Hậu tập trung vào việc xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa tại một số tỉnh phía Tây sông Hậu, diện tích vùng nghiên cứu vừa phải nên việc phân chia các ô lưới với kích thước 1,5x1,5km thì các kết quả thu được đảm bảo độ chính xác cần thiết.
- Mô hình nước dưới đất vùng phía Tây sông Hậu ngoài việc tập trung vào đánh giá trữ lượng và lượng cung cấp còn chú ý tới việc đánh giá xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ứng với các sơđồ khai thác khác nhau.
- Mô hình cũng đã cập nhật được khá đầy đủ hiện trạng khai thác nước trong khu vực nghiên cứu gồm hiện trạng khai thác nước phục vụ cấp nước đô thị, khai thác đơn lẻ bằng các giếng công nghiệp đường kính lớn và khai thác nước quy mô nhỏ bằng các giếng khoan UNICEF, giếng đào phục vụ cấp nước gia đình.