Tóm tắt Luận án Đánh giá hiện trạng và dự báo xâm nhập mặn tầng nước ngầm Pleistocene do khai thác nước ngầm vùng ven biển đồng bằng Sông Hồng

trình hình thành, phát triển địa chất và kiến tạo trong vùng. Ngoài ra, hoạt động của các đứt gãy còn tạo ra các đới phá hủy và các hệ thống khe nứt trong các đá gốc, tạo điều kiện cho sự hình thành các tầng chứa nước. Các hệ thống đứt gãy này ảnh hưởng đến cấu trúc, bề dày tầng chứa nước và một phần cũng ảnh hưởng đến đặc điểm chứa nước. I.3.2. Đặc điểm địa chất thủy văn Dựa vào thành phần thạch học - tướng và các đặc điểm địa chất thủy văn như độ xốp, tính thấm, độ giàu nước, đặc điểm thủy động lực của các thành tạo có mặt trên đồng bằng, có thể phân chia mặt cắt địa chất thủy văn ra làm các tầng chứa nước lỗ hổng và các thành tạo địa chất không chứa nước hoặc thấm nước yếu. A. Các tầng chứa nƣớc lỗ hổng:  Tầng chứa nước Holocen trên qh2: (gồm cát bột, sét), độ chứa nước từ nghèo đến TB; gồm nước mặn và nhạt với chiều dày 2.5-28m. Chiều dày lớn nhất bắt gặp là 28m (LK38 phía nam Tiền Hải).  Tầng chứa nước Holocen dưới qh1: (gồm cát, sạn), độ chứa nước từ TB đến giàu; gồm nước mặn, chiều dày 15-25m.  Tầng Pleistocen qp: (cát, sạn, sỏi, cuội), độ chứa nước nước từ giàu đến rất giàu; gồm nước mặn và nhạt. Chiều dày đến 85m. B. Các thành tạo địa chất không chứa nƣớc hoặc thấm nƣớc yếu:  Trầm tích Holocen thống trên(QIV 3tb): tầng sét xám xanh.  Trầm tích Pleistocen trên(QIII 2 vp): tầng sét loang lổ. Hình 1.1: Bản đồ Địa chất thủy văn tầng Pleistocen khu vực nghiên cứu (Thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000) I.4. Hiện trạng khai thác NDĐ và tính toán nhu cầu sử dụng NDĐ I.4.1. Hiện trạng khai thác NDĐ ĐBSH là nơi tập trung dân cư đông đúc, nhu cầu dùng nước lớn. Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của quá trình đô thị hoá, nhu cầu sử dụng nước ngày một tăng. NDĐ đang được khai thác với khối lượng lớn để cung 7 cấp cho ăn uống-sinh hoạt, xây dựng và công nghiệp. Theo con số thống kê ở Hải Phòng, Nam Định rất hiếm nước nhạt. Đối tượng khai thác chủ yếu là nước mặt. NDĐ chỉ được khai thác ở một vài nơi để cung cấp cho các cơ quan xí nghiệp và các vùng nông thôn với lưu lượng khoảng 3000m3/ngày ở Hải Phòng; khu vực Hải Hậu-Nghĩa Hưng (Nam Định) lưu lượng khai thác công nghiệp khoảng 16.000m3/ngày; khu vực Thái Bình khoảng 35.000m3/ngày. Bảng 1.1: Lưu lượng khai thác nước tại các địa phương tỉnh Thái Bình STT Tên địa phương Lưu lượng khai thác tầng qp (m 3 /ngày) Lưu lượng khai thác tầng qh (m 3 /ngày) 1 Quỳnh Phụ 10.093 2 Kiến Xương 8447 3 Vũ Thư 7564 4 TP. Thái Bình 5476 5 Đông Hưng 10.380 6 Hưng Hà 10.260 7 Tiền Hải 6926 8 Thái Thuỵ 4631 4631 9 Tổng 35.365 33.045 “Nguồn: Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Thái Bình” [Error! Reference source not found.]. Việc khai thác NDĐ với số lượng lớn tác động đến chất lượng nước ngầm. Theo kết quả nghiên cứu ở Hải Phòng, sau 16 năm (1988-2004) ranh giới nhiễm mặn đã lan từ ĐB xuống TN và từ TB xuống ĐN, diện tích nước ngọt của vùng đã thu hẹp lại chỉ còn lại khoảng 1/3 diện tích. Do vậy, cần nghiên cứu các phương án hiệu quả nhằm giảm áp lực lên các tầng chứa nước. Việc bố trí các công trình khai thác NDĐ mới phải bảo đảm không vượt quá trữ lượng có thể khai thác của tầng chứa nước trong vùng và gắn liền với quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội của toàn tỉnh. I.4.2. Dự báo nhu cầu sử dụng nước dưới đất Như đã giới thiệu ở phần mở đầu, nước nhạt tầng Pleistocen ở vùng nghiên cứu chỉ tồn tại dạng thấu kính ở Hải Phòng, Nam Định. Ở Thái Bình (bao gồm các huyện Quỳnh Phụ, Hưng Hà, Đông Hưng và một phần huyện Thái Thụy) nước nhạt tập trung thành dạng miền rộng lớn ở phía bắc, đang có nguy cơ bị xâm nhập mặn do khai thác và cần phải có quy hoạch quản lý khai thác hợp lý. Việc dự báo nhu cầu sử dụng nước ở khu vực các huyện nước nhạt thuộc tỉnh Thái Bình là dữ liệu đầu vào cho việc xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn do khai thác nước ở Chương 3. Cơ sở dữ liệu, tài liệu phục vụ việc đánh giá nhu cầu dùng nước: Các tài liệu sử dụng để tính toán nhu cầu dùng nước ở Thái Bình bao gồm: - Niên giám thống kê tỉnh Thái Bình năm 2013 [Error! Reference source not found.] cung cấp các số liệu về dân số. - Hệ thống chỉ tiêu định mức dùng nước được Nhà nước Việt Nam ban hành; Quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước sinh hoạt và ăn uống (QCVN-2009); - Báo cáo Quy hoạch tổng thể KT-XH tỉnh Thái Bình đến năm 2020. Xác định các hộ dùng nước: Phân loại đối tượng dùng NDĐ: Các đối tượng sử dụng nước ở Thái Bình đa dạng về mục đích sử dụng cũng như cách thức sử dụng nguồn tài nguyên nước. Do đó, cần thiết phải tiến hành phân chia thành các nhóm đối tượng khai thác sử dụng NDĐ khác nhau. Phân lọai các đối tượng dùng NDĐ dựa trên mục đích sử dụng bao gồm: ăn uống, sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, thủy sản, chăn nuôi, 8 Trong phạm vi nghiên cứu của Luận án, tác giả tập trung nghiên cứu xác định đối tượng dùng NDĐ là nước ăn uống và sinh hoạt. Nước là nhu cầu không thể thiếu của con người do vậy nguồn nước cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt hàng ngày của con người là rất quan trọng. Nguồn nước cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt có thể từ nguồn nước mưa, NDĐ hay nước mặt đã được xử lý để đảm bảo an toàn sức khỏe. Do vậy, tuy nhu cầu nước cho sinh hoạt không lớn nhưng các yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước là rất cao. Nước sinh hoạt luôn được ưu tiên hàng đầu trong các trường hợp nguồn nước bị khan hiếm hay bị ô nhiễm. Cơ sở dự báo nhu cầu dùng nước tỉnh Thái Bình: - Dự báo dân số: Theo kết quả thống kê hiện trạng dân số tỉnh Thái Bình trong niên giám thống kê năm 2012. Dự báo dân số theo tỷ lệ tăng dân số tự nhiên 2006-2010 là 0,86%/năm [Error! Reference source not found.]. - Số liệu nhu cầu sử dụng nước ở Thái Bình được tính dựa trên số dân và nhu cầu dùng hàng ngày/người. Nước dùng cho sinh hoạt gồm hai khu vực là đô thị và nông thôn. Lượng nước này được tính theo định mức cho đầu người. Tuỳ theo từng vùng và từng thời kỳ mà định mức này có thay đổi đáng kể. - Tiêu chuẩn dùng nước cho sinh hoạt: Trong xây dựng quy hoạch đô thị [Error! Reference source not found.] thì Thái Bình được xếp vào vùng với nhu cầu nước cho sinh hoạt đô thị là 120 lít/người/ngày, nông thôn có định mức là 80 lít/người/ngày. Bảng 1.2: Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt đến 2025 với 4 huyện nước nhạt tỉnh Thái Bình (m3/ngày) Đơn vị hành chính 2015 2020 2025 QUỲNH PHỤ 19297 20141 21942 HƯNG HÀ 20478 21374 23285 ĐÔNG HƯNG 19377 20225 22033 THÁI THỤY 20504 21401 23314 TỔNG 69404 72441 78917 CHƢƠNG 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN TẦNG CHỨA NƢỚC PLEISTOCEN 2.1. Cơ sở khoa học áp dụng phƣơng pháp xác định nhiễm mặn -Tính chất mặn-nhạt của nước phụ thuộc vào tổng hàm lượng các muối hòa tan trong nước. Điều này thể hiện qua khả năng dẫn điện hay ĐTS của nước. Do vậy, xác định độ dẫn điện (hay ĐTS) của nước có thể đánh giá được tính chất, mức độ mặn-nhạt của nước. -Theo QCVN02: 2009/BYT về việc ban hành Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y Tế thì TDS phải nhỏ hơn hoặc bằng 1000mg/l; và Cl- nhỏ hơn hoặc bằng 250 mg/l (vùng ven biển:300mg/l). 2.2. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng tổng chất rắn hòa tan Xác định tổng chất khoáng hòa tan (TDS) bằng việc sử dụng phương pháp trực tiếp (phương pháp phân tích thành phần hóa học) và phương pháp gián tiếp thông qua đo điện trở suất (phương pháp đo sâu VES) và phương pháp đo độ dẫn của mẫu nước. Các bước tiến hành để xác định được TDS:  Lựa chọn một số vị trí giếng khoan thích hợp trên thực địa. Tại đây tiến hành lấy mẫu nước, phân tích TDS theo phương pháp sấy khô, đo độ dẫn điện của nước (hay w), đo sâu điện VES để xác định (h11, h22, h33)  Xây dựng các phương trình thực nghiệm từ các số liệu đo được tại các GK: o Cm = Aw (2.2) 9 o b = Fw (2.3)  Tiến hành đo VES trên khu vực nghiên cứu để xác định b của tầng chứa nước. Từ (2.2) và (2.3) ta tính ra được TDS của tầng chứa nước theo b :  Cm = A*F/ b (2.4) 2.3. Công tác khảo sát xác định nhiễm mặn tầng chứa nƣớc Để xác định được sự phân bố hàm lượng tổng chất khoáng hòa tan trong tầng chứa nước Pleistocen, ngoài các số liệu thu thập từ các công trình trước đây, các số liệu từ việc tiến hành thực địa bao gồm: (Hình 2.) - 155 điểm đo sâu VES (Hải Phòng; Thái Bình 2007; Nam Định, 2014). - 188 kết quả phân tích mẫu nước từ các giếng khoan khai thác nước sinh hoạt UNICEF có độ sâu >50m (Hải Phòng; Thái Bình 2007; Nam Định, 2014). Hình 2.1: Tổng hợp số liệu khu vực nghiên cứu 2.4. Cơ sở khoa học áp dụng phƣơng pháp mô hình địa chất thủy văn Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn trên thế giới và ở Việt Nam; các kết quả nghiên cứu đặc điểm địa chất, ĐCTV, hiện trạng khai thác NDĐ và nghiên cứu hiện trạng phân bố mặn/nhạt cho thấy khu vực nghiên cứu tồn tại các nguồn mặn chính là:  Nước mặn phân bố trên bề mặt (biển và cửa sông): tầng qh;  Nước mặn nằm trong cùng TCN Pleistocen;  Nước mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển nằm bên trên TCN Pleistocen: tầng thấm nước yếu Vĩnh phúc; Do vậy, tác giả sẽ tiến hành đánh giá ảnh hưởng của nước mặn đến nước nhạt bằng mô hình chuyển động NDĐ vùng nghiên cứu và xây dựng các kịch bản dự báo lan truyền xâm nhập mặn do khai thác NDĐ bằng phần mềm GMS. 2.5. Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp mô hình địa chất thủy văn 10 2.5.1. Mô hình chuyển động nước dưới đất Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nước ngầm được mô tả bằng một phương trình đạo hàm riêng duy nhất sau: (2.10) ở đây: - Kxx , Kyy , Kzz là các hệ số thấm theo các hướng x,y và z (Kxx = Kxx(x,y,z), Kyy = Kyy(x,y,z), Kzz = Kzz(x,y,z)). Chiều z là chiều thẳng đứng. - h là cốt cao mực nước tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t. - W là các giá trị bổ cập (giá trị +) hoặc giá trị thoát đi (giá trị -) của nước ngầm trên một đơn vị diện tích tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t (W = W(x,y,z,t)). - Ss là hệ số nhả nước đàn hồi của tầng chứa nước có áp, phụ thuộc vào vị trí không gian x,y,z. -Ss được thay bằng Sy nếu là tầng chứa nước không áp. Phương trình (2.10) mô tả động thái mực nước trong điều kiện môi trường không đồng nhất và dị hướng. Phương trình (2.10) cùng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của tầng chứa nước cho một lời giải duy nhất về dòng chảy nước dưới đất. 2.5.2. Mô hình lan truyền vật chất Phương trình vi phân mô phỏng quá trình dịch chuyển vật chất trong môi trường nước dưới đất: (2.14) Trong đó: Dxx, Dyy, Dzz: Hệ số phân tán thuỷ động lực theo phương x, y, z; Vx, Vy, Vz: Vận tốc của dòng chảy NDĐ theo phương x, y, z; C: Nồng độ chất dịch chuyển;  s s C q : Nguồn bổ sung chất dịch chuyển; θ: Độ lỗ hổng hữu hiệu của môi trường lỗ hổng; λ: phản ứng hấp phụ-giải phóng chất dịch chuyển; ρb: mật độ môi trường đất đá; R: Hệ số trễ. Phương trình (2.14) mô tả quá trình dịch chuyển vật chất trong môi trường NDĐ là quá trình cuốn theo (advection), phân tán (dispersion) và quá trình khuếch tán (diffusion). Đối với những chất hoà tan có khả năng bị hấp thụ trong môi trường lỗ hổng được thể hiện qua sự chậm trễ quá trình dịch chuyển (Retardation). Ngoài ra đối với các chất hòa tan có sự biến đổi về nồng độ trong quá trình dịch chuyển trong môi trường do phản ứng hóa học, quá trình sinh hóa hoặc phân rã phóng xạ (Reactions). CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu hiện trạng nhiễm mặn tầng chứa nƣớc Pleistocen 3.1.1. Kết quả phân tích số liệu đo sâu điện Thành lập Bản đồ Cấu trúc các tầng cách nước và chứa nước: 11 Các kết quả phân tích đường cong đo sâu VES và số liệu giếng khoan đã xây dựng được bản đồ đẳng sâu và chiều dày các tầng cách nước và chứa nước: Hình 3.1: Bản đồ đẳng sâu đáy các tầng chứa và chắn nước Đệ Tứ Hình 3.2: Bản đồ chiều dày tầng cách nước Vĩnh phúc Hình 3.3: Bản đồ chiều dày tầng chứa nước Pleistocen Các kết quả nghiên cứu nước dưới đất ở vùng ven biển ĐBSH đã khẳng định tầng chứa nước Pleistocen (qp) là tầng chứa nước công nghiệp có khả năng cung cấp nước cho các hoạt động dân sinh và công nghiệp trên khu vực này. Thành phần của đất đá chứa nước của tầng này là cát hạt mịn, trung, thô, cuội sỏi, cuội lẫn sét phân bố theo thứ tự từ trên xuống dưới. Các trầm tích của tầng chứa nước qp nằm trực tiếp phía trên các trầm tích Neogen và bị các trầm tích hạt mịn cách nước thuộc phần trên của hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1 3 vp), phủ lên trên. 12 - Chiều sâu từ 45 m (Kiến Thụy, Tiên Lãng, An Lão - Hải Phòng; Hưng Hà - Thái Bình) đến 150 m (Thái Thụy, Tiền Hải - Thái Bình, Trực Ninh - Nam Định). - Chiều dày tầng tăng dần từ tây bắc xuống đông nam với chiều dày thay đổi từ 7-127m; mỏng nhất tập trung ở Kiến Thụy, Tiên Lãng, An Lão - Hải Phòng; Hải Hậu - Nam Định; dày nhất ở các huyện ven biển Thái Bình. 3.1.2. Kết quả phân tích mẫu nước tầng qp 3.1.2.1. Phương trình quan hệ giữa TDS và độ dẫn điện của nước tầng qp Mối quan hệ giữa TDS và độ dẫn của nước ngầm tại các giếng khoan này được thể hiện như Hình 3.. Trên hình này cho thấy TDS và độ dẫn điện của nước tầng có mối tương quan tuyến tính rất cao (R=0.97). Phương trình tương quan hồi qui giữa TDS và độ dẫn điện của nước tầng qp được xác định là: Y = 4099.52*X (3.1) trong đó: Y là tổng độ khoáng hoá (mg/l); X là độ dẫn điện của nước tầng qp (S/m). 3.1.2.2. Phương trình quan hệ giữa Cl- và độ dẫn điện của nước tầng qp Kết quả phân tích hàm lượng Cl- và đo độ dẫn điện của các mẫu nước trong vùng cho phép ta xây dựng được đồ thị biểu diễn quan hệ của chúng như trên Hình 3.. Mối tương quan giữ Cl- và độ dẫn điện xác định được là 0.96. Phương trình xác định hàm lượng Cl- được xây dựng trên cơ sở các mối tương quan này như sau: Y = 2317.30 *X -64.67 (3.2) trong đó: Y là hàm lượng Cl- (mg/l); X là độ dẫn điện của nước tầng. Hình 3.3: Đồ thị quan hệ giữa TDS và độ dẫn điện của nước tầng qp Hình 3.4: Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng Cl- và độ dẫn điện nước tầng qp 3.1.2.3. Phương trình quan hệ giữa TDS và Cl- tầng qp Thiết lập mối tương quan giữa TDS và hàm lượng Cl- các mẫu nước ngầm cho phép ta xây dựng được đồ thị biểu diễn mối quan hệ này như Hình 3.. Trên hình vẽ cho thấy TDS và hàm lượng Cl- có quan hệ chặt chẽ với nhau. Mối tương quan này rất cao (0.98). Từ mối tương quan trên thiết lập phương trình hồi qui xác định TDS qua hàm lượng Cl- là: Y= 1.79*X + 124.85 (3.3) Trong đó, Y là tổng độ khoáng hóa (mg/l); X là hàm lượng Cl- (mg/l) 3.1.3. Xây dựng phương trình Archie cho tầng chứa nước qp 13 Theo định luật Archie (Archie, 1944) về mối quan hệ giữa điện trở suất của tầng chứa nước (xác định bằng đo sâu VES) và điện trở suất của nước tầng (nước tầng: nước lấp đầy trong các lỗ hổng và được xác định bằng đo trực tiếp mẫu nước trong tầng): buk = F W trong đó: buk là điện trở suất tầng chứa nước; W điện trở suất nước tầng; F là hệ số cấu thành tầng chứa nước. Kết quả xác định phương trình hồi qui:buk = 2.20 W (3.4) Hình 3.5: Đồ thị quan hệ giữa TDS và hàm lượng Cl- Hình 3.6: Đồ thị quan hệ giữa ĐTS tầng chứa nước và ĐTS nước tầng qp 3.1.4. Xác định giá trị TDS và Cl- từ điện trở suất tầng chứa nước Theo kết quả phân tích số liệu đo sâu VES chúng ta có được giá trị điện trở suất của tầng chứa nước(buk). Từ giá trị này cho phép chúng ta xác định được điện trở suất của nước tầng theo mối quan hệ (3.4) như sau: w = buk /2.2 trong đó: buk là điện trở suất tầng chứa nước; W điện trở suất nước tầng. Khi đó, giá trị TDS và Cl- được xác định theo các công thức (3.2) và (3.3). Như vậy, theo cách tính nêu trên, từ số liệu đo độ dẫn điện của nước tầng và điện trở suất của tầng chứa nước theo phương pháp đo VES cho phép ta xác định được giá trị TDS và Cl- trong vùng. 3.1.5. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt tầng chứa nước Pleistocen Trên cơ sở các kết quả phân tích mẫu nước từ các giếng khoan và kết quả phân tích và tính toán được từ các đường cong đo sâu VES; bản đồ phân bố hàm lượng TDS và Cl- của tầng chứa nước Pleistocen khu vực nghiên cứu đã được thành lập như trên Hình 3.2, Hình 3.3. 3.1.5.1. Bản đồ phân bố Tổng chất khoáng hòa tan Hình 3.2 là bản đồ phân bố TDS tầng chứa nước Pleistocen được xây dựng trên cơ sở các số liệu đo sâu điện và phân tích mẫu nước. Giá trị hàm lượng TDS vùng nghiên cứu thay đổi khá lớn từ 0.2-21g/l. Hàm lượng TDS tăng dần từ đông nam Thái Bình (Kiến Xương, Tiền Hải) xuống bắc Nam Định (Giao Thủy, Xuân Trường, TP.Nam Định...). Nếu lấy ranh giới TDS là 1000 mg/l thì diện tích nước nhạt là 1272,1 km2 (chiếm gần 42% diện tích vùng nghiên cứu). Trong đó, ở Tiên Lãng, Vĩnh Bảo và Kiến Thụy (Hải Phòng) là 160,3 km 2, dọc theo hướng tây bắc Thái Bình (gồm huyện Quỳnh Phụ, Đông Hưng, Hưng Hà và một phần Thái Thụy) là 651,5 km2 và phía nam Nam Định (Trực Ninh, Hải Hậu và Nghĩa Hưng) là 460,3 km2. 14 Hình 3.2: Bản đồ phân bố hàm lượng TDS tầng qp Hình 3.3: Bản đồ phân bố hàm lương Clorua tầng qp 3.1.5.2. Bản đồ phân bố hàm lượng Clorua Bản đồ hàm lượng Cl- của tầng chứa nước Pleistocen được xây dựng như Hình 3.3 cho thấy: hàm lượng Cl- biến đổi trong khoảng rộng từ 0.2-11.7g/l. Toàn bộ diện tích phía bắc Thái Bình và phía nam Nam Định và Hải Phòng có hàm lượng Cl-<0.5g/l. Phần phía nam Thái Bình và phía bắc Nam Định là nơi có hàm lượng Cl- lớn nhất thay đổi trong khoảng từ 5-11,7g/l. Theo QCVN02: 2009/BYT về việc ban hành tiêu chuẩn vệ sinh nước sinh hoạt của Bộ Y Tế, vùng nước ngầm nhạt được qui định bởi hàm lượng tổng chất khoáng hòa tan là 1000 mg/l ta được ranh giới phân chia vùng nước nhạt và nước mặn như trên Hình 3.3 (đường màu đỏ). Nếu căn cứ theo hàm lượng Clorua 300 mg/l chúng ta được ranh giới vùng nước mặn/nhạt như trên Hình 3.3. Như vậy, ranh giới mặn/nhạt phân chia theo tiêu chí TDS và hàm lượng Cl- là không trùng nhau: diện tích phân bố theo Clorua (1317,78 km2) có xu hướng mở rộng vùng nhạt hơn ở vùng Hải Phòng và sẽ lớn hơn theo tiêu chí TDS (1272,1 km2). Nhận xét: - NCS đã nghiên cứu, lựa chọn và áp dụng thành công tổ hợp phương pháp địa vật lý - thủy địa hóa trong xác định tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong tầng nước ngầm. Tổ hợp phương pháp nghiên cứu cho kết quả có độ tin cậy cao và hạn chế đáng kể công tác khoan địa chất thủy văn. - Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được các phương trình thực nghiệm để xác định tổng chất rắn hòa tan trong tầng nước ngầm Pleistocen từ số liệu đo sâu điện trở VES ở trên mặt: + Phương trình xác định hệ số cấu thành tầng chứa nước; + Phương trình biểu diễn quan hệ giữa điện trở suất của nước tầng và TDS trong nước ngầm. - Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được bản đồ phân bố hàm lượng TDS tầng qp; Xây dựng được bản đồ cấu trúc các tầng chứa nước và cách nước ở tỷ lệ 1:50.000 cho khu vực nghiên cứu từ số liệu đo sâu VES và giếng khoan. Đây là hai dữ liệu đầu vào quan trọng cho việc xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen khu vực nghiên cứu. 3.2. Mô hình dự báo xâm nhập mặn tầng Pleistocen và quy hoạch khai thác hợp lý 3.2.1. Xây dựng các tham số mô hình ban đầu  Lưới sai phân hữu hạn của mô hình 15 Tổng hợp hệ thống các ô lưới mô phỏng môi trường khu vực lập mô hình tạo thành lưới sai phân hữu hạn. Các ô lưới nằm ngoài biên mô hình được gán không hoạt động (Inactive) và sẽ không tham gia vào các tính toán của mô hình. Bước lưới sai phân được xác lập để tính toán trên mô hình số gồm 130 hàng và 111 cột, được phân chia đều với khoảng cách x=y = 400m, tổng số ô lưới là 11430 ô.  Phân lớp mô hình và các thông số ĐCTV: Để mô phỏng các lớp tính toán là đầu vào cho bài toán mô hình và phân vùng các thông số trường thấm, dựa vào kết quả nghiên cứu thông số địa chất thủy văn của báo cáo tìm kiếm thăm dò, đo vẽ lập bản đồ Địa chất thủy văn Thái Bình với 32 Lỗ khoan bơm hút thí nghiệm và các bản đồ đã xây dựng được là bản đồ đẳng chiều sâu bề mặt và đáy các tầng; bản đồ chiều dày các tầng ở phần 3.1.1.3. Vùng nghiên cứu gồm 4 lớp tương ứng với các tầng chứa nước và thấm nước yếu: Lớp 1: Mô phỏng lớp chứa nước thấm nước yếu trong trầm tích Holocen có chiều dày 0 - 25m, trung bình khoảng 11m. Lớp 2: Mô phỏng tầng chứa nước trong trầm tích Holocen hệ tầng Hải Hưng, chiều dày biến đổi từ 6,5 - 56 m. Tầng chứa nước qh là tầng chứa nước áp lực yếu. Lớp 3: Mô phỏng lớp thấm nước yếu trong hệ tầng trong trầm tích Pleistocen hệ tầng Vĩnh Phúc. Chiều dày tầng cách nước biến đổi từ 0 - 52m. Lớp 4: Mô phỏng lớp chứa nước trong trầm tích Pleistocen hệ tầng Hà Nội. Chiều dày từ 23 - 100m. Mặt cắt theo hướng Đông - Tây, Bắc - Nam thể hiện ở Error! Reference source not found., Error! Reference source not found..  Biên và điều kiện biên Biên sông: Hình 3.4: Điều kiện biên mô phỏng trên mô hình (lớp 1, lớp 2) Biên bổ cập tầng qp: Hình 3.5: Bản đồ đẳng áp tầng qp (1/2006) điều kiện biên Q = const lớp 4 Biên không dòng chảy (No Flow boundary): biên này thường được dùng để mô phỏng biên giới không thấm nước. - Bài toán dịch chuyển: do trong giới hạn phân bố của tầng chứa nước tồn tại biên nồng độ const là độ tổng khoáng hoá của biển Đông (biên H = const đối với bài toán thuỷ động lực) nên được mô phỏng trên mô hình với nồng độ trên biên là C = 28.5 g/l.  Dữ liệu về lượng bổ cập và bốc hơi Dữ liệu lƣợng bổ cập (Recharge): Lượng bổ cập từ nước mưa: Dữ liệu này được nhập theo bản đồ phân vùng được tính toán theo tài liệu quan trắc mực nước và ranh giới phân bố của các tầng chứa nước. Các tài liệu nghiên cứu tại mạng quan trắc động thái nước dưới đất ĐBBB tính lượng bổ cập nước mưa cho NDĐ khu vực ĐBBB chiếm khoảng 5 - 15 % tổng lượng mưa hàng năm (Báo cáo tổng kết mạng quan trắc động thái NDĐ ĐBBB, Liên đoàn ĐCTV - 16 ĐCCT miền Bắc). Trên mô hình lượng ngấm của mưa lấy khoảng 8% lượng mưa tháng trung bình nhiều năm thời kỳ 2006-2012 để đánh giá khả năng khai thác của hệ thống khai thác ở các điều kiện cung cấp ngấm khác nhau có thể và được chính xác hoá bằng bài toán ngược chỉnh lý mô hình. Dữ liệu lƣợng bốc hơi: Trong mô hình, lượng bốc hơi chỉ tính với tầng chứa nước Holocen trên (qh2) hoặc Holocen không phân chia (qh) ở những khu vực tầng chứa nước Holocen lộ trên mặt đất. Sơ đồ hiện trạng khai thác NDĐ Theo số liệu về hiện trạng khai thác NĐD hiện nay, tổng lưu lượng khai thác NDĐ trên toàn tỉnh khoảng 68.410 m 3/ngày đêm trong cả 2 tầng: qh (33.045 m3/ngày đêm) và qp (35.365 m3/ngày đêm). Hình thức khai thác chủ yếu là từ các giếng khoan đơn lẻ phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Trên mô hình mô phỏng tương ứng mỗi xã là 1 giếng khai thác nước tập trung tại trung tâm xã, tổng lưu lượng bằng tổng lưu lượng các giếng khoan đơn lẻ của từng xã. Điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu đối với bài toán thuỷ động lực là bản đồ cao độ mực nước tầng chứa nước qh, qp thời điểm 1/2006 (Hình 3.6) và được thành lập dựa trên các số liệu quan trắc mạng QTQG đồng bằng Bắc Bộ. Điều kiện ban đầu của bài toán dịch chuyển là bản đồ phân bố TDS của tầng chứa nước qp (Hình 3.2) và bản đồ đẳng TDS tầng qh theo số liệu quan trắc TDS tại các lỗ khoan trong mạng QTQG đồng bằng Bắc Bộ (Hình 3.8). Hình 3.6: (a) Bản đồ đẳng cao độ mực nước TCN qh tháng1/2006 Hình 3.7: (b) Bản đồ đẳng cao độ mực nước TCN qp tháng1/2006 Hình 3.8: Bản đồ đẳng TDS các TCN qh thời điểm 2006 3.2.2. Chỉnh lý mô hình Mô hình được chỉnh lý bằng việc giải bài toán ngược ổn định và không ổn định. Bài toán ngược ổn định với mục đích kiểm tra sơ bộ lại các thông số ĐCTV và c ác điều kiện biên của mô hình (chủ yếu là các dữ liệu thuộc tính). Bài toán ngược không ổn định làm chính xác hóa các thông số ĐCTV , các điều kiện biên biến đổi theo thời gian và trị số hệ số nhả nước của từng lớp . Bài toán chỉnh lý kết thúc khi đã xác lập được động thái mực nước theo thời gian với sai số so với thực tế tại từng bước tính toán đạt giá trị cho phép. Bảng 3.3: Bảng tổng hợp kết quả thông số sau khi chỉnh lý Các lớp Đới Kx (m/ng) Ky (m/ng) Kz (m/ng) µ* µ n0 Lớp 1 1 3.6 3.6 0.36 0.00008 0.06 0.06 2 8.0 8.0 0.8 0.00011 0.08 0.08 3 12 12 1.2 0.00015 0.11 0.11 4 0.05 0.05 0.005 0.00001 0.02 0.02 Lớp 2 5 6.0 6.0 0.6 0.00008 0.06 0.06 6 8.0 8.0 0.8 0.00011 0.08 0.08 7 12 12 1.2 0.00015 0.11 0.11 17 8 18 18 1.8 0.0002 0.14 0.14 Lớp 3 9 0.0012 0.0012 0.00012 0.00001 0.02 0.02 Lớp 4 10 25 25 2.5 0.00018 0.2 0.2 11 20 20 2.0 0.00014 0.14 0.14 12 15 15 1.5 0.0001 0.12 0.12 13 10 10 1.0 1.2e-0.06 0.02 0.1 14 15 15 1.5 0.000014 0.08 0.12 15 20 20 2.0 0.00002 0.1 0.14 16 25 25 2.5 0.00008 0.12 0.2 Các thông số trong bài toán dịch chuyển ngoài thông số độ lỗ hổng hữu hiệu đã được chỉnh lý bằng bài toán ngược như đã nêu. Các thông số độ phân tán động lực (aL) và hệ số khuyếch tán hiệu quả (D*) đều được tra trong bảng cơ sở dữ liệu các hệ số kinh nghiệm đi kèm phần mềm Visual Modflows là EnviroBase Lite. Sau khi kết thúc công việc chỉnh lý mô hình, tiến hà