3.2 Nội dung phương pháp được lựa chọn
3.2.2 Phân vùng bảo vệ nước dưới đất tầng chứa nước có áp (qp)
Đánh giá khả năng bảo vệ nước dưới đất tầng có áp, tương tự như tầng không áp, trước hết cần chú ý đến các nhân tố tự nhiên, mà quan trọng là sự có mặt của các trầm tích thấm nước yếu. Cách tiến hành đánh giá trạng thái bảo vệ nước dưới đất cũng được chia thành hai bước:
- Bước một: Chú ý nghiên cứu chủ yếu các yếu tố tự nhiên (sự có mặt các lớp sét thấm nước yếu; chiều sâu thế nằm của nước dưới đất - chiều dày lớp cách nước;
chiều dày, thành phần thạch học, tính chất hoá lý và tính chất thấm của đất đá nằm trên tầng chứa nước; khả năng hấp thụ của đât đá; mối liên hệ giữa các tầng chứa nước qh và qp
- Bước hai: Chú ý đến những yếu tố khác – những công trình nhân tạo và đặc điểm của những chất bẩn chính liên quan đến vùng nghiên cứu. Theo phương pháp của UNESCO để đánh giá khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước có áp Pleistocen thì trạng thái bảo vệ của nước dưới đất nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Chúng được chia ra làm 3 nhóm: Tự nhiên, nhân tạo và lý hoá học.
* Những yếu tố tự nhiên chính gồm : + Chiều dày của tầng cách nước
+ Thành phần thạch học của tầng chứa nước + Khả năng hấp thụ của đất đá
+ Mối liên hệ của tầng chưá nước nghiên cứu và tầng chứa nước nằm trên
* Những yếu tố nhân tạo: Bao gồm các điều kiện trong đó các chất gây bẩn tồn tại trên bề mặt, nơi chất thải lưu giữ, ao chứa nước thải, các rãnh thải, các nhà máy công nghiệp, nơi thải nước thải trên nền thấm, tưới bằng nước thải,… và cơ chế di chuyển chất gây nhiễm bẩn xuống nước dưới đất.
* Các yếu tố hoá học: Gồm những tính chất đặc thù của các chất nhiễm bẩn, khả năng dịch chuyển của chúng, hệ số hấp phụ, độ bền hoá học, hoặc thời gian phân huỷ của chất gây nhiễm bẩn và sự tác động lẫn nhau của chất gây nhiễm bẩn với đất đá và nước dưới đất. Sự xâm nhập của chất gây nhiễm bẩn từ tầng chứa nước nằm trên vào tầng chứa nước có áp qua tầng cách nước có thể xảy ra do kết quả của quá trình đối lưu hoặc khuếch tán phân tử hoặc tác động kết hợp của hai quá trình này. Vai trò chính của việc xâm nhập chất gây nhiễm bẩn phụ thuộc quá trình đối lưu, quy mô của nó vượt nhiều lần so với quá trình khuếch tán đơn thuần.
Chỉ tiêu mối quan hệ mực nước cũng rất quan trọng đối với việc đánh giá trạng thái bảo vệ của tầng chứa nước có áp, nó xác định cơ cấu thâm nhập của chất gây nhiễm bẩn vào tầng chứa nước có áp. Nếu mực nước của tầng chứa nước nằm trên được ký hiệu là H1, mực nước của tầng chứa nước nằm dưới là H2, để đánh giá trạng thái bảo vệ của tầng chứa nước chia làm 3 trường hợp:
+ H2 > H1: Tầng chứa nước có áp được coi là được bảo vệ với xác suất cao đối với nhiều loại chất nhiễm bẩn, nếu chừng nào điều kiện này vẫn tiếp tục. Như vậy, có mối quan hệ mực nước khi gradien thẳng đứng hướng từ dưới lên trên (gradien dương), thì sự xâm nhập của chất gây nhiễm bẩn từ tầng chứa nước nằm trên vào tầng chứa nước nằm dưới bằng phương pháp đối lưu là không thể có được. Sự vận chuyển của chất gây nhiễm bẩn qua tầng cách nước vào tầng chứa nước có áp trong điều kiện này chỉ có thể xảy ra theo cơ chế khuếch tán phân tử. Tuy nhiên, sự khuếch tán sẽ ngừng khi gradien nồng độ là yếu tố phát sinh quá trình khuếch tán và gradien thảng đứng của mực nước có chiều ngược nhau.
+ H2 ≈ H1: Khi mực nước của 2 tầng chứa nước trùng nhau thì điều kiện thuỷ động lực ít thuận lợi hơn. Trong trường hợp này không có gradien thẳng đứng của mực nước hướng từ dưới lên trên để ngăn cản sự di chuyển của nước bẩn từ phía trên xuống. Nhưng đồng thời cả gradien mực nước hướng từ phía trên xuống cũng không có. Sự xâm nhập của chất gây nhiễm bẩn từ tầng chứa nước nằm trên xuống tầng chứa nước có áp xảy ra do kết quả sự khuếch tán mà trong những điều kiện này không bị ngăn cản bởi gradien mực nước hướng từ dưới lên.
+ H2 < H1: Đây là điều kiện thuỷ động lực kém thuận lợi nhất là khi mực nước của tầng chứa nước có áp thấp hơn mực nước của tầng chứa nước không áp nằm trên.
Trường hợp này xảy ra gradien thẳng đứng hướng từ trên xuống của mực nước và xuất hiện điều kiện thuỷ động lực cho dòng chảy của nước bị nhiễm bẩn từ tầng chứa nước nằm trên xuèng tầng chứa nước nằm dưới. Việc di chuyển các chất gây nhiễm bẩn qua tầng cách nước sẽ xảy ra do tác động kết hợp giữa đối lưu và khuyếch tán cùng hướng theo một chiều.
Vì vậy mối quan hệ mực nước có ảnh hưởng đến khả năng xâm nhập của chất gây nhiễm bẩn vào tầng chứa nước có áp và có tầm quan trọng lớn đối với điều kiện bảo vệ. Tuy nhiên mối quan hệ mực nước có thể thay đổi theo thời gian và như vậy điều kiện bảo vệ của tầng chứa nước có áp cũng thay đổi.
Trạng thái bảo vệ của nước dưới đất khỏi bị nhiễm bẩn trước hết phụ thuộc vào sự có mặt của trầm tích trên mặt có độ thấm thấp để ngăn cản sự xâm nhập của các chất gây nhiễm bẩn từ trên mặt đất xuống nước dưới đất. Rõ ràng là chiều dày của các trằm tích thấm nước kém nằm trên tầng chứa nước càng lớn, tính thấm của chúng càng thấp và chiều sâu mực nước tầng nghiên cứu càng lớn thì điều kiện tự bảo vệ tự nhiên của nước dưới đất càng thuận lợi và xác xuất bảo vệ nước dưới đất liên quan đến các loại chất nhiễm bẩn và điều kiện thấm của chúng đến nước dưới đất từ mặt đất càng cao. Vì vậy trong việc đánh giá trạng thái bảo vệ nước dưới đất thì phải bắt đầu đánh giá trước hết từ các yếu tố tự nhiên mà quan trọng nhất là chiều dày,
thành phần thạch học và tính chất thấm của đất đá nằm trên tầng chứa nước. Đó là lớp sét ngăn cách giữa hai tầng chứa nước Pleistocen và Holocen vùng nghiên cứu.
Thành phần thạch học của tầng chứa nước Pleistocen chủ yếu là cát hạt trung, cuội sỏi, có tính thấm khác nhau nên tác giả không đưa ra yếu tố này đến khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước để đánh giá. Một yếu tố ảnh hưởng nữa là khả năng hấp thụ của đất đá tầng chứa nước. Tuy nhiên, yếu tố này rất nhỏ nên thường được bỏ qua.
Như vậy, các yếu tố để đánh giá khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước Pleistocen vùng nghiên cứu được tiến hành dựa trên cơ sở 3 chỉ tiêu: Chiều dày, thành phần thạch học và mối quan hệ mực nước. Có thể phân biệt những nhóm chính của mức độ bảo vệ tầng chứa nước có áp như sau:
+ I : Được bảo vệ : nước dưới đất có áp được phủ bởi một tầng cách nước ổn định theo diện tích với bề dày lớp thấm nước yếu mo > 10 m và H2 ≈ H1. Khi đó trạng thái bảo vệ của nước dưới đất được đảm bảo bởi chiều dày lớn của tầng cách nước và bởi điều kiện thuỷ động lực trong đó dòng thấm xuống của nước dưới đất bị nhiễm bẩn từ phía trên không thể xảy ra được. Tuy nhiên, trong nhóm này, mức độ bảo vệ không giống nhau, tuỳ thuộc vào chiều dày của tầng cách nước và sự chênh lệch về mực nước, mức độ bảo vệ càng cao khi mo càng lớn và sự chênh lệch mực nước càng lớn.
+ II : Được bảo vệ có điều kiện : nước dưới đất có áp được phủ bởi một tầng cách nước ổn định theo diện tích không có gián đoạn trong sự liên tục của nó. Xảy ra 2 trường hợp:
a. 5m ≤ mo < 10m và H2 > H1; b. mo > 10m, H2 ≤ H1 + III : Không được bảo vệ : Chia ra 2 trường hợp :
a. Khi tầng cách nước có chiều dày không đáng kể: mo <5 m và H2 ≤ H1; b.
Tầng cách nước không ổn định theo diện tích, có những gián đoạn (các cửa sổ thuỷ lực, đới nứt nẻ mạnh ), H2 ≥ H1.
Cách phân vùng: tương tự như tầng không áp, tầng có áp cần xác định các đại
lượng sau:
+ Cốt cao mực nước tầng chứa nước (qh), được gọi là H1
+ Cốt cao mực nước tầng chứa nước (qp), được gọi là H2 + Chiều dày lớp cách nước phía trên tầng (qp), gọi là mo
+ Chiều dày tầng chứa nước (qp)