Động thái nước dưới đất tầng chứa nước này thay đổi theo mùa. Tầng chứa nước thuộc loại không áp, nguồn cung cấp là nước mưa, nước mặt và nước từ các tầng chứa nước phía trên chảy xuống. Miền thoát là các suối nhỏ, qua các rãnh xâm thực, khe nứt của đất đá ngấm xuống tầng chứa nước nằm dưới.
e. Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt - karst trong các trầm tích carbonat xen lục nguyên hệ Devon, thống dưới - giữa hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq)
Tầng chứa nước Nà Quản có diện phân bố ở khu vực phía bắc vùng nghiên cứu. Thành phần đất đá chứa nước bao gồm: đá phiến thạch anh - sericit, cát kết, đá vôi sét, đá vôi silic, phiến sericit, đá vôi phân lớp mỏng đến dày. (Ảnh 15)
Tính chất lý học của nước: nước trong, không mùi, vị nhạt; loại hình hóa học: Bicarbonat calci.
Ảnh 15. Điểm xuất lộ nước trong đá vôi silic thuộc hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) khu vực thôn Hấu Đề.
Động thái nước nước dưới đất tầng chứa nước Nà Quản thay đổi theo mùa. Tầng chứa nước thuộc loại không áp, nguồn cung cấp là nước mưa, nước mặt và nước từ các tầng chứa nước phía trên ngấm xuống. Miền thoát qua các rãnh xâm thực, hang hốc karst, khe nứt của đất đá ngấm xuống tầng chứa nước nằm dưới.
f. Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt - karst trong các trầm tích carbonat xen lục nguyên hệ Devon, thống dưới hệ tầng Mia Lé (D1 ml)
Thành phần đất đá chứa nước bao gồm: đá vơi, đá vơi hoa hóa, đá phiến sericit, đá phiến silic, cát kết, bột kết, đá phiến sét, sét vôi nên khả năng chứa nước kém, được xếp vào tầng có mức độ giàu nước kém.
Tính chất lý học của nước: nước trong, không mùi, vị nhạt; loại hình hóa học: Bicarbonat calci.
Động thái nước dưới đất tầng chứa nước này thay đổi theo mùa. Tầng chứa nước thuộc loại không áp, nguồn cung cấp là nước mưa, nước mặt và nước từ các tầng chứa nước phía trên ngấm xuống. Miền thoát qua các rãnh xâm thực, khe nứt của đất đá ngấm xuống tầng chứa nước nằm dưới.
1.5.3. Hiện trạng khai thác và sử dụng nước trên khu vực nghiên cứu
Qua số liệu điều tra, khảo sát, trên khu vực nghiên cứu người dân đang sử dụng nước sinh hoạt được lấy từ 02 trạm bơm tập trung đó là trạm bơm Làng
Nghiến được xây dựng từ năm 1997 tại tổ 4 (Ảnh 16) và trạm cấp nước sạch thị trấn Đồng Văn có lưu lượng 300m3/ngày, đêm đưa vào vận hành từ tháng 10 năm 2014 (Ảnh 17). Ngoài ra, ở các khu vực lân cận, người dân chủ yếu sử dụng nước tại các nguồn xuất lộ được xây thành bể chứa dẫn về từng thôn nhưng hiện tại các cơng trình này đang bị xuống cấp trầm trọng và người dân vẫn phải đến tận nơi để giặt giũ cùng như chở nước về sử dụng.
Ảnh 16. Trạm bơm nước Làng Nghiến xây dựng năm 1997, đặt tại tổ 4 thị trấn
Đồng Văn
Ảnh 17. Trạm cấp nước sạch TT. Đồng Văn có lưu lượng bơm 300m3/ngày, đêm, vận hành từ tháng 10 năm 2014.
Hiện nay tại thị trấn Đồng Văn, dịch vụ du lịch và kinh tế phát triển rất rầm rộ dẫn đến tình trạng khan hiếm nước do lưu lượng tại 02 trạm bơm tập trung không cung cấp đủ cho hàng loạt các nhà hàng, khách sạn. Chính vì vậy, người dân đã tự khoan giếng để sử dụng nguồn nước ngầm.
Theo số liệu thống kê, khảo sát, tại trung tâm thị trấn Đồng Văn đã có tổng cộng 22 giếng khoan với chiều sâu dao động từ 25 đến 45m, đặc biệt có lỗ khoan tại trạm cấp nước sạch thị trấn Đồng Văn có chiều sâu 80m. Các giếng khoan tập trung nhiều ở khu vực tổ 2 thị trấn Đồng Văn nơi có địa hình thấp nhất trong thị trấn (14 lỗ khoan), ít hơn ở khu vực đường vành đai (4 lỗ khoan) và rải rác ở tổ 5 (2 lỗ khoan), phía đơng nam thị trấn 1 lỗ khoan (Hình 7). Mực nước tĩnh tại các lỗ khoan ở độ sâu 1m vào mùa khô và khoảng 0.5m vào mùa mưa, có khi chảy tràn miệng lỗ khoan khi có mưa lớn (lỗ khoan đối diện khách sạn Lâm Tùng), đây có thể trùng với độ sâu mực nước ngầm trong lớp phủ Đệ tứ. Các số liệu khảo sát cũng cho thấy, các giếng khoan đều gặp nước ngầm ở độ sâu 17-20m trong tầng đá vôi dập vỡ, nứt nẻ và người dân chủ yếu khai thác, sử dụng nước ngầm ở độ sâu này.
Việc khoan giếng và khai thác nước ngầm trong tầng chứa nước karst một cách tràn lan, khơng có quy hoạch như hiện nay tại thị trấn Đồng Văn tiềm ẩn nguy
cơ làm hạ thấp gương nước ngầm ở tầng chứa nước này kéo theo các hiện tượng TBĐC có thể xảy ra như sập sụt, ô nhiễm nguồn nước, v.v. Ví dụ điển hình cho dạng TBĐC này là hiện tượng sập, sụt ở thành phố Lai Châu gây ảnh hưởng rất lớn đến việc quy hoạch và phát triển của địa phương này [1]. Chính vì vậy, cần thiết phải đưa ra những đánh giá, giải pháp kịp thời để hạn chế hiện trạng khai thác nước ngầm tràn lan đang diễn ra trên thị trấn Đồng Văn qua đó giảm thiểu các nguy cơ xảy ra TBĐC, phục vụ phát triển bền vững trên khu vực này.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cách tiếp cận
2.1.1. Tiếp cận kế thừa
Sử dụng kế thừa có chọn lọc các kết quả đã cơng bố trên khu vực nghiên cứu về cấu trúc địa chất, địa tầng, các hệ thống đứt gãy kiến tạo, địa chất thủy văn, hang động, v.v. làm tiền đề giải quyết các mục tiêu, nhiệm vụ đã đề ra của Luận văn.
Qua thu thập, phân tích các tài liệu đã cơng bố có thể thấy khu vực thị trấn Đồng Văn có lịch sử nghiên cứu địa chất lâu dài, các cơng trình nghiên cứu rất đa dạng và phong phú đã xác định được đặc điểm địa tầng, bối cảnh kiến tạo trên khu vực CNĐ Đồng Văn, một số cơng trình đã nghiên cứu về đặc điểm địa chất thủy văn nhưng kết quả cịn ở mức sơ bộ và ở quy mơ các đơn vị cấu tạo lớn. Cụ thể:
Từ lâu, các nhà địa chất người Pháp đã đến vùng cao nguyên đá Đồng Văn nghiên cứu về cổ sinh, địa tầng và cấu trúc địa chất. G.Zenin (1907) là người đầu tiên phát hiện ra các cấu trúc địa chất vịng cung Đơng Bắc Bắc Bộ, tiếp theo là J. Deparat (1914) với các cơng trình địa chất về vùng thượng du Bắc Bộ và Hà Giang [23]. Trong thời kỳ 1941-1952, J. Fomaget và E. Saurin đã xây dựng bản đồ địa chất Đông Dương, một số yếu tố cấu trúc địa chất của lãnh thổ được xác lập, trong đó Hà Giang thuộc yếu tố thượng Bắc Bộ [25,26].
Sau năm 1954, các nhà địa chất Việt Nam dưới sự giúp đỡ của chuyên gia Liên Xô E.A. Dovjikov (1959-1965) [24] đã điều tra, khảo sát xây dựng bản đồ địa chất miền bắc Việt Nam và kết quả đã thành lập được sơ đồ phân vùng kiến tạo miến bâc Việt Nam do Trần Văn Trị chủ biên và nnk (1996, 2008, 2014) [15]. Sơ đồ này xếp khu vực Đồng Văn - Hà Giang vào đới cấu tạo sông Hiến thuộc miền chuẩn uốn nếp Đông Bắc Việt Nam, đây là một rift nội lục nằm chồng lên vỏ lục địa Paleozoi, cấu thành chủ yếu bởi đá vôi Carbon-Permi và lục nguyên-núi lửa Trias sớm. Ngồi ra cịn rất nhiều các cơng trình khác nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc - kiến tạo khu vực Đồng Văn và lân cận tiêu biểu như: Bản đồ địa chất tờ Bảo Lạc, tỷ lệ 1:200.000, do Hồng Văn Tình chủ biên và nnk, 1976; Địa tầng các trầm tích Phanerozoi ở Đông Bắc Bộ của Đặng Trần Huyên và nnk, 2007, v.v.
Ngoài các nghiên cứu về địa chất, địa tầng, cấu trúc - kiến tạo, từ năm 2003 tới nay, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản đã phối hợp với các nhà hang động Bỉ và tỉnh Hà Giang đã tiến hành 3 đợt khảo sát về địa chất karst và hang động vào các năm 2003-2004, 2005-2006 và 2009-2010 trên khu vực CNĐ Đồng Văn [27, 30]. Kết quả cho thấy ở khu vực Đồng Văn các hang chủ yếu phát triển theo phương
TB-ĐN, theo chiều thẳng đứng, cuối hang thường có một đoạn ngắn phát triển ngang và thường kết thúc bằng các siphone ở độ cao khoảng 950-1050m, tương đương với các điểm xuất lộ nước karst ở khu vực Đồng Văn và ở ranh giới giữa đá vơi với các trầm tích lục ngun chắn nước nằm dưới. Đặc điểm này phản ánh rõ nét chế độ hoạt động kiến tạo có ảnh hưởng tới quá trình hình thành hang, mở ra tiền đề tìm kiếm nước cho huyện Đồng Văn ở một độ sâu nhất định (950 - 1050 m).
Trong 5 năm (2007-2012) các dự án của Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc đã áp dụng đồng bộ các giải pháp kỹ thuật hiện đại như phân tích ảnh viễn thám, các phương pháp địa vật lý rồi tiến hành khoan trên khu vực CNĐ Đồng Văn, kết quả đã phát hiện ra rất nhiều các nguồn nước dưới đất có lưu lượng lớn, chất lượng tốt. Kế thừa kết quả Điều tra, đánh giá của các giai đoạn trước, Liên đoàn đã phối hợp với UBND tỉnh Hà Giang đầu tư thực hiện Dự án “Khảo sát đánh giá lại thực trạng nguồn nước và xây dựng cơng trình cấp nước cho
thị trấn Đồng Văn”. Kết quả đã thi công và kết cấu thành công 02 giếng khoan khai
thác với công suất khai thác 300m3/ngày đêm, cấp nước cho khoảng 10.000 người dân trên địa bàn thị trấn Đồng Văn, tuy nhiên công suất này mới chỉ đáp ứng được khoảng 70% lượng nước cho người dân tại đây vào mùa khơ và với tình hình phát triển hiện tại, việc thiếu nước là không thể tránh khỏi [21].
Năm 2010, Đề tài “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ phương
pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
do Nguyễn Văn Lâm chủ trì, trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa chất thủy văn, địa hình, địa mạo và khí tượng thủy văn đã đưa ra được các đặc điểm về sự hình thành, quy luật phân bố karst và nước ngầm karst vùng Đông bắc Việt Nam.
Từ năm 2013 đến nay, Dự án “Nghiên cứu triển khai công nghệ khai thác, sử
dụng bền vững tài nguyên nước ở các vùng núi đá vôi Việt Nam, áp dụng thử nghiệm ở một số khu vực thuộc Cơng viên Địa Chất tồn cầu Cao Ngun đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang” do Trần Tân Văn chủ trì thực hiện với các kết quả về điều tra,
khảo sát địa chất cấu trúc, địa chất-địa mạo karst, địa chất thủy văn, phân tích ảnh viễn thám, v.v. đã khoanh định được các cấu trúc địa chất thuận lợi cho việc lưu trữ nước mặt/nước ngầm ở vùng đá vôi tại khu vực Cao nguyên đá Đồng Văn.
Xuyên suốt toàn bộ Luận văn, học viên sử dụng kết quả từ các cơng trình nghiên cứu đã cơng bố sau:
- Sử dụng các kết quả nghiên cứu, cập nhật địa tầng trong tài liệu “Bản đồ địa chất nhóm tờ Bảo Lạc” do Hồng Xuân Tình chủ biên và nnk, 1976; giáo trình “Các phân vị địa tầng Việt Nam” do Tống Duy Thanh và Vũ Khúc chủ biên; báo
cáo kết quả Đề tài “Địa tầng các trầm tích Phanerozoi ở Đơng Bắc Bộ” do Đặng
Trần Huyên chủ biên và nnk, 2007
- Theo Trần Văn Trị, Vũ Khúc (2014) CNĐ Đồng Văn nằm trong khối cấu trúc Đông Bắc Bộ, trải qua lịch sử phát triển kiến tạo đa kỳ từ giữa Paleozoi đến Kainozoi với 3 pha kiến tạo ghi nhận được rõ nét. Trong Kainozoi, khu vực này xảy ra pha biến dạng dòn với biểu hiện hoạt động đứt gãy cơ chế trượt bằng tái hoạt động trên các đứt gãy hình thành trước đó tn theo tính chất dịch trượt của đứt gãy Sơng Hồng.
- Kết quả nghiên cứu cấu trúc kiến tạo từ Đề tài KHCN “Điều tra nghiên cứu
các Di sản Địa chất và đề xuất xây dựng Công viên Địa chất ở miền bắc Việt Nam”
do Trần Tân Văn chủ biên và nnk, 2010, cho rằng vùng nghiên cứu nằm trên hai khối cấu trúc: đới Sông Hiến và đới Lũng Cú, hai đới này được phân cách với nhau bởi đứt gãy Má Lầu - Đồng Văn - Lùng Thàng (F6) và đứt gãy này đã được mô tả khá chi tiết trong báo cáo kết quả của Đề tài.
- Ngoài ra, kết quả thành lập sơ đồ địa chất 1:50.000 khu vực CVĐC Toàn cầu CNĐ Đồng Văn của Dự án “Nghiên cứu triển khai công nghệ khai thác, sử
dụng bền vững tài nguyên nước ở các vùng núi đá vôi Việt Nam, áp dụng thử nghiệm ở một số khu vực thuộc Cơng viên Địa chất Tồn cầu Cao ngun đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang” do Trần Tân Văn làm chủ nhiệm là một trong những tài liệu
quan trọng trong việc tiếp cận và thành lập sơ đồ địa chất trên vùng nghiên cứu.
2.2.2. Tiếp cận hệ thống
Trên vùng karst, nước ngầm di chuyển rất nhanh theo các hệ thống khe nứt, đứt gãy và hang động nên để tính toán được trữ lượng nước ngầm cần giải quyết được bài toán xác định các cấu trúc chứa nước. Để có cơ sở khoanh định bồn thu nước và cấu trúc chứa nước, tiền đề cấu trúc địa chất được sử dụng nhằm làm sáng tỏ cơ chế, các giai đoạn hình thành cấu trúc địa chất vùng, xác định sự phân bố của các tầng chứa, chắn nước trong cấu trúc địa chất đó.
Trũng kiến tạo là dạng địa hình có quá trình thành tạo liên quan với các hoạt động kiến tạo hội tụ, tách giãn và chuyển dạng. Các ranh giới mảnh hội tụ tạo ra các trũng trước núi qua sự nén ép của va chạm giữa vỏ lục địa và vỏ đại dương theo quy luật đẳng tĩnh. Trong bối cảnh kiến tạo căng giãn ở ranh giới tách giãn nơi xảy ra tách giãn lục địa có thể tạo ra trũng đại dương mới; đại dương thực sự hoặc là đới tách giãn. Trũng kéo toạc (pull-apart) là trũng kiến tạo được hình thành trong bối cảnh kiến tạo mà yếu tố trượt bằng chiếm ưu thế. [35]
BiTrũng kéo toạc (pull-apart) là là biến dạng không liên tục mà sản phẩn để lại là rất nhiều loại hình cấu tạo khác nhau tiêu biểu như khe nứt, mặt trượt đứt gãy, đới dập vỡ, v.v. [13] là các cấu trúc thuận lợi cho việc lưu trữ và vận chuyển nước ngầm. Dựa trên việc nghiên cứu, đo đạc những dấu hiệu còn để lại trên mặt trượt cũng như các cấu trúc đi kèm sẽ xác đrũng kéo toạc (pull-apart) là là biến dạng không liên tục mà sản phẩn để lại là rất nhiều loại hình qua đó khơi phục lại các trường ứng suất kiến tạo và các giai đoạn phát triển cấu trúc địa chất của vùng.
2.2. Cơ sở lý luận
2.2.1. Đặc điểm thủy văn karst
Karst là kết quả của quá trình tương tác (chủ yếu là hịa tan) giữa đá vơi, nước, khí cacbonic và các yếu tố sinh học khác. Quá trình karst hóa địi hỏi một thời gian dài hàng triệu năm mới có thể hình thành nên những cảnh quan karst hiện đại.
Trong tự nhiên, nước tồn tại ở nhiều trạng thái, lưu chuyển trong một chu trình kín là: hơi nước (khơng khí, mây) → mưa → nước trên mặt đất (sơng, suối, ao, hồ, biển và các khối băng), nước dưới đất (trong đới thơng khí gần mặt đất, nước ngầm dưới sâu và nước dính bám vào thảm thực vật) → bốc hơi. Nước mặt và nước dưới đất quan hệ mật thiết với nhau. Khi di chuyển, một phần nước mặt thấm qua lớp đất phủ xuống dưới đất. Ngược lại, nước ngầm cũng có thể xuất lộ trên mặt đất, nhập vào sông suối và đổ ra biển.
Quá trình lưu chuyển nước karst cũng tn theo chu trình kín nhưng có một số đặc trưng riêng (Hình 8) đó là:
- Trong vùng karst, nguồn nước mặt rất khan hiếm, trừ những thung lũng lớn, thấp, có lớp đất phủ tương đối dày đóng vai trị như một màn chắn ngăn khơng cho nước mặt thấm chảy xuống dưới. Đây chính là miền thoát của hệ thống nước