Hiện tƣợng nhiễm mặn ở vùng ven biển xảy ra khi cột thuỷ áp của nƣớc dƣới đất hạ thấp xuống dƣới mực nƣớc biển. Thƣờng là do thay đổi về điều kiện cân bằng giữa khối NDĐ với các áp lực thủy tĩnh xung quanh khi mực nƣớc thay đổi. Cơ chế diễn ra theo hai chiều, khi mực NDĐ hạ thấp dẫn đến sự dịch chuyển của biên mặn về phía đất liền và ngƣợc lại, mực nƣớc tăng cao sẽ đẩy lùi biên mặn về phía biển (hình 2.2) [21,23,66,85].
NDĐ trong các tầng chứa nƣớc dọc theo các cửa sông thƣờng bị nhiễm mặn. Theo từng lƣu vực, mức độ nhiễm mặn diễn ra cả trong tầng qh và qp (hình 3.6).
3.5.1. Quá trình xâm nhập mặn
Theo diện phân bố các tầng chứa nƣớc, khu vực bị ảnh hƣởng của nƣớc biển phần lớn tập trung ở vùng ven biển thuộc vùng đụn cát với phạm vi và mức độ nhiễm mặn không lớn. Biên độ dao động biên mặn (TDS=1g/l) giữa mùa mƣa và mùa khô khoảng 0,1 - 0,6km.
Phần tả ngạn sơng Rn thuộc địa phận các xã Quảng Đông, Quảng Phú, hữu ngạn sơng Gianh có các xã Quảng Văn, Quảng Hòa, Quảng Minh, Quảng Lộc (huyện Quảng Trạch) và dọc hai bên bờ sông Nhật Lệ đến đập Hà Trung, nƣớc có TDS từ 0,8 đến 2,4 g/l.
Mức độ nhiễm mặn tầng qp phân bố khác nhau theo từng khu vực. Căn cứ vào kết quả phân tích tổng chất rắn hịa tan trong từng lỗ khoan cho thấy:
+ Nƣớc bị nhiễm mặn xuất hiện dọc theo hai bên bờ sơng Gianh và phía tây nam huyện Quảng Trạch. TDS tại các mẫu đều lớn hơn 1g/l, điển hình nƣớc trong LKQT03 có TDS = 4,0g/l.
+ Phía tây nam thành phố Đồng Hới và hữu ngạn sông Nhật Lệ với phạm vi nhiễm mặn có chiều dài trên 8km, chiều rộng đến 4,2km, TDS đạt từ 0,9mg/l (LK230) đến 3,5g/l (LK228) và 5,5g/l (LK223a). Chiều sâu nhiễm mặn đến tầng đá gốc Devon.
+ Phần diện tích phía biển của tầng qp khoảng 184 km2
đã bị nhiễm mặn do bị tác động bởi lực cân bằng thủy tĩnh với nƣớc biển. Biên mặn phía đất liền dao động từ 0,2km thuộc địa phận xã Quảng Phú, huyện Quảng Trạch đến 6,3 km thuộc xã Hàm Ninh, huyện Quảng Ninh. Các nơi khác, khoảng cách này trung bình 0,6km.
Do một số thành tạo nằm lót đáy của tầng chứa nƣớc nhƣ phần dƣới của trầm tích nứt nẻ Neogen khu vực bắc Đồng Hới, đứt gãy trong trầm tích hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt) khu vực xã Quảng Động đều bị nhiễm mặn dẫn đến
nƣớc mặn xâm nhập vào các tầng chứa nƣớc phía trên.
3.5.2. Q trình nhiễm bẩn
NDĐ vùng cát ven biển thƣờng chịu ảnh hƣởng bởi các yếu tố tự nhiên và nhân tạo, chúng vừa quyết định đến sự hình thành các tầng chứa nƣớc, vừa tác động đến chất và lƣợng của NDĐ. Với vị trí đặc thù nằm giáp với biển, chịu áp lực thủy tĩnh với nƣớc mặn đã tạo nên hình thể dạng thấu kính.
Các nguồn gây ô nhiễm NDĐ vùng nghiên cứu có thể phân thành hai nhóm nhƣ sau:
1) Nguồn nhiễm bẩn từ bên trong
Bản chất các thành tạo địa chất, thành phần thạch học có chứa các chất ơ nhiễm, điển hình có sắt và mangan dƣới tác dụng của nƣớc mƣa, chúng bị rửa lũa và có mặt trong thành phần hóa học NDĐ. Trong các lớp sét, bùn sét lót
đáy tầng qh có hàm lƣợng NH4+
cao hơn nơi khác và có thể xâm nhập vào các tầng chứa nƣớc bên cạnh hoặc bên dƣới. Khu vực tiếp giáp với vùng núi phía tây, đất đá tầng mặt bị phong hóa mạnh nên khả năng gia tăng q trình rửa lũa hịa tan khi tiếp nhận nguồn nƣớc mƣa từ bên sƣờn.
2) Nguồn nhiễm bẩn từ bên ngoài:
Chất lƣợng nƣớc mƣa, nƣớc sông suối và các nguồn thải trên mặt có thể xâm nhập vào tầng chứa nƣớc và gia tăng hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong NDĐ. NDĐ bị nhiễm mặn, nhiễm bẩn thƣờng do các nguyên nhân từ bên ngoài nhƣ sau:
- Các hình thức khai thác nƣớc ở nhiều quy mơ với lƣu lƣợng vƣợt quá mức cho phép đã thu hẹp thể tích chứa nƣớc, tạo điều kiện để nƣớc biển xâm lấn và chiếm lấy thể tích mơi trƣờng chứa nƣớc;
- Giảm áp lực thủy tĩnh tại các cửa sông ven biển do xây dựng các đập chắn hoặc lƣợng nƣớc trên sông bị cạn kiệt vào mùa khô.
- Hình thành các “cửa sổ” thông thƣơng giữa nƣớc mặn và nƣớc nhạt. Hiện tƣợng này thƣờng diễn ra khi các cơng trình khai thác nƣớc khoan qua đới mặn - nhạt hoặc phá vỡ tính ổn định của kết cấu lớp đất đá chứa nƣớc nhạt với nƣớc mặn.
- Dẫn nƣớc biển vào đất liền bởi các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản ven biển.
- Chế độ thủy triều, nhất là giai đoạn triều cƣờng đã dẫn nƣớc mặn vào sâu trong đất liền trong khi khơng có điều kiện thau rửa mặn.
- Do mơi trƣờng đất cát có tính thấm và khả năng lƣu thông nƣớc tốt nên rất dễ bị xâm nhập các chất thải trên bề mặt ngấm xuống tầng chứa nƣớc, nhất là trong trƣờng hợp co mƣa lớn hoặc ngập lụt.