Điều kiện biên nồng độ chất tan: Xác định toàn bộ ranh giới tiếp xúc tiếp xúc
với biển dài 137km là biên nồng độ chất tan với giá trị trung bình hàm lượng muối của nước biển là 29g/l.
3.3.2.2. Kết quả chỉnh lý mơ hình
Nội dung của bài tốn chỉnh lý khơng ổn định là xác định điều kiện biên và hệ số nhả nước theo các bước thời gian khác nhau. Điều kiện cần là phải có số liệu về sự thay đổi điều kiện cung cấp và thoát cũng như sự thay đổi NDĐ trong vùng nghiên cứu theo thời gian. Bài toán chỉnh lý này được thực hiện theo phương pháp lặp.
Điều kiện biên và các thông số ĐCTV được chỉnh qua từng bước. Độ tin cậy của mô hình phản ánh qua sai số giữa cốt cao mực nước thực tế và trên mơ hình tại 3 điểm kiểm tra. Kết quả kiểm tra: Sai số trung bình ME = 0,345m; Sai số tuyệt đối trung bình MAE =0,165m; Sai số trung bình quân phương RMS = 0,172m; Sai số quân phương tiêu chuẩn bằng 5% (Hình 3.9, 3.10). Xác lập được bản đồ cốt cao mực nước cho các tầng chứa nước từ kết quả quan trắc thực tế.
60
Hình 3.10: Mối tương quan mực nước tính tốn và thực tế tầng chứa nước qh
Hình 3.11: Mối tương quan mực nước tính tốn và quan trắc tầng chứa nước qp
3.3.3. Kết quả dự báo ảnh hưởng của nước biển dâng trong điều kiện khí hậu tương lai đến nước dưới đất lai đến nước dưới đất
Với họ kịch bản B2, học viên tiến hành chạy mơ hình để tính tốn mức độ ảnh hưởng của mực nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất với các với các mốc dự báo theo 03 khoảng thời gian đến năm 2020, 2030 và 2050. Dữ liệu nước biển dâng được sử dụng theo tính tốn của Bộ Tài ngun và Mơi trường. Đối tượng dự báo là quá trình biến đổi độ tổng khống hóa của nước (M) trong các tầng chứa nước qh2, qh1 và qp. Kết quả được thể hiện trên các hình từ 3.12 đến 3.20.
Đối với các tầng chứa nước trong môi trường khe nứt - karst, là đối tượng có điều kiện phân bố hết sức phức tạp, phần lớn liên qua đến cổ mặn, trong khi tài liệu nghiên cứu chưa nhiều, trong khuôn khổ của luận văn, học viên chưa có điều kiện để đánh giá.
61
Hình 3.12: Sơ đồ dự báo xâm nhập mặn đến năm 2020, tầng qh2
62
Hình 3.14 Sơ đồ dự báo xâm nhập mặn đến năm 2020, tầng qp
63
Hình 3.16: Sơ đồ dự báo xâm nhập mặn đến năm 2030, tầng qh1
64
Hình 3.18: Sơ đồ dự báo xâm nhập mặn đến năm 2050, tầng qh2
65
Hình 3.20: Sơ đồ dự báo xâm nhập mặn đến năm 2050, tầng qp
Bảng 3.7: Diễn biến diện phân bố nhiễm mặn bởi ảnh hưởng của nước biển dâng trong các tầng chứa nước dưới kịch bản B2
Tầng chứa nước
Diện tích nhiễm mặn, TDS > 1g/l (km2)
Giai đoạn 2013 - 2015 Đến năm
2020
Đến năm 2030
Đến năm 2050
Mùa mưa Mùa khô
qh2 294,99 350,33 365,1 377,9 403,5
qh1 304,02 386,86 392,4 404,8 429,6
qp 677,8 797,77 802,8 821,4 858,6
Kết quả tính tốn với kịch bản phát thải trung bình B2 cho thấy diện tích đới nước nhạt (M < 1g/l) của vùng trong các tầng chứa nước đang có xu hướng thu hẹp lại trong tương lai, ngược lại, phần diện tích nước lợ, M trong khoảng 1 - 3g/l đang gia tăng cả về không gian và thời gian. Mặt khác, nước trong các tầng bị ảnh hưởng lẫn nhau do giữa 2 tầng tồn tại nhiều cửa sổ địa chất thủy văn hoặc lớp sét mỏng (tầng qp và qh1), cùng với việc khai thác nước bằng những lỗ khoan sâu xuyên tầng nên khả năng ảnh hưởng lẫn nhau là rất lớn.
Sự diễn biến nước ngầm được thể hiện qua các giai đoạn từ nay đến giữa thế kỷ XXI. Giai đoạn từ năm 2013 - 2015, mực nước ngầm có xu thế ngày càng hạ thấp
66
trong cả hai tầng chứa nước (nhiệt độ ở mức cao hơn so với TBNN từ 0,5 - 1,00C, tổng lượng mưa thiếu hụt khoảng 10 - 40% so với TBNN), nước trong tầng qh chủ yếu được cung cấp từ nước mưa nên mực nước ngầm có quan hệ tuyến tính lượng mưa và biến động rõ rệt hơn với mực nước trong tầng qp. Giai đoạn từ 2015 đến 2020, lưu lượng khai thác tăng công xuất, mực nước biển dâng thấp (8cm), lượng mưa thay đổi ít (0,7%), diện tích đới nước nhạt bị xâm nhập mặn tăng nhẹ, tầng qh2 nằm trên cùng và có mối quan hệ thủy lực mới nước mặt, nước sông nên bị ảnh hưởng rõ rệt hơn cả (tăng 4,2%), tầng qh1 tăng ít hơn (1,43%) và ít biến động hơn cả là tầng qp (0,63%).
Giai đoạn từ năm 2020 đến 2050 lượng khai thác tăng thêm, với mực nước biển tăng lên 12cm vào năm 2030 và 23cm vào năm 2050, lượng mưa không biến đổi không nhiều (từ 1% năm 2030 đến 1,9% vào năm 2050), lượng nước bổ cập giảm đã làm cho diện tích đới nước nhạt của tầng chứa nước đang có xu hướng thu hẹp theo thời gian và cả không gian: tầng qh2 ở trên cùng và bị ảnh hưởng lớn nhất (tăng 7,87% năm 2030 và lên đến 15,17% vào năm 2050), tầng qh1 tăng nhẹ hơn (đạt 4,64% năm 2030 và lên đến 11,05% vào năm 2050), tầng qp do nằm dưới cùng chịu ảnh hưởng chính từ điều kiện địa chất thủy văn và bị ảnh hưởng mặn hóa từ rất lâu nên mức độ ảnh hưởng đến diện tích chứa đới nước nhạt khơng lớn (tăng 7,63% đến năm 2050).
Hình 3.21: Mức tăng diện tích (%) xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước dưới đất
Sự tác động của nước biển dâng trong điều kiện khí hậu tương lai cịn thể hiện ở kết quả thay đổi cán cân trữ lượng nước ở 2 mùa. Dưới tác động tổng hợp của các yếu tố khí hậu trong tương lai thì càng về cuối nửa đầu thế kỷ XXI tỷ lệ trữ lượng nước ngọt mùa mưa tăng, ngược lại, tỷ lệ trữ lượng nước ngọt mùa khô trong tương lai giảm liên tục, sự thay đổi này chủ yếu do sự biến đổi lượng mưa giữa các mùa trong
67
năm và mực nước biển dâng từ 0,08m đến 0,23m. Theo không gian và thời gian, tầng qh chịu ảnh hưởng lớn nhất và phức tạp nhất do chịu tác động trực tiếp của nước sơng và q trình khai thác nước. Về mùa khơ, diện tích vùng ven sông và giáp biển bị nhiễm mặn dễ được nhận biết hơn do xu thế biến động của ranh giới mặn - nhạt được thể hiện rõ nét hơn. Đối với tầng qp ít biến động, quá trình XNM chịu ảnh hưởng chính từ điều kiện ĐCTV và các tầng chứa nước khác, về mặt thời gian, phạm vi mặn - nhạt ít biến động.
Dưới tác động của mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu, quá trình xâm nhập mặn cùng với nhu cầu sử dụng tăng và biện pháp khai thác nước ngầm chưa được quản lý chặt chẽ sẽ làm cho diện tích đới chứa nước nhạt có xu hướng thu hẹp lại và diện tích phần nước mặn tăng lên. Trong tương lai gần (5 - 10 năm) diện tích đới nước nhạt của 2 tầng qh, qp thu hẹp không lớn, nhưng trong thời gian dài trên 15 năm sẽ ảnh hưởng tới tài nguyên nước ngầm đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh. Vì vậy, cần có phương án sử dụng hợp lý tài nguyên nước, bổ sung nhân tạo, tránh làm cạn kiệt, suy thái tài nguyên NDĐ. Trên cơ sở phân tích, đánh giá hiện trạng và nguyên nhân cũng như có chế xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu. Để khắc phục tình trạng xâm nhập mặn tầng chứa nước do ảnh hưởng của mực nước biển dâng cần hạn chế việc khai thác nước ở đới nhạt trên cơ sở tính tốn lưu lượng khai thác an toàn. Do vậy, việc quản lý khai thác, hạn chế lưu lượng khai thác là có tính khả thi nhất hiện nay.
3.4. Tác động của xâm nhập mặn do mực nước biển dâng tới hoạt động dân sinh và các hệ sinh thái tự nhiên và các hệ sinh thái tự nhiên
3.4.1. Tác động tới hoạt động dân sinh
Trên địa bàn hiện có tổng số 13 nhà máy nước phục vụ các đô thị và vùng phụ cận, công suất nhà máy nước thiết kế lớn nhất là 24.000 m3/ngày đêm, cơng suất thiết kế bình quân thuộc các thị trấn là 3.000 m3/ngày đêm. Tổng công suất hiện tại là 56.500 m3/ngày đêm.
Bảng 3.8: Bảng tổng hợp các hình thức khai thác nước dưới đất
STT Mục đích khai thác Dạng cơng trình Số lượng Lưu lượng khai thác (m3/ngày)
1 Dân sinh Giếng khoan 27492 13600
2 Dân sinh Giếng đào 2918 1700
3 Nuôi trồng thủy sản trên cát Hệ thống giếng khoan 16 2160
68
Phần lớn dân cư trong vùng phân bố rải rác dọc ven biển và các cửa sông, chiếm trên 62% dân số toàn tỉnh, tạo nên một sức ép đáng kể tới tài nguyên thiên nhiên và mơi trường. Trong đó các hoạt động về khai thác, sử dụng nước, phát triển kinh tế - xã hội đã tác động đến trữ lượng và chất lượng NDĐ trong khu vực. Khối lượng nước khai thác trong năm không đồng đều, lớn nhất vào mùa hè, trong khi nguồn bổ cập bị hạn chế khiến mực nước ngầm bị hạ thấp đáng kể. Ngồi các cơng trình giếng khai thác nước tập trung thì hầu hết các lỗ khoan của người dân khi khai đào và vận hành đều không theo đúng kỹ thuật, không xây dựng đới phòng hộ vệ sinh, thiếu sự kiểm duyệt và cấp phép của cơ quan chức năng, điển hình là việc bố trí các giếng khoan sâu khai thác nước trong phạm vi cách cửa sông và bờ biển khoảng 200 – 300m đã làm hạ thấp mực nước quá mức quy định, thu hẹp thể tích chứa nước và gây nên hiện tượng XNM tầng chứa nước nhạt, làm giảm trữ lượng của NDĐ trong vùng. Cụ thể, một số đầm nuôi của huyện Thạch Hà, người dân còn sử dụng một lượng lớn thức ăn cơng nghiệp và hóa chất diệt khuẩn làm vệ sinh đầm, đổ thải trực tiếp ra ngồi mơi trường làm gia tăng hàm lượng các kim loại nặng trong nước. Các giếng khai thác NDĐ dân sinh trước đây trong vùng ở độ sâu 12 – 14 m là loại nước nhạt, nhưng sau khi người dân sử dụng nước biển để làm muối và khai thác khoáng sản titan, độ mặn trong các giếng khai thác tăng lên. Ranh giới mặn - nhạt trong tầng qp vào mùa khơ hạn đã vào sâu phía đất liền đến 250 m (vùng Can Lộc, Thạch Hà, Cẩm Xuyên, TP Hà Tĩnh) và đến 120 m (vùng Đức Thọ, Nghi Xuân và Kỳ Anh). Theo tài liệu của Sở Tài nguyên - Môi trường Hà Tĩnh (2013) cho thấy, hiện nay nước mặn đã lấn sâu vào các sông ven biển của tỉnh trên 10 km và nước biển cũng cao hơn 10 năm trước làm cho sự xâm mặn ngày càng mở rộng, trên 80% giếng khơi mới đào 2 năm gần đây ở vùng giáp biển đã bị nhiễm mặn không sử dụng được.
Mực nước biển dâng cùng với giảm lưu lượng thượng nguồn, xâm nhập mặn sâu hơn. Do đó ranh giới xâm nhập mặn trên các dịng sơng chính vượt qua các cửa lấy nước hiện nay làm mặn xâm nhập sâu vào nội đồng. Trong điều kiện BĐKH và NBD sẽ làm cho một số vùng úng trũng khó tiêu thốt, nước lưu cữu trong nội đồng làm tăng khả năng bị nhiễm phèn. Việc xây dựng các cơng trình ứng phó với BĐKH và NBD như các cống, đập ngăn mặn, các đê bao phòng chống lũ, cũng làm tăng khả năng ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến chất lượng nước cấp cho sinh hoạt vùng nội đồng. Thực tế xảy ra ở nhiều nơi, nước thải, chất thải sinh hoạt và chăn ni từ các hộ
69
gia đình khơng được quản lý đúng cách gây ơ nhiễm môi trường nước. Việc xây dựng các cống đập ngăn mặn và trữ nước ngọt cũng đồng thời với việc ngăn lưu thơng dịng chảy, làm mức độ ô nhiễm nước mặt càng thêm trầm trọng, đặc biệt đối với các kênh nội đồng. Kết quả khảo sát điều tra cho thấy, hiện tượng nước mặt bị ô nhiễm do ảnh hưởng bởi cơng trình ứng phó với BĐKH và NBD phổ biến ở hầu hết các vùng trong tỉnh, đặc biệt là ở các huyện Nghi Xuân, Lộc Hà, Thạch Hà, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh.
Do ảnh hưởng bởi BĐKH và NBD, tình hình ngập lũ gia tăng, ngập sâu tăng thêm làm ảnh hưởng đến cấp nước nông thôn. Một số giếng khoan, giếng đào bị ngập khơng thể sử dụng, và hiện có trên 114km2 diện tích đất bị nhiễm mặn, vào mùa khơ hạn, diện tích trên cịn gia tăng ảnh hưởng khơng nhỏ đến các hoạt động dân sinh và phát triển kinh tế của khu vực. Nước ngập có thể làm nhiễm bẩn tầng nước ngầm thông qua hệ thống các giếng hỏng không sử dụng. Lũ ngập các khu vực dân cư vùng trũng thấp làm lan truyền chất bẩn, chất thải sinh hoạt và chăn nuôi từ khu vực dân cư ra nguồn nước, gây ô nhiễm nguồn nước. Cũng do ảnh hưởng của BĐKH và NBD, một số cơng trình thu và trạm bơm nước thơ đặt ở ven sông bị ngập lũ không sử dụng được phải dừng hoạt động. Các cơng trình cấp nước bị ảnh hưởng bởi ngập lũ tăng phổ biến tại Nghi Xuân, Lộc Hà, Thạch Hà, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh.
Do ảnh hưởng của BĐKH và mực NBD, khiến nước mặn xâm nhập sâu, cộng thêm sự ô nhiễm nguồn nước, khiến người dân chuyển dần sang sử dụng nước ngầm ở nhiều địa phương. Nguồn nước ngầm ngồi mục đích khai thác sử dụng cho sinh hoạt còn được người dân khai thác sử dụng phục vụ cho mục đích sản xuất cơng nghiệp, nông nghiệp, tưới, nuôi trồng thủy sản. Nguồn nước ngầm ở nhiều địa phương và vùng ven biển đã và đang khai thác một cách tràn lan, chưa theo quy hoạch hoặc khơng có quy hoạch, khơng có sự quản lý hợp lý, dẫn đến sự suy giảm mực nước ngầm. Do ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn, nguồn nước mặt bị nhiễm mặn, một số trạm cấp nước đô thị và công nghiệp với công suất lớn được xây dựng cũng sử dụng nguồn nước ngầm thay vì sử dụng nước mặt dẫn tới nước ngầm bị khai thác quá mức, mực nước ngầm thêm suy giảm, tăng nguy cơ nhiễm mặn tầng nước ngầm. Các địa phương có mực nước ngầm suy giảm mạnh đặc biệt phải kể đến như ở Nghi Xuân, Đức Thọ, Lộc Hà, Thạch Hà, TP Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh.
70
3.4.2. Tác động tới các hệ sinh thái tự nhiên
Xâm nhập mặn từ nước biển dâng sẽ làm suy giảm chất lượng nước ở các sông (đặc biệt là đoạn cửa sông), hồ, ao và mạch nước ngầm khu vực. Suy thoái này sẽ lần lượt dẫn đến căng thẳng về nguồn nước nhạt hiện có. Đây là vấn đề đã và đang có những ảnh hưởng nhất định tại nhiều khu vực của vùng với mức độ khác nhau. Nước biển dâng cũng sẽ làm trầm trọng thêm tác động của chất lượng nước của các cơn bão và triều cường, có thể làm các nguồn ơ nhiễm phát tán ra ngoài. Trong thực tế, những hiện tượng thời tiết cực đoan có thể làm giảm chất lượng nước. Ô nhiễm có thể dẫn đến nguy cơ lan truyền các bệnh có mầm mống trong mơi trường nước, chẳng hạn như bệnh tả và bệnh ngoài da. Mực nước biển dâng cũng xuất hiện rủi ro lớn hơn, chẳng hạn như làm cho sản lượng nông nghiệp giảm xuống, làm ảnh hưởng đến đời sống cư dân sống dọc theo vùng ven biển. Ngoài việc làm ảnh hưởng đến chất lượng nước để uống và canh tác, các tác động của khí hậu đến nhiệt độ nước bề mặt, nước biển dâng và xâm nhập mặn mạnh mẽ có thể gây hại cho hệ sinh thái thủy vực trong vùng, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của hiện tượng tảo nở hoa và hiện tượng phú dưỡng, có thể tác động tiêu cực đến các loài nhạy cảm.
BĐKH và NBD tác động đến hệ sinh thái (HST) trước hết là sẽ trực tiếp tác