+ Trên mặt bằng
Vùng nghiên cứu xây dựng mô hình được giới hạn bởi toạđộ: X = 18433400 đến 18654000 ;
Y = 943900 đến 1186200
Toàn bộ vùng nghiên cứu được chia thành 147 cột và 161 hàng với kích thước 1 ô lưới là 1500 x 1500 m (hình 3.2).
63
Hình 3.2. Giới hạn xây dựng mô hình trên mặt bằng + Trên mặt cắt
Vùng nghiên cứu gồm 5 đơn vị chứa nước, trong đó phức hệ chứa nước trong trầm tích Pliocen được phân chia thành 2 lớp chứa nước. Mỗi đơn vị chứa nước đều được ngăn cách bởi các lớp thấm nước yếu. Trên mô hình vùng nghiên cứu được mô phỏng thành 11 lớp tương ứng với các lớp chứa nước và cách nước. Mặt cắt vùng nghiên cứu được thể hiện trong hình 3.3.
- Lớp 1 : Lớp chứa nước trong trầm tích holocen tương ứng với phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích holocen.
- Lớp 2: Lớp thấm nước yếu trong trầm tích holocen và pleistocen tương ứng với phần dưới lớp trầm tích hạt mịn holocen và lớp trầm tích hạt mịn phần trên của trầm tích pleistocen giữa - trên.
- Lớp 3 : Lớp chứa nước tương ứng với tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pleistocen giữa - trên.
- Lớp 4 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với phần trên của trầm tích hạt mịn pleistocen sớm.
- Lớp 5 : Lớp chứa nước tương ứng với tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pleistocen dưới.
64
Hình 3.3. Giới hạn mô hình trên mặt cắt
- Lớp 6 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp trầm tích hạt mịn, phân trên của phức hệ chứa nước pliocen.
- Lớp 7 : Lớp chứa nước tương ứng lớp trầm tích hạt thô, phần trên của phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pliocen.
- Lớp 8 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp trầm tích hạt mịn của phần dưới phức hệ trầm tích pliocen.
- Lớp 9 : Lớp chứa nước tương ứng lớp trầm tích hạt thô, phần dưới của phức hệ chứa nước chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pliocen.
- Lớp 10 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp hạt mịn trong phức hệ trầm tích miocen.
- Lớp 11 : Lớp chứa nước tương ứng với phức hệ chứa nước trong trầm tích miocen.
+ Điều kiện biên
Căn cứ vào việc phân tích các mặt cắt địa chất thuỷ văn trong vùng nghiên cứu, phân tích tài liệu quan trắc nước mặt, nước dưới đất điều kiện biên giới của vùng nghiên cứu được mô phỏng như sau:
- Biển Đông: Nhưđã nêu ở phân trên, vùng nghiên cứu được giới hạn bởi phía Đông và phía Nam là biển Đông, các tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu có khả năng phân bố kéo dài ra phía biển. Tuy nhiên chưa có nhiều tài liệu nghiên cứu về giới hạn phân bố của các tầng chứa nước ngoài biển. Các tài liệu quan trắc động thái mực nước cho thấy trong các tầng chứa nước đều xu hướng vận động chảy ra biển. Các lỗ khoan quan trắc trong mạng lưới quan trắc quốc gia trong tầng chứa nước Holocen (lớp trên và lớp dưới) đều cho thấy dao động mực nước tại các lỗ khoan này đồng pha với dao động mực nước thuỷ triều.
65
Chính vì vậy biển Đông được mô phỏng là biên loại I (H = const) cho lớp 1, lớp 2 của mô hình. Mực nước trên biên lấy trung bình là H = 0m.Trong bài toán tính toán lan truyền vật chất thì biển Đông được mô phỏng là biên C = const, nồng độ trên biên C = 30.000 mg/l.
Hình 3.4. Điều kiện biên
- Sông Hậu: Vai trò của sông Hậu đối với các tầng chứa nước được xác định trên cơ sở phân tích các số liệu đo mặt cắt sông và phân tích địa tầng tại vị trí lỗ khoan liền kề vị trí đo mặt cắt. Trên toàn bộ chiều dài sông Hậu (đoạn chảy qua Việt Nam) chúng tôi xác định vẽ 3 mặt cắt sông, đó là mặt cắt tại Châu Đốc, mặt cắt tại Vàm Nao và mặt cắt tại Cần Thơ.
+ Mặt cắt ngang sông Hậu tại Châu Đốc (hình 3.5) cho thấy tại đây sông có chiều rộng khoảng 500m. Vị trí sâu nhất đáy sông có cao độ tuyệt đối là - 1418 cm (chiều sâu khoảng 14 – 16m so với mặt đất).
Tại vị trí gần trạm Châu Đốc có lỗ khoan quan trắc quốc gia số hiệu Q203040 quan trắc trong tầng chứa nước pliocen. Địa tầng tại lỗ khoan Q203040 trình bày trong hình 3.6. Địa tầng lỗ khoan này cho thấy cao độ tuyệt đối của mái tầng chứa nước qp2-3 là -2,16. Điều này chứng tỏ sông Hậu đã cắt
66
khá sâu vào tầng chứa nước qp2-3. Độ sâu sông Hậu cắt vào tầng chứa nước qp2-3 tại Châu Đốc là 12,02 m.
MÆt c¾t ngang s«ng HËu t¹i tr¹m Ch©u §èc
-1970 -1470 -970 -470 30 530 -50 50 150 250 350 450 550 kho¶ng c¸ch (m) chiÒu s©u (cm)
Hình 3.5. Mặt cắt ngang sông Hậu tại trạm Châu Đốc
67
+ Mặt cắt ngang sông Hậu tại Vàm Nao được trình bày trong hình 3.7. Chiều rộng của sông Hậu tại Vàm Nao khoảng 540 m. Cao độđáy sông tại điểm sâu nhất là -2030 cm.
Tại Vàm Nao có lỗ khoan quan trắc Q204040 chiều sâu 216,77 m quan trắc trong tầng chứa nước pliocen. Cột địa tầng lỗ khoan thể hiện trong hình 3.6. Địa tầng tại lỗ khoan này cho thấy cao độ mái tầng chứa nước q2-3 là -20 m, chứng tỏ sông Hậu đã cắt vào tầng chứa nước.
MÆt c¾t ngang s«ng HËu t¹i tr¹m Vµm Nao
-2470 -1970 -1470 -970 -470 30 530 -50 50 150 250 350 450 550 650 kho¶ng c¸ch (m) chiÒu s©u (cm)
Hình 3.7. Mặt cắt ngang sông Hậu tại trạm Vàm Nao
MÆt c¾t ngang s«ng HËu t¹i CÇn Th¬
-3300 -2800 -2300 -1800 -1300 -800 -300 200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Kho¶ng c¸ch (m) ChiÒu s©u (cm) Hình 3.8. Mặt cắt ngang sông Hậu tại trạm Cần Thơ
+ Tại Cần Thơ, mặt cắt ngang sông Hậu cho thấy đáy sông không đối xứng, đáy sông dốc dần về phía tả ngạn sông. Chiều rộng của sông tại Cần Thơ khoảng 1450 m. Cao độ đáy sông tại vị trí sâu nhất là -2889 cm. Tại Cần Thơ có lỗ khoan quan trắc Q20904Z sâu 384,78 m và quan trắc trong tầng chứa nước
68
pliocen. Cột địa tầng lỗ khoan này được trình bày trong hình 3.9. Cao độ mái tầng chứa nước qp2-3 khoảng -75 m. Chứng tỏ tại Cần Thơ sông chưa cắt vào tầng chứa nước qp2-3 mà chỉ cắt vào tầng chứa nước qh.
Hình 3.9. Cột địa tầng lỗ khoan Q20904Z tại Cần Thơ
Trên cơ sở phân tích 3 mặt cắt ngang sông và phân tích địa tầng tại các vị trí tương ứng cho phép chúng ta xác định điều kiện biên trên sông Hậu đối với các tầng chứa nước. Tầng chứa nước holocen (qh) bị sông Hậu cắt qua hết chiều dày tầng chứa nước kéo dài theo hết chiều dài sông. Còn tầng chứa nước pleistocen giữa – trên sông Hậu chỉ cắt vào một phần của tầng chứa nước.
Phân tích tài liệu quan trắc tại các lỗ khoan quan trắc động thái trong mạng Quan trắc quốc gia tại các lỗ khoan Q204010, Q206010, Q209010 (tầng chứa nước holocen) cho thấy dao động mực nước trong tầng chứa nước đồng
69
pha với dao động mực nước sông. Cao độ mực nước dưới đất đo được tại các lỗ khoan này gần bằng cao độ mực nước trên sông tại thời điểm tương ứng. Căn cứ vào đặc điểm này chúng tôi mô phỏng Sông Hậu là biên H=const cho tầng chứa nước holocen (tương ứng với lớp 1 của mô hình).
Tài liệu quan tại các lỗ khoan Q40802A, Q209020, Q206020 (tầng chứa nước pleistocen giữa – trên) cho thấy dao động mực nước tại các lỗ khoan và dao động mực nước trên sông trùng pha nhau, tuy nhiên mực nước tại các lỗ khoan này thường không bằng mực nước trên các sông mà thường lớn hơn vào mùa khô và nhỏ hơn vào mùa mưa. Trên mô hình chúng tôi mô phỏng Sông Hậu là biên loại III (biên sông – river) cho tầng chứa nước pleistocen giữa - trên (tương ứng với lớp 3 của mô hình).
Các thông số mực nước, sức cản thấm được xác định theo kết quả quan trắc mực nước tại các trạm thuỷ văn và tính toán theo kết quả phân tích hệ số thấm lớp trầm tích đáy lòng sông đã được tiến hành.
Trong bài toán dịch chuyển, căn cứ vào tài liệu xác định mức độ xâm nhập mặn trên các sông chúng tôi mô phỏng những đoạn sông bị nhiễm mặn là biên nồng độ không đổi cho bài toán xâm nhập mặn.
- Mạng lưới kênh rạch: Mạng lưới kênh rạch các tỉnh phía Tây Sông Hậu khá dày đặc với chiều sâu đáy kênh khá lớn. Mực nước trên kênh tương đối ổn định, kể cả về mùa khô. Theo số liệu đo mặt cắt tại 20 điểm đo bố trí trên một số kênh chính phân bố trong vùng nghiên cứu do Viện quy hoạch Thuỷ lợi Miền Nam cho thấy chiều sâu đáy kênh biến đổi từ 2 – 15m, tương ứng cắt vào lớp trầm tích thấm nước kém của phức hệ holocen và tầng pleistocen. Các số liệu khảo sát cũng cho thấy chiều dày lớp bùn đáy lòng của các kênh tương đối dày, phổ biến trong khoảng từ 1 – 3 m.
Với những đặc điểm trên, trên mô hình chúng tôi mô phỏng hệ thống kênh mương là biên loại III (Q=f(H)) cho lớp 1 và lớp 2 của mô hình. Sức cản trầm tích đáy lòng được xác định theo các công thức tính toán và được chính xác hoá thông qua việc giải bài toán ngược chỉnh lý mô hình.
- Biên giới phía Tây (Campuchia): Các nghiên cứu ở giai đoạn trước đã khẳng định biên giới phía Tây (biên giới Campuchia) của khu vực đồng bằng sông Cửu Long nước dưới đất nhận được được cung cấp, đặc biệt là tại biên giới ở miền Đông Nam Bộ. Điều này đã được trình bày trong chuyên khảo nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ. Tuy nhiên phân tích các mặt cắt ĐCTV cắt qua vùng biên giới Việt Nam – Campuchia tại các tỉnh An Giang và Kiên Giang đều cho
70
thấy chiều dày các trầm tích bở rời khá mỏng. Tại những vùng này đá gốc có tuổi PZ+MZ với thành phần là các đá cứng nứt nẻ kém, không thấm nước lộ ra, điển hình là tại vùng Tri Tôn (An Giang), Hà Tiên (Kiên Giang) thành các chỏm núi sót (xem mặt cắt hình 2.2).
Phân tích bản đồ đẳng áp của các tầng chứa nước vẽ trên số liệu từ các lỗ khoan quan trắc trong mạng quan trắc Quốc gia cho thấy các đường đẳng áp gần như thẳng góc với biên giới phía Tây (Campuchia) tại khu vực nghiên cứu.
Chính vì vậy, trên mô hình biên giới phía Tây được mô phỏng là biên loại II cách nước Q = 0.
Điều kiện biên của vùng nghiên cứu được thể hiện trên hình 3.4.
- Lượng bổ cập, bốc hơi: Vùng nghiên cứu có lượng mưa trung bình năm khoảng 2000 mm/năm thuộc vùng có lượng mưa khá lớn trong cả nước và phân bố không đều theo thời gian. Vùng nghiên cứu cũng có mạng lưới sông và kênh rạch khá dày đặc, các kênh mương đều có chiều rộng, chiều sâu khá lớn cắt sâu vào các tầng chứa nước. Khi có mưa thì lượng nước tập trung trên mặt đổ ra các kênh rạch có tốc độ lớn hơn lượng nước thấm xuống cung cấp cho nước ngầm. Đồng thời vùng nghiên cứu là vùng thường xuyên bị ngập lũ hằng năm, khoảng từ tháng 7 đến tháng 12 phần lớn diện tích các tỉnh phía Tây sông Hậu đều bị ngập lũ với mức độ ngập khác nhau. Như vậy có thể thấy nước mưa không cung cấp trực tiếp cho nước dưới đất mà cung cấp một cách gián tiếp thông qua hệ thống các kênh rạch phân bố trên bề mặt. Chính vì vậy trong mô hình chúng tôi mô phỏng lượng bổ cập cho nước dưới đất từ nước mưa là bằng 0.
Tương tự, lượng bốc hơi từ bề mặt nước ngầm cũng bị hạn chế bởi sự phân bố của mạng lưới kênh rạch. Bốc hơi chủ yếu chỉ xảy đối với nước mặt. Vì vậy trong mô hình chúng tôi cũng mô phỏng lượng bốc hơi bằng 0.
+ Các thông sốđịa chất thủy văn
Các thông số địa chất thuỷ văn được mô phỏng trên mô hình gồm hệ số thấm (K) và hệ số nhả nước (µ). Để thành lập bản đồ phân vùng thông sốĐCTV của các tầng chứa nước chúng tôi căn cứ vào các số liệu thu thập được từ tài liệu bơm hút nước thí nghiệm trong các phương án tìm kiếm - thăm dò nước dưới đất đã tiến hành trong vùng. Sau đó cập nhật các bản đồ vào mô hình số và tiến hành chỉnh lý bằng bài toán ngược ổn định và không ổn định. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm, hệ số nhả nước của các tầng chứa nước sau khi chỉnh lý được thể hiện trên hình 3.10 đến hình 3.21. Đối với các lớp thấm nước yếu, giá trị hệ số thấm là giá trị trung bình cho toàn lớp (bảng 3.1).
71 Hình 3.10. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 1 Vùng1: Kx = Ky =0.2m/ng,Kz = 0.05m/ng Vùng2: Kx = Ky =0.1m/ng,Kz = 0.02m/ng Vùng3: Kx = Ky =0.15m/ng,Kz = 0.03m/ng Hình 3.11. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 1 Vùng1: µ* = 0.00015; µ = 0.02 Vùng2: µ* = 0.00013; µ = 0.04 Vùng3: µ* = 0.00011; µ = 0.06 Hình 3.12. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 3 Vùng1: Kx = Ky =22m/ng,Kz = 0.1m/ng Vùng2: Kx = Ky =18m/ng,Kz = 0.65m/ng Vùng3: Kx = Ky =13.5m/ng,Kz = 0.67m/ng Hình 3.13. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 3 Vùng1: µ* = 0.000125; µ = 0.1 Vùng2: µ* = 0.000112; µ = 0.13 Vùng3: µ* = 0.000106; µ = 0.15
72 Hình 3.14. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 5 Vùng1: Kx = Ky = 40 m/ng,Kz = 4 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 30 m/ng,Kz = 3m/ng Vùng3: Kx = Ky = 20 m/ng,Kz = 2m/ng Hình 3.15. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 5 Vùng1: µ* = 0.000157; µ = 0.14 Vùng2: µ* = 0.000162; µ = 0.16 Vùng3: µ* = 0.000183; µ = 0.18 Hình 3.16. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 7 Vùng1: Kx = Ky = 18 m/ng,Kz = 1.8 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 15 m/ng,Kz = 1.5 m/ng Vùng3: Kx = Ky = 20 m/ng,Kz = 2 m/ng Hình 3.17. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 7 Vùng1: µ* = 0.00012; µ = 0.11 Vùng2: µ* = 0.00014; µ = 0.15 Vùng3: µ* = 0.00016; µ = 0.18
73 Hình 3.18. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 9 Vùng1: Kx = Ky = 35 m/ng,Kz = 1.2 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 30 m/ng,Kz = 1.5 m/ng Hình 3.19. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 9 Vùng1: µ* = 0.00017; µ = 0.16 Vùng2: µ* = 0.00022; µ = 0.18 Hình 3.20. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 11 Vùng1: Kx = Ky = 6 m/ng,Kz = 0.6 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 8 m/ng,Kz = 0.8 m/ng Hình 3.21. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 11 Vùng1: µ* = 0.00012; µ = 0.14 Vùng2: µ* = 0.00014; µ = 0.16
74 Bảng 3.1. Thông sốĐCTV của các lớp cách nước Hệ số thấm (m/ng) Tầng chứa nước Kx Ky Kz µ* µ Lớp 2 0,002 0,002 0,00015 1E-5 0,03 Lớp 4 0,02 0,02 0,01 1,12E-5 0,02 Lớp 6 0,1 0,1 0,05 1,2E-5 0,01 Lớp 8 0,2 0,2 0,002 1,1E-5 0,03 Lớp 10 0,001 0,001 0,0001 1,1E-5 0,03 + Điều kiện ban đầu
Điều kiện ban đầu là bản đồ cao độ mực nước dưới đất các tầng chứa nước mùa tháng 4 năm 1990 vẽ trên các số liệu điều tra khi thi công Đề án mạng Quan trắc Quốc gia động thái nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ.