2.3.1 Đặc điểm địa chất
Đối tượng nghiờn cứu của đề tài này là nước lỗ hổng nằm trong cỏc trầm tớch Đệ
tứ. Vỡ vậy, mục này sẽ trỡnh bày chi tiết cỏc đặc điểm của cỏc hệ tầng trầm tớch Đệ tứ.
Theo GS. TS Trần Nghi, TS Ngụ Quang Toàn và một số nhà nghiờn cứu khỏc, trong
khu vực Hà Nội, trầm tớch Đệ tứ bao hồm cỏc hệ tầng : Lệ Chi, Hà Nội, Vĩnh Phỳc, Hải Hưng và Thỏi Bỡnh.
Hệ tầng Lệ Chi Hệ (Q11lc)bao gồm cỏc trầm tớch sụng tuổi pleistocen sớm
được hỡnh thành trong khoảng thời gian từ đầu Đệ tứ đến khoảng 700.000 năm cỏch ngày này. Hệ tầng Lệ Chi khụng lộ ra trờn mặt, chỉ gặp trong cỏc lỗ khoan, ở độ sõu từ
45 đến 80m, chiều dày thay đổi từ 2,5 đến 24,5m. Thành phần thạch học của hệ tầng Lệ Chi bao gồm: cuội (thạch anh, silic, đỏ hoa), sỏi, cỏt, bột, sột màu xỏm nõu.
Hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn) hỡnh thành từ trầm tớch sụng lũ và sụng, tuổi Pleistocen giữa-muộn, phõn bố từ ven rỡa gũ đồi Ba Vỡ, Súc Sơn và trải rộng xuống vựng đồng bằng. Trầm tớch sụng - lũ phõn bố dưới dạng thềm bậc 2 ở vựng Xuõn Mai, Thạch Thất, Hũa Lạc, Ba Vỡ, Đa Phỳc, Kim Anh, Minh Trỡ và một vài nơi khỏc. Thành phần vật chất của trầm tớch sụng lũ gồm phần dưới là cuội tảng, cuội, sỏi, sạn hốn độn, phần trờn là cỏc bột ớt sột màu vàng gạch. Nhiều nơi ở ven cỏc gũ đồi, phần trờn của trầm tớch bị phong húa mạnh tạo tầng đỏ ong non. Trầm tớch sụng gặp ở hầu hết cỏc lỗ
khoan ở vựng đồng bằng, với chiều dày thay đổi từ 9,9 đến 34m. Thành phần vật liệu của trầm tớch gồm cuội, sỏi, sạn, cỏt, bột sột màu xỏm vàng, loang lỗ.Đõy cú thể coi là
đối tượng chứa nước ngầm chớnh của thành phố Hà Nội. Về quan hệ, hệ tầng Hà Nội nằm phủ bất chỉnh hợp trờn hệ tầng Lệ Chi và cỏc đỏ cổ hơn, phớa trờn bị cỏc trầm tớch hệ tầng Vĩnh Phỳc phủ bất chỉnh hợp lờn.
Hỡnh 5: Cột địa tầng trầm tớch và cỏc đơn vịđịa chất thủy văn
Hệ tầng Vĩnh Phỳc (Q13vp) cú tuổi Pleistocen muộn, tồn tại dưới dạng thềm bậc 1 (vựng lộ ra trờn mặt), phõn bố rộng ở Súc Sơn, Đụng Anh, Thạch Thất, Quốc
Oai, Chương Mỹ, Xuõn Mai và Cổ Nhuế. Chỳng phõn bố ở độ cao tuyệt đối 8-20m; cũn ở vựng đồng bằng, mạn từ Nam Đụng Anh, Nam Cổ Nhuếđổ về phớa nam chỉ gặp trong cỏc lỗ khoan từđộ sõu 2-26,5m. Trầm tớch của hệ tầng Vĩnh Phỳc cú cỏc nguồn gốc sụng, sụng-hồ-đầm lầy và sụng biển.Thành phần vật liệu trầm tớch sụng bao gồm sỏi, cỏt, sạn thạch anh, bột, sột; cấu tạo phõn lớp xiờn chộo.Bề mặt trầm tớch bị laterit húa cú màu loang lổ vàng xỏm, nõu đỏ rất đặc trưng.Trầm tớch sụng-hồ-đầm lầy phần bố hạn chế và gồm cú bột, sột màu xỏm, sột xỏm đen, sột kaolin xỏm trắng chứa di tớch thực vật tuổi Pleistocen muộn.Thành phần thạch học của trầm tớch sụng biển gồm sột bột lấn ớt cỏt màu xỏm, bề mặt bị phong húa cú màu loang lỗ.
Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2hh) gồm hai tập chớnh. Tập 1 gồm cỏc thành tạo nguồn gốc hồ,đầm lầy(lbQ21-2hh) và tập 2(mQ21-2hh) gồm cỏc trầm tớch nguồn gốc biển.
Cỏc trầm tớch hồ,đầm lầy (lbQ21-2hh) khụng lộ ra trờn mặt mà nằm dưới độ sõu khoảng 1.5 đến 20m,bề dày trung bỡnh là khoảng 13.5m. Cỏc trầm tớch hệ tầng Hải Hưng được hỡnh thành trong khoảng thời gian 10.000 - 4.000 năm cỏch ngày nay.Trong khoảng thời gian này, đồng bằng Bắc Bộ, trong đú cú diện tớch thành phố
Hà Nội chịu ảnh hưởng của đợt biển tiến Flandrian.Trầm tớch hồ - đầm lầy được hỡnh thành vào thời kỳ trước biển tiến Flandrian nằm phớa dưới với cỏc vật liệu sột bột màu xỏm sẫm, xỏm đen chứa di tớch thực vật, than bựn dạng thấu kớnh.Lớp này cú pH biến
đổi từ 4,5 đến 6,5 và mang đặc tớnh của mụi trường axit và khử. Phớa dưới của tập là bột sột,bựn lẫn mựn thực vật chưa phõn hủy hết,màu xỏm chứa nhiều tảo nước ngọt,lợ,mặn rất phổ biến trong khu vực nội thành Hà Nội.
Cỏc lớp trầm tớch biển (mQ21-2hh) thuộc tướng vũng vịnh, cú chiều dày dao động từ 0.4 – 4m,trung bỡnh là 1.5m. Thành phần thạch học của chỳng chủ yếu sột, sột bột lẫn ớt cỏt mịn, màu xỏm xanh, xỏm vàng rất dẻo và mịn. Tổ hợp khoỏng vật sột phổ
Bảng 4: Bề dày lớp bựn hệ tầng Hải Hưng ở một số khu vực
TT Khu vực Chiều dày (m)
Nhỏ nhất Lớn nhất 1 Xuõn Phương-Nhổn 1,5 11,8 2 Mai Dịch 0,7 14,5 3 Ngọc Hà-Đội Cấn 0,7 15,2 4 Giảng Vừ-Thành Cụng 8,4 16,7 5 Ngó Tư Sở-Ngó Tư Vọng 0,7 15,9 6 Hồ Hoàn Kiếm 2,3 10,5 7 Giỏp Bỏt-Đuụi Cỏ 1,1 14,5 8 Phỏp Võn 5,0 19,3 9 Văn Điển 0,5 11,1 10 HạĐỡnh-Triều Khỳc 6,0 12,0 11 Hà Đụng 2,5 8,0 Nguồn: Vũ Nhật Thắng và nnk, 2003
Hệ tầng Thỏi Bỡnh (Q23tb) bao gồm cỏc trầm tớch hiện đại, được thành tạo sau khi biển lựi.Trầm tớch của hệ tầng thuộc cỏc tướng bói bồi trong đờ, ngoài đờ và hồ -
đầm lầy với thành phần thạch học bao gồm cỏt, bột, sột, cuội, sỏi, sạn.
2.3.2 Đặc điểm địa chất thủy văn
Đặc điểm địa chất nổi bật của vựng nghiờn cứu là cú nhiều tầng chứa nước nhưng đúng vai trũ quan trọng nhất là cỏc tầng chứa nước trầm tớch bở rời tuổi Đệ tứ
phõn bố rộng rói trờn toàn bộ vựng nghiờn cứu với bề dày khỏ lớn. Cỏc tầng chứa nước khe nứt phõn bố hẹp hơn và đúng vai trũ thứ yếu trong cung cấp nước
Cỏc tầng chứa nước lỗ hổng Tầng chứa nước Holocen (qh)
Tầng chứa nước này lộ ra trờn bề mặt và phõn bố rộng rói từ sụng Hồng, sụng
Đuống về phớa nam, ở phớa bắc chỉ phõn bố thành dải hẹp dọc theo sụng Cầu, sụng Cà Lồ với chiều dày nhỏ. Tổng diện tớch khoảng 530km2. Thành phần thạch học thường cú hai tập. Tập trờn phõn bố khụng liờn tục gồm sột pha thuộc hệ tầng Hải Hưng (Q212); phần trờn của hệ tầng Thỏi Bỡnh (Q2-3tb1) cú chiều dày từ rất nhỏ đến 10m, đất đỏ cú tớnh thấm yếu với hệ số thấm từ 0,0036 đến 0,065; trung bỡnh 0,023m/ng; tập dưới là cỏt cỏc hạt khỏc nhau lẫn sạn sỏi, chiều dày trung bỡnh ở vựng bắc sụng Hồng, sụng
Đuống là 9,2m; Gia Lõm là 10,1m và nam sụng Hồng là 13,3m, chứa nước tốt. Hệ số
dẫn (km) của đất đỏ chứa nước từ 20 đến 800m2/ngày, hệ số nhả nước trọng lực (à) thay đổi từ 0,01 đến 0,17. Tỷ lưu lượng (q) cỏc lỗ khoan thớ nghiệm từ rất nhỏ đến 4,5l/sm, đỏnh giỏ chung tầng chứa nước vào loại giàu nước trung bỡnh.
Nguồn cung cấp cho tầng là nước mưa, nước tưới, riờng dải ven sụng do cú quan hệ chặt chẽ nờn nước sụng là nguồn cung cấp chớnh (về mựa lũ), thoỏt ra cỏc sụng (về mựa khụ), bốc hơi và cung cấp cỏc tầng chứa nước nằm dưới. Ở vựng ven sụng Hồng, sụng Đuống và một số nơi khỏc do tầng cỏch nước bờn dưới bị vỏt mỏng hoặc vắng mặt hoàn toàn nờn tầng chứa nước qh nằm trực tiếp lờn tầng chứa nước qp bờn dưới nờn chỳng cú quan hệ thủy lực chặt chẽ với nhau.
Tầng chứa nước Pleistocen (qp)
rất nhỏ. Phần bị phủ hoàn toàn phõn bố liờn tục từ Nam huyện Súc Sơn trở xuống, chỉ
gặp trong lỗ khoan độ sõu 2-10m ở phớa Bắc sụng Hồng, sụng Đuống, 5-22m ở Gia Lõm và 10-35m ở nam Sụng Hồng. Tầng chứa nước qp ngăn cỏch với tầng chứa nước qh bởi cỏc trầm tớch cỏch nước thuộc hệ tầng Vĩnh Phỳc. Riờng ở dải ven sụng Hồng, sụng Đuống do bị bào mũn nờn hai tầng chứa nước nằm trực tiếp lờn nhau tạo thành “cửa sổđịa chất thủy văn”; giữa chỳng với nhau và với nước sụng cú quan hệ thủy lực chăt chẽ.
Tầng chứa nước qp gồm hai lớp. Lớp trờn gồm cỏc hạt vừa đến thụ lẫn sạn, sỏi cú bề dày trung bỡnh 10-15m.Lớp dưới là cuội lẫn cỏt sạn đụi nơi lẫn cỏt sột ởđỏy. Phớa Bắc sụng Hồng và sụng Đuống cú bề dày 12-22m, ở Gia Lõm và Nam sụng Hồng bề
dày 30-35m. Giữa hai lớp đụi nơi tồn tại cỏc thấu kớnh mỏng sột pha ngăn cỏch, cũn phần lớn trực tiếp nằm lờn nhau. Hệ số dẫn (kM)của lớp trờn tự 50 đến 300m2/ng , lớp dưới 260-700 m2/ng ở vựng Súc Sơn đến 300-1600 m2/ng ở vựng Đụng Anh và 1000- 1600 m2/ng ở cỏc vựng cũn lại.
Nước dưới đất cú ỏp lực, đụi nơi cú ỏp lực yếu (vựng cửa sổđịa thủy văn). Cột ỏp lực (tớnh từ mỏi tần chứa nước đến mức nước ổn định) trung bỡnh 9,5m ở Bắc sụng Hồng, sụng Đuống, 20m ở Gia Lõm đến 23m ở phớa Nam sụng Hồng. Cả hai lớp cú chung mực nước ỏp lực. Mực nuớc thường ổn định ở độ sõu 2-4m cỏch mặt đất, vựng ven sụng Hũng và sụng Đuống về mựa lũ phun cao hơn mặt đất, cú chỗ cao hơn mặt
đất đến 1,5m. Hệ số nhả nước đàn hồi (à*) thay đổi từ 0,00004 đến 0.066 và tớnh trung bỡnh cho Bắc sụng Hồng và sụng Đuống là 0,025, Gia Lõm là 0,51, và Nam sụng Hồng là 0,012.
Tầng chứa nước qp ở vựng lộ cú chiều dày nhỏ cú thể xem như thực tế khụng cú nước, phần bị phủ rất giàu nước và tương đối đồng nhất. Một số chỗ khoan chỉ thi nghiệm lớp trờn chỉ cú tỷ lưu lượng (q) đạt từ 0,3 đến 5l/sm, cũn lớp dưới đều lớn hơn 1l/sm; 70% số lỗ khoan thớ nghiệm cú tỷ lưu lượng lớn hơn 3l/sm.
Nguồn cung cấp cho nguồn chứa nước qp chủ yếu là nước sụng (về mựa lũ), nước mưa thấm qua tầng chứa nước qh bờn trờn, một phần thoỏt ra sụng (về mựa khụ), cũn lại cung cấp cho tầng chứa nước bờn dưới. Ở Gia Lõm nước thoỏt cũn hỡnh thành dũng chảy liờn tục về phớa tõy nam.Ngoài ra, sự khỏc mạnh mẽ nước dưới đất cũng tạo sự thoỏt đỏng kể của nước dưới đất.
Tầng chứa nước qp cú quan hệ thủy lực cú quan hệ với nguồn nước mặt, ở vựng sụng Hồng, sụng Đuống, hồ Quảng Bỏ quan hệ này rất chặt chẽ. Tầng chứa ước qp cũn cú quan hệ thủy lực rất chặt chẽ với tầng chứa nước qh ở trờn và tầng chứa nước Neogen (n) bờn dưới dọc theo vựng sụng Hồng, sụng Đuống và cỏc vựng cửa số địa chất thủy văn.
Tầng chứa nước qp cú trữ lượng nước lớn nờn rất cú ý nghĩa trong việc cung cấp nước sinh hoạt cho thành phố Hà Nội. Hiện nay cú gần 150 giếng khoan khai thỏc do Cụng ty kinh doanh nước sạnh Hà Nội quản lý, khai thỏc với tổng cụng suất bỡnh quõn 420.000m3/ng và 500 giếng khoan khai thỏc do cỏc cụng ty kinh doanh, cỏc đơn vị sự
nghiệp quả lý với tổng lưu lượng khoảng 150.000m3/ng khai thỏc vào lớp dưới của tầng chứa nước, cũn lớp trờn là đối tượng khai thỏc nhỏ phục vụ dõn vựng ngoại thành.
Cỏc tầng chứa nước khe nứt
Cỏc tầng chứa nước khe nứt cú diện phõn bố rộng, diện lộ chủ yếu là vựng nỳi cao Ba Vỡ, vựng nỳi phớa tõy giỏp tỉnh Hoà Bỡnh và cỏc dải đồi chuyển tiếp với độ dốc nhỏ.
Lượng mưa hàng năm ~1600mm, lớn hơn lượng bốc hơi nhiều.Đất bề mặt thường cú độ thấm nước tốt, nhất là tại những nơi cú rừng che phủ cú khả năng giữ được hầu hết lượng mưa rơi, điều tiết dũng chảy và cung cấp tốt cho nước dưới đất.
Đặc điểm chung nhất là độ chứa và dẫn nước của đất đỏ rất khụng đều. Độ
Nước dưới đất trựng với cấu trỳc kiến tạo nhỏ là một quan tõm lớn để cung cấp nước cho đụ thị và cỏc điểm dõn cư, nhưng chưa được đầu tư nghiờn cứu chi tiết để
hiểu rừ được sự hỡnh thành nước dưới đất và sử dụng chỳng một cỏch hợp lý và hiệu quả.
Sự hỡnh thành cấu trỳc xảy ra trong điều kiện chuyển động kiến tạo lặp đi lặp lại làm cho cỏc cấu trỳc khỏ đa dạng cỏ về hỡnh dạng và kớch thước.Điều kiện địa chất thủy văn vỡ thế rất phức tạp và đa dạng và được xỏc định bởi đặc điểm cấu tạo thành phần thạch học của đất đỏ chứa nước và điều kiện hỡnh thành nước dưới đất. Cỏc cấu trỳc này như là hệ thống thủy động lực gồm cỏc vựng cung cấp, lưu thụng và thoỏt nước dưới đất cú đặc điểm đặc trưng là đúng kớn trờn bỡnh đồ và kớch thước thường khụng lớn, bao quanh chỳng thường là cỏc đất đỏ thấm nước kộm hơn.
Nhỡn chung cỏc tầng chứa nước chớnh thường trựng với cỏc đỏ carbonat, cỏt kết... xen kẽ với cỏc đỏ sột sột vụi, bột kết. Cỏc đỏ carbonat chứa nước thường nứt nẻ mạnh và phỏt triển hang hốc. Chiều dày cỏc tầng chứa nước thường từ vài chục đến 100m,
đụi khi lớn hơn.
Độ giầu nước của đất đỏ phụ thuộc trực tiếp vào thành phần thạch học và mức độ
nứt nẻ.Sự thoỏt nước chủ yếu là bay hơi nước dưới đất ở cỏc nơi tầng chứa nước xuất lộ tại nơi chiều sõu thế nằm mực nước gần với bề mặt đất (nhỏ hơn 3,5m), và thoỏt ra sụng suối.Thường vựng cung cấp và thoỏt nước phõn bố rất gần nhau, cú khi trựng nhau.
Độ giàu nước rất khụng đều, ngay cảởđới giầu nước nhất chỳng ta cũng quan sỏt thấy độ bất đồng nhất của tớnh thấm cao cả theo diện tớch lẫn chiều sõu. Hệ số thấm dao
động trong phạm vi rất rộng, phễu hạ thấp gõy nờn bởi hỳt nước thường kộo dài theo phương kộo dài của đất đỏ, cũn phương vuụng gúc rất hẹp.
Một trong những đặc điểm chủ yếu nữa là trữ lượng tĩnh rất lớn và trữ lượng
động bị hạn chế. Khối lượng nước chủ yếu do sử dụng trữ lượng tĩnh tự nhiờn của cỏc tầng chứa nước.
Sự phục hồi trữ lượng khai thỏc được thực hiện chủ yếu bằng nước mưa ngấm, lượng thấm vào của nước mặt, sự chiếm nguồn xuất lộ ra sụng suối của rước ngầm và lượng thấm xuyờn từ cỏc tầng lõn cận.Để cú cõu trả lời chớnh xỏc cần đầu tư nghiờn cứu chi tiết hơn.
Cỏc thành tạo rất nghốo nước và cỏch nước trong Đệ tứ
Cỏc thành tạo cỏch nước Holocen hạ - trung, trầm tớch biển, hồ, đầm lầy, hệ tầng Hải Hưng (Q1-2hh) phõn bố rộng rói chủ yếu ở huyện Gia Lõm và ở phớa Nam, Tõy Nam song Hồng thuộc diện tớch cỏc huyện Thanh Oai, Thường Tớn, Phỳ
Xuyờn, Ứng Hoà, Mỹ Đức…, bao gồm sột, sột bột màu xỏm xanh, xỏn tro, xỏm đen
chứa tàn tớch thực vật và thấu kớnh than bựn cú nguồn gốc biển, hồ, đầm lầy, bề dày 1- 14,5m. Hệ số thấm của đất đỏ rất nhỏ, từ 0,004 đến 0,03m/ngày, nờn cú thể xếp vào loại thấm nước rất yếu hoặc khụng thấm nước.
Cỏc trầm tớch cỏch nước Pleistocen thượng hệ tầng Vĩnh Phỳc (Q13vp) cú diện phõn bố rộng rói tương đối liờn tục ở vựng phủ song chỉ lộ vài khoảnh nhỏ ven cỏc chõn đồi, cũn lại bị phủ hoàn toàn. Chỳng là tầng ngăn cỏch cỏc tầng chứa nước qh ở
bờn trờn và qp ở bờn dưới. Dọc theo sụng Hồng, cỏc trầm tớch này thường bị bào mũn hoàn toàn tạo thành cỏc “cửa sổ địa chất thủy văn”, một số nơi khỏc do bị vỏt mỏng cũng cú thể tạo thành cửa sổđịa chất thủy văn.
Thành phần đất đỏ của cỏc trầm tớch cỏch nước này là sột pha màu xỏm nõu, đụi chỗ chứa mựn thực vật, phần trờn bị phong hoỏ laterit kết vún cú màu loang lổ. Chiều dày của trầm tớch từ rất nhỏđến 16m.
Hệ số thấm của đất đỏ được xỏc định bằng đổ nước thớ nghiệm ở cỏc hố biến đổi từ rất nhỏđến 0,06m/ng, một số lỗ khoan bơm nước cho tỷ lưu lượng (q) từ 0.0002 đến 0.007l/sm cho thấy cú thể xếp cỏc thành tạo mụ tả vào loại thấm nước yếu, song vẫn cú thể cho nước trờn mặt, nước của tầng chứa nước qh ở bờn trờn thấm qua để cung cấp cho tầng qp bờn dưới.
2.4 Hiện trạng khai thỏc và xả thải nước dưới đất 2.4.1 Hiện trạng khai thỏc và sử dụng nước dưới đất