Bảng 3.1. Mối quan hệ giữa loại đứt gãy và tiềm năng nước dưới đất
Loại đứt gãy Mức độ triển vọng
Đứt gãy chờm nghịch Rất kém triển vọng
Đứt gãy trượt bằng Kém triển vọng
Đứt gãy thuận Triển vọng trung bình
Đới dập vỡ Triển vọng nhiều
Đứt gãy tách mở Triển vọng rất nhiều
Nguồn [16]
* Mật độ Lineament:
Trong viễn thám, thuật ngữ lineament được sử dụng để miêu tả các yếu tố dạng tuyến có thể phân tích được trên ảnh. Cịn trên góc độ địa chất, các lineament có thể là các đối tượng như: các đứt gãy, các đới cà nát, các thung lũng rift, khe nứt, các phân lớp dạng tuyến, đường địa hình do sụt lún hoặc sống núi, đường dạng tuyến do các trường khí hậu và dầu, sự xuất hiện của các mạch nước phun, các đường dị thường trọng lực, từ trường, thảm thực vật dạng tuyến,… [16].
Trong tìm kiếm thăm dị nước dưới đất (đặc biệt ở các vùng đá cứng), thông số mật độ lineament rất được quan tâm, bởi nó phần nào phản ảnh mức độ khơng đồng nhất của đất đá nói cách khác là mức độ dập vỡ của đất đá, mật độ lineament càng cao thì tiềm năng nước dưới đất càng lớn. Tuy nhiên, để triết tách được các lineament cho thơng tin hồn tồn địa chất thì qui trình triết tách phải được tiến hành một cách cơng phu [30] và q trình thực hiện gặp khơng ít khó khăn như:
+ Tài liệu để triết tách các đối tượng lineament chủ yếu là các ảnh viễn thám dựa trên: các cửa sổ lọc khác nhau, ảnh tỷ lệ kênh phổ, ảnh tổ hợp màu, ảnh
thành phần chính... Ngồi ra, cịn kết hợp với các tài liệu về trọng lực, từ
trường, mơ hình số độ cao DEM...
+ Khi triết tách các đối tượng lineament, sử dụng đồng thời cả phương pháp giải đoán tự động (sử dụng các thuật toán-phần mềm như: Envi, PCI Geomatica...) và giải đốn ảnh bằng mắt (người giải đốn cần có kiến thức, kinh nghiệm về cả hai lĩnh vực viễn thám và địa chất).
+ Các cấu trục dạng tuyến được lựa chọn và đối sánh với các dữ liệu địa chất, thực địa để loại bỏ các đối tượng dạng tuyến không phải địa chất.
+ Riêng đối với khu vực nghiên cứu của luận văn, do diện tích lớn (9.690,46 km2) nên để triết tách được các đối tượng lineament địi hỏi tốn nhiều thời gian và cơng sức.
Từ những trình bày ở trên, mặc dù mật độ lineament là một yếu tố tương đối quan trọng ảnh hưởng tiềm năng nước dưới đất nhưng do không thể thu thập được tài liệu và việc tự xác định nó đối với bản thân tác giả là khó khả thi nên trong luận văn này thông số mật độ lineament khơng được đưa vào tính tốn tiềm năng nước dưới đất.
*Cấu trúc địa chất:
Cấu trúc địa chất yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất bởi chính nó là yếu tố tạo nên không gian lưu trữ nước dưới đất hay khả năng nước có thể được lưu giữ lại hay di chuyển đi nơi khác. Mỗi cấu trúc địa chất khác nhau có triển vọng chứa nước khác nhau (Bảng 3.2) [16]. Muốn tìm hiểu rõ các cấu trúc địa chất này (sự hình thành, sự phân bố trong khơng gian...) cần nghiên cứu ở mức độ chi tiết bằng nhiều phương pháp khác nhau (viễn thám, địa vật lý, khoan....). Tuy nhiên, do sự hạn chế về tài liệu nên thông số này sẽ khơng được đưa vào tính tốn tiềm năng nước dưới đất.
Bảng 3.2. Triển vọng nước dưới đất của một số cấu trúc địa chất chính
Loại cấu trúc Mức độ triển vọng
Vòm xâm nhập Rất kém triển vọng
Nếp lồi
Phức nếp lồi
Vòm nâng
Kém triển vọng
Cấu trúc đơn nghiêng Triển vọng trung bình
Cấu trúc nằm ngang
Phức nếp lõm Triển vọng nhiều
Nếp lõm Rất triển vọng
Nguồn [16] 3.2.2. Yếu tố địa hình
Địa hình và những hợp phần của nó (độ dốc, độ cao, hướng địa hình, chiều dài
sườn...) ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất theo hình thức gián tiếp và theo những cơ chế tương đối phức tạp. Bởi lẽ, địa hình ảnh hưởng đến sự phân bố lượng mưa (hướng, sự che - chắn của các dãy núi), các điều kiện của quá trình thấm, mạng thủy văn, bề dày vỏ phong hóa, trong khi những yếu tố hay điều kiện này lại cũng ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất.
Độ dốc địa hình ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất thơng qua q trình thấm nước từ trên mặt xuống các tầng chứa nước bên dưới. Địa hình càng dốc, khả năng thoát nước mặt càng lớn và ngược lại độ dốc càng nhỏ khả năng thoát nước mặt càng chậm. Do đó, nước mặt có nhiều thời gian hơn để thấm xuống các tầng chứa nước bên dưới và lượng nước mặt cung cấp cho nước dưới đất cũng sẽ tăng lên [21]. Với một nguồn cung cấp nước có thể tích nhất định, khi độ dốc càng lớn, thế năng của dòng mặt càng lớn, tốc độ chảy của dòng mặt càng cao dẫn đến nguồn cung nhanh chóng cạn kiệt, thời gian của q trình thấm ngắn. Do đó, mà phần lớn nước nước bị chảy tràn sang khu vực khác thay cho việc ngấm xuống tầng chứa nước bên dưới.
Lượng mưa là một yếu tố ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất, nó khơng những chịu ảnh hưởng của bản thân các yếu tố khí tượng (gió, ẩm…) mà nó cịn chịu sự chi phối mạnh của địa hình khu vực. Với những địa hình có hướng và độ cao thuận lợi sẽ đóng vai trị như chiếc rào, chắn những luồng gió chứa nhiều hơi nước và đây là điều kiện thuận lợi để xảy ra mưa. Lúc đó, tại bên sườn chắn gió sẽ có lượng mưa cao hơn so hẳn với sườn bên kia và như thế rõ ràng địa hình ảnh hưởng đến sự phân bố lượng mưa. Tuy nhiên, để tránh trường hợp một yếu tố được đánh giá nhiều lần, yếu tố lượng mưa sẽ được trình bày cụ thể ở phần 3.2.3 của chương 3.
Vỏ phong hóa ngồi liên quan đến thành phần thạch học cịn chịu sự chi phối của độ dốc và hướng sườn địa hình. Với sườn có hướng đón được nhiều bức xạ nhiệt và độ dốc nhỏ sẽ thuận lợi q trình phong hóa và tích tụ các vật liệu phong hóa, từ đó làm tăng chiều dày vỏ phong hóa mà nhiều trường hợp vỏ phong hóa cũng là những đối tượng có khả năng chứa nước nhất định. Do thiếu các tài liệu về phân loại và bề dày vỏ phong hóa của khu vực nghiên cứu nên yếu tố này sẽ được suy luận và đánh giá cùng với quá trình đánh giá ảnh hưởng của thành phần thạch học đến tiềm năng nước dưới đất.
Mạng sơng suối ngồi chịu ảnh hưởng của chế độ kiến tạo khu vực, thành phần thạch học còn chịu ảnh hưởng của địa hình khu vực. Với địa hình có độ dốc lớn, phân cắt mạnh sẽ tạo ra mạng sông suối vừa ngắn lại vừa dốc và có lưu vực nhỏ làm khả năng điều tiết nước kém, ảnh hưởng đến quá trình thấm nước của đất đá. Tương tự như yếu tố lượng mưa, yếu tố mạng sơng suối sẽ được trình bày rõ hơn ở mục 3.2.6.
Như vậy, với yếu tố đặc điểm địa hình, trong luận văn này thơng số độ dốc địa hình sẽ được lựa chọn làm thơng số đặc trưng, đại diện để tính tốn tiềm năng nước dưới đất cho khu vực nghiên cứu.
3.2.3. Yếu tố lượng mưa
Với một khu vực nghiên cứu nhất định nào đó, thơng thường nước dưới đất ở khu vực đó chịu sự chị phối của ba nguồn cung cấp chủ yếu là: nước mưa, nước mặt, nước dưới đất từ nơi khác đưa tới. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng khu vực mà vai trò tương đối của các nguồn cung cấp này đối với nước dưới đất được thể hiện là mạnh hay yếu. Riêng với địa bàn tỉnh Kon Tum, nước mưa là nguồn cung cấp chủ yếu cho nước dưới đất, tổng lượng dòng chảy mặt của Tỉnh là khá lớn và chủ yếu là do lượng mưa nội Tỉnh tạo ra còn lượng mưa từ ngoại Tỉnh chảy vào là không đáng kể [18]. Như vậy, với tỉnh Kon Tum lượng mưa có ảnh hưởng tương đối quan trọng đến tiềm năng chứa nước dưới đất của Tỉnh.
Mối quan hệ của mưa đến tiềm năng nước dưới đất được thể hiện qua hai thơng số chính là cường độ và lượng mưa. Nhìn chung, mối quan hệ giữa lượng mưa và tiềm năng nước dưới đất tuân theo qui luật là: “lượng mưa càng lớn thì tiềm
năng nước dưới đất càng lớn”. Khi lượng mưa càng lớn tức lượng nước cung cấp
càng lớn, lúc này nguồn cung rồi rào nên nước càng có điều kiện thấm xuống các tầng chứa nước bên dưới, từ đó làm tăng trữ lượng của nước dưới đất.
Với thông số cường độ mưa, khi xét hai trận mưa có cùng lượng mưa nhưng khác nhau về cường độ thì nhìn chung trận mưa có cường độ nhỏ, thời gian mưa kéo dài sẽ thuận lợi cho quá trình thấm nước mặt xuống các tầng chứa nước bên dưới hơn là so với trận với cường độ lớn và xảy ra trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, do thơng số lượng mưa trung bình năm thường dễ tính tốn và có ý nghĩa hơn nhiều so với thơng số về cường độ (khó thống kê do có nhiều trận mưa và trong mỗi trận mưa, cường độ cũng khác nhau giữa các vị trí) nên trong luận văn này, để thuận tiện cho q trình tính tốn đồng thời vẫn đảm bảo u cầu về độ chính xác thì thơng số lượng mưa trung bình năm sẽ được sử dụng để đánh giá tiềm năng nước dưới đất.
3.2.4. Yếu tố lượng bốc hơi
Trong khi lượng mưa trung bình năm là nguồn cung cấp cho nước dưới đất thì lượng bốc hơi tiềm năng trung bình năm lại ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất dưới hình thức làm giảm nguồn cung cho nước dưới đất. Lượng bốc hơi ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất tuân theo tỷ lệ nghịch, tức là lượng bốc hơi càng lớn thì tiềm năng nước dưới đất càng giảm. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của lượng bốc hơi đến tiềm năng nước dưới đất là khơng lớn nên có trọng số nhỏ (sẽ được trình bày cụ thể ở mục 3.3.2 chương 3).
3.2.5. Yếu tố thảm thực vật
Thảm thực vật ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ nước mưa để bổ sung cho nước dưới đất, tăng cường sự thấm mao dẫn, chống thất thoát nước do sự bốc hơi nước, ngăn cản q trình hình thành dịng chảy mặt, ảnh hưởng đến mạng sơng suối, ngăn cản q trình xói mịn, tăng lượng mùn trong đất...[16]. Như vậy, thảm thực vật là yếu tố đóng vai trị quan trọng đến sự điều tiết dịng chảy của các nguồn nước nói chung, ảnh hưởng đến qn trình thấm và do đó thảm thực vật cũng là một yếu tố tương đối quan trọng ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất.
Khi mưa rơi từ khơng khí xuống, gặp tán lá rừng sẽ xảy ra va chạm với các tầng lá, một phần nước rơi xuống đất (đã bị giảm đáng kể động năng) và một phần bị các tán lá rừng giữ lại (rừng lá kim ôn đới chiếm 20 - 40%; rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh với cây lá rộng rụng lá á nhiệt đới khoảng 11,4%; rừng lá kim thường xanh á nhiệt đới 34,3%). Ngồi ra, cịn một lượng nước nhất định chảy theo thân cây nhưng chỉ chiếm từ 1 - 3% so với tổng lượng mưa [11]. Sau khi nước mưa rơi xuống mặt đất, nó sẽ chịu sự chi phối của các q trình chính sau: bị hút giữ bởi vật rơi rụng trong rừng, bị rễ cây hấp thụ, ngấm xuống đất, bốc hơi và có thể hình thành các dòng chảy mặt. Các vật rơi rụng, với nhiều lỗ hổng lớn hơn so với đất nên có khả năng giữ nước tương đối lớn, có tác dụng bổ sung nước cho đất, cung cấp
xuất hiện với đất rừng tự nhiên do có khả năng thấm nước cao. Tuy nhiên, khi rừng bị chặt hạ trở nên thưa thớt và độ dốc mặt đất lớn, có thể tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt. Rễ cây có tác dụng tăng khả năng thấm, giảm xói mịn, ngăn cản sự hình thành dịng chảy mặt [11]. Như vậy, để có thể nghiên cứu được sự ảnh hưởng của thảm thực vật nói chung đến tài nguyên nước dưới đất thì cần nghiên cứu tổng hợp sự ảnh hưởng của tất cả các hợp phần của nó. Cụ thể, những chỉ tiêu cơ bản về triển vọng liên quan đến tài nguyên nước dưới đất của thảm thực vật là: độ
che phủ mặt đất; đặc điểm cấu tạo của tán lá; đặc điểm cấu tạo của rễ; sinh khối của kiểu thảm [16].
Trong luận văn này, các tài liệu về thảm thực vật thu thập được ở khu vực nghiên cứu tỉnh Kon Tum chủ yếu là thông tin về kiểu rừng (Hình 2.7), mỗi kiểu lại có các đặc điểm về độ che phủ; đặc điểm tán lá; đặc điểm rễ...khác nhau. Do đó, ứng với mỗi kiểu rừng, dựa vào đặc điểm của các hợp phần của nó để đưa ra đánh giá chung về sự ảnh hưởng của rừng đó đến tài nguyên nước dưới đất. Quá trình phân tích đánh giá tầm quan trọng của các loại rừng khác nhau trên địa bàn tỉnh Kon Tum sẽ được trình bày cụ thể ở mục 3.3.3 chương 3.
Với tỉnh Kon Tum, thảm thực vật ở đây chính là các rừng đầu nguồn của các lưu vực sông suối thuộc lưu vực Sê San, chúng bảo vệ cho các cơng trình thủy điện Yaly, Sê San 3, cơng trình thủy lợi Thạch Nham….Do đó, nếu thảm thực vật ở đây có độ che phủ kém sẽ là một trong những nguyên nhân gây lũ lụt, làm giảm lượng nước bổ sung cho trữ lượng nước dưới đất. Ngược lại, thảm thực vật tốt thì ngồi có lợi ích về mặt kinh tế lâm nghiệp, thủy lợi, thủy điện, góp phần tăng trữ lượng nước dưới đất đảm bảo cung cấp nước trong mùa khơ, giảm lượng dịng mặt vào mùa mưa, đó cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến tài nguyên nước trên địa bàn Tỉnh Kon Tum [18].
3.2.6. Các yếu tố khác
Ngoài các yếu tố chủ yếu tác động đến tiềm năng nước dưới đất đã kể ở các mục trên thì cịn có nhiều các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất như: hiện trạng sử dụng đất, loại đất, vỏ phong hóa, chiều dài - hình dáng –
hướng sườn dốc, các yếu tố về bức xạ nhiệt, chế độ gió, địa mạo, q trình tưới tiêu trong nông nghiệp, nhu cầu sử dụng nước, các hoạt động kinh tế - xã hội…Tuy
nhiên, sự ảnh hưởng của các yếu tố này đến tiềm năng nước dưới đất không quá rõ nét hoặc khó xác định được quy luật rõ ràng nên trong luận văn này không đề cập tới. Tuy vậy, đây cũng là những vấn đề cần nghiên cứu, làm rõ hơn nữa để có thể hiểu được một cách rõ ràng hơn trong nghiên cứu tiềm năng nước dưới đất.
Riêng với yếu tố mạng lưới thủy văn, đây cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất, do nó chi phối q trình thốt nước của các dịng mặt từ đó ảnh hưởng đến lượng nước thấm từ bề mặt xuống các tầng chứa nước bên dưới. Có quan điểm cho rằng thơng số mật độ mạng lưới thủy văn tuân theo tỷ lệ nghịch với tiềm năng nước dưới đất [21]. Tuy nhiên, theo quan điểm của tác giả thì sự ảnh hưởng này tuân theo cơ chế phức tạp hơn nhiều và khơng có qui luật rõ ràng. Nguyên nhân có thể là do mạng sơng suối cũng chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi nhiều các yếu tố khác như: chế độ kiến tạo, thành phần thạch học, địa hình, lượng mưa,
thảm thực vật…Nhìn chung, những đặc điểm về mật độ, hình dạng và các cấp dịng
chảy của mạng lưới thủy văn đều ảnh hưởng đến tiềm năng nước dưới đất nhưng khó xác định được qui luật. Với các sơng lớn thường chảy dọc theo các trũng địa hình có độ dốc nhỏ, ít phân cắt, quanh dịng chảy thường có các lớp trầm tích bở rời (lớp trầm tích này thường có quan hệ thủy lực mật thiết với dòng chảy) nên đặc điểm này sẽ được cân nhắc thêm trong quá trình đánh giá cho điểm đối với yếu tố đặc điểm địa chất (ở mục 3.3.3). Trong khi đó, các nhánh sơng-suối nhỏ thường