Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận
4.3.2. Tình hình khai thác nước ngầm
Trên địa bàn toàn tỉnh An Giang, đã xác định được: 4.746 giếng khoan khai thác nước ngầm, trong đó, số giếng khoan không sử dụng là 233 giếng; số giếng khoan đang khai thác phục vụ sinh hoạt là 4.513 giếng (có 553 giếng khoan khai thác phục vụ sản xuất và 3.960 giếng khoan khai thác phục vụ cho sinh hoạt) (Phòng Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang, 2007).
Bảng 4.2. Đặc điểm khai thác nước ngầm các vùng
STT xã/ Thành phố Huyện/ Thị Diện
tích (km2)
Đặc điểm Tầng nước ngầm khai thác chính
Mục đích khai thác nước ngầm
chính
1 Long Xuyên 115,35
Địa hình bằng phẳng, có sông Hậu Chảy qua. Dân cư tập trung đông, đặc biệt là ven sông
- Pleistocen thượng - Pleistocen trung- thượng - Pliocen trung - Pliocen hạ - Sinh hoạt - Sản xuất 2 Chợ Mới 369,26 Địa hình bằng phẳng, có sông Hậu và sông Tiền chảy qua. Dân cư tập chung đông ven bờ sông
- Holocen
- Pleistocen thượng - Pliocen trung
Sinh hoạt
3 Tân Châu 176,65
Địa hình bằng phẳng, sông Tiền chảy qua ở phía Đông, dân cư tập trung ven sông
- Holocen - Pleistocen thượng - Sinh hoạt - Sản xuất 4 Phú Tân 313,12 Địa hình bằng phẳng, có sông Hậu chảy qua ở phía Tây và sông Tiền chảy qua ở phía Đông, dân cư tập trung ven sông
- Holocen - Pleistocen thượng Pleistocen hạ - Sinh hoạt - Sản xuất 5 Châu Phú 450,46
Địa hình bằng phẳng, sông Hậu chảy qua ở phía Đông, dân cư tập trung ven sông
- Holocen - Pleistocen thượng - Sinh hoạt - Sản xuất 6 Châu Thành 354.82 Địa hình bằng phẳng, có sông Hậu chảy qua ở phía đông. Dân cư tập trung ven sông
- Holocen - Pleistocen thượng - Pleistocen trung- thượng - Sinh hoạt - Sản xuất 7 Thoại Sơn 470,82
Địa hình bằng phẳng. Dân cư tập trung thành hai cụm lớn và dọc hai bên kênh đào chính
- Pleistocen thượng - Pleistocen trung- thượng - Pliocen trung Sinh hoạt 8 An Phú 226,42 Địa hình đồng bằng bằng phẳng, sông Hậu chảy qua giữa địa phận huyện, dân cư tập chung sống ven sông
- Holocen - Sinh hoạt
9 Châu Đốc 105,22
Địa hình đồng bằng xen núi cao, khu vực núi Sam được khai thác trồng cây lâu năm, dân cư tập trung ven sông Hậu ở phía Đông của huyện.
STT xã/ Thành phố Huyện/ Thị Diện
tích (km2)
Đặc điểm Tầng nước ngầm khai thác chính
Mục đích khai thác nước ngầm
chính
10 Tịnh Biên 354,88 Địa hình chủ yếu là núi cao, dân cư tập trung ven chân núi
- Pleistocen thượng - Pleistocen trung- thượng - Pleistocen hạ - Sinh hoạt 11 Tri Tôn 600,40
Địa hình núi cao kết hợp đồng bằng, dân cư tập trung ven chân núi - Pleistocen thượng - Pleistocen trung- thượng - Pleistocen hạ - Sinh hoạt
Nguồn: Phòng Tài nguyên và Môi trường An Giang (2007)
Các huyện đồng bằng ven sông Hậu, sông Tiền như Long Xuyên, Châu Đốc, Tân Châu có trữ lượng nước ngầm dồi dào. Ở các huyện miền núi như Tri Tôn và Tịnh Biên, nơi nguồn nước mặt khan hiếm hơn, người dân chủ yếu sử dụng nguồn nước ngầm cho sinh hoạt và sản xuất. Hình thức khai thác chủ yếu là các giếng khoan, giếng đào của người dân, nhỏ lẻ, thiếu tập trung đang làm cho mực nước ngầm của tình có xu hướng giảm trong những năm gần đây.
Ông Trần Văn Vũ, Phó chủ tịch UBND xã An Phú, huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang nhận xét: “Hầu hết các giếng khoan trên địa bàn xã đều cạn kiệt, chứng tỏ nước ngầm đã sụt giảm nghiêm trọng. Hơn 160 hộ dân trong xã đang gặp khó khăn về nước sinh hoạt nhưng khoan tìm nguồn nước rất khó”.
Vào quý I năm 2015 mực nước ngầm hạ 0,05 ÷ 0,5m so với cùng kỳ năm 2014, mực nước ngầm vào các tháng hạn hạ khoảng 1m so với năm 2009. Nguyên nhân chủ yếu do nhu cầu khai thác nước ngầm cho sinh hoạt và sản xuất tăng nhanh ảnh hưởng trực tiếp đến trữ lượng và mực nước ngầm trên địa bàn tỉnh (Hồng Hiếu và Diễm Trang, 2016).
4.4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH 4.4.1. Dữ liệu đầu vào
Bước đầu tiên trong quá trình thiết lập mô hình là xử lý dữ liệu sau khi thu thập (việc thu thập dữ liệu được tiến hành sau một khoảng thời gian cố định). Dữ liệu đã được số hóa hoặc định dạng lại để phù hợp với phần mềm Visual MODFLOW. Đặc biệt, các lỗ khoan lịch sử cần được quan tâm xem xét trong việc diễn giải lại các thông tin.
cho mô hình. Cột cuối cùng “Mức độ tin cậy” là đánh giá sơ bộ những vấn đề cần các thông tin bổ sung để nâng cao chất lượng dữ liệu nhằm có thể cải thiện các kết quả mô hình hóa.
Bảng 4.3. Tổng hợp thông tin về các thông số
Thông số Thông tin Mức độ
tin cậy
Hệ số dẫn nước thủy lực của các tầng nước ngầm
“Phân chia địa tầng N-Q và nghiên cứu địa chất đồng bằng Nam Bộ”, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam, Liên đoàn Địa chất Thủy văn- Địa chất công trình miền Nam, 2004
Tốt
Hệ số dẫn nước thủy lực
của các tầng cách nước Xác định qua quá trình hiệu chỉnh mô hình
Trung bình
Hệ số nhả nước trọng lực của các tầng nước ngầm
“Phân chia địa tầng N-Q và nghiên cứu địa chất đồng bằng Nam Bộ”, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam, Liên đoàn Địa chất Thủy văn- Địa chất công trình miền Nam, 2004
Tốt
Hệ số nhả nước trọng lực
của các tầng cách nước Xác định qua quá trình hiệu chỉnh mô hình
Trung bình
Tất cả các thông số
Khối lượng số liệu không đủ để có thể xác định giá trị thông số cho các vùng khác nhau của từng tầng nước ngầm
Trung bình
a. Dữ liệu các tầng địa chất
*) Bản đồ số độ cao biên trên và biên dưới của 12 tầng địa chất thủy văn: Dữ liệu mô hình số độ cao cho các tầng địa chất của mô hình được lấy từ nguồn dữ liệu số miễn phí. Diện tích khu vực nghiên cứu được cắt ra từ nhiều khối dữ liệu và tích hợp vào một mô hình số độ cao duy nhất.
*) Phân loại các tầng:
Các tầng địa chất được phân loại thành 7 tầng nước ngầm và 6 tầng cách nước (bao gồm cả tầng bề mặt). Chi tiết về các tầng này được nêu trong phần 4.3.1của nghiên cứu này.
*) Độ rỗng các tầng:
Giá trị độ rỗng cho từng tầng địa chất thủy văn sử dụng trong nghiên cứu này được cung cấp bởi Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Nam (2007).
*) Hệ số nhả nước trọng lực
Phần mềm Visual MODFLOW yêu cầu giá trị hệ số nhả nước trọng lực cho từng ô tính toán trong mô hình. Giá trị này được tính bằng cách chia giá trị của hệ số không thứ nguyên trong mỗi ô tính toán cho bề dày tầng địa chất thủy văn trong chính ô đó. Xác định hệ số nhả nước trọng lực chính xác phải làm công tác thí nghiệm bơm thấm- bơm trùm, tuy nhiên trong một số trường hợp có thể xác định theo công thức thực nghiệm thông qua hệ số thấm hoặc tra theo thành phần đất đá (Nguyễn Văn Đản, 2013)
Giá trị hệ số nhả nước trọng lực cho các tầng địa chất thủy văn sử dụng trong nghiên cứu này được cung cấp bởi Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Nam (2007).
*) Hệ số dẫn nước thủy lực
Hệ số dẫn nước thủy lực là hệ số quan trọng nhất khi xây dựng mô hình bằng phần mềm Visual MODFLOW. Đây là số liệu không thể thiếu để tính được giá trị dẫn nước cho từng ô tính toán trong mô hình. Thông thường, hệ số dẫn nước thủy lực được xác định bằng các giếng bơm thử nghiệm. Tuy nhiên, số các giếng bơm thử nghiệm và các hệ số của các tầng nước ngầm thu thập được không đủ để tính toán .
Giá trị hệ số dẫn nước thủy lực cho các tầng địa chất thủy văn sử dụng trong nghiên cứu này được cung cấp bởi Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Nam (2007). Phương pháp ước tính hệ số này sẽ được nêu trong phần 4.4.4 của nghiên cứu.
*) Nguồn bổ sung nước cho các tầng
Nguồn bổ sung nước cho các tầng địa chất trong địa bàn nghiên cứu gồm nước mưa và nước sông, hồ, ao xâm nhập. Lượng nước bổ cập cho từng ô tính toán dựa trên các biên của từng tầng địa chất thủy văn. Giới hạn các biên được nêu trong phần 4.4.3 của nghiên cứu.
Các bản đồ địa chất thủy văn, bản đồ phân bố tầng nước ngầm trong khu vực nghiên cứu được cung cấp bởi Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên ngước miền Nam (2007), Bộ tài nguyên và Môi trường (2004) cung cấp.
Hình dưới thể hiện sự phân bố nguồn gốc nước ngầm tầng Holocen. Các bản đồ tầng nước ngầm khác được trình bày trong phần Phục lục của nghiên cứu.
Hình 4.2. Sơ đồ phân bố vùng nguồn gốc nước ngầm tầng Holocen
Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường (2004)
b. Hiện trạng khai thác nước ngầm
Thông tin về khai thác, sử dụng nước ngầm từng huyện được cung cấp bởi Phòng Tài nguyên và môi trường tỉnh An Giang (2007).
- Địa chỉ; - Độ sâu; - Mục đích;
- Lưu lượng khai thác;
- Hiện trạng sử dụng (còn sử dụng hay không).
4.4.2. Thiết lập mô hình cấu trúc 3D
Tiến hành xây dựng một mô hình cấu trúc 3D trước khi quyết định xem xét mô hình hệ thống nước ngầm. Đây là lý do cho việc lựa chọn công cụ ArcHydro Groundwater trong ArcMap để xây dựng mô hình cấu trúc vì ArcHydro Groundwater là một công cụ dễ sử dụng với khả năng tích hợp thông tin. Ưu điểm của việc xây dựng các cấu trúc 3D là khả năng kết hợp được nhiều hệ thống phân loại và có thể xử lý tốt hơn các mặt cắt ngang.
Đã thành lập được một biểu đồ địa tầng các trầm tích tỉnh An Giang kết hợp với chú thích về thủy văn địa tầng. Những công việc này bao gồm thể hiện đồ họa và kiểm tra thủ công số liệu thông tin tất cả các lỗ khoan địa tầng về phân tầng địa chất, phân lớp thủy văn và cấu trúc giếng. Sau đó, dữ liệu được mô hình hóa bằng công cụ ArcHydro Groundwater trong ArcMap. Chủ yếu là thông tin lỗ khoan, các vật thể bản đồ như các tập tin dạng raster hoặc shapefile và các mặt cắt ngang ở định dạng pixel đều được sử dụng trong quá trình mô hình hóa cấu trúc.
Hình dưới thể hiện cấu trúc 3D các tầng nước ngầm được xây dựng bằng công cụ ArcHydro Groundwater trong ArcMap.
Lỗ khoan địa chất là yếu tố quan trọng trong việc thiết lập mô hình cấu trúc 3D. Tất cả các tọa độ đã được chuyển sang WGS 84 UTM. Trong một số trường hợp, một vài lỗ khoan ở gần nhau tuy được đặt tên khác nhau nhưng lại có tọa độ giống hệt nhau. Trường hợp như vậy cần thực hiện thay đổi để có được tọa độ duy nhất cho từng giếng khoan. Hơn nữa, khi các lỗ khoan đặt gần nhau và có thành phần đất đá tương tự nhau thì các lỗ khoan ở nông hơn không được đưa vào mô hình.
Bản đồ địa chất của Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 được sử dụng làm nguồn dữ liệu cho mô hìnhđể chi tiết hóa giới hạn của các vỉa lộ thiên.
Các mặt cắt ngang cũng được cung cấp từ Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Địa chất và khoáng sản Việt Nam kết hợp với những gợi ý về vị trí lỗ khoan. Những mặt cắt ngang đã được đưa vào mô hình cấu trúc 3D. Nói chung, các mặt cắt ngang chỉ tương đối phù hợp với các mặt cắt ngang 3D. Nguyên nhân chính là do việc diễn giải thông tin trong các mặt cắt ngang 2D mang tính khái quát hơn và việc chuyển đổi vuông góc vị trí các lỗ khoan chỉ thực hiện trong các mặt cắt ngang 2D.
Trình tự chung cho việc xây dựng mô hình với ArcHydro là làm việc trong một cửa sổ bản đồ phẳng 2D và, cùng một lúc, để xây dựng mặt cắt trong một cửa sổ dọc 2D. Các cửa sổ bản đồ hiển thị thông tin bao gồm định dạng dữ liệu vector (shapefile) hoặc định dạng dữ liệu pixel (bản đồ). Trong cửa sổ bản đồ, phạm vi của từng đơn vị địa chất, địa chất thủy văn cũng được xác định. Một mạng lưới các mặt cắt ngang được trình bày trong một hình chữ nhật nhỏ có định hướng song song và vuông góc với bờ biển. Những mặt cắt này kết nối các lỗ khoan mà có thể thấy rõ theo hướng mặt cắt ngang trong cửa sổ bản đồ. Ở đây, các đường thể hiện ranh giới của từng đơn vị địa tầng được vẽ lên dựa trên những kiến thức hiện tại về đặc điểm địa tầng bên dưới mặt đất và được tô màu tự động. Phạm vi của đơn vị địa tầng trong mặt cắt ngang cũng được hiển thị trong cửa sổ bản đồ và có thể điều chỉnh được phạm vi các đơn vị tại đây.
Hình dưới thể hiện mặt cắt ngang các tầng địa chất thủy văn trong phạm vi nghiên cứu từ mô hình ArcHydro Groundwater.
Hình 4.4. Mặt cắt ngang từ mô hình ArcHydro Groundwater
Mối tương quan giữa các mặt cắt được biểu diễn qua các điểm giao nhau trong từng hình vẽ, bằng cách dựng lần lượt từng mặt cắt ngang ta xây dựng được một mạng lưới 3D. Mạng lưới này được kiểm tra chéo bởi các đường kéo dài của từng lớp trong cửa sổ bản đồ. Một mạng lưới đa giác không đều của bề mặt địa hình được tính toán bằng cách sử dụng một mô hình số độ cao ở định dạng raster. Hệ thống mặt cắt ngang và lưới đa giác không đều được kết hợp để tính toán các khối bề mặt cho mỗi địa tầng.
Hình dưới thể hiện vị trí trong không gian của các lỗ khoan cùng mạng lưới các mặt cắt 3D.
Có thể sử dụng thể tích để ước tính ban đầu lượng nước trong một tầng khi biết được phân bố độ rỗng các tầng nước ngầm. Với các thể tích được tính ra, có thể tạo ra bất cứ bản phân tích số liệu lỗ khoan khảo sát, một mặt cắt ngang hoặc mặt cắt dọc.
4.4.3. Thiết lập mô hình nước ngầm MODFLOW
a. Xây dựng cấu trúc các tầng địa chất thủy văn và lưới tính toán
Trên cơ sở các tài liệu điều tra thăm dò địa chất, địa chất thủy văn trên địa bàn tỉnh An Giang từ trước đến nay đã tiến hành phân tích và mô hình hóa điều kiện địa chất thủy văn cho vùng nghiên cứu.
Về mặt không gian, vùng nghiên cứ được giới hạn phía đông là bờ sông Tiền, phía tây là ranh giới với tỉnh Kiên Giang, phía bắc là ranh giới với Campuchia, phía nam là ranh giới với thành phố Cần Thơ và tỉnh Đồng Tháp. Theo mặt cắt thẳng đứng, mô hình mô tả 13 tầng chứa và cách nước:
Lớp 1– lớp đất bề mặt;
Lớp 2 – Tầng nước ngầm Holocen phân bố không liên tục;
Lớp 3 – Tầng cách nước trầm tích Holocen phân bố không liên tục; Lớp 4 – Tầng nước ngầm Pleistocen thượng phân bố không liên tục; Lớp 5– Tầng các nước Pleistocen thượng phân bố không liên tục;
Lớp 6 – Tầng nước ngầm Pleistocen trung- thượng phân bố không liên tục; Lớp 7– Tầng cách nước Pleistocen trung- thượng phân bố không liên tục; Lớp 8 – Tầng nước ngầm Pleistocen hạ phân bố không liên tục;
Lớp 9– Tầng cách nước Pleistocen hạ phân bố không liên tục; Lớp 10 – Tầng nước ngầm Pliocen trung phân bố không liên tục; Lớp 11– Tầng cách nước Pliocen trung phân bố không liên tục; Lớp 12– Tầng nước ngầm Pliocen hạ phân bố không liên tục; Lớp 13– Tầng đá gốc.
Để mô tả các quá trình động thái nước ngầm, mô hình MODFLOW chia khu vực thành các ô lưới tính toán (như là một giếng lớn) nhằm rời rạc hóa để