ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

NGUYỄN ĐỨC NÚI

NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM

KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH HÀ TĨNH

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ SỬ DỤNG HỢP LÝ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

NGUYỄN ĐỨC NÚI

NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM

KHU VỰC VEN BIỂN TỈNH HÀ TĨNH

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ SỬ DỤNG HỢP LÝ

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường

Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. PHAN VĂN TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học, bản thân tôi

đã được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Khoa Địa lý, Ban

giám hiệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội và Viện Khoa học vật

liệu.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS Phan Văn Trường -

người đã trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt và chỉ bảo những kiến thức về chuyên môn thiết

thực và những chỉ dẫn khoa học quý báu.

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp, cơ quan công tác và

gia đình đã động viên, giúp đỡ nhiệt tình về mặt thời gian, tinh thần và những kinh

nghiệm chuyên môn đề tôi hoàn thành luận văn này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Học viên

Nguyễn Đức Núi

MỤC LỤC

Lời cảm ơn……………………………………………………………….....................i

Danh mục bảng…………………………………………………………….................ii

Danh mục hình……………………………………………………………………….iii

Danh mục từ viết tắt………………………………………………………….............iv

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................. 1

2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................. 1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 1

4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 2

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................... 2

6. Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn ............................................................................ 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM3

1.1. Các khái niệm ......................................................................................................... 3

1.2. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ..................................................................... 5

1.2.1. Ngoài nước .................................................................................................. 5

1.2.2. Tại Việt Nam ............................................................................................... 8

1.3. Lịch sử nghiên cứu ĐC, ĐCTV và xâm nhập mặn vùng nghiên cứu .................... 9

1.4. Quy trình nghiên cứu ............................................................................................ 11

1.5. Quan điểm tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ................................................ 12

1.5.1. Quan điểm tiếp cận ................................................................................... 12

1.5.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 13

CHƯƠNG II: ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM KHU

VỰC VEN BIỂN HÀ TĨNH ........................................................................................ 15

2.1. Cơ chế xâm nhập mặn nước dưới đất ................................................................... 15

2.1.1. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan .................................................... 15

2.1.2. Quá trình phân tán cơ học ......................................................................... 17

2.1.3. Quá trình phân tán thuỷ động lực ............................................................. 18

2.1.4. Quá trình hấp phụ ..................................................................................... 20

2.1.5. Quá trình phân rã ...................................................................................... 20

2.1.6. Ranh giới mặn - nhạt nước dưới đất vùng ven biển ................................. 21

2.2. Các nhân tố hình thành xâm nhập mặn nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh ....... 22

2.2.1. Vị trí địa lý ................................................................................................ 23

2.2.2. Đặc điểm địa chất ..................................................................................... 25

2.2.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn ...................................................................... 31

2.2.4. Đặc điểm địa hình và quá trình địa mạo ..................................................... 2

2.2.5. Đặc điểm khí hậu ........................................................................................ 3

2.2.6. Chế độ thuỷ văn - hải văn ........................................................................... 6

2.2.7. Đặc điểm thổ nhưỡng .................................................................................. 7

2.2.8. Thảm thực vật ............................................................................................. 9

2.3. Các yếu tố nhân tạo ảnh hưởng tới quá trình xâm nhập mặn nước ngầm khu vực

nghiên cứu ..................................................................................................................... 9

2.3.1. Hoạt động dân sinh ..................................................................................... 9

2.3.2. Hoạt động nông – lâm nghiệp ................................................................... 11

2.3.3. Nuôi trồng hải sản ..................................................................................... 12

2.3.4. Hoạt động công nghiệp ............................................................................. 12

CHƯƠNG III: ĐẶC ĐIỂM XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM VÀ CÁC GIẢI PHÁP

BẢO VỆ, SỬ DỤNG HỢP LÝ ................................................................................... 14

3.1. Cơ sở lý thuyết và mô hình toán học về dòng ngầm ............................................ 14

3.2. Mô hình nhiễm mặn trong nước ngầm ................................................................. 20

3.2.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển vật chất hòa tan ...................................... 20

3.2.2. Mô hình dịch chuyển vật chất ................................................................... 24

3.3. Thành lập và chỉnh lý mô hình nhiễm mặn vùng ven biển Hà Tĩnh .................... 27

3.3.1 Sơ đồ hoá các điều kiện của mô hình ........................................................ 27

3.3.2. Xây dựng và cập nhật dữ liệu đầu vào trên mô hình ................................ 28

3.4. Kết quả chỉnh lý mô hình ..................................................................................... 35

3.4.1. Chỉnh lý bài toán ổn định .......................................................................... 35

3.4.2. Chỉnh lý bài toán không ổn định ............................................................... 36

3.5. Hiện trạng xâm nhập mặn nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh ............................ 36

3.6. Kết quả dự báo xâm nhập mặn nước dưới đất theo thời gian .............................. 40

3.7. Đề xuất các giải pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm vùng ven biển

Hà Tĩnh ........................................................................................................................ 43

3.7.1. Các giải pháp hạn chế, khắc phục quá trình xâm nhập mặn ..................... 43

3.7.2. Một số giải pháp khai thác sử dụng nước và bảo vệ môi trường .............. 47

KẾT LUẬN ................................................................................................................. 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 54

PHỤ LỤC .................................................................................................................... 59

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại nước dưới đất theo độ tổng khoáng hóa ....................................... 5

Bảng 2.1: Thành phần độ hạt của đất đá và mức độ chứa nước .................................. 26

Bảng 2.2: Trữ lượng tĩnh nước dưới đất khu vực nghiên cứu ..................................... 32

Bảng 2.3: Trữ lượng động nước dưới đất khu vực nghiên cứu ................................... 32

Bảng 2.4: Lượng mưa tháng, năm trung bình nhiều năm .............................................. 3

Bảng 2.5: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm .................................................... 5

Bảng 2.6: Số giờ nắng trung bình nhiều năm ................................................................ 5

Bảng 2.7: Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm ....................................................... 6

Bảng 2.8: Thống kê 1 số sông chính tại khu vực nghiên cứu ....................................... 7

Bảng 2.9:Các ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh đến nước ngầm ........................... 10

Bảng 2.10: Dân số theo đơn vị hành chính ................................................................. 10

Bảng 2.11: Danh mục hồ chứa hiện có tại khu vực nghiên cứu .................................. 11

Bảng 2.12: Danh mục đập dâng hiện có tại khu vực nghiên cứu ................................ 12

Bảng 2.13: Thống kê các khu công nghiệp hiện có trong khu vực nghiên cứu .......... 13

Bảng 3.1: Điều kiện khai thác nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh ............................ 33

Bảng 3.2: Xác định thời gian xâm nhập mặn theo lưu lượng khai thác và khoảng cách đến ranh giới mặn - nhạt .............................................................................................. 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quy trình nghiên cứu ................................................................................... 12

Hình 2.1: Quá trình dịch chuyển của chất hòa tan theo thời gian và ảnh hưởng của quá

trình khuếch tán ........................................................................................................... 15

Hình 2.2: Đồ thị dự báo đường nồng độ do quá trình khuếch tán phân tử .................. 17

Hình 2.3: Đường dòng trong môi trường lỗ hổng dưới tác dụng của quá trình phân tán

thủy động lực ............................................................................................................... 18

Hình 2.4: Quá trình phân tán đối lưu của chất hòa tan trong dòng một chiều ............ 18

Hình 2.5: Sự dịch chuyển chất hòa tan do quá trình đối lưu và phân tán ................... 19

Hình 2.6: Vận động của nước dưới đất vùng ven biển ................................................ 21

Hình 2.7: Sơ đồ quan hệ giữa nước nhạt – mặn dưới đất vùng ven biển .................... 22

Hình 2.8: Những nhân tố hình thành xâm nhập mặn vùng ven biển ........................... 22

Hình 2.9: Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu .................................................................. 24

Hình 2.10: Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu ........................................................... 30

Hình 2.11: Sơ đồ địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu .............................................. 1

Hình 2.12: Tỷ lệ phần trăm các nhóm đất khu vực nghiên cứu .................................... 8

Hình 3.1: Ô lưới và các loại ô trong mô hình .............................................................. 15

Hình 3.2: Ô lưới i,j,k và 6 ô bên cạnh ........................................................................ 16

Hình 3.3: Sơ đồ giải hệ phương trình vi phân ............................................................. 17

Hình 3.4: Mặt cắt biểu diễn điều kiện biên sông ......................................................... 18

Hình 3.5: Mô phỏng trên mô hình ............................................................................... 18

Hình 3.6: Điều kiện biên tổng hợp (GHB) trong mô hình .......................................... 19

Hình 3.7: Lưới phân sai của mô hình .......................................................................... 27

Hình 3.8: Sơ đồ hóa các tầng chứa nước trên bình đồ và trên mặt cắt ........................ 28

Hình 3.9: Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 1 ............................................................ 29

Hình 3.10: Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 2 .......................................................... 29

Hình 3.11: Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 3 .......................................................... 30

Hình 3.12: Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 1 ................................................... 30

Hình 3.13: Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 2 ................................................... 31

Hình 3.14: Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 3 ................................................... 31

Hình 3.15: Giá trị bổ cập và bốc hơi khu vực nghiên cứu .......................................... 32

Hình 3.16: Điều kiện biên nồng độ chất tan ................................................................ 34

Hình 3.17: Mực nước ban đầu tính toán trên mô hình ................................................ 36

Hình 3.18: Phân bố mặn nhạt tại thời điểm tháng 5/2014 của tầng qh ....................... 38

Hình 3.19: Phân bố mặn nhạt tại thời điểm tháng 5/2014 của tầng qp ....................... 39

Hình 3.20: Hiện trạng nhiễm mặn nước ngầm tầng qp ............................................... 39

Hình 3.21: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2020 tầng qh ........................... 41

Hình 3.22: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2020 tầng qp ........................... 42

Hình 3.23: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2030 tầng qh ........................... 42

Hình 3.24: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2030 tầng qp ........................... 43

Hình 3.25: Khai thác nước dưới đất bằng giếng tia .................................................... 51

Hình 3.26: Khai thác nước dưới đất bằng hành lang thu nước nằm ngang ................. 51

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BĐKH Biến đổi khí hậu

KT – XH Kinh tế - xã hội

ĐBBB Đồng bằng Bắc Bộ

ĐB – TN Đông Bắc – Tây Nam

ĐC Địa chất

ĐCCT Địa chất công trình

ĐCTV Địa chất thuỷ văn

ĐTS Điện trở suất

ĐVL Địa vật lý

GIS Hệ thống thông tin địa lý

NDĐ Nước dưới đất

TB- ĐN Tây Bắc – Đông Nam

TCN Tầng chưa nuớc

TEM Transmission electron microscopy

XNM Xâm nhập mặn

UNICEF Quỹ nhi đồng Liên Hợp quốc

VAST Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã làm cho thiên tai ở Việt Nam ngày càng gia tăng về

số lượng, cường độ và phạm vi ảnh hưởng. Lĩnh vực chịu tác động lớn là nông nghiệp,

thuỷ lợi, thuỷ sản, diêm nghiệp, lâm nghiệp và an ninh lương thực. Đặc biệt ở những

đồng bằng và dải cát ven biển dưới tác động của nước biển dâng. Vấn đề cấp thiết hiện

nay là quá trình xâm nhập mặn (XNM) gia tăng nhiều nơi, diện tích đất nông nghiệp bị

thu hẹp và ảnh hưởng lớn đến tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt làm giảm trữ lượng các

nguồn nước trong đó có nước nhạt dưới đất.

Hà Tĩnh là một trong những địa phương chịu ảnh hưởng nhất của BĐKH, trong

đó điển hình là quá trình XNM. Vùng ven biển Hà Tĩnh với trên 114km2 diện tích đất

bị nhiễm mặn, vào mùa khô hạn, diện tích trên còn gia tăng gây ảnh hưởng không nhỏ

đến các hoạt động dân sinh và phát triển kinh tế của khu vực [11]. Vùng ven biển tỉnh

Hà Tĩnh là nơi tập trung đông dân cư và phát triển các hoạt động KT – XH kéo theo

nhu cầu dùng nước ngày càng tăng, trong khi, nước sử dụng chủ yếu được khai thác tại

chỗ từ nguồn nước ngầm và nước mặt đang dần bị hạn chế về cả chất lượng và trữ

lượng. Do vậy, việc khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước nói chung và nước

ngầm nói riêng đang là vấn đề cần quan tâm.

Hiện nay, khai thác và sử dụng nước ngầm của nhân dân trong vùng còn mang

tính tự phát, thiếu sự quy hoạch, quản lý, các giải pháp bảo vệ tài nguyên nước ngầm

chưa thích hợp nên đã xảy ra các hiện tượng suy thoái nguồn nước bởi thất thoát và

nhiễm bẩn, cùng với quá trình XNM, ở nhiều nơi đã có dấu hiệu thiếu hụt nguồn nước

cấp, nhất là vào mùa khô hạn. Nhằm góp phần giải quyết những vấn đề cấp thiết nêu

trên, nội dung luận văn “Nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngầm khu vực ven biển

Hà Tĩnh và đề xuất các giải pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý” sẽ tập trung nghiên cứu

đánh giá quá trình XNM của nước biển đối với nước ngầm, từ đó đề xuất các giải pháp

bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Làm sáng tỏ mối quan hệ giữa các hợp phần tự nhiên và các hoạt động phát triển

kinh tế - xã hội đối với quá trình xâm nhập mặn nước ngầm;

- Đề xuất các giải pháp giảm thiểu xâm nhập mặn và khai thác sử dụng hợp lý nước

ngầm khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiện cứu: Xâm nhập mặn của nước biển đối với nước ngầm trong

trầm tích Đệ tứ vùng ven biển Hà Tĩnh.

2

- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh với diện tích khoảng

1.900km2 trải dài từ huyện Nghi Xuân đến huyện Kỳ Anh.

4. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đánh giá vai trò của các nhân tố tự nhiên, KT – XH ảnh hưởng tới quá

trình xâm nhập mặn nước ngầm khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Đánh giá thực trạng XNM và quá trình sử dụng nước ngầm vùng nghiên cứu;

- Nghiên cứu cơ chế XNM nước ngầm khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu xâm nhập mặn và khai thác sử dụng

hợp lý tài nguyên nước ngầm khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Làm sáng tỏ cơ chế XNM nước ngầm trong trầm tích Đệ tứ vùng ven biển tỉnh Hà

Tĩnh;

- Đề xuất các giải pháp khoa học nhằm giảm thiểu xâm nhập mặn và khai thác sử

dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm vùng ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Kết quả nghiên cứu là tài liệu có thể sử dụng để định hướng khai thác, sử dụng tài

nguyên nước ngầm và hỗ trợ công tác quy hoạch cấp nước cho vùng ven biển tỉnh Hà

Tĩnh cũng như các vùng khác có điều kiện tương tự.

6. Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở nguồn tài liệu là các báo cáo điều tra tài

nguyên nước dưới đất (NDĐ), các đề tài, dự án nghiên cứu đánh giá xâm nhập mặn

NDĐ và các hợp phần tài nguyên khác liên quan thuộc phạm vi nghiên cứu; Các tạp

chí, báo cáo khoa học chuyên ngành tài nguyên nước, địa lý, địa chất, địa chất thủy

văn (ĐCTV), địa mạo, môi trường trong và ngoài nước, đặc biệt là đề tài cấp Viện Hàn

lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam mã số: VAST05.05/13-14.

Nội dung của luận văn, ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, sẽ

được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngầm

Chương 2: Điều kiện hình thành xâm nhập mặn nước ngầm khu vực ven

biển Hà Tĩnh

Chương 3: Đặc điểm xâm nhập mặn nước ngầm và các giải pháp bảo vệ, sử

dụng hợp lý

Kết luận và kiến nghị

3

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM

1.1. Các khái niệm

1) Nước ngầm

Nước ngầm là loại nước trọng lực dưới đất ở trong tầng chứa nước thứ nhất kể từ

trên mặt xuống. Phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp cách nước che phủ và

nước trọng lực không chiếm toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước, nên bề mặt của

nước ngầm là một mặt thoáng tự do. Nước ngầm vận động dưới tác dụng của độ chênh

lệch mực nước, chảy theo hướng từ nơi có mực nước ngầm cao đến nơi có mực nước

ngầm thấp hơn. Nó thường được chứa trong trầm tích bở rời điển hình như trong aluvi,

proluvi hoặc trong các dải cát, đụn cát ven biển.

2) Xâm nhập mặn nước ngầm

Xâm nhập mặn là quá trình làm tăng độ muối (chủ yếu là NaCl) trong nước nhạt

và thu hẹp không gian của các thể chứa nước nhạt. XNM ở vùng ven biển xảy ra khi

cột thuỷ áp của nước ngầm hạ thấp xuống dưới mực nước biển, do thay đổi về điều

kiện cân bằng nước ngầm tự nhiên hay do quá trình khai thác sử dụng nước ngầm quá

mức khiến cho mực nước ngầm hạ thấp, dẫn đến sự dịch chuyển của biên mặn về phía

đất liền.

3) Điện trở suất của tầng chứa nước

Đất đá có thể xem như một tập hợp gồm ba pha: pha cứng (đất đá hay khoáng

vật); pha lỏng (nước trong tầng chứa) và pha khí (khí trong các lỗ hổng). Điện trở suất

(ĐTS) của pha lỏng thường có giá trị nhỏ nhất. Vì vậy, điện trở suất của đất đá chứa

nước chủ yếu do điện trở suất của nước quyết định (trừ trường hợp tầng chứa nước có

xen các lớp sét). Nước tự nhiên là các chất điện phân chứa các loại ion khác nhau. Khi

ta tạo ra điện trường thì các ion đó sẽ chuyển dịch và xuất hiện dòng điện. Mật độ

dòng điện phụ thuộc vào mật độ, loại ion và tốc độ di chuyển của chúng [12, 31]. Điện

trở suất của chất điện phân (nước) ρw được xác định theo công thức sau:

�� = ��

∑(������� ������) (1.7)

nếu ca = cc = C thì �� =��

�∑(����� ��� �)=

�

� (1.8)

với � =��

∑(����� ����) (1.9)

Trong đó: ca và cc - mật độ của anion và cation và hàm lượng anion và cation thông thường ca = cc = C; va và vc - tốc độ di chuyển của anion và cation; fa và fc - độ linh động của anion và cation, phụ thuộc vào hàm lượng muối hoà tan và thành phần hóa học của chúng.

4

Loại dẫn điện ion xảy ra trong đất, đá lỗ hổng, khe nứt lấp đầy dung dịch. Phần

tử tải điện là các ion. Khi có tác động của trường điện bên ngoài, các ion dịch chuyển

định hướng tạo nên dòng điện. Loại dẫn điện ion thường gặp trong đất đá trầm tích.

Archie (1942) khi nghiên cứu độ dẫn điện của các tầng chứa nước, đã chỉ ra rằng điện

trở suất của một tầng chứa tỷ lệ thuận với điện trở suất của nước lấp đầy trong các lỗ

hổng và tỷ lệ nghịch với độ lỗ hổng của tầng chứa nước. Mối quan hệ này được biểu

diễn dưới dạng định luật Archie như sau:

���� = ����

���� =

��

���=

�

��= ���� (1.10)

với � =�

�� (1.11)

và từ (1.8):� =��

�� , a

Trong đó: ρbuk - điện trở suất của tầng chứa nước, F - hệ số cấu thành tầng chứa nước; ρw - điện trở suất của nước lấp đầy các lỗ hổng của tầng chứa nước; a - hệ số, phụ thuộc vào đất (a = 0,4; 1,4); k - độ lỗ hổng của đất đá; n - hệ số cấu trúc (n = 1,3; 2,2).

Đối với tầng chứa nước xác định thì hệ số cấu thành tầng chứa nước (F) không

thay đổi. Như vậy, điện trở suất của các tầng chứa nước chỉ biến đổi do tính chất của

nước trong tầng chứa nước thay đổi (do nhiễm mặn, nhiễm bẩn, ...). Sự biến đổi chất

lượng nước ngầm nói chung trong một lãnh thổ rất phức tạp, cả về không gian và thời

gian. Thông thường, chất lượng nước ngầm bao gồm rất nhiều yếu tố để đánh giá như

hàm lượng các ion, các chất keo, các hợp chất có mặt trong nước… trong đó tổng

khoáng hoá là chỉ tiêu cơ bản nhất và quan trọng nhất để đánh giá chất lượng nước vì

đây là chỉ tiêu dùng để đánh giá chất lượng nước tổng quát nhất.

4) Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

Bao gồm khoáng chất, muối hoặc kim loại tồn tại trong một khối lượng nước

nhất định, đơn vị biểu thị thường là mg/l hoặc ppm (phần nghìn). TDS được lấy làm

cơ sở ban đầu để xác định mức độ sạch của nguồn nước. TDS tồn tại dưới dạng các

ion âm và ion dương, do nước luôn có tính hoà tan rất cao nên nó thường có xu hướng

lấy các ion từ các vật mà nó tiếp xúc.

Từ mối tương quan giữa giá trị TDS của nước và kết quả đo điện trở suất đất đá

chứa nước có thể xác định được đới mặn/nhạt của nước ngầm [12].

5

Bảng 1.1: Phân loại nước dưới đất theo độ tổng khoáng hóa

TT Phân loại Giới hạn TDS

(g/l) 1 Siêu nhạt <0.2 2 Nhạt 0.2-1 3 Lợ 1 -3 4 Hơi mặn 3-10 5 Mặn 10-35 6 Muối >35

Nguồn [1, 22, 24, 27]

1.2. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn

1.2.1. Ngoài nước

1) Đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân xâm nhập mặn NDĐ

Trong công trình nghiên cứu của J.J. De Vries (1981) [41], tác giả đã kết hợp

nghiên cứu cấu trúc địa chất và lịch sử phát triển địa chất, địa mạo để giải thích cho sự

phân bố các thể chứa nước mặn, nhạt ở các vùng ven biển Hà Lan. Tác giả W. K.

Zubari (1991) [61] đã phân ra một số kiểu nhiễm mặn tầng chưa nước (TCN) và đề

xuất các khả năng quản lý chất lượng nước được xem xét và xếp thứ tự ưu tiên tại

Bahrain. Cũng trên cơ sở phân tích, đánh giá, các tác giả H. Kooi và J. Groen (2000)

[50] trường Đại học Vrije, Hà Lan đã nghiên cứu về cơ chế xâm nhập mặn liên quan

tới quá trình biển tiến bằng các phương pháp mô hình hóa điều kiện thủy địa hóa,

ĐCTV qua thí nghiệm máng thấm hai lớp với các trường hợp tính thấm khác nhau,

quan trắc sự biến đổi độ mặn theo thời gian trên cơ sở thay đổi áp lực.

E . Edet(2004) [43] đã sử dụng phương pháp đo sâu điện kết hợp với số liệu phân

tích thành phần hóa học NDĐ để nghiên cứu sự phân bố mặn nhạt tầng chứa nước ở

vùng ven biển Nigeria. Việc xác định ảnh hưởng của khai thác NDĐ đến xâm nhập

mặn ở đồng bằng Burdekin, Australia do K. A. Naraya (2007) [51] nghiên cứu và xác

định nguyên nhân chính là do khai thác nước quá mức với 1.800 máy bơm hút nước

phục vụ tưới. Tại Hàn Quốc, Sung Ho Song (2007) [57] sử dụng phương pháp đo sâu

điện để xác định xâm nhập mặn vùng Byunsan. Ngoài số liệu về ĐTS, tác giả còn sử

dụng kết hợp với các số liệu phân tích thành phần hóa học của mẫu nước và tài liệu đo

độ dẫn của các mẫu nguyên dạng theo chiều sâu (mẫu lõi) để kiểm chứng và thiết lập

tương quan giữa ĐTS và TDS. Trong nghiên cứu đã xác định hiện trạng nhiễm mặn

vùng Đông Nam đảo Sicily, tác giả Evgeny A. Kontar (2006) [45] đã sử dụng kết quả

kết hợp các kết quả đo độ dẫn điện và thành phần hóa học của nước lỗ rỗng với các

tính chất vật lý khác của đất đá chưa nước trong phòng thí nghiệm, từ đó xác định ảnh

hưởng của môi trường cho từng loại đất đá khác nhau, đánh giá hiện trạng nhiễm mặn

6

cho các lớp đất đá phân bố theo diện cũng như theo chiều sâu.Trong nghiên cứu của

Eloisa Di Sipio (2011) [44] đã sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu hiện trạng

nhiễm mặn NDĐ ở Venice, Italia, đưa ra đánh giá về tác động của quá trình xâm nhập

mặn đến cơ sở hạ tầng đô thị và dự báo về sự biến đổi của hiện trạng nhiễm mặn trong

vùng trên cơ sở sử dụng các tài liệu ĐVL lỗ khoan như độ dẫn điện của TCN và nhiệt

độ NDĐ.

2) Nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng của tỷ trọng đến sự dịch

chuyển của chất gây ô nhiễm trong NDĐ

Paschke và Hoopes (1984) [53] làm thí nghiệm xác định sự ảnh huởng của tỷ

trọng đến sự dịch chuyển của chất gây ô nhiễm giả đã phát hiện dị thường nồng độ

NaCl cao trong lớp thấm nước yếu xuống lớp cát hạt mịn từ mô hình bể thấm. Điều

này cho thấy sự dịch chuyển này là do cơ chế khuếch tán và dị thường trọng lực gây

ra, do ảnh hưởng của chênh lệch nồng độ và tỷ trọng. Schincariol và Schwartz (1990)

[55] cũng đã tìm hiểu quá trình hoà tan của các dòng chất lỏng có tỷ trọng khác nhau

trong môi trường lỗ hổng. Trong nghiên cứu của George D. Wardlaw và David L.

Valentine (2005) [46] tại vùng Salton (Mỹ) về ảnh hưởng của khuếch tán độ mặn trong

trầm tích ở đáy hồ Salton Sea sâu 35 m cho thấy sự phân bố độ mặn tăng dần theo

chiều sâu. Trên cơ sở áp dụng định luật khuếch tán phân tử Fick, kết quả tính toán cho

thấy phân bố độ mặn theo chiều sâu là do cơ chế khuếch tán với giá trị từ 0,422g -

0,613 /cm2/năm.

D. W. Bridger và D. M. Allen (2006) [38] đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá

trình khuếch tán đến sự phân bố mặn tại đồng bằng Fraser, Canada. Tác giả sử dụng

phương pháp ĐVL xác định sự phân bố độ dẫn điện của TCN, với việc phân tích môi

trường thành tạo Địa chất và ĐCTV, tác giả đã đưa ra mô hình khái niệm về quá trình

hình thành và phân bố độ mặn theo chiều thẳng đứng khu vực cửa sông: nước mặn từ

cửa sông xâm nhập vào TCN và từ TCN khuếch tán xuống lớp thấm nước yếu bên

dưới.

J. Groen, J. Velstra, A. G. C. A. Meesters (2000) [47] xác định quá trình muối

hoá TCN ven biển Suriname qua việc phân tích thành phần đồng vị 37Cl và mô hình

khuếch tán. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng xâm nhập mặn ở đây không phải do

nước mặn trong thời kỳ hiện tại mà là do quá trình vận chuyển vận chất xảy ra trong

bản thân các tầng trầm tích, dẫn đến NDĐ bị nhiễm mặn do quá trình khuếch tán xảy

ra từ lớp sét biển tuổi Holocen ở bên trên và tầng trầm tích tuổi Kreta bên duới.

Vincent E.A. Post (2004) [58] đề cập đến quá trình xâm nhập mặn NDĐ ở vùng ven

biển Hà Lan do quá trình biển tiến trong thời kỳ Holocen, tác giả đã phân tích mối

quan hệ giữa quá trình xâm nhập mặn NDĐ và lịch sử phát triển địa chất trong vùng

7

nghiên cứu, xác định mức độ ảnh hưởng của tuổi và nguồn gốc của NDĐ (lợ, mặn)

trên cơ sở đồng vị bền 2H/18O và đồng vị phóng xạ 3H, 14C. Tương tự Dongmei Han và

Claus Kohfahl (2011) [42] kết hợp với phương pháp thuỷ địa hoá nghiên cứu sự xâm

nhập mặn của nước biển cổ vào các tầng trầm tích Đệ tứ vùng vịnh Laizhou phía Đông

Trung Quốc.

3) Dự báo và đánh giá xâm nhập mặn NDĐ bằng mô hình số

D. S. Oki, W. R. Souza, E. L. Bolke và G. R. Bauer (1988) [52] đã tiến hành

khảo sát vùng ven biển phía Nam đảo Oahu (Hawaii - Mỹ) trên cở sở sử dụng phần

mềm SUTRA thiết lập mô hình 2D đánh giá các yếu tố về tính thấm và sự phân tầng

ảnh hưởng đến dòng chảy cũng như sự phân bố nồng độ muối trong các TCN. Tương

tự như vậy, Koch và Zhang (1998) [49] sử dụng phần mềm SUTRA kết hợp mô hình

dòng chảy do chênh lệch tỷ trọng và mô hình dịch chuyển vật chất đã xây dựng mô

hình xâm nhập mặn thẳng đứng do chênh lệch nồng độ. Ngoài ra, Voss và Koch

(2001) [59] đã xây dựng mô hình 2D có tính đến và không tính đến ảnh hưởng của

nồng độ nhằm mô phỏng ảnh hưởng của quá trình khai thác NDĐ đến sự dịch chuyển

biên mặn.

Luận án Tiến sĩ của Phatcharasak Arlai (2007) [54] mô hình hoá các cơ chế xâm

nhập mặn các TCN ven biển Vịnh Thái Lan bằng phần mềm SEAWAT – 2000 và

MODFLOW/MT3DMS trên cơ sở xây dựng mô hình 5 lớp. Với việc đánh giá điều

kiện địa chất, ĐCTV trong vùng, tác giả đã xác định nguồn gốc xâm nhập mặn chính

là do nước biển cổ và nước biển hiện tại xâm nhập xuống các TCN. Vấn đề này còn

được nghiên cứu bởi Bithin Datta (2009) [37] sử dụng mô hình FEMWATER để mô

hình hoá và điều chỉnh xâm nhập mặn vùng Andhra Pradesh, Ấn Độ. Wolfgang Gossel

(2010) [62] đã sử dụng phương pháp mô hình để nghiên cứu sự xâm nhập mặn do

nước biển cổ chứa trong các tầng trầm tích ở vùng Nubian.

4) Nghiên cứu các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn NDĐ

Kalpan, Choudhury (2001) [40] thuộc trung tâm địa vật lý, Cục Điạ chất Ấn Độ

đã sử dụng các phương pháp ĐVL nghiên cứu hiện trạng mặn - nhạt của các TCN

trong các trầm tích phía Tây vịnh Bengal và khoanh vùng cấm, hạn chế và được phép

khai thác. Zeynel Demirel (2006) [62] đã tiến hành nghiên cứu tại vùng công nghiệp

ven biển Mersin, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy nguyên nhân chính dẫn đến xâm nhập mặn

NDĐ ở đây là do khai thác quá mức, kết quả quan trắc thành phần hoá học của NDĐ

từ năm 1984 đến năm 2000, hàm lượng Cl- đã đạt tới 3,0g/l. Qua việc phân tích cấu

trúc ĐCTV, đặc điểm ĐCTV, xác định nguồn bổ cập và tính toán cân bằng giữa lưu

lượng khai thác cho phép và lưu lượng khai thác thống kê qua các năm, các tác giả đã

tính toán tốc độ xâm nhập mặn theo thời gian, không gian và đã khuyến cáo hạn chế

8

trữ lượng khai thác. Nghiên cứu của Sherif (2002) [56] tại khu vực ven biển Libya,

Sudan và Ai Cập (giáp biển Địa Trung Hải) cho thấy tầng chứa nước mặn ở độ sâu

tương đối nông nên trong quá trình khai thác sử dụng không hợp lý đã khoan vào các

tầng chứa nước này.

1.2.2. Tại Việt Nam

Năm 1985, Đỗ Trọng Sự và Nguyễn Kim Ngọc [28] trên cơ sở phân tích các đặc

điểm ĐC, ĐCTV, địa hình, thuỷ văn, lịch sử phát triển ĐC và các yếu tố cổ địa lý đã

vạch ra ranh giới mặn - nhạt của TCN Pleistocen vùng ĐBBB chạy từ Thanh Oai qua

Vạn Điểm, xuống gần Hưng Yên và vòng lên Mỹ Hào - Quế Võ, ranh giới mặn - nhạt

có dạng chữ “M”. Nguyễn Kim Ngọc đã đề xuất cơ chế nhiễm mặn và chống nhiễm

mặn của NDĐ trong TCN Pleistocen. Quá trình nhiễm mặn xảy ra bao gồm xâm nhặp

mặn theo phương nằm ngang trong bản thân TCN, xâm nhập mặn theo phương thẳng

đứng do sự khuếch tán của nước mặn, do nước mặn bị chìm nén từ các tầng sét nguồn

gốc biển nằm trên hoặc dưới trầm tích Pleistocen và còn do quá trình dị trọng lực của

nước mặn. Tuy nhiên, cơ chế này chưa được chứng minh bằng các kết quả nghiên cứu

cụ thể. Đến năm 1996, Đặng Hữu Ơn [25,26] đã tính toán, dự báo khả năng nhiễm

mặn đối với công trình khai thác NDĐ ở Bà Rịa – Vũng Tàu bằng thí nghiệm bơm hút

nước đã xác định độ lỗ hổng hữu hiệu và dựa trên sơ đồ phễu hạ thấp mực nước khi

công trình đưa vào hoạt động mà xác định vận tốc dòng thấm trung bình theo hướng từ

biển vào công trình và từ đó tính được thời gian nước mặn xâm nhập vào công trình

khai thác. Ngô Ngọc Cát, Đoàn Văn Cánh (1999) [4] đã sơ bộ đánh giá hiện trạng xâm

nhập mặn, khả năng khai thác các nguồn nước và các đề xuất giải pháp khai thác sử

dụng hợp lý tài nguyên dải ven biển từ Hải Phòng đến Ninh Bình. Nguyễn Văn Hoàng

(2000) [8] đã áp dụng mối tương quan giữa lưu lượng NDĐ thoát ra biển và chiều sâu

xâm nhập mặn của nước biển vào TCN để xác định trữ lượng động tự nhiên của TCN

Pleistocen vùng ĐBBB và đã đưa ra giải pháp dung tường chắn xâm nhập mặn đối với

công trình khai thác NDĐ phục vụ sinh hoạt vùng ven biển với ba phương án thiết kế

tối ưu, phân tích độ nhạy và thiết kế thông thường. Ảnh hưởng của nước biển dâng tới

xâm nhập mặn TCN ven biển Thái Bình cũng được Nguyễn Văn Hoàng phân tích

đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường NDĐ theo các kịch bản biển đổi khí

hậu, nước biển dâng.

Phạm Quý Nhân(1996) [20] đã nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng Hà Nội

bằng mô hình dịch chuyển MT3D hay Ứng dụng phần mềm SUTRA để xác định sự

dịch chuyển của dòng thấm với tỷ trọng biến đổi trong TCN có tính đến quá trình

XNM cho đảo Cồn Cỏ (2010) [21]. Với công trình “Cơ chế hình thành các đới nhiễm

mặn nước dưới đất vùng Bắc sông Tiền” của Nguyễn Việt Kỳ (2003) [17] đã chỉ ra các

9

đới nhiễm mặn và cơ chế xâm nhập mặn của khu vực. Đặng Tiến Dũng (2004) [7] đã

nghiên cứu, phân tích cơ sở toán học các quá trình lan truyền vật chất, các quá trình

vật lý, địa hóa, phóng xạ, vi sinh trong môi trường nước dưới đất. Tác giả cũng đưa ra

các phương pháp xác định thông số lan truyền vật chất và các thí nghiệm trong phòng

xác định hệ số phân tán động lực, hệ số trễ. Bằng phương pháp giải tích, Nguyễn Văn

Lâm (2006) [18] đã xác định ranh giới mặn – nhạt vùng Hải Triều, Tiên Lữ, Hưng Yên

phục vụ công tác cấp nước cho các thị trấn nhỏ thuộc chương trình nước sạch và vệ

sinh môi trường của Phần Lan. Nguyễn Đình Tiến & nnk (2005) [30] đã chỉ ra cơ chế

xâm nhập mặn nước ngầm tại khu vực này. Hoàng Văn Hoan (2013) [12] đã sử dụng

phương pháp trường chuyển (transient electromagnetic - TEM), kết hợp phân tầng

ĐCTV và kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ đã làm sáng tỏ sự phân bố mặn -

nhạt của nước trong các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ vùng cửa sông ven biển vùng

Nam Định.

Nguyễn Như Trung (2007) [31] đã dự báo khả năng xâm nhập mặn NDĐ vùng

Hải Phòng bằng phương pháp mô hình hóa điện trở và ĐCTV. Các kết quả thăm dò

ĐVL đã phản ánh sự phân bố hàm lượng TDS của TCN qp tại thời điểm 1984 và 2004.

Kết quả cho thấy TCN qp đã bị suy thoái nghiêm trọng, từ đó đưa ra các khu vực hạn

chế khai thác nhằm hạn chế hiện trạng xâm nhập mặn. Phan Văn Trường (2011) [32]

đã chỉ ra cơ chế xâm nhập mặn nước dưới, đưa ra định hướng sử dụng hợp lý tài

nguyên NDĐ tại khu vực ven biển thành phố Hải Phòng. Năm 2012, Phan Văn Trường

[33] đã đưa ra giải pháp sử dụng có hiệu quả, bền vững nước nhạt dưới đất bằng các

giải pháp kỹ thuật công nghệ, giải pháp bảo vệ, phòng chống suy thoái nguồn nước,

giảm thiểu XNM, giải pháp điều tra, quản lý PTBV tài nguyên NDĐ vùng cát ven biển

Quảng Bình.

Ngoài ra, các công trình khác của Nguyễn Trường Giang, Hồ Vương Bính, Lê

Thị Lài, Nguyễn Văn Đản [2, 3, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 23, 27]…và các nhà khoa học

khác đã và đang thực hiện các đề tài, dự án nghiên cứu xác định và dự báo xâm nhập

mặn đối với các TCN nhạt trong các vùng ven biển miền Trung và hai đồng bằng lớn

Sông Hồng và Sông Cửu Long.

1.3. Lịch sử nghiên cứu ĐC, ĐCTV và xâm nhập mặn vùng nghiên cứu

Trong phạm vi tỉnh Hà Tĩnh, công tác điều tra ĐCTV nói chung và NDĐ nói

riêng đã được tiến hành trên nhiều lĩnh vực, cụ thể như sau:

- Từ năm 1978 đến 1983, đoàn địa chất 9T đã đo vẽ lập bản đồ ĐCTV-ĐCCT tỷ

lệ 1/200.000 tờ Hà Tĩnh – Kỳ Anh, trên diện tích 6400 km2, tiến hành thí nghiệm với

34 lỗ khoan (tổng cộng 2685,5m), phân tích mẫu nước các loại 1039 mẫu, đo thủy văn

107 trạm.

10

- Năm 1993, Nguyễn Văn Đản và tập thể tác giả thuộc liên đoàn 2 ĐCTV đã

hoàn thành chuyên khảo“Nước dưới đất các đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ”,trong

đó có phần đồng bằng Hà Tĩnh.

- Năm 1994, Nguyễn Kim Ngọc đã hoàn thành báo cáo “Tài nguyên nước dưới

đất vùng Bắc Trung Bộ”. Tuy vậy phần nói về Hà Tĩnh còn sơ lược.

- Từ 1985 đến 1990, Nguyễn Văn Thìn, đoàn 2F thuộc Liên đoàn 2 ĐCTV đã đo

vẽ ĐTCV-ĐCCT tỷ lệ 1/50.000 vùng Can Lộc, Thạch Hà trên diện tích 540 km2. Công

tác tìm kiếm thăm dò NDĐ còn ít do không có yêu cầu.

- Năm 1985, đoàn 2F đã tìm kiếm NDĐ vùng bãi Vọt trên diện tích 63 km2, với 7

lỗ khoan có tổng chiều sâu 841,4m. Kết quả cho thấy vùng này NDĐ rất khan hiếm,

không thể đáp ứng yêu cầu cung cấp nước quy mô lớn.

- Năm 1982, ở nông trường 20-4, xí nghiệp khai thác nước ngầm thuộc Bộ nông

nghiệp cũng đã tìm kiếm NDĐ trong đá vôi C-P. Kết quả đã phát hiện được nguồn

nước để cấp cho ăn uống và sinh hoạt khu vực nông trường.

- Chương trình Nước sạch nông thôn (UNICEF) đã khoan hàng loạt các lỗ khoan

nông lấy nước phục vụ dân cư và nông thôn ở các huyện. Khả năng khai thác ở các lỗ

khoan này không lớn, một số chúng lại mặn không thể dùng để uống được.Ngoài ra

trong phạm vi mỏ sắt Thạch Khê cũng đã tiến hành khối lượng lớn công tác điều tra

ĐCTV phục vụ tháo khô khi khai thác mỏ.

- Năm 2007, nhóm tác giả Nguyễn Hữu Oanh, Trịnh Ngọc Kiêm, Hồ Quyết và

Nguyễn Ngọc Tám thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Địa chất và khoáng sản

Việt Nam, Liên đoàn Địa chất thủy văn - địa chất công trình miền Bắc, Đoàn Địa chất

thủy văn - Địa chất công trình 2F đã thành lập “Báo cáo tổng hợp kết quả điều tra địa

chất thủy văn tỉnh Hà Tĩnh”.

Ngoài ra, có một số nghiên cứu khác về điều kiện tự nhiên của tác giả Nguyễn

Quang Tuấn (2013) “Cơ sở địa lí của việc sử dụng hợp lý TN thiên nhiên và bảo vệ

môi trường huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh”.

- Năm 2010, Đề tài “Nghiên cứu sự lan truyền, xác định nguyên nhân ô nhiễm

môi trường nước trên địa bàn 2 huyện Nghi Xuân và Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh và đề

xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường” do Quách Đức Tín chủ trì đã đề

cập đến xâm nhập mặn nước ngầm của huyện Nghi Xuân.

Nghiên cứu cụ thể về XNM, hiện có Đề tài cấp Viện Hàn lâm KHCNVN

“Nghiên cứu đánh giá quá trình xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp khai thác sử

dụng hợp lý tài nguyên nước (nước mặt và nước dưới đất) phục vụ phát triển kinh tế –

xã hội khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh” đang triển khai thực hiện nghiên cứu.

11

Nhận xét chung:

Các nghiên cứu xâm nhập mặn thường được kết hợp trong các báo cáo đánh giá

tài nguyên NDĐ, chủ yếu là điều tra khảo sát, xác định ranh giới mặn nhạt (TDS =

1g/l) và tính toán thời gian, tốc độ dịch chuyển ranh giới trên cơ sở điều kiện ĐCTV

của vùng nghiên cứu với lưu lượng khai thác yêu cầu.

Các đề tài, dự án đã thực hiện tại khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh đã cho thấy bức

tranh tổng quát về điều kiện địa chất và ĐCTV. Qua công tác thống kê, tổng hợp các

kết quả nghiên cứu trước đây về nước dưới đất khu vực nghiên cứu, học viên nhận

thấy những vấn đề cần được giải quyết:

- Điều tra, khảo sát hiện trạng phân bố mặn nhạt, ranh giới mặn nhạt theo diện và

chiều sâu tại một số vùng nhỏ, được lồng ghép vào các chương trình tìm kiếm

nguồn nước từ nhiều năm trước. Tuy nhiên, hiện nay hiện trạng nhiễm mặn NDĐ

nói chung và nước ngầm nói riêng tại khu vực nghiên cứu đã có thay đổi.

Vì vậy, nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh đóng

vai trò hết sức quan trọng nhằm góp phần nâng cao tính hiệu quả trong khai thác sử

dụng tài nguyên phục vụ phát triển KT - XH của khu vực, chính vì vậy, nhất thiết cần

phải nghiên cứu sâu hơn, toàn diện hơn, đặc biệt là nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn

và đề xuất các giải pháp giảm thiểu và sử dụng hợp lý tài nguyên.

1.4. Quy trình nghiên cứu

Đề tài luận văn được thực hiện theo quy trình sau: Tổng quan nghiên cứu xâm

nhập mặn nước ngầm nhằm xác định mục tiêu, nội dung, nhiệm vụ và lựa chọn

phương pháp nghiên cứu; Sau công tác nội nghiệp, tiến hành triển khai khảo sát thực

địa nhằm xác định các nhân tố tự nhiên và nhân sinh ảnh hưởng tới quá trình xâm nhập

mặn khu vực nghiên cứu và đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu;

Từ đó xác định không gian địa lý tự nhiên bị xâm nhập mặn nước ngầm tiến tới làm rõ

cơ chế xâm nhập mặn nước ngầm; Trên cơ sở hiện trạng và cơ chế XNM đề xuất các

giải pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm khu vực nghiên cứu.

12

Hình 1.1: Quy trình nghiên cứu

1.5. Quan điểm tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1.5.1. Quan điểm tiếp cận

Quan điểm phát triển bền vững tài nguyên nước: Đối với tài nguyên nước vùng

nghiên cứu, việc quy hoạch khai thác và sử dụng, đề xuất các giải pháp bảo vệ phải

được tiến hành cách cụ thể, hợp lý nhằm phục vụ công cuộc phát triển KT-XH, tránh

tình trạng suy thoái tài nguyên và ô nhiễm môi trường, đặc biệt là khu vực nông thôn

ven biển. Tính bền vững trong việc khai thác và sử dụng tài nguyên nước ngầm được

thể hiện ở cả hai mặt cơ bản, đó là bền vững về chất lượng: được đảm bảo khi đáp ứng

nhu cầu cấp nước cho mục đích sử dụng, đồng thời phải đảm bảo các hoạt động KT-

Tổng quan nghiên cứu về XNM nước ngầm

Xác định mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Nhân tố tự nhiên ảnh hưởng tới XNM

Đánh giá hiện trạng XNM nước ngầm

Xác định cơ chế XNM nước ngầm khu vực nghiên cứu

Nhân tố nhân sinh ảnh hưởng tới XNM

Xác định không gian địa lý tự nhiên của nước ngầm bị

nhiễm mặn

Khảo sát thực địa

Đề xuất giải pháp bảovệ,sử dụng hợp lý nước ngầm

Lựa chọn phương pháp nghiên cứu

13

XH không đem đến tác động xấu, không gia tăng chất ô nhiễm trong nước và bền vững

về lượng: quá trình khai thác, sử dụng phải có sự giám sát và hoạch cụ thể, tránh hiện

tượng gây sự giảm, mất cân bằng nguồn nước.

Tiếp cận tổng hợp và hệ thống: Nhằm làm sáng tỏ bản chất sự hình thành trữ

lượng, chất lượng, sự phân bố, nguồn gốc cũng như thành phần vật chất trong hợp

phần tài nguyên nước thì cần phải tiếp cận một cách tổng hợp và theo hệ thống các

mối liên hệ, tác động lẫn nhau trong từng đơn vị lãnh thổ, cụ thể gồm các hướng chính

sau: Nghiên cứu cấu trúc địa chất, thành phần thạch học; Nghiên cứu đặc điểm địa

hình; Nghiên cứu đặc điểm khí hậu, thủy văn; Nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của

cá yếu tố nhân sinh.

Tiếp cận không gian và thời gian: Vùng ven biển Hà Tĩnh có sự phân hóa phức

tạp về điều kiện tự nhiên, tài nguyên, môi trường và thành phần KT - XH theo chiều

Bắc – Nam và Đông – Tây. Với sự da dạng không gian, biến đổi theo thời gian, lưu

vực dòng ngầm trong khu vực nghiên cứu thường trùng khớp với lưu vực sông, tuy

nhiên ở nhiều tiểu vùng với các điều kiện không tương đồng nên sự phân bố cũng có

sự đa dạng.

1.5.2. Phương pháp nghiên cứu

Nhóm các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa: Nghiên cứu XNM nước

ngầm của mỗi lãnh thổ nói chung phải xác định được thực trạng XNM thông qua các

nghiên cứu điều tra, phân tích mẫu, xác định nguyên nhân đích thực của quá trình này

nhằm đánh giá và dự báo diễn biến theo không gian và thời gian và nhất là phân tích,

đánh giá ảnh hưởng đến dân sinh, phát triển sản xuất, kinh tế, thay đổi sinh thái và

cuối cùng qua đó đề xuất được giải pháp khắc phục, các giải pháp ổn định, phù hợp

nhất.

Các phương pháp khảo sát ngoài thực địa: Trên cơ sở những phân tích tổng hợp

trong phòng tiến hành đi thực địa. Công tác thực địa sẽ giúp thu thập những tài liệu về

đặc điểm địa chất, địa mạo, xác định gianh giới giữa các dạng địa hình, thành phần vật

chất trong khu vực. Phát hiện chi tiết những đặc trưng của khu vực nghiên cứu, ghi

nhận hiện trạng bằng cách chụp ảnh hay đo đạc, định vị bằng máy GPS. Việc đi thực

địa được tiến hành đồng thời với việc sử dụng các phương pháp phân tích chuyên

ngành nhằm thu được kết quả tốt nhất cho nội dung nghiên cứu.

Phương pháp điều tra nghiên cứu thu thập tài liệu: Điều tra, đánh giá hiện trạng

và diễn biến xâm nhập mặn, những thiệt hại, vấn đề khắc phục; Nghiên cứu các mối

quan hệ của điều kiện tự nhiên và hoạt động dân sinh với quá trình xâm nhập mặn;

Đánh giá các giải pháp phòng tránh, giảm thiểu xâm nhập mặn được áp dụng, mức độ

và hiệu quả của chúng. Ngoài ra, trong nghiên cứu điều tra thực địa, vấn đề thu thập

14

thông tin trong dân về xâm nhập mặn nước ngầm cũng rất được coi trọng. Đây là

những tư liệu quý, đặc biệt là về hiện trạng và thiệt hại về vật chất trong nhiều năm ở

khu vực nghiên cứu.

Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp các số liệu và thông tin thu thập: Đề

tài dự kiến khảo sát lấy mẫu nước ngầm theo hai mùa mưa và mùa khô. Số lượng mẫu

tối thiểu là 350 mẫu. Vị trí lấy mẫu được xác định căn cứ vào sự phân bố của nước

ngầm, dân cư, động thái nước ngầm..

Phương pháp kế thừa: Đề tài kế thừa các dữ liệu và thông tin trong các nghiên

cứu có nội dung liên quan đến BĐKH, rừng ngập mặn,rừng phòng hộ ven biển và đặc

điểm vùng ven biển Hà Tĩnh đã thực hiện trước đây.

Phương pháp viễn thám và GIS: Trong nghiên cứu, đánh giá xâm nhập mặn, sự

liên kết giữa các lớp dữ liệu địa lý dạng vector và raster của GIS có vai trò quan trọng

trong việc xác định không gian địa lý cụ thể thông qua việc tổng hợp thông tin cùng

một lúc trên nhiều đối tượng nền địa lý khác nhau, như mạng lưới thuỷ văn, đặc điểm

thạch học, lớp vỏ thổ nhưỡng…Ngoài khả năng trong lưu trữ, quản lý và tích hợp

thông tin, đồng thời nó có thể đưa ra rất nhiều các phương án kết hợp khác nhau là một

tính năng quan trọng có thể giúp các nhà quản lý đưa ra những quyết định cuối cùng

cho công tác dự báo và phòng chống xâm nhập mặn.

Phương pháp địa vật lý: Dựa trên đặc tính dẫn điện của đất đá và nước, phương

pháp trên được áp dụng nhằm thể hiện giá trị điện trở suất ứng với các thành phần đất

đá cũng như các vật chất khác. Độ dẫn điện của đất đá bở rời bão hòa nước có mối

tương quan chặt chẽ với độ dẫn điện của nước trong tầng chứa nước và phụ thuộc vào

hàm lượng muối hòa tan, thành phần hóa học của chúng, đặc trưng là TDS. Căn cứ vào

giá trị điện trở suất của môi trường đất đá và hàm lượng TDS trong nước để thiết lập

ranh giới mặn – nhạt tầng chưa nước là một đới (theo diện) và có chiều sâu bề mặt tiếp

xúc thay đổi từ nông đến sau hướng về vùng chứa nước nhạt (theo chiều thảng đứng).

Trong khuôn khổ luận văn, học viên lựa chọn phương pháp đo sâu điện đối xứng

dòng một chiều. Công tác đo địa vật lý được tiến hành theo các tuyến hoặc theo mạng

lưới tùy thuộc điều kiện địa chất thủy văn – địa vật lý của vùng nghiên cứu. Hệ thiết bị

trong khoảng AB/2 = 100m đến AB/2 = 1.000m, khoảng cách giữa các điểm đo trong

khoảng 100 – 1.000m được xác định cụ thể theo điều kiện thực tế phân bố các tầng

chứa nước.

Phương pháp mô hình toán: Mô hình lan truyền vật chất ba chiều MT3D là một

moldun trong mô hình dòng ngầm ba chiều VISUAL MODFLOW do hãng

WATERLOO (Canada) xây dựng dựa trên mô hình MODFLOW của Tổng cục Địa

chất Hoa Kỳ.

15

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN HÌNH THÀNH XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM KHU VỰC

VEN BIỂN HÀ TĨNH

2.1. Cơ chế xâm nhập mặn nước dưới đất

2.1.1. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan

Vận động của vật chất hòa tan trong môi trường NDĐ là quá trình cơ lý và hóa

học rất phức tạp, được gọi là “di chuyển chất hòa tan” theo các quá trình sau:

Quá trình di chuyển đối lưu:các chất hoà tan vận chuyển theo dòng chảy NDĐ

với tổng lượng chất hòa tan (Fx) theo một hàm số nồng độ của chúng trong nước (C)

và lượng dòng ngầm. Đối với dòng một chiều, một đơn vị diện tích tiết diện lỗ hổng có

lưu lượng dòng ngầm là:

Fx =C* vxne (2.1)

Trong đó:vxne - độ lỗ hổng hữu hiệu, C - vận tốc thấm trung bình

Phương trình vận chuyển vật chất theo kiểu piston cho dòng một chiều có dạng

(2.2) và thể hiện qua hình dạng của đường nồng độ (hình 2.1).

x

Cv

t

Cx

(2.2)

Hình 2.1: Quá trình dịch chuyển của chất hòa tan theo thời gian và ảnh hưởng của quá trình khuếch tán

Quá trình phân tán: nước mặn (nước biển) di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến

nơi có nồng độ thấp hơn. Sự khuếch tán diễn ra đến khi nào gradient nồng độ còn tồn

to

x+a x-a

x + -

Nồng độ

tương quan C/Co

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

t1

t2

16

tại, ngay cả khi không có dòng chảy. Mức độ khuếch tán tỷ lệ thuận với gradient nồng

độ, tuân theo định luật thứ nhất của Fick:

F = - Dd (dC/dx) (2.3)

Trong đó: F - dòng vật chất trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian; Dd - hệ số khuếch tán, m2/s; C - nồng độ chất tan, g/cm3; dC/dx - gradient nồng độ (g/cm2).

Dấu trừ thể hiện vận động từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn. Ở

25oC có thể xác định Dd theo bảng có sẵn.

Trường hợp chất tan có nồng độ thay đổi theo thời gian thì áp dụng định luật thứ

2 của Fick:

2

2

x

CD

t

Cd

(2.4)

Trong đó: t

C

- sự thay đổi nồng độ theo thời gian.

Trong môi trường lỗ hổng, quá trình khuếch tán xảy ra không nhanh như trong

môi trường nước vì các ion phải di chuyển quãng đường dài hơn khi đi vòng qua các

hạt đất đá. Hệ số khuếch tán phân tử D* được xác định theo công thức:

D* = Dd (2.5)

Trong đó: - hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào mức độ cong của đường vận chuyển.

Sự khuếch tán làm cho chất tan luôn vận động trong môi trường lỗ hổng ngay cả

khi không có dòng chảy tự nhiên. Sự khuếch tán của vật chất có nồng độ Co tại thời

điểm to và vận động từ khoảng (x-a) tới (x+a), đến thời điểm t1 và t2 nồng độ chất tan

giảm nhưng lại tăng ngoài khoảng này (hình 2.1). Nồng độ chất tan phân bố theo quy

luật phân phối chuẩn Gausse đặc trưng bởi nồng độ trung bình và phương sai. Có thể

xác định hệ số khuếch tán hữu hiệu qua hai đại lượng phương sai và thời gian:

D* = c2/2t (2.6)

Quá trình khuếch tán thực tế cần xem xét là các ion chủ yếu phải ở trạng thái

trung hoà điện tích. Nếu chất tan bị hấp phụ vào bề mặt hạt rắn thì tỷ lệ khuếch tán

nhìn chung sẽ nhỏ hơn so với chất không bị hấp phụ. Nếu coi nồng độ vật chất ban đầu

trong chất thải rắn là Co, không đổi theo thời gian, sau thời gian t, tại khoảng cách

nồng độ chất tan là Ci (x,t), nếu tính đến điều kiện biên và điều kiện ban đầu (Grank,

1956) thì:

2/1*),(

)(2 tD

xerfcCC otxi

(2.7)

Trong đó: Ci - nồng độ chất tan tại khoảng cách x tính từ nguồn phát tại thời

17

điểm t và được xác định từ khi quá trình khuếch tán bắt đầu xảy ra; erfc - hàm sai số bù (hàm này sẽ phụ thuộc vào quy luật phân phối chuẩn hay Gausse), có thể tính gần đúng theo công thức:

24exp1)(

BBerfc (2.8)

Giá trị erfc(B) dao động trong khoảng 0 - 2.

Quá trình khuếch tán vật chất diễn ra từ vùng có nồng độ Co tới vùng có nồng độ

Ci=0 được biểu diễn trên hình 2.2.

Hình 2.2: Đồ thị dự báo đường nồng độ do quá trình khuếch tán phân tử

Từ những nhận định trên cho thấy quá trình khuếch tán không có ý nghĩa đặc thù

đối với sự di chuyển của chất tan. Nó thể hiện một cơ chế vận động ưu thế trong ĐCTV

khi các đất đá chứa nước có tính thấm kém. Tuy nhiên, nó vẫn có thể diễn ra trong các

khoảng không của khe nứt, lỗ hổng lớn, kể cả khi không có dòng chảy tự nhiên.

2.1.2. Quá trình phân tán cơ học

Quá trình phân tán cơ học diễn ra khi các chất hòa tan di chuyển qua môi trường

lỗ rỗng. Chất hòa tan dọc theo đường dòng gọi là quá trình phân tán dọc. Sự trộn lẫn

theo phương vuông góc với đường dòng gọi là phân tán ngang.

Quá trình phân tán cơ học chịu ảnh hưởng của kích thước lỗ hổng dẫn đến vận

chuyển chậm hay nhanh, chiều dài đường vận chuyển và ma sát trong lỗ hổng. Nếu

toàn bộ nước ngầm chứa chất bẩn vận động cùng nhau thì sẽ thay thế nước sạch và tạo

nên một bề mặt ngăn cách giữa hai loại nước. Hơn nữa, sự xâm nhập chất bẩn không

chuyển động cùng một vận tốc với nước xảy ra quá trình hỗn hợp trên đường vận

chuyển, dẫn đến sự pha loãng chất bẩn trong dòng chảy.

Nếu quá trình phân tán cơ học tuân theo định luật Fick như đối với khuếch tán thì

tổng phân tán là hàm số của vận tốc thấm trung bình, trong đó có tính đến hệ số phân

tán cơ học. Hệ số này tương đương với thông số trung bình, được gọi đơn giản là phân

Nồn

g đ

ộ t

ươ

ng

qu

an

C/C

o

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

0.84

0.50

0.16

+ -

trun

g bì

nh

x

tán thấm ().

Hệ số phân tán cơ h

2.1.3. Quá trình phân tán thu

Quá trình khuếch tán phân t

có sự kết hợp lẫn nhau. Thông s

thủy động lực (D).

Hình 2.3: Đường dlỗ hổng dưới tác dụng của quá tr

tán thủy động lực

Hệ số D được thể hi

D

D

Trong đó: DL - hế sdọc theo dòng chảy;DT - lực theo phương vuông góc dphân tán dọc; L - hệ sốsố khuếch tán phân tử.

Vai trò của khuếch tán phân t

hòa tan hoạt động như m

chiều (hình 2.4).

Hình 2.4: Quá trình phân tán

Diễn biến của quá trình phân tán và

Khi chkhuế

Nồn

g độ

tư

ơng

đối

C

/Co

18

phân tán cơ học = hệ số phân tán thấm x vận tốc thấm trung bình.

Quá trình phân tán thuỷ động lực

ch tán phân tử và quá trình phân tán cơ học trong dòng ng

n nhau. Thông số đặc trưng cho quá trình này g

ờng dòng trong môi trường ới tác dụng của quá trình phân

ủy động lực

hiện qua công thức:

DL = Lvi + D* (2.9)

DT = Tvi + D* (2.10)

số phân tán thuỷ động lực hệ số phân tán thuỷ đông

c theo phương vuông góc dòng chảy; T - hệ số ố phân tán ngang; D* - hệ

ch tán phân tử và phân tán cơ học đối với t

ng như một chất chỉ thị trong môi trường lỗ hổng v

: Quá trình phân tán đối lưu của chất hòa tan trong dòng mchiều

a quá trình phân tán và đối lưu được biểu diễn trên

khoảng cách x

Khi chỉ có quá trình ếch tán phân tử

Vị trí V ctại thời đi

Khi có quá trình phân tán

m trung bình.

c trong dòng ngầm luôn

ình này gọi là hệ số phân tán

i tỷ số Ci/Co của chất

ng với điều kiện dòng 1

òa tan trong dòng một

trên hình 2.5.

trí V của lượng nước i điểm t

Khi có quá trình phân tán

19

Hình 2.5: Sự dịch chuyển chất hòa tan do quá trình đối lưu và phân tán

Lượng chất tan ngay lập tức xuất hiện trong tầng chứa nước vào thời điểm to với

khoảng cách (x=0+a), nồng độ ban đầu là C0. Dòng ngầm vận động theo kiểu piston

đưa chất bẩn đi theo. Trong quá trình vận động, dải chất bẩn mở rộng cùng với lượng

chất bẩn theo thời gian, được biểu thị dưới dạng phương trình sau:

dxdydz

z

FFdxdzdy

y

FFdzdydx

x

FF z

z

y

yx

x )()()(

(2.11)

Sự chênh lệch giữa chất bẩn vào và ra khỏi phân tố là:

dzdxdy

z

Fdydxdz

y

Fdxdzdy

x

F zyx

(2.12)

Lượng vật chất thay đổi trong phân tố là: ne (C/t) dx.dy.dz

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

t

Cn

z

F

y

F

x

Fe

zyx

(2.13)

với: i

CDnCnvF ieeii

nên: x

CDnCnvF xeexx

(2.14)

y

CDnCnvF yeeyy

(2.15)

z

CDnCnvF zeezz

(2.16)

Từ công thức (2.14, 2.15, 2.16) đưa Fx,Fy,Fz vào phương trình (2.11), ta có

phương trình:

t

CCv

xCv

xCv

xz

CD

zy

CD

yx

CD

xxxxzyx

(2.17)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Hướng vận chuyển

t2>t1>to t2

x2 x1

t1

to

a 0

x

Nồn

g đ

ộ t

ươ

ng

đối

C

/Co

20

Phương trình trên là phương trình vận chuyển vật chất 3 chiều theo định luật bảo

toàn khối lượng, không chịu tác động của quá trình sinh học hay phân huỷ phóng xạ.

Trong môi trường đồng nhất Dx, Dy, Dz không thay đổi theo không gian. Hơn nữa

do hệ số phân tán thuỷ động lực là một hàm số của hướng dòng chảy, ngay cả khi môi

trường đẳng hướng đồng nhất, Dx Dy Dz. Đối với dòng một chiều, trong môi trường

lỗ hổng, đồng nhất, đẳng hướng, phương trình trên được viết là:

t

C

x

Cv

x

CD xL

22

2

(2.18)

Đối với dòng hai chiều:

t

C

x

Cv

y

CD

x

CD xTL

22

2

2

2

(2.19)

DL - thông số phân tán thuỷ động lực dọc theo phương dòng chảy (dọc); DT - thông số phân tán thuỷ động lực vuông góc với phương dòng chảy (ngang).

Với dạng toạ độ cực ta có phương trình:

t

C

r

CU

r

C

r

D

r

CD

r

(2.20)

Trong đó: r - khoảng cách tới giếng; U - vận tốc thấm thực trung bình,

22 Rrn

QU

e (2.21); Q - lưu lượng bơm vào giếng;ne - độ lỗ hổng hữu hiệu;R - chiều

dài ống lọc hay phần thu nước của hố khoan.

2.1.4. Quá trình hấp phụ

Quá trình hấp phụ các chất hòa tan trong nước ngầm bao gồm sự hút bám, sự hấp

phụ hóa học, sự hấp phụ vật lý và trao đổi ion. Hấp phụ hóa học xảy ra khi các chất

hòa tan liên kết chặt chẽ trên đất cát hoặc bề mặt của đá bởi một phản ứng hóa học. Sự

hấp phụ vật lý xảy ra do sự khuếch tán của các chất hòa tan vào bên trong các lỗ rỗng

phân tử của các hạt đất đá. Các quá trình này gọi chung là quá trình hấp phụ.

2.1.5. Quá trình phân rã

Quá trình phân rã bao gồm quá trình các chất hòa tan bị vi khuẩn phân hủy và

tham gia vào các phản ứng ô xy hóa - khử, quá trình phân rã của các chất phóng xạ.

Hầu hết nước ngầm dễ bị ô nhiễm các chất hữu cơ chứa hydrocacbon. Các hydro

cacbon tạo điều điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn, chúng cung cấp năng lượng

cho vi khuẩn tạo nên màng sinh học trên bề mặt chất rắn trong tầng chứa nước.

NDĐ có thể có chứa các chất phóng xạ. Những chất phóng xạ mang ion dương

khi tiếp xúc với bề mặt đất đá sẽ làm cho quá trình di chuyển chậm lại. Hơn nữa,

chúng còn bị ảnh hưởng bởi quá trình phân rã phóng xạ làm giảm nồng độ của chất

phóng xạ trong cả hai giai đo

2.1.6. Ranh giới mặn

Khái niệm của Baydon W.

nhạt dưới đất vùng ven bi

cân bằng thủy tĩnh với nư

là đường cong thoải, hướ

bằng thủy tĩnh (hình 2.6).

nghiên cứu được tính toán như sau:

Gọi độ cao mực NDĐ so v

mặn tại một điểm A bất k

điểm này sẽ bằng:

pA

Tại điểm B trên đườ

z, áp lực thủy tĩnh do nướ

Hình 2.6

Theo nguyên tắc Giben thì

pA

Trong đó: m, n là kh

(≈1,000g/cm3), g - gia tốc tr

Từ các phương trình trên chúng ta nh

21

hai giai đoạn hòa tan và hấp phụ.

ới mặn - nhạt nước dưới đất vùng ven biển

a Baydon W. - Giben (1091) mô phỏng điều ki

t vùng ven biển và xác định giữa khối nước nhạt trong đ

i nước biển, ranh giới tiếp xúc giữa nước nhạt l

ớng từ biển vào lục địa, dọc theo đường tiế

). Độ sâu lý thuyết phân bố ranh giới “m

c tính toán như sau:

c NDĐ so với mực nước biển là z; độ sâu của nư

t kỳ nào đó dưới mực nước biển là h, thì áp l

A = (h - z)m.g

ờng ranh giới giữa nước mặn và nước nh

ớc nhạt gây ra sẽ là:

pB = (h - z)n.g + z.n.g

Nguồn: theo Fetter C.W. (1993)

2.6: Vận động của nước dưới đất vùng ven bi

c Giben thì:

A = pB, do đó: (h - z)m.g = z.n.g

là khối lượng riêng của nước biển (≈1,025g/cm

trọng trường.

ình trên chúng ta nhận được:

nm

mzh

nm

nzzh

h=42z

u kiện hình thành nước

t trong đất liền luôn có sự

t lục địa và nước biển

ếp xúc tồn tại sự cân

mặn - nhạt” khu vực

a nước nhạt đến nước

n là h, thì áp lực thủy tĩnh tại

(2.22)

c nhạt ở cùng độ sâu h -

(2.23)

n: theo Fetter C.W. (1993)

ùng ven biển

(2.24)

≈1,025g/cm3) và nước nhạt

(2.25)

(2.26)

(2.27)

Như vậy, đối với mộ

thể xác định được một cách tương đ

2.7). Tuy nhiên, trong trong trư

nhiều lớp chứa nước và cách nư

ĐCTV” như một số nơi thu

công thức (2.27). Khi đó, đ

thông số kỹ thuật hơn nữa t

1. Mực nước biển; 2. B

Hình 2.7: Sơ đồ quan hệ giữa n

2.2.Các nhân tố hình thành

XNM nước ngầm di

của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân t

trung gian của XNM. Có th

xâm nhập của nước biển vào nư

Hình 2.8: Những nhân tố

22

ột tầng chứa nước đồng nhất về tính thấm, khi bi

t cách tương đối ranh giới mặn - nhạt NDĐ vùng ven bi

n, trong trong trường hợp ngược lại, tầng chứa nước không đ

c và cách nước nằm xen kẽ nhau hoặc xuấ

nơi thuộc vùng nghiên cứu thì kết quả tính toán không tuân theo

). Khi đó, để xác định được ranh giới mặn nhạt ph

a từ nhiều phương pháp khác.

n; 2. Bề mặt tự do của nước nhạt dưới đất; 3. Ranh gi

ồ quan hệ giữa nước nhạt – mặn dưới đất v

hình thành xâm nhập mặn nước ngầm vùng ven bi

m diễn ra tại khu vực ven biển rất phức tạp, chúng ch

nhiên và nhân tạo, trộn lẫn nước nhạt và nư

. Có thể tổng hợp khái quát các nhân tố tác đ

n vào nước ngầm như trên hình 2.8.

ững nhân tố hình thành xâm nhập mặn v

m, khi biết z chúng ta có

t NDĐ vùng ven biển (hình

c không đồng nhất, có

ất hiện các “cửa sổ

tính toán không tuân theo

t phải cần đến nhiều

t; 3. Ranh giới mặn - nhạt

ới đất vùng ven biển

ùng ven biển Hà Tĩnh

p, chúng chịu tác động

t và nước mặn là quá trình

tác động đến quá trình

ập mặn vùng ven biển

23

2.2.1. Vị trí địa lý

Trên cơ sở ranh giới địa chất, thành tạo Đệ tứ và đặc điểm địa hình của vùng ven

biển Hà Tĩnh, phạm vi khu vực nghiên cứu được giới hạn từ 17° 57' 25" ÷ 18° 45' 15"

Vĩ độ Bắc; 105° 33' ÷ 106° 26' Kinh độ Đông. Giới hạn khu vực nghiên cứu được hình

thành trên các thành tạo địa chất và địa hình qua mối tương tác lục địa - biển trong thời

kỳ Đệ Tứ. Phần phía Bắc mở rộng và hẹp dần vào phía Nam, cụ thể như sau:

- Phía Bắc được giới hạn bởi sông Lam và sông La có chiều dài 47 km (từ xã Đức

Châu, huyện Đức Thọ đến xã Xuân Hội, huyện Nghi Xuân);

- Phía Nam chắn bởi Đèo Ngang thuộc nhánh Hoành Sơn của dãy Trường Sơn;

- Phía Đông tiếp giáp với biển Đông với đường bờ biển dài 137 km;

- Phía Tây giáp vùng đồi núi thấp.

Với diện tích tự nhiên khoảng 1.900 km2, phân bố trải dài từ Bắc vào Nam trên 8

đơn vị hành chính cấp huyện là Nghi Xuân, TX. Hồng Lĩnh, Đức Thọ, Can Lộc, Thạch

Hà, Lộc Hà, Tp. Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh (hình 2.9).

Khu vực nghiên cứu có dạng dải kéo dài song song với bờ biển, bề mặt địa hình

không bằng phẳng, bị chia cắt bởi các cửa sông ven biển như Cửa Hội, Cửa Sót, Cửa

Nhượng và Cửa Khẩu.

24

Hình 2.9: Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

25

2.2.2. Đặc điểm địa chất

1) Cấu trúc - kiến tạo

Phức hệ tân kiến tạo Paleozoi sớm (O3-S1sc)

Phân bố chủ yếu ở phía Nam thị trấn Kỳ Anh. Ngoài ra còn gặp rải rác ở Nam

sông Rác, các đồi nhỏ ở Tây Bắc Thiên Cầm, Cẩm Quang, Rú Hội. Thành phần vật

chất gồm các trầm tích lục nguyên thuộc hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc). Chiều dày 2500-

3000m. Đá bị biến chất thuộc mức tướng đá phiến lục, bị uốn nếp mạnh, thế nằm cắm

chủ yếu về hướng Tây Nam thành các cánh đơn nghiêng. Thành tạo lục nguyên dạng

flysh này được tạo nên trong điều kiện khá bình ổn.

Phức hệ tân kiến tạo Mesozoi giữa (T3n - J1-2)

Phân bố chủ yếu ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu, ở động Ba Cụp - phía Tây

núi Động Đâm. Thành phần vật chấtgồm các thể granitoit phức hệ PhiaBioc và các

trầm tích lục nguyên hạt thô màu nâu đỏ, đỏ của hệ tầng Động Trúc (J1-2đt). Các thành

tạo kể trên hình thành trong các bồn trũng lục địa, đặc trưng cho quá trình tạo núi.

Phức hệ tân kiến tạo Kainozoi (KZ)

Phân bố với diện tích lớn (600km2) ở đồng bằng Cẩm Xuyên và Kỳ Anh. Bao

gồm các thành tạo lục nguyên tuổi Neogen và trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ, có bề dày từ

vài mét đến hàng trăm mét.

-Vùng nâng: Vùng phía Bắc Voi tạo nên địa hình cao, với cấu trúc địa chất đa

dạng, diện mạo khác hẳn vùng phía Bắc (Cẩm Xuyên).

- Vùng hạ: Vùng nghiên cứu không có nếp lõm lớn mà chỉ tồn tại 2 bồn trũng trầm

tích gồm: Vùng Cẩm Phúc, Cẩm Hà, Cẩm Lộc (Cẩm Xuyên), với độ sâu trầm tích đạt

đến 34,3m của các kiểu nguồn gốc khác nhau như sông, sông biển, sông biểu đầm lầy;

Vùng Kỳ Lợi gồm trầm tích Đệ tứ cũng đạt đến 25,30m.

Ngoài ra, ở vùng phía Bắc còn tồn tại một số vùng sụt lún địa phương nhỏ như ở

xã Cẩm Duệ, Cẩm Hưng, Kỳ Phong và một số vùng nâng địa phương nhỏ như ở xã

Thạch Lâm (Thạch Hà), xã Cẩm Quan (Cẩm Xuyên) [26].

Khu vực nghiên cứu có đứt gãy phương á vĩ tuyến từ phía Nam núi Đỉnh Trương

theo hướng Đông qua thị trấn Cẩm Xuyên đến Cửa Nhượng. Chiều dài 30km.

2) Đặc điểm thạch học

Thành phần thạch học quyết định đến dạng tồn tại, mức độ chứa nước cũng như

quá trình hình thành trữ lượng và thành phần hóa học của NDĐ nói chung và nước

ngầm nói riêng. Các trầm tích thường tạo nên các tầng chứa nước liên tục với mức độ

tàng trữ nước khác nhau. NDĐ vận động trong môi trường lỗ hổng của các trầm tích

Đệ tứ mang đặc điểm của nước chảy tầng và phần lớn hình thành những tầng chứa

nước không có áp lực (tầng trên) và có áp lực cục bộ (tầng dưới) tạo nên một hệ thống

26

thủy lực ngầm liên tục trong toàn vùng. Đó là một thực thể bất đồng nhất, bao gồm

những vật liệu thấm và cách nước xen kẽ nhau.

Bảng 2.1: Thành phần độ hạt của đất đá và mức độ chứa nước

Thành tạo địa chất

Nguồn gốc thành tạo

Đất đá chứa nước

Kích thước hạt

(mm)

Độ lỗ hổng (%)

Tính chất chứa nước

Đệ tứ không phân chia

Sườn tích, tàn tích

Dăm, sạn, sỏi

- 40 - 45 Kém

Holocen

Biển gió Cát 0,32 35 - 40 Tốt Sông Cát, sét 0,24 25 - 35 Trung bình

Sông biển Cát, sét, bùn

0,25 25 - 35 Trung bình

Pleistocen Biển Cát 0,30 35 - 40 Tốt Sông biển Cát, sét 0,24 25 - 35 Trung bình

Nguồn: [33]

Như vậy, thành phần độ hạt của đất đá quyết định tính chứa nước của chúng.

Thành phần cát hạt trung đến thô có khả năng chứa nước tốt nhất, hay nói cách khác,

các trầm tích cát vùng ven biển là môi trường thuận lợi hình thành nên tầng chứa nước

có triển vọng khai thác cũng như quá trình vận động của nước và các chất tan trong

nước.

Đặc điểm thạch học khu vực nghiên cứu được mô tả theo các thành tạo địa chất

như sau:

Hệ Đệ tứ

Trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu có bề dày khá lớn thuộc nhiều kiểu nguồn

gốc khác nhau tạo nên, cụ thể là:

- Trầm tích sông - lũ (apQ11): Tầng trầm tích này không lộ trên bề mặt, chỉ bắt

gặp ở vùng Kỳ Anh từ độ sâu 16,4 đến 24,8m, dày 8,4m.

+ Thành phần vật chất gồm : cuội, sỏi, cát, sét, lẫn ít tảng. Cuội sỏi chiếm 60-

70%, kích thước 3-6cm, có khi đến 8-10cm. Độ chọn lọc kém, mài mòn từ kém đến

khá tốt.

+ Thành phần khoáng vật cuội sỏi: thạch anh 60-70%, vật chất khác 40%. Phần

hạt mịn: cát, bột, sét phong hoá mạnh và có kết vón laterit màu nâu xám. Bề dày trung

bình 8,0m.

- Trầm tích sông (aQ12-3): Tầng trầm tích này phân bố ở phía Đông Nam thị trấn

Kỳ Anh có diện tích khoảng 28km2, độ cao từ 10-17m, là bề mặt chuyển tiếp giữa núi

Hoành Sơn và đồng bằng Kỳ Anh.

+ Thành phần thạch học: cuội, sạn, cát, bột sét màu nâu vàng. Có thể chia tầng

27

trầm tích này thành 2 phần:

Phần dưới: cuội sạn lẫn ít tảng và bột sét màu xám vàng.

Phần trên: cát bột sét lẫn ít sạn, có nơi bị phong hoá tạo kết vón laterit.

Dày 3,7m.

- Trầm tích sông biển (amQ13): Trầm tích này phân bố rộng ở ven rìa đồng bằng

Kỳ Anh, Cẩm Xuyên. Diện lộ 80km2.

+ Thành phần thạch học chính: bột sét lẫn ít sạn sỏi và kết vón laterit màu nâu,

nâu vàng, xám trắng. Trầm tích được thành tạo trong môi trường lợ - mặn, tuổi

Pleistocen muộn, nguồn gốc sông - biển (amQ13). Trầm tích sông - biển phủ chỉnh hợp

lên các trầm tích sông Pleistocen giữa - muộn (aQ12-3), phía trên bị các trầm tích trẻ

hơn phủ bất chỉnh hợp. Phần lộ bị phong hoá mạnh, có màu sắc loang lổ và tạo kết vón

laterit. Bề dày trung bình: 7,0m

- Trầm tích biển (mQ21-2):Phân bố thành dải lộ trên bề mặt và ven theo bờ biển

các xã Kỳ Phương, Kỳ Phú (Kỳ Anh), Cẩm Huy, Cẩm Tiến, Cẩm Sơn, Cẩm Trung

(Cẩm Xuyên), Thạch Lưu, Thạch Hương (Thạch Hà) với độ cao 2-3m. Diện lộ 28km2.

+ Thành phần vật chất gồm cát hạt mịn đến thô màu xám tro, xám trắng. Bề dày

trung bình của trầm tích này qua thống kê của các lỗ khoan là 10,0m.Trầm tích

Holocen muộn phân bố chủ yếu ở phần thấp của đồng bằng Cẩm Xuyên và Kỳ Anh,

chúng liên quan đến các dòng chảy và trầm tích biển hiện đại. Gồm các loại nguồn gốc

sau:

- Trầm tích sông (aQ23): Có diện tích hẹp, phân bố dọc theo các sông suối lớn và

các nhánh của chúng trên bề mặt đồng bằng, chủ yếu là sông Cửa Sót, Cửa Nhượng và

các phụ lưu của chúng. Diện lộ 46km2.

+ Thành phần thạch học chính: cuội, sạn, cát, bột sét màu xám. Bản chất tầng

trầm tích này gồm 2 tướng:

Tướng lòng sông: chủ yếu là các trầm tích hạt thô hơn gồm cuội, sỏi, tảng

và cát. Độ chọn lọc kém, độ mài mòn từ kém đến trung bình. Thành phần

khoáng vật: đa khoáng.

Tướng bãi bồi: chủ yếu là cát bột lẫn sét. Bề dày trung bình: 1,86m.

- Trầm tích sông - biển (amQ23): Đây là tầng trầm tích lộ hoàn toàn trên bề mặt,

phân bố ở đồng bằng ven biển Kỳ Anh, Cẩm Xuyên. Ở đồng bằng Kỳ Anh chúng

được khống chế tới độ sâu 10,0m. Diện lộ 20km2.

+ Thành phần thạch học chính gồm cát lẫn bột sét màu xám đen, xám nâu. Ở

vùng Cẩm Xuyên, trầm tích sông biển này lộ ở xã Cẩm Phúc, Cẩm Nam. Bề dày trung

bình 4,4m.

- Trầm tích biển- gió (mvQ23): Phân bố gần bờ biển hiện đại, có hướng song song

28

với đường bờ, nhiều chỗ nổi cao dạng một con đê chắn sóng từ Cẩm Xuyên vào đến

Kỳ Anh. Độ cao từ 5-15m, cá biệt có nơi cao 22,0m (ở phía Bắc xã Kỳ Phương -

huyện Kỳ Anh). Chiều rộng từ 300- 500m, nơi rộng nhất ở vùng Cẩm Hoà (Cẩm

Xuyên) đến 2.500m. Diện lộ 38km2.

+ Thành phần thạch học gồm cát thạch anh hạt mịn đến trung màu xám vàng,

nhiều nơi lẫn mảnh vỏ sò ốc vụn nát. Độ mài tròn, chọn lọc trung bình. Bề dày trung

bình của tầng trầm tích này khoảng 11,0m.

- Trầm tích biển hiện đại (mQ23): Phân bố thành dải dọc bờ biển hiện đại, nơi tiếp

giáp với trầm tích biển gió, bề rộng thay đổi từ 10-200m tuỳ thuộc vào mực nước thuỷ

triều lên xuống. Diện lộ 8km2.

+ Thành phần trầm tích gồm cát thạch anh màu xám. Cát hạt mịn đến thô, độ

chọn lọc mài mòn trung bình, chứa các mảnh vỡ ốc biển, có khi còn nguyên cả mảnh.

Nhiều nơi quan sát thấy khoáng vật ilmenit màu đen, hạt nhỏ nằm trên bề mặt lớp cát.

Bề dày trung bình của tầng trầm tích này 3,9m.

Hệ tầng Yên Mỹ (amQ13ym)

Trong đới trầm tích Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu còn có mặt của hệ tầng Yên Mỹ

(Q13ym), sản phẩm là sỏi, sạn, cát, sét, bột loang lổ dày từ 5 - 30 m được phân bố rộng

chiếm diện tích chủ yếu của địa chất đệ tứ, hình thành dải đồng bằng rộng kéo dài

xuyên suốt khu vực nghiên cứu.

Hệ tầng Mường Hinh (J3 mh)

Thành tạo Jura không phân chia này phân bố rải rác trong khu vực nghiên cứu, các

khối nhỏ tại xã Trung Lương, Đậu Liêu (TX. Hòng Lĩnh), Tân Lộc, Hồng Lộc (Can

Lộc), khối lớn kéo dài từ xã Kỳ Hà đến xã Kỳ lợi (Kỳ Anh). Thành phần chủ yếu là đá

phun trào axit và tuf. Độ dày 600 -700 m. Sản phẩm có nguồn gốc núi lửa thuộc trầm

tích lục địa màu đỏ thuộc phức hệ Bản Muồng pha 1 (J-K bm1), có sản phẩm chủ yếu là

granit amphibol dạng porphyr, granophyr xuất hiện rất ít ở khu vực nghiên cứu.

Hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt)

Kỷ Triat tạo nền móng của đá gốc và các đồi núi trong lãnh thổ nghiên cứu, hệ thành

tạo chủ yếu là đá phu trào thuộc hệ tầng Đồng Trầu gồm: phân hệ tầng dưới(T2ađt1) phân

bố rải ráctại xã Kỳ Khang (Kỳ Anh), xã Cẩm Trung (Cẩm Xuyên). Thành phần thạch

học chính gồm sét kết, cát kết, bột kết màu nâu, nâu tím, xám nâu, xanh lục. Đá cấu

tạo phân lớp vừa, dày đến dạng khối có nơi dạng giả phiến, cứng nhắc, nứt nẻ vừa;

phân hệ tầng trên (T2ađt2) phân bố ở vùng núi Dọc, núi Cửa Trường, núi Động Châu

và phân bố thành dải ở phía Tây Nam núi Động Choác, Đông Nam núi Đỉnh Trương.

Diện lộ tổng cộng khoảng 31km2. Thành phần thạch học gồm ryodacit porphyr bị ép,

ryolit porphyr bị ép và tuf của chúng màu xám, xám xanh xen lẫn các lớp cát kết, bột

29

kết, sét kết màu vàng, nâu vàng. Xen lẫn với hệ tầng Đồng Trầu là phức hệ phức hệ Phia

Bioc pha1 (aT3npb1) sản phầm là granit sẫm mầu, granit biotit, granodiorit hạt vừa - lớn.

Hệ tầng Sông Cả (O3- S1sc)

Phân bố khá rộng rãi trong vùng, nhất là ở phía Nam thị trấn Kỳ Anh. Ở phía Tây

Bắc, phân bố thành dải hẹp ở phía Nam sông Rác và lộ thành các đồi nhỏ như đồi 81m

(Cẩm Quang), Rú Hội (thị trấn Cẩm Xuyên), Rú Đụn (TB Thiên Cầm). Ngoài ra còn

thấy ở phần phía Tây Bắc núi Thiên Cầm, nơi tiếp giáp với phức hệ magma PhiaBioc.

Diện tích phân bố trên mặt 68km2. Thành phần thạch học gồm đá phiến sét silic, đá

phiến sét đen chứa nhiều vật chất hữu cơ, đá phiến thạch anh felspat. Đá có cấu tạo

dạng phiến, cứng chắc, giòn, nứt nẻ vừa. Bề dày 580-600m.

3)Các thành tạo magma

Phức hệ PhiaBioc (T3npb)

Lộ ra chủ yếu ở phía Bắc, sát biển, từ núi Rác, núi Voi, Rú Cửa đến núi Vàng,

núi Động Cơ đến đuôi núi Thằn Lằn. Ngoài ra còn phân bố ở núi Thiên Cầm và một

chỏm nhỏ dạng đồi sót ở xã Cẩm Quang. Ở phía Nam bắt gặp phức hệ này ở Tây núi

Động Đâm. Tổng diện tích khoảng 44km2.

30

Hình 2.10: Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu

31

2.2.3. Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Vùng ven biển Hà Tĩnh tồn tại ba tầng chứa nước chính thuộc các trầm tích Đệ tứ

là tầng Holocen thượng (qh2), Holocen hạ (qh1) và tầng Pleistocen (qp) [29].

- Tầng chứa nước qh2: phân bố thành dải kéo dài theo bờ biển từ huyện Nghi

Xuân đến huyện Kỳ Anh, có chiều rộng từ 1 - 2km đến 5 - 6km, diện phân bố khoảng

trên 500km2. Thành phần đất đá chứa nước là cát hạt mịn (nhỏ) đến thô (lớn), chiều

dày tầng này tăng dần về phía biển đến độ sâu 25m, trung bình 13m. Đây là tầng chứa

nước không áp, mức độ chứa nước từ trung bình đến nghèo (lưu lượng trong khoảng 5

- 0,5l/s), gương nước có xu hướng lặp lại bề mặt địa hình. Mực nước ngầm thường gặp

ở độ sâu 4 - 5m, nước vận động ra hai phía, phía Đông thoát ra biển và phía Tây chảy

ra hệ thống sông suối địa phương. Động thái nước dưới đất chịu tác động của thủy

triều, biên độ có thể đạt tới 0,5m, ngoài ra, chúng còn biến đổi theo mùa, chênh lệch

mực nước giữa mùa mưa và mùa khô từ 0,3 - 5,2m.

- Tầng chứa nước qh1: đất đá chứa nước gồm các trầm tích hạt thô có nguồn gốc

sông (aQ21-2), biển - đầm - lầy (mbQ2

1-2), sông - biển (amQ21-2) và biển (mQ2

1-2), thành

phần đa dạng: cát hạt mịn, hạt trung, hạt thô có chứa nhiều di tích hữu cơ, có nơi phần

đáy lớp gặp sạn, sỏi. Thường trong các lỗ khoan ở vùng đồng bằng bắt gặp các lớp cát,

bùn cát, bùn sét nằm xen kẽ nhau với chiều dày một vài mét đến 5 - 6m. Tuy nhiên, tại

phía Đông đường 1A thuộc địa phận các xã Thạch Hội (Thạch Hà), Cẩm Hòa, Cẩm

Yên, Cẩm Nam, Cẩm Long, Cẩm Phúc (Cẩm Xuyên) đã phát hiện lớp cát khá dày đạt

tới 20m. Tầng chứa nước không lộ trên mặt, bị phủ hoàn toàn bởi các thành phần hạt

mịn hơn như sét, sét pha phía trên và nằm trực tiếp trên tầng sét loang lổ bị laterit hoá

rất mạnh của hệ tầng Yên Mỹ. Tầng chứa nước phân bố rộng rãi, bắt gặp ở nhiều nơi

nhưng phát triển không liên tục mà tạo thành những thấu kính hoặc những dải riêng

biệt, có diện tích khác nhau. Vùng trung tâm đồng bằng ở Cẩm Xuyên, Thạch Hà là

nơi có có tầng chứa nước qp1 lớn hơn cả và bề dày cũng lớn hơn, phân bố ở độ sâu từ

0,5 - 9,0m, chiều dày trung bình khoảng 20m. Lưu lượng các lỗ khoan trong tầng chứa

nước đạt từ dưới 0,5l/s đến 5l/s, được xếp vào loại nghèo nước. Nguồn cung cấp cho

tầng là nước mưa (được thấm xuyên qua các lớp cách nước yếu và qua các giếng dân

đào) và từ các sông suối, các tầng chứa nước có quan hệ, các nơi tiếp xúc của tầng với

các tầng chứa nước khe nứt đá gốc ở vùng ven rìa. Miền thoát là các sông suối, các

tầng chứa nước liền kề và các tầng chứa nước nằm dưới.

- Tầng chứa nước qp: đất đá chứa nước gồm các tập hợp hạt thô có nguồn gốc

sông (aQ12-3), sông - biển (amQ1

1-2). Thành phần gồm các hạt nhỏ, trung thô (lớp trên)

và cuội, sỏi, sạn (lớp dưới). Phần lớn diện phân bố bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn.

Nhiều nơi nằm trực tiếp lên nền đá gốc. Nó phân bố khá rộng rãi trong vùng nhưng

32

không liên tục mà tạo thành những khu, những dải riêng có diện tích khác nhau. Tầng

qp được tạo thành trong những lòng chảo, những thung lũng rộng ở vùng đồng bằng và

dọc theo các sông, suối cổ ở địa bàn Hà Tĩnh. Độ sâu bắt gặp tầng chứa nước nhỏ nhất

6,0m tại lỗ khoan BV207 (vùng Bãi Vọt), lớn nhất 55,20m ở lỗ khoan V121 và 61,70m ở

lỗ khoan V122 (vùng Xuân Viên). Chiều dày nhỏ nhất 3,0m ở lỗ khoan HK30 (thành phố

Hà Tĩnh); lớn nhất 33,5m ở lỗ khoan HK28 (Thạch Long). Lưu lượng các lỗ khoan từ

dưới 0,5l/s đến 13,73l/s, trung bình đạt 5l/s. Tầng qp được xếp vào loại chứa nước

trung bình. Nguồn cung cấp cho tầng là nước mưa, sông suối, các tầng chứa nước đá

gốc tiếp xúc ở bên sườn, các tầng chứa nước nằm trên thông qua các “cửa sổ” ĐCTV.

Miền thoát là sông, biển.

Trữ lượng NDĐ: Trữ lượng NDĐ được đánh giá qua trữ lượng tĩnh (Qt) và trữ

lượng động (Qđ). Do còn bị hạn chế về mặt số liệu, nên chỉ tính cho 1 số tầng chứa

nước có triển vọng cung cấp nước. Các công thức được sử dụng tính toán như sau:

Qt = µ.V (2.28)

Trong đó: µ - hệ số nhả nước; V – thể tích tầng chứa nước

V = m.F (2.29)

Trong đó: m – chiều dầy tầng chứa nước hay chiều cao áp lực (h), m; F - diện tích tầng chứa nước, m2;(chỉ tính cho F có M<1 g/l).

Qđ = Mo.F, m3/ng (2.30)

Trong đó: Mo – Mô đun dòng ngầm,l/s/km2; F- diện tích tầng chứa nước, m2

Kết quả tính toán cụ thể như sau:

Bảng 2.2: Trữ lượng tĩnh nước dưới đất khu vực nghiên cứu Thông số Tầng chứa nước F,106 m2 m,m

h m

µ* µ Trữ lượng

106 m3 qh 370 10 0,05 185 qp 600 20 0,0012 71,7

Nguồn [7]

Bảng 2.3: Trữ lượng động nước dưới đất khu vực nghiên cứu Thông số

Tầng chưa nước F, 106 m2 Mo (l/s/km2) Trữ lượng (m3/ng)

qh 370 4-9 220.000 qp 600 2.8 146.000

Nguồn [7]

1

Hình 2.11: Sơ đồ địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu

2

2.2.4. Đặc điểm địa hình và quá trình địa mạo

Khu vực nghiên cứu nói riêng và tỉnh Hà Tĩnh nói chung nằm về phía Đông của

dãy Trường Sơn, thuộc dải đất hẹp của vùng Bắc Trung Bộ với địa hình thấp dần từ

Tây sang Đông. Càng về phía Đông, địa hình càng thấp dần kết hợp với chiều ngang

hẹp.

Địa hình đồng bằng: là vùng tiếp giáp giữa đồi núi và dải ven biển, nằm hai bên

đường QL8A và QL1A, bao gồm các xã giữa huyện Đức Thọ, Can Lộc, Thạch Hà,

thành phố Hà Tĩnh, thị xã Hồng Lĩnh, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh, chiếm 9,3% diện tích

đất tự nhiên, có phân dị khá rõ nét theo hướng vĩ tuyến. Bề mặt đồng bằng có dạng

lòng thuyền không đối xứng dải trung tâm có độ cao 2 – 5m, nâng cao dần về hai phía

Đông và Tây. Vùng đồng bằng bị thu hẹp bởi sự chia cắt của những đồi núi sót và các

dải đồi bát úp phân bố rải rác ra đến tận biển, bề mặt địa hình có độ dốc từ 0 - 3o

Địa hình ven biển: vùng này nằm phía Đông QL1A và chạy dọc theo bờ biển bao

gồm các xã từ huyện Nghi Xuân đến đèo Ngang của huyện Kỳ Anh, chiếm 6,9% diện

tích đất tự nhiên, địa hình vùng này dốc thoải từ Tây sang Đông. Độ cao tự nhiên từ +

2,00 m đến + 4,00 m, khu vực sát biển có độ cao tự nhiên từ + 1,00 m trở xuống, mức

độ phân cắt sâu dưới 10 m, có nguồn gốc hỗn hợp sông - biển được phân chia thành các

dạng địa hình như bề mặt tích tụ sông - biển, lòng sông và bãi bồi vùng cửa sông xen

với các dạng địa hình có nguồn gốc biển như thềm biển mài mòn - tích tụ, thềm biển

tích tụ, thềm tích tụ cát biển, bề mặt được gió tái tạo và địa hình dạng bãi biển, các trũng

được lấp đầy bởi các trầm tích đầm phá hoặc phù sa biển và hình thành các dãy đụn

cát có độ cao khác nhau chạy dọc bờ biển. Khu vực địa hình này chịu ảnh hưởng mạnh

mẽ của biển.

Lãnh thổ nghiên cứu có 137 km chiều dài đường bờ biển tạo nên hai dạng địa

hình thuộc kiểu địa hình trong đới sóng vỗ bờ (0 - 6 m nước).

- Bãi biển mài mòn - tích tụ hiện đại do tác động của sóng chiếm ưu thế: Loại bãi

này phân bố hầu như ở các đoạn bờ có đá gốc lộ ra ngay trên bờ biển và thường xuyên

chịu tác động của sóng. Chúng có thể bị ngập khi triều lên và lộ ra khi triều xuống. Vật

liệu tích tụ trên loại bải này ở khu vực nghiên cứu có kích thước rất đa dạng từ cuội tảng

đến cát sạn. Điển hình cho các dạng thành tạo này được phát triển trên hai loại đá khác

nhau là: Phia Bioc pha1 (aT3npb1), hệ tầng Mường Hinh (Jmh). Trong khu vực nghiên

cứu, loại bãi này phân bố ở các xã Kỳ Xuân, Kỳ Khang, Kỳ Lợi, Kỳ Hà và Kỳ Nam.

- Bãi biển tích tụ - xói lở hiện đại do tác động của sóng chiếm ưu thế: Bãi biển

tích tụ - xói lở trên các vật liệu bở rời thuộc Holocen thượng tuổi ( (Q23), Holocen

trung tuổi (Q22) và sản phẩm trầm tích của hệ tầng Yên Mỹ (Q1

3ym). Loại bãi này do tác

động của sóng là thành tạo địa hình bờ biển phổ biến ở huyện Ghi Xuân, Lộc Hà, Can

3

Lộc, Thạch Hà, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh như khu vực của biển Hải Khẩu và dọc theo

đường bờ khu vực cảng nước sâu Vũng Áng.

2.2.5. Đặc điểm khí hậu

Chế độ mưa, lượng bức xạ mặt trời, nhiệt độ, lượng bốc hơi, gió và độ ẩm ảnh

hưởng đến quá trình XNM nước ngầm.

Khu vực nghiên cứu không có 4 mùa khí hậu rõ rệt mà chỉ có 2 mùa phụ thuộc

vào gió mùa, xen giữa 2 mùa là 2 thời kỳ chuyển tiếp ngắn vào tháng IV và tháng X -

XI. Mùa đông lạnh và là thời kỳ ít mưa. Mùa hạ nóng và nhiều mưa, chỉ trong 6 tháng

mùa hạ đã tập trung 85% lượng mưa toàn năm. Về căn bản khí hậu vùng vùng nghiên

có những nét đặc trưng của khí hậu miền Bắc. Song do vị trí địa lý và địa hình mà khí

hậu ở đây mang tính chất chuyển tiếp giữa khí hậu miền Bắc và khí hậu Đông Trường

Sơn.

1) Chế độ mưa

Bảng 2.4: Lượng mưa tháng, năm trung bình nhiều năm Trạm Tháng

Nghi Xuân TP. Hà Tĩnh Kỳ Anh Linh Cảm Sông Rác

Tháng I 73,6 97,9 124,3 33,4 147,3 Tháng II 57,6 66,6 72,4 27,8 100,6 Tháng III 56,5 55 59,7 41,5 75,2 Tháng IV 68,2 67,2 77,8 62,3 74,7 Tháng V 143 142 135,5 142,1 172,3 Tháng VI 119,3 137,5 129 131,4 106 Tháng VII 102,6 134,1 134,2 134,3 153,6 Tháng VIII 224,2 223,8 217 228,7 227,5 Tháng IX 548,2 510 603,7 448,9 701,5 Tháng X 526,2 706 810,8 432,4 787 Tháng XI 248,2 345,1 421,1 140,3 496,1 Tháng XII 83,9 156,1 184,2 58,1 246,2

∑năm 2251,5 2641,3 2969,7 1881,2 3288 Nguồn: [34]

Do tác động chắn gió của dãy Hoành Sơn nên lượng mưa ở đây lớn gấp 2 lần tỉnh

Nghệ An. Tổng lượng mưa đạt từ 2.500 - 3.000 mm/năm,phân bố không đều theo

không gian và thời gian. Về mùa mưa lượng mưa chiếm từ 70% - 75% so với tổng

lượng mưa cả năm (mưa lớn thường xuất hiện vào khoảng từ trung tuần tháng VIII đến

trung tuần tháng XI). Những vùng có lượng mưa lớn như ở xã Kỳ Lạc huyện Kỳ Anh

3.220 mm. Mùa mưa bắt đầu vào tháng VIII, nhanh chóng đạt tới cực đỉnh vào tháng

IX và kéo dài đến tháng XI. Tổng lượng mưa trong tháng IX và tháng X bằng 40 -

50% tổng lượng mưa cả năm. Số ngày mưa trung bình năm từ 150 – 160 ngày. Tháng

có lượng mưa lớn nhất là tháng IX, tháng X và tháng có lượng mưa ít nhất vào tháng

4

II, tháng III.

Chiều dày tầng chứa nước biến đổi theo mùa, mùa mưa mực nước ngầm dâng

cao do được bổ cập của mưa, đồng thời do lượng thoát hơi nước bị hạn chế do nhiệt độ

trên bề mặt và trong đới thông khí giảm. Ngược lại mùa khô, thiếu mưa, nhiệt độ cao,

lượng bốc hơi lớn đã làm giảm mực nước ngầm. Nước ngầm vùng nghiên cứu chịu tác

động mạnh của quá trình khuếch tán nước mặn từ biển, nên khi lượng cung cấp nước

mưa cho dòng ngầm tăng, tốc độ thấm sẽ lớn hơn tốc độ khuếch tán của nước mặn và

làm giảm độ mặn trong nước, đồng thời ranh giới “mặn - nhạt” bị đẩy về phía biển.

2) Lượng bốc hơi

Giá trị bốc hơi trung bình năm là 698,1mm, bằng khoảng 40% - 45% lượng mưa

năm. Vào mùa khô (từ tháng II đến tháng IV) lượng bốc hơi chỉ chiếm 15% tổng

lượng bốc hơi năm. Lượng bốc hơi cao nhất là 33% vào thời kỳ tháng IX đến tháng I.

Bốc hơi là một trong những nguyên nhân làm hao hụt về lượng và tăng độ khoáng hóa

của nước. Nếu như giữa lượng mưa và biên độ dao động mực nước sông và NDĐ

trong mùa mưa có mối tương quan tỷ lệ thuận, thì trong mùa khô giữa lượng bốc hơi

và biên độ dao động mực nước có mối tương quan tỷ lệ nghịch, đồng nghĩa với sự

giảm chiều dày lớp nước. Mặc khác, lượng bốc hơi tăng làm cho tốc độ thấm nhỏ hơn

tốc độ khuếch tán của nước mặn (từ biển) gây nên hiện tượng XNM.

3) Chế độ nhiệt

Chế độ nhiệt thường biến đổi theo thời gian, chúng tác động mạnh mẽ nhất đối

với lớp nước nằm gần mặt đất qua đới thông khí, nước trong đất cát là một trường hợp

điển hình. Thông thường khi nhiệt độ tăng lên thì tốc độ khuếch tán và mức độ hòa tan

của các muối cũng tăng lên, dẫn đến làm giảm độ hòa tan của các khí.

Tuy nhiên, số ngày lạnh ở Hà Tĩnh khoảng 30 - 50 ngày, số ngày nóng 130 - 160

ngày trong đó có 50 ngày khô nóng dogió Lào. Dải đồng bằng ven biển có khí hậu đỡ

khắc nghiệt hơn nhờ ảnh hưởng của gió biển - gió lục địa, nhưng bị lụt bão đe doạ

nhiều nhất.

5

Bảng 2.5: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm 2009 2010 2011 2012 2013 Bình quân năm 26,2 25,6 24,9 23,0 24,63Tháng I 21,7 18,1 19,2 14,3 17,0Tháng II 17,6 26,1 21,9 18,2 17,7Tháng III 23,4 25,3 23,0 17,1 21,1Tháng IV 29,2 29,2 25,2 23,5 26,7Tháng V 28,8 29,3 29,7 27,1 28,6Tháng VI 31,3 31,2 30,5 29,5 29,9Tháng VII 31,6 31,5 30,2 29,1 29,3Tháng VIII 30,6 29,9 27,4 27,8 28,6Tháng IX 29,0 29,9 27,6 26,5 26,3Tháng X 29,2 26,2 23,3 23,3 25,3Tháng XI 22,5 20,2 21,1 22,7 24,2Tháng XII 18,9 21,1 19,8 16,6 20,8

Nguồn: [34]

Bảng 2.6: Số giờ nắng trung bình nhiều năm 2009 2010 2011 2012 2013 Bình quân năm 90,4 100,5 106,3 73,8 105,2Tháng I 57,0 54,0 22,5 2,5 27Tháng II 14,0 93,0 74,3 35,9 38,3Tháng III 78,0 83,0 109,2 24,6 54,9Tháng IV 119,0 93,0 92,3 65,0 145,0Tháng V 143,0 135,0 177,0 132,3 167,4Tháng VI 142,0 186,0 172,4 147,6 117,2Tháng VII 138,0 170,0 195,2 167,6 184,2Tháng VIII 172,0 132,7 89,1 153,2 182,4Tháng IX 102,0 41,8 130,0 75,4 101,7Tháng X 44,7 87,6 67,8 28,7 110,1Tháng XI 47,4 67,4 27,5 47,6 82,5Tháng XII 28,0 62,0 70,5 5,2 51,2

Nguồn: [34]

4) Chế độ gió

Đặc điểm rất quan trọng của vùng này là sự xuất hiện của thời kỳ khô nóng do

gió Tây Nam vào đầu mùa hạ, gây sai lệch diễn biến của mùa mưa ẩm ở Hà Tĩnh so

với khí hậu chung của toàn miền.

5) Độ ẩm

Vùng ven biển Hà Tĩnh có các tháng đầu mùa hạ thường khô hạn, mức độ càng

tăng lên trong các tháng tiếp theo. Tháng VII là tháng nóng nhất và có độ ẩm thấp nhất

trong năm. Độ ẩm không khí tương đối cao (trung bình từ 84 – 87%), độ ẩm trung bình

cao nhất khoảng 92 – 96% vào các tháng I, II, III, độ ẩm trung bình thấp nhất khoảng

55 – 70% vào các tháng VI, VII, VII.

6

Mùa khô kéo dài từ tháng XII đến tháng VII năm sau và được chia làm 2 thời kỳ:

Thời kỳ đầu tháng XII đến tháng III năm sau, trùng với thời kỳ lạnh, trong đó một ít

thời gian đầu có đặc trưng lạnh khô, sau đó là không khí ẩm, mưa dầm, thời kỳ II từ

tháng IV đến tháng VIII, trùng với mùa nóng với gió lục địa hình thành, sau khi vượt

qua dãy Trường Sơn không còn hơi nước trở nên nóng khô.

Bảng 2.7: Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm 2009 2010 2011 2012 2013 Bình quân năm 71,2 69,8 66,0 85,0 85,0 Tháng I 70,0 72,5 91,0 93,0 94,0 Tháng II 71,5 65,0 87,0 90,0 91,0 Tháng III 65,0 72,5 83,0 92,0 88,0 Tháng IV 67,5 67,5 85,0 86,0 82,0 Tháng V 73,5 74,5 79,0 81,0 84,0 Tháng VI 66,5 67,5 72,0 76,0 73,0 Tháng VII 64,0 69,5 74,0 78,0 73,0 Tháng VIII 68,0 74,0 87,0 86,0 79,0 Tháng IX 69,0 71,0 86,0 90,0 88,0 Tháng X 77,0 69,5 90,0 92,0 87,0 Tháng XI 75,0 74,5 91,0 90,0 90,0 Tháng XII 71,0 76,0 89,0 91,0 91,0

Nguồn: [34]

2.2.6. Chế độ thuỷ văn- hải văn

1) Chế độ thủy văn

Mạng lưới sông suối ở vùng đồng bằng ven biển Hà Tĩnh khá dày với khoảng 30

sông lớn nhỏ, mật độ khoảng 1km/km2, phần lớn bắt nguồn từ dãy Trường Sơn chảy ra

Biển Đông với đặc điểm ngắn, uốn khúc nhiều, độ dốc lớn, lưu vực nhỏ. Do địa hình

phức tạp nên mùa mưa nước đổ dồn xuống các thung lũng chảy về các cửa sông, cửa

lạch, kết hợp với triều cường làm cho vùng ven sông, ven suối và những vùng thấp

trũng ở hạ du thường bị ngập úng. Ngược lại, về mùa khô, mực nước các sông xuống

thấp, rất khó khăn cho việc lấy nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho nhân dân.

Vùng đồng bằng ven biển Hà Tĩnh có 10 con sông lớn và nhiều cửa lạch ven biển như

Cửa Hội, Cửa Sót, Cửa Nhượng, Cửa Khẩu.

7

Bảng 2.8: Thống kê 1 số sông chính tại khu vực nghiên cứu Tên sông Chiều dài (km) Diện tíchlưu vực (km2)

Sông La 13 92 Sông Kèn 24 73 Sông Nghèn 60 556 Sông Cửa Sót 8 1.090 Sông Rào Cái 63 516 Sông Rác 32 167 Sông Cửa Nhượng 4 - Sông Quyền 34 150 Sông Trí 39 57 Sông Rào Trổ 54 448

Nguồn [11]

2) Chế độ hải văn

Vùng biển Hà Tĩnh mang tính chất chế độ thuỷ triều Bắc Bộ và chuyển tiếp

Trung bộ nên có chế độ nhật triều không đều. Trong tháng xuất hiện 2 lần triều cường

và hai lần triều thấp, trung bình một chu kỳ triều là 14 - 15 ngày. Biên độ triều lớn

nhất trong năm thường xuất hiện vào mùa cạn (từ tháng V đến tháng VI). Biên độ triều

trung bình tại Cửa Sót là 117cm. Bờ biển Hà Tĩnh nằm trong vùng ven biển Trung Bộ,

sóng ở khu vực này bị ảnh hưởng trực tiếp của hai hệ thống gió mùa, gió mùa Đông

Bắc vào mùa đông và gió mùa Tây Nam vào mùa hè. Chế độ triều, địa hình và chế độ

thuỷ văn ảnh hưởng động thái nước ngầm. Sự xâm nhập mặn của triều vào nước ngầm

chủ yếu vào các tháng mùa cạn, do lượng dòng chảy trên các sông đang ở mức thấp,

lượng bổ cập cho nước ngầm bị hạn chế và lưu lượng khai thác nước nhiều hơn.

2.2.7. Đặc điểm thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng là môi trường tự nhiên quan trọng góp phần hình thành trữ lượng và

thành phần hóa học của nước. Khi có sự thấm qua của nước ngầm hay nước mưa sẽ

diễn ra quá trình hòa tan các chất có trong đất vào nước, làm cho thành phần hóa học

của nước thay đổi cả về thành phần lẫn hàm lượng các ion. Sự làm giàu hay nghèo đi

các hàm lượng vật chất phụ thuộc và khả năng và điều kiện trao đổi cation, loại cation

hay thành phần khoáng vật trong lớp thổ nhưỡng. Thông thường khi chảy qua lớp đất

đá, thứ tự các cation trong nước bị keo đất hấp phụ theo chiều tăng dần như sau:

Na+ K+ NH4+ Mg2+ Ca2+ H+ (2.31)

Vùng nghiên cứu thường có hàm lượng Na+ trong nước tương đối cao, cho nên

xảy ra sự trao đổi với các cation trong đất, điển hình như sau:

Ca2+:Na+(nước) + 2Ca2+

(đất) Ca2+(nước) + 2Na+

(đất) (2.32)

Chính vì quá trình rửa trôi, thoái hóa đất diễn ra rất sâu sắc ở hầu hết các loại đất,

trong khi độ che phủ của thực vật khác nhau sẽ ảnh hưởng đến quá trình hình thành

chất lượng nước ngầmvùng nghiên c

sinh vật. Các vi sinh vật phân h

hợp chất đơn giản hơn như c

vực nghiên cứu có các loạ

- Nhóm đất cát: Có 38.204 ha, chi

là đất cát biển (23.926 ha), còn l

nghèo mùn, kém màu mỡ

bố chủ yếu ở các huyện Nghi Xuân

Anh.

Hình 2.12: T

- Nhóm đất mặn: Có 4.432 ha, chi

các cửa sông trên địa bàn huy

Anh; đất bị nhiễm mặn do

Đất bị nhiễm mặn ít đã đ

Diện tích đất bị nhiễm mặn nhiều đã đ

- Nhóm đất phèn m

tập trung ở các dải đất phù sa g

một số diện tích đã cải tạo tr

- Nhóm đất phù sa

phẩm phù sa của các sông su

sông Rào Cái, sông Rác.. v

nông nghiệp chủ yếu. Thành ph

- Nhóm đất bạc màu

hình ven chân đồi, chủ yế

51%

6%

1%6%

7%

8

vùng nghiên cứu. Ngoài ra, thổ nhưỡng là môi trư

t phân hủy các vật chất trầm tích cả hữu cơ l

n hơn như của sắt, asen, nitơ,...mỗi khi môi trườ

ại đất sau:

: Có 38.204 ha, chiếm 6,3% diện tích tự nhiên

n (23.926 ha), còn lại là đất cồn cát (14.278 ha). Lo

kém màu mỡ; thích hợp với trồng đậu, lạc, khoai, rừ

bố chủ yếu ở các huyện Nghi Xuân, Can Lộc, Thạch Hà, Lộc Hà

Hình 2.12: Tỷ lệ phần trăm các nhóm đất khu vực nghi

Có 4.432 ha, chiếm 0,73% diện tích tự nhiên, phân b

a bàn huyện Nghi Xuân, Can Lộc, Thạch Hà, C

n do ảnh hưởng của nước biển xâm nhập và tích lu

m mặn ít đã được sử dụng để trồng lúa, trồng màu nh

m mặn nhiều đã được cải tạo để nuôi trồng thủy sản

t phèn mặn: Có 17.919,3 ha, chiếm 2,95% diện tích tự nhiên

t phù sa gần các cửa sông ven biển có địa hình t

o trồng lúa và nuôi trồng thuỷ sản.

t phù sa: Có 100.277,3 ha, chiếm 17,73% diện tích tự nhiên

a các sông suối chính như sông La, sông Lam, sông Nghèn, sông H

Cái, sông Rác.. với địa hình khá bằng phẳng, dây là di

hành phần cơ giới nhẹ, độ phì thấp, lẫn nhi

c màu: Có 4.500 ha, chiếm 0,7% diện tích tự nhiên

ếu ở các huyện Kỳ Anh, Nghi Xuân và th

6%

1% 3%

18%

1%

7%Đất Cát

Đất Mặn

Đất Phèn

Đất Phù Sa

Đất Bạc màu

Đất đỏ vàng

Đất mùn vàng đỏ trên núi

Đất dốc tụ

Đất xói mòn trơ sỏi đá

Đất khác (sông, suối, núi đá…)

ng là môi trường phát triển

u cơ lẫn vô cơ thành các

ờng bị thay đổi. Khu

tự nhiên. Trong đó chủ yếu

n cát (14.278 ha). Loại đất này ít chua,

ừng phòng hộ... Phân

Lộc Hà, Cẩm Xuyên và Kỳ

ỷ lệ phần trăm các nhóm đất khu vực nghiên cứu Nguồn:[19]

nhiên, phân bố ven theo

ch Hà, Cẩm Xuyên, Kỳ

p và tích luỹ trong đất.

trồng màu nhưng năng suất thấp.

c cải tạo để nuôi trồng thủy sản, làm muối…

n tích tự nhiên, phân bố

a hình tương đối thấp;

n tích tự nhiên, là sản

i chính như sông La, sông Lam, sông Nghèn, sông Hội,

ng, dây là diện tích đất sản xuất

n nhiều sỏi sạn.

n tích tự nhiên, phân bố ở địa

Anh, Nghi Xuân và thị xã Hồng Lĩnh; đất

Đất Cát

Đất Mặn

Đất Phèn

Đất Phù Sa

Đất Bạc màu

Đất đỏ vàng

Đất mùn vàng đỏ trên núi

Đất dốc tụ

Đất xói mòn trơ sỏi đá

Đất khác (sông, suối, núi đá…)

9

thích hợp với cây trồng cạn và các loại cây ăn quả.

- Nhóm đất dốc tụ: Có 4.800 ha, chiếm 0,79% diện tích tự nhiên, phân bố tập

trung ở các huyện Nghi Xuân, Cẩm Xuyên và thị xã Hồng Lĩnh, chúng thường nằm

trong các thung lũng xen giữa các dãy núi.

2.2.8. Thảm thực vật

Thảm thực vật góp phần làm hạn chế vận tốc thấm của nước mưa hay bốc hơi

nước. Vùng nghiên cứu có hệ thực vật kém phát triển, cây lương thực chiếm tỷ lệ lớn

phân bố tập trung trên diện tích trên đất phù sa. Diện tích rừng phòng hộ được trồng tại

khu vực ven biển (rừng phi lao). Trên các đụn cát tương đối ổn định thảm thực vật che

phủ khoảng 25% chủ yếu là các loại cỏ chang…Do đất cát có cấu trúc không bền khi

lớp phủ thực vật bị mất sẽ làm cho quá trình rửa trôi phát triển nhanh dẫn đến các chất

bẩn thấm nhanh hơn xuống đất và làm thay đổi thành phần của nước ngầm. Trong khu

vực nghiên cứu có các thảm thực vật sau:

- Rừng trồng: Cấu trúc của rừng trồng thường đơn giản, chỉ có một tầng cây gỗ

và khi tầng cây gỗ nhỏ thường có tầng cỏ hay cây bụi. Độ cao của rừng trồng tuỳ thuộc

vào lứa tuổi nhưng cũng ít khi vượt quá 15 - 20 m. Các loài cây được trồng là Bạch

đàn, các loại keo, thông 2 lá, phi lao.

- Hoa màu: Hoa màu được trồng trên đất có địa thế cao ở đồng bằng và trên vùng

cát ẩm. Các cây trồng chủ yếu như: khoai, đậu, các loại rau, thuốc lá, lạc… Các cây

màu được trồng chủ yếu vào mùa mưa.

- Lúa nước: Lúa nước có diện tích không lớn thường phân bố ở đồng bằng phù sa

dọc ven biển nhưng đáng kể nhất là vùng Đức Thọ, Tp Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên

- Cây trồng ở khu dân cư: Quanh khu dân cư trồng chủ yếu gồm các loài cây ăn

quả như: dừa, mít, xoài, đu đủ, các loài cam, chanh và bưởi, chuối, na, vải, hồng xiêm,

trứng cá … cùng các cây lâu năm, cây ăn quả khác. Phân bố theo các điểm dân cư.

Ngoài ra, trong khu vực nghiên cứu còn có hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển tập

trung phần lớn ở các cửa sông lớn như Cửa Hội, Cửa Sót, Cửa Nhượng, Cửa Khẩu...

2.3. Các yếu tố nhân tạo ảnh hưởng tới quá trình xâm nhập mặn nước ngầm khu

vực nghiên cứu

2.3.1.Hoạt động dân sinh

Những ảnh hưởng của các hoạt động nhân sinh đến các nguồn nước vùng ven

biển Hà Tĩnh được tổng hợp như trong Bảng 2.9.

10

Bảng 2.9:Các ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh đến nước ngầm Nhóm các hoạt động nhân sinh

Ảnh hưởng đến nước ngầm

Yếu tố nhận biết Nguyên nhân Hậu quả

Khai thác nước (nước cấp sinh hoạt, du lịch - dịch vụ, xây dựng, tưới,...)

Biến động mực nước Hút nước Giảm trữ lượng và xâm nhập mặn

Thành phần hóa, sinh, vi trùng

Lôi cuốn chất bẩn trên bề mặt

Ô nhiễm nguồn nước

pH, TDS Biến đổi môi trường

Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái

Các hoạt động công nghiệp và đô thị (khai khoáng, xây dựng)

Hệ số thấm Thay đổi tính cơ lý của đất đá

Phá hủy tính ổn định tầng chứa nước

Diện tích hứng nước Giảm diện tích bề mặt thấm

Giảm nguồn bổ cập cho tầng chứa ước, tăng khả năng XNM vào màu khô hạn

Hợp chất hữu cơ dễ hòa tan

Xả thải công nghiệp

Ô nhiễm nguồn nước

Các hoạt động nông nghiệp

Dư lượng thuốc trừ sâu

Phân bón Ô nhiễm, suy thoái nguồn nước

Mực nước Xây dựng đập, hồ chứa

Thay đổi trữ lượng, giảm khả năng rửa mặn vùng hạ lưu

Hợp chất hữu cơ dễ hòa tan

Nuôi trồng thủy hải sản

Ô nhiễm nguồn nước

Nguồn: [33]

Vùng ven biển Hà Tĩnh có số dân là 1.238,83 người, trong đó dân cư nông thôn

là 1.037.763, chiếm 84,53%, thành thị là 189.910 người. Mật độ dân số trung bình là

207 người/km2. Phân bố dân cư theo đơn vị hành chính tính đến cuối năm 2013 được

thể hiện trong Bảng 2.10.

Bảng 2.10: Dân số theo đơn vị hành chính STT Đơn vị hành chính Diện tích (km2) Dân số (người) 1 Huyện Can Lộc 302 128.884 2 Huyện Cẩm Xuyên 636 140.569 3 Huyện Đức Thọ 202 104.564 6 Huyện Kỳ Anh 1.042 173.316 7 Huyện Lộc Hà 118 79.543 8 Huyện Nghi Xuân 220 95.811 9 Huyện Thạch Hà 355 129.136 10 Thành phố Hà Tĩnh 57 92.612 11 Thị xã Hồng Lĩnh 59 36.312

Nguồn: [34]

Dân cư phân bố không đồng đều, tập trung cao ở đồng bằng phía Đông Bắc.

11

Thành phố Hà Tĩnh có mật độ cao nhất 1.612 người/km2. Dự báo trong các năm tới

dân số đô thị sẽ tăng nhanh, từ 15,47% năm 2010 lên 26,36% vào năm 2020.

Cơ sở hạ tầng về cấp nước: 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

24.000m3/ngày đêm, công suất thiết kế bình quân thuộc các thị trấn 3.000m3/ngày

đêm. Tổng công suất hiện tại là 56.500m3/ngày đêm.

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. Ngoài

các, công 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 các 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 xâm nhập mặn tầng chứa nước.

2.3.2.Hoạt động nông – lâm nghiệp

Khu vực nghiên cứu phát triển ngành nông lâm nghiệp chiếm ưu thế, chủng loại sản

phẩm hàng năm là lúa, màu, cây lâu năm, chăn nuôi và trồng rừng. Việc khai thác, sử

dụng nước để tưới tương đối lớn, chủ yếu dựa vào các công trình thủy lợi được bố trí phía

thượng nguồn. Ngoài ra, nhân dân thường đào giếng lấy nước trong đất cát ở độ sâu trung

bình 3 - 5m hoặc khai thác ngay tại các mạch lộ nơi sườn đá gốc để tưới cho lúa hoặc các

loại cây trồng cạn trong thời kỳ hạn hán.

Mức độ ảnh hưởng của các hoạt động nông - lâm nghiệp đối với các nguồn nước

là rất đáng kể. Từ việc khai thác nước tại chỗ với khối lượng lớn và không có giải

pháp xử lý chất thải đã gây nên hiện tượng hạ thấp mực nước, xâm nhập mặn và nhiễm

bẩn các tầng chứa nước.

Bảng 2.11: Danh mục hồ chứa hiện có tại khu vực nghiên cứu

TT Tên công trình Địa điểm FLV (km2) W (106 m3) Diện tích (ha)

1 Cồn Tranh Nghi Xuân 3,7 1,8 80 2 Hồ Đập Bún Thạch Hà 3,2 2,6 150 3 Kẽ Gỗ

Cẩm Xuyên 223 345 13.500

4 Thượng Tuy 11 18,9 1.100 5 Sụng Rác 115 124,5 4.700 6 Mạc Khê

Kỳ Anh 2,5 3,5 150

7 Đá cát 11 3,5 200 8 Mộc Hương 3,7 3,5 150 9 Đập Nhõm Xỏ Hồng Lĩnh 4,5 1,2 70

Nguồn: [11, 35,36]

12

Việc xây dựng các đập ngăn ở thượng nguồn đã tạo điều kiện cho nước biển tiến

sâu vào đất liền, làm thu hẹp thể tích nước nhạt vùng cửa sông ven biển.

Bảng 2.12: Danh mục đập dâng hiện có tại khu vực nghiên cứu

TT Tên công trình Địa điểm FLV (km2) W (106 m3) Diện tích (ha)

1 Đập Mũi Thiềng Nghi Xuân 8 0,35 30 2 Tràn Cửa Ải Thạch Hà 10 0,7 100

Nguồn: [11]

2.3.3. Nuôi trồng hải sản

Vùng ven biển Hà Tĩnh là nơi phát triển nhiều dự án nuôi trồng thủy hải sản với

hàng nghìn ha ao nuôi. Đến cuối năm 2013, diện tích nuôi trồng thuỷ sản toàn tỉnh đạt

7.870 ha tăng 2,2% so với năm 2008 (trong đó nuôi ngọt 5.080 ha; nuôi mặn, lợ 2.790 ha).

Diện tích nuôi tôm đạt 2.050ha (trong đó diện tích nuôi tôm thâm canh, thâm canh công

nghệ cao đạt 300ha tăng 2,5 lần so với năm 2008, chiếm 15% diện tích nuôi tôm) [37].

Diện tích nuôi tôm trên cát khoảng trên 700 ha, phân bố tại các huyện Nghi Xuân 150 ha,

Thạch Hà 300 ha, Cẩm Xuyên 220 ha, Kỳ Anh 30 ha [37]. Đối tượng chủ yếu là tôm,

nghêu, cua và một số giống cá có giá trị kinh tế cao như cá chẽm, hồng mỹ.

Phát triển diện tích và sản lượng hải sản kéo theo các hoạt động khai thác nước

nhạt dưới đất với khối lượng lớn. Việc khai thác nước và đổ thải tại chỗ đã tác động rất

lớn đến trữ lượng và chất lượng nước vùng cát, gia tăng xâm nhập mặn và tác động

xấu đến môi trường sinh thái vùng ven biển. Ngoài ra, việc chiếm dụng diện tích đất

cát lâu dài sẽ thu hẹp rừng phòng hộ, làm tăng hoạt động cát bay và bão cát gây “mặn

hoá đất và nước ngầm”.

Ngoài ra, do vùng đất cát ven biển thuộc loại cố kết địa tầng yếu, việc lạm dụng

quá mức nước ngầm nhạt cho nuôi tôm trên cát sẽ dẫn đến tình trạng sụt lún địa tầng

khu vực, nước ngầm bị cạn kiệt gây mất cân bằng áp lực tạo điều kiện cho nước mặn

xâm nhập từ biển vào sâu hơn trong đất liền. Ngoài việc gia tăng diện tích nhiễm mặn

nước ngầm còn hạn chế nhiều mặt trong việc cấp nước tưới và chất lượng đất trồng.

2.3.4.Hoạt động công nghiệp

Các dự án khai thác khoáng sản, chế biến thủy hải sản, sản xuất xi măng, cảng

biển và các khu công nghiệp (KCN) trên địa bàn tỉnh Hà Tĩnh được đầu tư và phát

triển được thể hiện trong Bảng 2.13.

Diện tích bị bê tông hóa ngày càng tăng đã hạn chế khả năng thấm của nước mưa

vào các tầng chứa nước, lượng nước khai thác tại chỗ, chủ yếu là nước ngầm ngày

càng tăng lên. Hoạt động khai thác sa khoáng titan ven biển tập trung chủ yếu ở 2

huyện Cẩm Xuyên và Kỳ Anh diễn ra mạnh trên diện rộng [37].

13

Bảng 2.13: Thống kê các khu công nghiệp hiện có trong khu vực nghiên cứu

Tên KCN Diện

tích(ha) Địa điểm

Năm hoạt động

Khu kinh tế Vũng Áng 22.781 Kỳ Anh 2006

KCN Gia Lách 100 Xuân An, Nghi Xuân 2008 KCN Hạ Vàng 300 Can Lộc 2008 CCN sản xuất tập trung làng nghề mộc Thái Yên

3,5 Đức Thọ 2007

CCN Đức Yên - Đức Thọ - KCN Cẩm Vịnh 6 Cẩm Xuyên 2009 KCN khai thác mỏ sắt Thạch Khê -

Thạch Hà 2007

CCN - TTCN Thạch Văn - Thạch Hội

5,3 2005

Nguồn: [34]

Trong quá trình khai thác khoáng sản, địa hình bị biến đổi dẫn đến thay đổi sự

phân bố năng lượng bề mặt. Đặc biệt, nguồn nước ngầm tương đối phong phú trong

dải cồn cát rộng và cao.Đây là nguồn nước ngọt duy nhất cung cấp cho nhu cầu sinh

hoạt và một phần tưới tiêu cho dân cư địa phương. Tuy nhiên, lưu lượng nước ngầm

lại có sự biên động mạnh theo mùa, nguồn nước vào mùa mưa thì dồi dào và mùa khô

thường bị thiếu hụt. Việc khai đào gây hiện tượng xáo trộn cấu trúc của tầng cát đến

độ sâu 8-15m so với bề mặt địa hình ban đầu, cùng với việc mở rộng các hố khai thác

đến gần bờ biển. Đồng thời, việc sử dụng nguồn nước ngọt tại chỗ cho hoạt động khai

thác và tuyển quặng làm cho một lượng lớn nước bị bốc hơi và hao hụt. Điều đó dẫn

đến chất lượng cũng như trữ lượng nguồn nước ngầm bị thay đổi. Mực nước ngầm sẽ

bị hạ thấp ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt và sản xuất của dân cư trong vùng cũng

như đối với dân sinh, việc khai thác nước phục vụ các hoạt động phát triển công

nghiệp ngày càng lớn, nguy cơ dẫn đến làm biến đổi tính cơ lý của nền đất trên diện

rộng và sẽ đẩy nhanh quá trình thấm, hòa tan các chất hữu cơ trên bề mặt vào nguồn

nước và XNM vùng ven biển.

14

CHƯƠNG III

ĐẶC ĐIỂM XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM VÀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO

VỆ, SỬ DỤNG HỢP LÝ

3.1. Cơ sở lý thuyết và mô hình toán học về dòng ngầm

Mô hình hoá quá trình thấm của NDĐ là phương pháp thực nghiệm để giải các

bài toán động lực học NDĐ bằng việc xác định lưu lượng dòng thấm và sự phân bố áp

lực trên toàn bộ miền chuyển động của NDĐ, kể cả trên ranh giới. Chuyển động của

NDĐ được mô phỏng bởi phương trình vi phân đạo hàm riêng trên cơ sở phương trình

cân bằng khối lượng của nước trong thể tích phân bố tầng chứa nước và định luật thấm

Dacxi dưới dạng phương trình 3.1.

Bản chất mô hình toán là mô tả đông thái mực nước trong điều kiện môi trường

không đồng nhất và dị hướng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của tầng chứa

nước tạo thành một mô hình toán học về dòng chảy 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:

�

������

��

��� +

�

������

��

��� +

�

������

�

��� − � = ��

��

�� (3.1)

Trong đó: Kxx , Kyy , Kzz: các hệ số thấm theo các hướng x,y và z. h: cốt cao mực nước tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t; W là Môdul dòng ngầm, hay là các giá trị bổ cập, giá trị thoát đi của nước ngầm

tính tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t. W = W(x,y,z,t) là hàm số phụ thuộc thời gian và vị trí không gian (x,y,z); Ss là hệ số nhả nước đơn vị (1/m); Ss = Ss(x,y,z), Kxx = Kxx(x,y,z), Kyy = Kyy(x,y,z), Kzz = Kzz(x,y,z) các hàm phụ thuộc vào vị trí không gian x,y,z.

Để giải phương trình (3.1) phải tìm hàm số h(x,y,z,t) thoả mãn (3.1) và thoả mãn

các điều kiện biên. Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản chất của

dòng chảy, từ đó có thể dự báo động thái NDĐ cũng như tính toán các hướng của dòng

chảy.

Việc tìm lời giải giải tích h(x,y,z,t) của phương trình (3.1) chỉ khi nào miền

nghiên cứu được mô phỏng bằng sơ đồ toán học. Thực tế, miền thấm có điều kiện rất

phức tạp, do đó buộc phải giải bằng phương pháp gần đúng. Một trong các phương

pháp giải gần đúng được áp dụng rộng rãi là phương pháp sai phân hữu hạn. Khi áp

dụng phương pháp sai phân hữu hạn, không gian nghiên cứu được phân ra hay rời rạc

hóa thành nhiều ô, trong mỗi ô, các giá trị tham gia vào phương trình được coi làkhông

đổi. Giá trị này xấp xỉ với giá trị thực tế. Kết quả h(x,y,z,t) sẽ là một lưới ô các giá trị

h. Bằng cách này đưa phương tr

tính. Số lượng phương tr

lưới càng nhỏ thì kết quả thu đ

phương trình (3.1). Để hình dung

sẽ bắt đầu từ quá trình rời rạc hoá.

Hình 3.1: Ô l

Không gian nghiên c

nước. Mỗi lớp chứa nước lại đ

dưới đất trong mỗi tầng chứa n

cách nước hoặc không có d

tính”.

Hệ phương trình sai phân nh

sở lý thuyết cân bằng của Buxines: Tổng d

sự thay đổi thể tích nước có trong ô. Giả thiết rằng khối l

là không đổi thì qui tắc cân bằng d

trình sau:

Trong đó: Qi là lượng nước chảy vSs là giá trị của hệ số nhả nV là thể tích ô; h là giá trị biến thi

15

ày đưa phương trình đạo hàm riêng (3.1) về một hệ ph

ương trình tương đương với số các ô lưới chia. R

ết quả thu được từ lời giải sai phân càng gần với lời giải đúng của

ình dung được phương pháp sai phân áp d

ời rạc hoá.

Hình 3.1: Ô lưới và các loại ô trong mô h

Không gian nghiên cứu được phân theo chiều thẳng đứng z th

ớc lại được chia thành các ô nhỏ hơn. Vùng ho

ới đất trong mỗi tầng chứa nước sẽ được đánh dấu là “ô trong mi

ớc hoặc không có dòng chảy thấm qua thì được đánh dấu l

ình sai phân nhận được từ phương trình (3.1) đư

ở lý thuyết cân bằng của Buxines: Tổng dòng chảy đến và chảy đi từ một ô phải bằng

ớc có trong ô. Giả thiết rằng khối lượng riêng c

ắc cân bằng dòng chảy cho một ô được thể hiện bằng ph

∑ �� = ��∆�

∆�� ∆�

ớc chảy vào ô (nếu chảy ra thì Q lấy giá trị âm); ị của hệ số nhả nước, nó chính là giá trị Ss(x,y,z);

ị biến thiên của h trong thời gian t tại ô lưới đang xét.

ề một hệ phương trình tuyến

ới chia. Rõ ràng nếu bước

ần với lời giải đúng của

ương pháp sai phân áp dụng như thế nào, ta

ại ô trong mô hình

ẳng đứng z thành các lớp chứa

ơn. Vùng hoạt động của nước

ô trong miền tính”. Những ô

ấu là “ô ngoài miền

được thành lập trên cơ

ảy đi từ một ô phải bằng

iêng của nước dưới đất

ợc thể hiện bằng phương

(3.2)

ấy giá trị âm);

ới đang xét.

16

Hình 3.2 mô tả cho một ô lưới (i,j,k) và 6 ô bên cạnh nó, (i-1,j,k), (i+1,j,k), (i,j-

1,k), (i,j+1,k), (i,j,k-1), (i,j,k+1) dòng chảy từ ô (i,j,k) sang các ô bên cạnh (nếu chảy

vào mang dấu dương, chảy ra mang dấu âm).

Hình 3.2: Ô lưới i,j,k và 6 ô bên cạnh

Nếu đặt CRi,j-1/2,k là sức cản thấm

trong hàng thứ i, lớp thứ k giữa các nút

lưới (i,j-1,k) và (i,j,k) được tính theo

công thức:

CR i,j-1/2,k=KRi,j-1/2,kcivk/rj-1/ (3.3)

Trong đó:KRi,j-1/2,k là hệ số thấm giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j-1,k); civk là diện tích bề mặt vuông góc với phương dòng chảy; rj-1/2 là khoảng cách giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j-1,k).

Lưu lượng cung cấp cho ô lưới từ

biên theo phương trình tổng quát sau:

ai,j,k,n = pi,j,k,n hi,j,k + qi,j,k,n (3.4)

Trong đó:ai,j,k,nbiểu diễn dòng chảy từ nguồn thứ n vào trong nút lưới (i,j,k); hi,j,k mực nước của nút (i,j,k); pi,j,k,n , qi,j,k,nlà các hệ số có thứ nguyên (L2t-1) và (L3t-1) tương ứng của phương trình.

Một cách tổng quát, nếu có N nguồn cấp vào trong ô lưới, lưu lượng tổng hợp

QSi,j,k có thể được viết như sau:

QSi,j,k = Pi,j,k hi,j,k + Qi,j,k (3.5)

Trong đó:Pi,j,k = pi,j,k,n Qi,j,k = qi,j,k,n

Viết cân bằng cho ô lưới (i,j,k) từ bước thời gian tm-1 đến tmta có:CRi,j-1/2,k(hmi,j-1,k -

hmi,j,k) + CRi,j+1/2,k(hmi,j+1,k - hmi,j,k) ++ CCi-1/2,j,k(hmi-1,j,k - hmi,j,k) + CCi+1/2,j,k(hmi+1,j,k -

hmi,j,k) ++ CVi,j,k-1/2(hmi,j,k-1- hmi,j,k) + CVi,j,k+1/2(hmi,j,k+1 - hmi,j,k) + Pi,j,khmi,j,k-1 + Qi,j,k =

Ssi,j,k(rjcjvk)( hmi,j,k - hm-1i,j,k)/(tm - tm-1)

(3.6)

Trong đó: hmi,j,k là cốt cao mực nước tại bước thời gian m của ô (i,j,k); CRi,j-1/2,k là sức cản thấm trong hàng thứ i, lớp thứ k giữa các nút lưới (i,j-1,k) và (i,j,k); KRi,j-1/2,k là hệ số thấm giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j-1,k); civk là diện tích bề mặt vuông góc với phương dòng chảy; rj-1/2 là khoảng cách giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j-1,k).

Phương trình (3.6) sẽ được viết cho các ô mà mực nước thay đổi theo thời gian.

Như vậy, ta sẽ lập được một hệ phương trình có số phương trình tương ứng với số ô

lưới. Giải hệ phương trình này với điều kiện biết được mực nước hm-1i,j,k (điều kiện ban

đầu) ta sẽ xác định được mực nước hmi,j,k.cứ lần lượt như vậy, ta có thể xác định được

i,j,k

i,j,k-1

i,j,k+1

i+1,j,k

i,j-1,k i,j+1,k

i-1,j,k

17

mực nước cho bất kỳ thời điểm nào.Hệ phương trình trên được giải bằngphương pháp

lặp, người ta tiến hành chia nhỏ khoảng thời gian (tm-1,tm), kết quả nhận được là lời giải

gần đúng của hệ phương trình. Khi thời gian tăng lên thì h sẽ thay đổi. Khi h đạt được

sự ổn định (chênh lệch h tính được giữa 2 bước thời gian kế cận nhau sẽ nhỏ hơn một

giá trị cho phép) thì mực nước đạt được sự cân bằng động và tại đây kết thúc quá trình

tính toán.

Để phương pháp lặp hội tụ, người ta chọn bước thời gian tăng theo cấp số nhân,

khi đó thừa số 1/(tm-1 - tm) sẽ tiến nhanh tới 0, dẫn đến các tổng có liên quan đến thừa

số này hội tụ.Có thể hình dung cách giải hệ phương trình (3.6) bằng phương pháp theo

hình vẽ sau:

Hình 3.3: Sơ đồ giải hệ phương trình vi phân

Trong thực tế, không cần thiết phải viết phương trình dạng (3.6) cho tất cả các ô

lưới khi mà những ô lưới nào đó có thể thiết lập các điều kiện biên trên đó. Có 3 loại

điều kiện biên chính như sau:

- Điều kiện biên loại I là điều kiện biên áp lực trên đó được xác định trước (còn

gọi là điều kiện biên Dirichlet).

- Điều kiện biên loại II là điều kiện biên lưu lượng được xác định trước (còn gọi

là điều kiện biên Neuman). Trường hợp không có dòng chảy thì lưu lượng được xác

định bằng không.

- Điều kiện biên loại III là điều kiện lưu lượng trên biên phụ thuộc vào sự thay

đổi của áp lực (còn gọi là điều kiện biên Cauchy hoặc biên hỗn hợp), biên loại này

thường mô tả cho dạng áp lực là sông, hồ hoặc dạng tổng hợp như sau:

a) Biên sông

h m -1 =h m -1 ,n C è t c a o m ù c n ­ í c tÝn h ® ­ î c c ho b ­ í c th ê i g ia n m -1

K Õ t th ó c tÝn h to ¸ n c h o b ­ í c th ê i g ia n m -1

B ¾ t ® Ç u tÝn h to ¸ n c h o b ­ í c th ê i g ian mh m ,0

h m ,1

h m ,n -1

h m ,n

K Õ t th ó c tÝn h to ¸ n c h o b ­ í c th ê i g ia n m

B ¾ t ® Ç u tÝn h to ¸n c h o b ­í c th ê i g ia n m + 1

h m -1 =h m -1 ,n

C è t c a o m ù c n ­ í ctÝn h ® ­î c c h o b ­ í cth ê i g ia n m -1

N Õu d a o ® é ng| h m ,n – h m ,n-1 | n h á h ¬ n g i¸tr Þ c h ª n h lÖ ch ch o p h Ð p th ×q u ¸ tr ×nh tÝn h to ¸ n ®­ î c c o ilµ h o µ n tÊ t ë ® © y

Biên loại này được mô phỏng cho d

mặt, thường là sông hay h

nước cũng có thể chảy từ d

không phụ thuộc vào lưu lư

Hình 3.4: Mặt cắt biểu diễn điều kiện biên sông

Hệ số sức cản thấm của bi

Trong đó:CRIV - giá trcủa lớp trầm tích đáy lòng. trong ô. M -chiều dày của lớp trầm tích đáy l

Lưu lượng dòng thấm giữa sông v

Trong đó: HRIV - đáy lòng sông. RBOT - c

Trong trường hợp mực n

lượng dòng thấm sẽ đạt ổn định v

b) Điều kiện biên tổng hợp

Điều kiện biên loại n

thoát (hình 3.6). Lưu lượng d

Sức cản thấm Cb cũng t

chảy giữa biên và tầng chứa n

18

ợc mô phỏng cho dòng chảy giữa tầng chứa n

à sông hay hồ. Nó cho phép dòng chảy từ tầng chứa v

ớc cũng có thể chảy từ dòng mặt vào trong tầng chứa nước nhưng ngu

ào lưu lượng của dòng mặt(Hình 3.4).

ặt cắt biểu diễn ên sông

Hình 3.5: Mô phhình

ệ số sức cản thấm của biên sông được thể hiện trong công thức:

CRIV = KrLW/M

giá trị sức cản thấm. Kr - hệ số thấm theo phòng. L - chiều dài lòng sông trong ô. W - chiủa lớp trầm tích đáy lòng.

ấm giữa sông và tầng chứa được tính theo công thức:

QRIV = CRIV (HRIV - h) khi h>RBOT

mực nước trong sông. h - mực nước của tầng chứa ngay dcốt cao đáy sông.

ờng hợp mực nước của tầng chứa nằm dưới đáy sông th

ấm sẽ đạt ổn định và tính theo công thức:

QRIV = CRIV (HRIV - RBOT) khi h <= RBOT

ổng hợp

ại này cũng tương tự như điều kiện biên sông ho

ợng dòng thấm qua biên được tính theo công thức

Qb = Cb(hb - h)

ũng tương tự như sức cản thấm đáy lòng bi

ầng chứa nước.

ảy giữa tầng chứa nước và nguồn nước

ảy từ tầng chứa vào dòng mặt, hoặc

ưng nguồn thấm này

Hình 3.5: Mô phỏng trên mô hình

ợc thể hiện trong công thức:

(3.7)

ệ số thấm theo phương thẳng đứng chiều rộng lòng sông

ợc tính theo công thức:

h) khi h>RBOT (3.8)

ớc của tầng chứa ngay dưới

ới đáy sông thì lúc đó lưu

RBOT) khi h <= RBOT (3.9)

ên sông hoặc biên kênh

ợc tính theo công thức:

(3.10)

òng biểu thị sức cản dòng

Hình 3.6:

Để chính xác hóa tr

ngược ổn định và không

lý hệ số thấm và các điều kiện bi

định để chính xác lại điều kiện bi

Kết quả giải bài toán ngư

độ tin cậy của bài toán ngư

quan trắc thực tế. Mục đích cuối c

số. Có 3 loại sai số để đánh giá sự sai khác mực n

(i) Sai số trung bình (

mực nước mô hình (hs):

Trong đó: n là số điểm chỉnh lý.

(ii) Sai số tuyệt đối trung b

mực nước quan trắc và m

(iii) Sai số trung bình quân ph

thức:

Sai số MAE và RMS thư

(khi RMS< 15% thì mô hình

RMS

19

Hình 3.6: Điều kiện biên tổng hợp (GHB) trong mô h

ể chính xác hóa trường thấm (K,Ss) và điều kiện biên thường phải giải b

ổn định. Mục đích của bài toán ngược ổn định l

ều kiện biên. Sau đó dùng kết quả bài toán ngư

ịnh để chính xác lại điều kiện biên và hệ số nhả nước.

ài toán ngược cần phải được đánh giá một cách đ

ài toán ngược được xác định qua sai số mực nư

ắc thực tế. Mục đích cuối cùng của bài toán chỉnh lý là cực tiểu hóa giá trị sai

ố. Có 3 loại sai số để đánh giá sự sai khác mực nước giữa quan trắ

ình (ME) là sai số trung bình giữa mực nước quan trắc (

�� = �

�∑(ℎ� − ℎ�)

ố điểm chỉnh lý.

ố tuyệt đối trung bình (MAE) là giá trị trung bình tuy

à mực nước mô hình:

ình quân phương (RMS) - độ lệch chuẩn đ

à RMS thường được sử dụng để đánh giá chất l

(khi RMS< 15% thì mô hình đạt yêu cầu).

sm hhn

MAE1

5,0

21

sm hh

n

ổng hợp (GHB) trong mô hình

ờng phải giải bài toán

ợc ổn định là sơ bộ chỉnh

ài toán ngược không ổn

cách định lượng. Mức

ước giữa mô hình và

ực tiểu hóa giá trị sai

ớc giữa quan trắc và mô hình là :

ớc quan trắc (hm) và

(3.11)

ình tuyệt đối giữa hiệu số

(3.12)

ộ lệch chuẩn được tính theo công

(3.13)

ợc sử dụng để đánh giá chất lượng của mô hình

20

3.2. Mô hình nhiễm mặn trong nước ngầm

Vật chất hòa tan, cụ thế là muối NaCl và các nguyên tố hòa tan là những hợp

phần không thể thiếu trong nước dưới đất. Việc di chuyển, biến đổi hàm lượng các vật

chất hòa tan này trong nước dưới đất phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Tuy vào từng vật chất

hòa tan mà đó có thể là quá trình phân tán cơ học thuần túy hay cơ - hóa học, hấp thụ

hay hấp phụ.

3.2.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển vật chất hòa tan

Vận động của vật chất hoà tan trong nước dưới đất và được gọi là “Di chuyển vật

chất”.

1) Vận chuyển theo gradient nồng độ

Vật chất hòa tan sẽ di chuyển từ nơi có nồng dộ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn.

Quá trình này gọi là “khuếch tán phân tử”. Sự khuếch tán sẽ tồn tại đến khi nào

gradient nồng độ còn tồn tại, ngay cả khi không có dòng chảy. Khối lượng dòng

khuếch tán tỷ lệ thuận với gradient nồng độ, tuân theo định luật Fick:

F = - Dd (dC/dx) (3.14)

Trong đó: F - dòng vật chất trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian; Dd - hệ số khuếch tán, m2/s (L2/T); C - nồng độ chất tan, g/cm3 (M/L3); dC/dx - gradient nồng độ, g/cm4 (M/L3/L).

Dấu trừ thể hiện vận động từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn. Ở

25oC có thể xác định Dd theo bảng có sẵn. Các giá trị trong bảng này không khác nhau

nhiều song phụ thuộc vào nhiệt độ và giảm đi 50% khi nhiệt độ là 5oC.

Với hệ thống có nồng độ thay đổi theo thời gian thì áp dụng định luật thứ 2 của

Fick:

��

��= −��

���

��� (3.15)

Trong đó: - sự thay đổi nồng độ theo thời gian.

Trong môi trường lỗ hổng, quá trình khuếch tán xảy ra không nhanh như trong

môi trường nước vì các ion phải di chuyển quãng đường dài hơn khi đi vòng qua các

hạt. Tính đến điều này đã sử dụng hệ số khuếch tán hữu hiệu:

D*. D* = Dd (3.16)

Trong đó: - hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào mức độ dích dắc của đường vận chuyển.

Sự dích dắc của đường vận chuyển xác định ảnh hưởng của hình dạng đường đối

với sự phân tán phân tử nước trong môi trường lỗ hổng. Nếu khoảng cách vận chuyển

L là đường thẳng và Le là chiều dài đoạn vận chuyển cong thì độ cong T=Le/L.Trong

môi trường lỗ hổng, T luôn >1 vì dòng chảy luôn phải đi vòng qua các phần tử rắn.

t

C

21

Các trầm tích có độ chọn lọc tốt sẽ có quãng đường vận chuyển ngắn hơn so với trầm

tích với độ chọn lọc kém (Tw<Tp).Sự khuếch tán làm cho vật chất hòa tan luôn vận

động trong môi trường lỗ hổng ngay cả khi không có dòng chảy tự nhiên. Quá trình

khuếch tán là một cơ chế vận động ưu thế trong địa chất thuỷ văn khi các đơn vị

ĐCTV có tính thấm kém. Mặc dù vậy nhưng nó vẫn có thể diễn ra trong các khoảng

không của khe nứt, lỗ hổng lớn, kể cả khi không có dòng chảy tự nhiên.

2) Di chuyển vật chất theo dòng thấm

Các chất rắn hoà tan được vận chuyển theo dòng chảy nước dưới đất. Quá trình

này gọi là vận chuyển đối lưu.Tổng số chất tan (Fx) được vận chuyển sẽ là hàm số của

nồng độ (C) và lượng dòng ngầm. Đối với dòng một chiều, thông thường 1 đơn vi diện

tích tiết diện lỗ hổng có lượng dòng ngầm bằng vận tốc thấm trung bình nhân với độ lỗ

hổng hữu hiệu (vxne):

Fx = vxneC (3.17)

Phương trình vận chuyển vật chất theo kiểu piston trong dòng 1 chiều có

dạng:��

��= −��

��

�� . Phương trình này được thể hiện qua hình dạng của đường nồng

độ. 3) Phân tán cơ học

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tán:Kích thước lỗ hổng dẫn đến vận chuyển

chậm hay nhanh; Chiều dài đường vận chuyển; Ma sát trong lỗ hổng.

Nước trong lỗ hổng có thể vận động nhanh hơn hoặc chậm hơn vận tốc thấm

trung bình của vật chất. Có 3 nguyên nhân:

(i) - dòng chảy vận động qua lỗ hổng, ở giữa lỗ hổng sẽ vận động nhanh hơn bên

rìa;

(ii) - một số phần tử của dòng chảy sẽ vận động theo con đường dài hơn trong

môi trường lỗ hổng so với các phần tử khác;

(iii) - một số lỗ hổng lớn hơn những lỗ hổng khác làm cho dòng chảy qua chúng

sẽ nhanh hơn.

Nếu toàn bộ nước dưới đất chứa vật chất hòa tan vận động cùng nhau thì sẽ thay

thế nước sạch và tạo nên một bề mặt ngăn cách giữa hai loại nước. Hơn nữa, sự xâm

nhập vật chất hòa tan không chuyển động cùng một vận tốc với nước xảy ra quá trình

hỗn hợp trên đường vận chuyển. Quá trình hỗn hợp này gọi là phân tán cơ học và kết

quả là sự pha loãng vật chất hòa tan trong dòng chảy. Sự hỗn hợp xảy ra dọc theo

đường vận chuyển gọi là phân tán dọc và theo phương vuông góc với dòng chảy gọi là

phân tán ngang.

Quá trình phân tán cơ học tuân theo định luật Fick như đối với khuếch tán thì

22

tổng phân tán là hàm số của vận tốc thấm trung bình, trong đó có tính đến hế số phân

tán cơ học. Hệ số này tương đương với thông số trung bình được gọi là phân tán động

lực hay đơn giản là phân tán thấm ().Hệ số phân tán cơ học (Dm) = hệ số phân tán

thấm() x vận tốc thấm trung bình (ν).

4) Phân tán thuỷ động lực

Quá trình khuếch tán phân tử không thể phân tách từ phân tán cơ học trong dòng

ngầm mà gồm cả hai quá trình kết hợp nhau (phân tán và khuếch tán), được nhận biết

thông qua thông số gọi là hệ số phân tán thuỷ động lực (D). D thể hiện qua công thức:

DL = Lvi + D*; DT = Tvi + D* (3.18)

Trong đó: DL - hế số phân tán thuỷ động lực dọc theo dòng chảy; DT - hệ số phân tán thuỷ đông lực theo phương vuông góc dòng chảy; T - hệ số phân tán dọc; L - hệ số phân tán ngang; D* - hệ số khuếch tán phân tử

Nếu lượng chất hòa tan ngay lập tức xuất hiện trong tầng chứa nước vào thời

điểm to với khoảng cách (x=0+a), nồng độ ban đầu là C0. Dòng ngầm vận động theo

kiểu piston đưa chất bẩn đi theo. Trong quá trình vận động, dải chất bẩn mở rộng (Di

chuyển) cùng với lượng chất bẩn theo thời gian:

��� +���

����� ���� + ��� +

���

����� ���� + ��� +

���

����� ���� (3.19)

Sự chênh lệch giữa chất bẩn vào và ra khỏi phân tố là:

���

�������� +

���

�������� +

���

�������� (3.20)

Lượng vật chất thay đổi trong phân tố là:

ne (C/t) dx.dy.dz (3.21)

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

���

��+

���

��+

���

��= − ��

�∁

�� (3.22)

với�� = ����� − �����∁

�� nên �� = ����∁ − ����

�∁

��; �� = ����∁ − ����

�∁

��;

�� = ����∁ − �����∁

��. Từ đó:

��

�����

�∁

��� +

�

�����

�∁

��� +

�

�����

�∁

���� − �

�

��(��∁) +

�

��(��∁) +

�

��(��∁)� =

�∁

�� (3.23)

Phương trình trên là phương trình vận chuyển vật chất 3 chiều theo định luật bảo

toàn khối lượng, nghĩa là 1 trong số đó không ảnh hưởng lẫn nhau do môi trường lỗ

hổng và quá trình sinh học hay phân huỷ phóng xạ.

Trong môi trường đồng nhất Dx, Dy, Dz không thay đổi theo không gian. Hơn nữa

do hệ số phân tán thuỷ động lực là một hàm số của hướng dòng chảy, ngay cả khi môi

trường đẳng hướng đồng nhất, Dx Dy Dz. Khi vx đều trong không gian, phương trình

23

trên thể hiện cho dòng một chiều, trong môi trường lỗ hổng, đồng nhất, đẳng hướng là:

�����

���− ��

��

���=

�∁

�� (3.24)

Đối với dòng hai chiều:

���� �

���+ ��

���

���− ��

�∁

���=

�∁

�� (3.25)

Trong đó: DL - thông số phân tán thuỷ động lực dọc theo phương dòng chảy (dọc); DT - thông số phân tán thuỷ động lực vuông góc với phương dòng chảy (ngang).

Với dạng toạ độ cực ta có phương trình:

�

����

�∁

��� +

�

�

�∁

��− �

�∁

��=

�∁

�� (3.26)

Trong đó: r - khoảng cách tới giếng; U - vận tốc thấm thực trung bình

U = �

������� (3.27)

Trong đó: Q - lưu lượng bơm vào giếng; ne - độ lỗ hổng hữu hiệu; R - chiều dài

ống lọc hay phần thu nước của hố khoan.

5) Quan hệ giữa khuếch tán và phân tán

Quá trình phân tán thuỷ động lực là tổng hợp của quá trình phân tán cơ học và

khuếch tán. Hai quá trình này được thể hiện trong phương trình. Trong những trường

hợp cá biệt, dưới những điều kiện chủ yếu của dòng ngầm, quá trình khuếch tán không

quan trọng và có thể bỏ qua. Điều đó có thể được đánh giá qua sự tương quan giữa

phương trình phân tán cơ học và khuếch tán trong vận chuyển vật chất hòa tan.

Số Peclet là một đại lượng không đơn vị thể hiện mối quan hệ giữa hiệu quả của

sự vận chuyển vật chất theo phương thức đẩy piston so với hiệu quả của sự vận chuyển

vật chất bằng phương thức phân tán hay khuếch tán. Số Peclet có dạng chung là:

hay . (3.28)

Trong đó: vx - vận tốc dòng chảy (theo phương thức đẩy piston); d và L là đặc tính về chiều dài dòng chảy; D* - hệ số khuếch tán phân tử; DL - hệ số phân tán cơ học theo phương dọc.

Số Peclet P được xác định qua tỷ số giữa khả năng vận chuyển vật chất theo kiểu

đẩy piston và khả năng vận chuyển theo phương thức khuếch tán phân tử trong cột

mẫu đất đá nghiên cứu, là thông số không có đơn vị:

Trong đó: d - đường kính trung bình của hạt; D* - hệ số khuếch tán phân tử

*D

dvx

L

x

D

Lv

*D

dvP x

24

Số Peclet có giá trị trong khoảng từ 0,4 đến 6 là khu vực chuyển tiếp, trong đó

vai trò của khuếch tán và phân tán cơ học theo phương ngang (dọc theo dòng chảy)

tương đương nhau. Nếu số Peclec nhỏ hơn 0,4 thì khuếch tán chiếm ưu thế và khi >6

thì phân tán cơ học chiếm ưu thế.

6) Dịch chuyển chất hòa tan với mật độ chất lỏng thay đổi (Density flow)

Dịch chuyển chất hòa tan với mật độ chất lỏng thay đổi chủ yếu bị điều khiển bởi

lực hấp dẫn. Trong một hệ thống nước dưới đất, hiện tượng này có thể xuất hiện khi

một chất lỏng có mật độ lớn hơn (nước muối) nằm phủ lên trên một chât lỏng khác có

mật độ nhỏ hơn (nước nhạt). Chính điều này gây nên sự di chuyển của vật chất hòa tan

dưới tác dụng của áp lực và đối lưu tự do cho nên có thể gọi là hệ thống đối lưu hỗn

hợp (Simmons & nnk, 2001). Trong mô hình này, chất lỏng nặng hơn sẽ tạo thành các

dòng xâm nhập xuống chất lỏng nhẹ hơn. Điều này cho thấy nước muối sẽ tạo thành

các dòng xâm nhập vào nước nhạt nằm bên dưới do tính phân dị trong lực anh hưởng

bởi sự khác nhau về mật độ (Koori & nnk, 2000). Tuy nhiên sự bất của một hệ thống

đối lưu hỗn hợp lại phụ thuộc vào tỷ lệ Buoyancy. Tỷ lệ này còn được gọi là số

Rayleigh. Nếu số Rayleigh vượt quá giá trị tới hạn 4π2 ≈ 40 (Lapwood, 1984; Groen &

nnk 2000; Holzbecher, 2005) thì toàn bộ hệ thống sẽ ở trong trạng thái đối lưu tự do

với các dòng đối lưu ổn định. Nếu số Rayleigh đạt tới 390, thì hệ thống sẽ bị ảnh

hưởng bởi biến động đối lưu tự do (Diersch, 2005):

�� =

∝

�����×∆�×�×�

��=

(∆�)×�×�×�

��� (3.29)

Trong đó:K-Hệ số thấm thủy lực (m/s); ΔC – Khác biệt về nồng độ (kg/m3); C0-

Nồng độ ban đầu (kg/m3); Cs - Nồng độ lớn nhất (kg/m3); α - Tỷ lệ khác biệt về mật

độ; d- Chiều dày tầng chứa nước (m); D - Hệ số khuếch tán (m2/s); Φ - Hệ số rỗng; Δρ

- Mật độ tham khảo (kg/m3); k - Độ thấm qua (m2); g – Gia tố hấp dẫn (m2/s); De - Hệ

số khuếch tán hữu hiệu; µ - Độ nhớt (N*s/m2).

Tuy nhiên, dòng thấm dạng này có thể bị thay đổi bởi nhiều tham số không có

trong công thức 3.29. Schincariol & nnk (1997) và Shikaze & nnk (1998) cho rằng sự

bất đồng nhất trong trầm tích có thể tăng cường hoặc giảm bớt các chùm xâm nhập.

Simmons & nnk (2001) còn cho rằng chỉ với một ít khác biệt về hình dạng lỗ hổng dẫn

tới sự bất đồng nhất trong vùng chất lỏng nặng hơn cũng gây nên bất ổn. Simmons &

nnk (2005) còn nhấn mạnh việc phải lứu ý khi sử dụng số Rayleigh, bởi số này không

thể dự đoán được sự bất ổn trong môi trường bất đồng nhất dưới tác dụng của dòng

không ổn định.

3.2.2. Mô hình dịch chuyển vật chất

25

Như đã nói ở trên nước dưới đất chứa nhiều thành phần hòa tan, như muối được

tìm thấy chủ yếu trong nước biển. Ở nồng độ tương đối thấp thì các thành phần hòa tan

này không ảnh hưởng đáng kể đến mật độ chất lỏng. Khi nồng độ tăng lên, khối lượng

của của các thành phần hòa tan sẽ ảnh hưởng đáng kể đến mật độ chất lỏng. Nếu các

thay đổi trong không gian là tối thiểu với bất kể giá trị mật độ như thế nào thì định

lượng thực tế cũng như phương pháp toán học cho dòng ngầm là tương đối đơn giản.

Trong trường hợp các thay đổi không gian trong mật độ chất lỏng tồn tại như là các

tầng chứa nước ven biển thì quá trình nghiên cứu dòng ngầm trở nên phức tạp hơn bởi

sự thay đổi trong mật độ có thể ảnh hưởng đến lưu lượng và phân bố của dòng chất

lỏng. Trong rất nhiều điều kiện ĐCTV thì sự biểu diễn chính xác của sự thay đổi mật

độ dòng ngầm là cần thiết cho đặc trưng và dự đoán lưu lượng, con đường di chuyển

của dòng ngầm và thời gian tồn tại.

Các thay đổi trong không gian trong mật độ chất lỏng tác động lên dòng ngầm đã

được quan sát diện rộng trong các điều kiện ĐCTV khác nhau. Ví dụ trong tầng chứa

nước ven biển, tồn tại ranh giới giữa nước nhạt từ lục địa đi ra và nước mặn từ biển đi

vào. Cắt ngang ranh giới này thì mật độ tăng từ nước nhạt (khoảng 1000kg/m3) cho tới

nước biển (khoảng 1025kg/m3), sự thay đổi vào khoảng 2,5%. Các quan sát thực tế và

phân tích toán học đã chỉ ra biển đổi tương đối nhỏ trong mật độ chất lỏng cũng tạo ra

ảnh hưởng đối với lưu lượng dòng ngầm và sự phân bố của nó. Hiểu được dòng ngầm

với sự thay đổi mật độ rất quan trong đối với các nghiên cứu đối với tầng chứa nước

ven biển, như là nghiên cứu xâm nhập mặn và vấn đề nước dưới đất thoát ra biển.

Có hai cách xây dựng mô hình xâm nhập mặn hiện nay hay được sử dụng trên

thế giới. Đầu tiên là sự kết hợp giữa MODFLOW (Harbaugh and McDonald, 1983) và

MT3DMS (Zheng and Wang, 1999) để tính toán xâm nhập mặn mà không cần quan

tâm đến sự thay đổi của mật độ chất lỏng. Cách thứ hai là sử dụng SEAWAT (Guo and

Langevin, 2008) là phiên bản mới nhất cho phép mô phỏng dòng ngầm và vận chuyển

vật chất hòa tan trong không gian 3 chiều có tính đến sự thay đổi mật độ chất lỏng

trong môi trường lỗ rỗng.

Chương trình SEAWAT được xây dựng trên 2 chương trình chính đó

MODFLOW và MT3DMS đồng thời bổ sung thêm module kết nối giữa chúng. Moduê

kết nối này có nhiệm vụ tính toán sự biến đổi của mật độ và cập nhật kết quả vào 2

chương trình chính. Đồng thời nó còn có nhiệm vụ tính chính xác các kết quả đầu ra

của 2 chương trình chính. Vòng lặp này được lặp đến khi nào các kết quả là bằng nhau

thì SEAWAT sẽ tiếp tục tính đối với bước thời gian tiếp theo.

1) Công thức toán học về dòng ngầm có tính đến mật độ chất lỏng thay đổi được

sử dụng trong chương trình SEAWAT

26

Bên trong chương trình SEAWAT, công thức toán học để tính toán cho dòng

ngầm được điều chỉnh lại theo hướng có tính đến sự thay đổi mật độ chất lỏng.

�

������� �

���

���� +

�

������� �

���

���� +

�

������� �

���

��+ �

����

���

��

����=���

���

��+ �

��

��

��

��−

���� (3.30)

Trong đó: hf là độ cao mực áp lực của nước nhạt; Kfx, Kfy, Kfz là hệ số thấm thủy lực theo phương ba trục x, y, z; là mật độ của nước tự nhiên trong tầng chứa nước; f là mật độ của nước nhạt; Sf là hệ số nhả nước tương đương với cột áp lực của nước nhạt; C là nồng độ chất hòa tan; là độ lỗ rỗng hữu hiệu; t là thời gian; s là mật độ của nước từ nguồn vào hoặc đi ra; qs là thể tích lưu lượng dòng từ nguồn cấp đi vào hoặc đi ra trên một đơn vị thể tích của tầng chứa nước.

Thực tế, miền thấm có điều kiện rất phức tạp, do đó buộc phải giải bằng phương

pháp gần đúng. Một trong các phương pháp giải gần đúng được áp dụng rộng rãi là

phương pháp sai phân hữu hạn.Khi áp dụng phương pháp sai phân hữu hạn, không

gian nghiên cứu được phân ra hay rời rạc hóa thành nhiều ô. Trong mỗi ô, các giá trị

tham gia vào phương trình được coi là không đổi. Giá trị này xấp xỉ với giá trị thực tế.

2) Công thức di chuyển vật chất hòa tan có mật độ thay đổi

Với sự di chuyển của nước dưới đất sẽ kéo theo sự phân bố lại nồng độ các chất

hòa tan và sự phân bố lại này sẽ là thay đổi miền mật độ từ đó tác động lên dòng

ngầm. Do đó vấn đề dòng ngầm và vận chuyển vật chất hòa tan trong tầng chứa nước

là hai quá trình gắn với nhau, chính vì thế hai công thức phải được giải cùng với nhau.

Công thức tổng quát về vận chuyển vật chất hòa tan được viết như sau: ��

��= ∇ × (� × ∇�) − ∇ × (�⃗�) −

��

��� + ∑ ��

���� (3.31)

Trong đó:D là hệ số phân tán thủy động lực, với D =Dm+D*, mà D* là hệ số khuếch tán phân tử và Dm là hệ số phân tán cơ học liên quan tới vận tốc tuyến tính chất lỏng �⃗ với Dm= (αL’,αT)×�⃗(Bear, 1979) với αL’ và αT là phân tán chiều dọc và ngang; Cs là nồng độ chất hòa tan của nước được đưa vào từ nguồn; Rk (k=1,…,N) là tỉ lệ của sản phẩm hòa tan hay phân rã trong phản ứng k của N phản ứng khác nhau, đối với nghiên cứu nồng độ nước mặn thì được chọn bằng không.

3) Công thức chuyển đổi giữa mật độ và nồng độ

Trong điều kiện đẳng nhiệt, mật độ chất lỏng chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nồng độ

chất hòa tan và áp suất chất lỏng lỗ rỗng. Phương trình thực nghiệm giữa mật độ nước

mặn và nồng độ có thể được viết như sau:

(3.32) CC

f

Trong đó xấp sỉ 0,7143 đ

hệ tuyến tính giữa mật độ v

giữa công thức nồng độ (3.3

3.3. Thành lập và chỉnh lý mô h

Tĩnh

3.3.1 Sơ đồ hoá các điều kiện của mô h

- Lưới phân sai của mô hình

Khu vực nghiên cứu đư

372 cột với kích thước bư

Trên sơ đồ tính toán c

điều kiện ranh giới và đi

Xuất phát từ phát từ sơ đ

được mô phỏng miền thấ

Lớp 1: tầng chứa nư

Lớp 2: là tầng chứa nư

C

27

ấp sỉ 0,7143 được xác định bằng thực nghiệm l

ật độ và nồng độ muối. Công thức (3.32) thi

ữa công thức nồng độ (3.32) và công thức dòng chảy (3.31).

ỉnh lý mô hình nhiễm mặn nước ngầm

ồ hoá các điều kiện của mô hình

a mô hình

u được chia bước đều dưới dạng các ô lướ

c bước lưới là 250m × 250m(hình 3.7)

Hình 3.7: Lưới phân sai của mô hình

tính toán của mô hình thể hiện hình dạng không gian

i và điều kiện ban đầu, chiều sâu mực nước ng

sơ đồ điều kiện ĐCCT-ĐCTV đã được nêu trên

ấm trong môi trường 3 lớp như sau (hình 3.8

a nước trong trầm tích Holocen (qh);

a nước trong trầm tích Holocen (qp);

ợc xác định bằng thực nghiệm là độ dốc của quan

) thiết lập mối quan hệ

ớc ngầm vùng ven biển Hà

ới gồm 480 hàng và

ình

ng không gian của miền thấm,

c ngầm và mực áp lực.

c nêu trên, vùng nghiên cứu

3.8):

Lớp 3: là tầng thấm nư

Hình 3.8: Sơ đồ hóa các tầng chứa n

3.3.2. Xây dựng và c

1) Dữ liệu các yếu t

Bản đồ địa hình đư

vùng ven biển Hà Tĩnh t

Bản đồ này được sử dụng đ

điều kiện biên trên bình di

2) Dữ liệu các yếu t

Các thông tin về yế

thông số tầng chứa nước

dạng bản đồ được bổ sung trong mô hình g

- Bản đồ đẳng đáy c

thành lập trên cơ sở tài li

tầng lỗ khoan và cấu trúc đ

cứ để tính toán và hiệu ch

- Bản đồ phân vùng h

lập trên cơ sở tài liệu thí ng

Bản đồ phân vùng h

Bản đồ phân vùng h

Bản đồ phân vùng h

28

m nước yếu trong các đất đá trước Đệ tứ.

ồ hóa các tầng chứa nước trên bình đồ v

à cập nhật dữ liệu đầu vào trên mô hình

u tố về địa hình

được số hóa thành dạng điểm x, y, z trên cơ s

ĩnh tỷ lệ 1/50.000. Tọa độ điểm được xác định theo h

ng để thiết kế mô hình, làm căn cứ để xác đ

n biên trên bình diện cũng như các yếu tố khác có liên quan.

u tố về ĐC-ĐCTV

ếu tố địa chất, địa chất thủy văn gồm đặc đi

đặc điểm ĐC-ĐCTV các tầng và các phứ

sung trong mô hình gồm có:

ng đáy của các tầng chứa nước và cách nước. Các b

tài liệu phân tầng ĐC-ĐCTV, các mặt cắt thăm d

u trúc địa chất của vùng. Các bản đồ đẳng đáy mô h

u chỉnh thông số trường thấm trên mô hình.

phân vùng hệ số thấm K (m/ng) của các lớp trên mô hình

u thí nghiệm ĐCTV bao gồm các bản đồ sau:

phân vùng hệ số thấm lớp 1;

phân vùng hệ số thấm lớp 2;

phân vùng hệ số thấm lớp 3.

ồ và trên mặt cắt

ào trên mô hình

trên cơ sở bản đồ địa hình

nh theo hệ VN2000.

xác định hệ thống các

khác có liên quan.

c điểm thạch học, các

ức hệ chứa nước. Các

c. Các bản đồ này được

t thăm dò, các cột địa

ng đáy mô hình sẽ làm căn

p trên mô hình, được thành

Hình

Hình

29

Hình 3.9: Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 1

Hình 3.10: Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 2

ệ số thấm lớp 1

ệ số thấm lớp 2

Hình

- Bản đồ phân vùng h

thành lập trên cơ sở tài li

hổng qh, qp và trước Đệ t

Hình 3.12:

30

Hình 3.11: Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 3

phân vùng hệ số nhả nước S, Sy của lớp chứa nước trong mô hình.

tài liệu thí nghiệm ĐCTV tiến hành trong các t

tứ, chúng biến đổi từ 0.0001 ÷ 0.11. Bao g

3.12: Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp

ệ số thấm lớp 3

c trong mô hình. Được

n hành trong các tầng chứa nước lỗ

0.0001 ÷ 0.11. Bao gồm các bản đồ sau:

ớc lớp 1

Hình 3.13: B

Hình 3.14: B

3) Giá trị bổ cập và b

Khu vực nghiên cứu n

mang tính đặc trưng của vùng. Theo tài li

Thủy, lượng mưa biến đổ

Cho đến nay, tại khu v

lượng bổ cấp cho nước dư

31

3.13: Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 2

3.14: Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 3

p và bốc hơi

u nằm trong vùng khí hậu Bắc Trung Bộ

a vùng. Theo tài liệu quan trắc năm tại tr

ổi như sau:

i khu vực nghiên cứu chưa có thí nghiệm nghiên c

c dưới đất từ nước mưa. Tuy nhiên nhiều nghiên c

ớc lớp 2

ớc lớp 3

nên cũng có khí hậu

i trạm khí tượng Bến

m nghiên cứu nào về

u nghiên cứu khác nhau

32

ở những vùng tương tự cho thấy giá trị này chiếm từ 25 ÷ 30% lượng mưa. Hơn thế

nữa, lượng bổ cấp này cũng phụ thuộc vào đặc điểm địa chất thủy văn lớp phủ và địa

hình của chúng. Chính vì vậy, học viên đã phân ra 3 vùng cung cấp thấm với các giá

trị khác nhau tương ứng với vùng sườn dốc, vùng thung lũng sông suối và vùng

chuyển tiếp.

Hình 3.15: Giá trị bổ cập và bốc hơi khu vực nghiên cứu

4) Biên và điều kiện biên của miền thấm

Trên diện tích khu vực nghiên cứu có sông La, sông Nghèn,…Kết quả hút nước

thí nghiệm tại chùm lỗ khoan trong khu vựccho thấy giữa nước sông và nước dưới đất

có quan hệ thủy lực với nhau và có một giá trị sức cản lòng tùy thuộc vào cấu trúc địa

chất thủy văn cho từng mặt cắt. Chính vì vậy, hệ thống sông này được mô phỏng là

biên tổng hợp (GHB) với mực áp lực trên biên được gán theo giá trị áp lực được quan

trắc tại các trạm quan trắc nước mặt. Giá trị sức cản lòng được tính toán và chỉnh lý

dựa theo kết quả các bài toán ngược.

Khu vực phía Tây vùng nghiên cứu là đất đá có tuổi Trias, thành phần thạch học

là bột kết, cát két xen bột kết và sét vôi, sét bột kết vôi, cát bột kết vôi xen ít lớp mỏng

đá vôi. Nhìn chung đây là loại đá ít nứt nẻ không chứa nước, cho nên chúng được mô

33

phỏng là biên loại 2 với giá trị lưu lượng trên biên biến đổi theo thời gian. Giá trị lưu

lượng này được xác định sơ bộ bằng công thức thủy động lực để tính lượng nước chảy

từ bên rìa vào. Tuy nhiên, giá trị mô đun cung cấp này cũng biến đổi theo từng vị trí

của biên và điều này cũng được xác định dựa vào kết quả các bài toán ngược.

Trên mặt cắt giá trị cung cấp thấm và bốc hơi đối với lớp thứ nhất được mô

phỏng bằng biên loại 2. Độ lớn của nó được lấy tùy vào giá trị lượng mưa và bốc hơi

trong tháng được quan trắc. Đối với khu vực nghiên cứu, giá trị này được chọn bằng

15 – 20 % giá trị bổ cập thực tế (lượng bổ cập = lượng mưa – lượng bốc hơi). Biên và

giá trị trên biên đã được mô tả tỷ mỉ trong mục 3 giá trị bổ cấp và bốc hơi. Đối với

phần tiếp xúc bên dưới của lớp 3 là lớp đất đá ít nứt nẻ thấm nước yếu được mô phỏng

là biên loại 2 với giá trị lưu lượng trên biên Q = 0.

5) Điều kiện mực nước ban đầu và mực nước quan trắc để chỉnh lý mô hình

Để giúp cho việc giải các bài toán chỉnh lý trên mô hình được chính xác cần thiết

phải xác định điều kiện mực nước ban đầu và mực nước tại các điểm quan trắc để so

sánh và chỉnh lý mô hình. Từ năm 2013 đến nay trên địa bàn nghiên cứu đã xây

dwungj 03 lỗ khoan thuộc mạng lưới quan trắc Quốc gia là QT3 –HT, QT5 – HT

(quan trắc mực nước trong tầng qh) và QT2a – HT (quan trắc mực nước trong tầng

qp). Kết hợp với kết quả quan trắc mực nước ngầm của các công trình thí nghiệm từ

năm 1998 đến nay để làm tài liệu hiệu chỉnh mực nước của mô hình.

6) Điều kiện về lưu lượng khai thác

Tổng hợp trữ lượng khai thác nước ngầm trên địa bàn từ năm 2010 đến nay cho

thấy với trữ lượng khai thác tiềm năng nước ngầm đạt 577.000 m3 /ngày, khả năng

khai thác sử dụng đạt. Theo dự báo tăng dân số đến năm 2030 và 2030 thì nhu cầu sử

dụng nước ngầm được ước tính như sau:

Bảng 3.1: Điều kiện khai thác nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh

TT Số hiệu

Lỗ khoan

Chiều sâu (m)

Vị trí dịa lý Toạ độ VN 2000 Lưu lượng

(m3/ng) (1000m3/ng)

Huyện X Y 2014 2020 2030 1. G1 39 Can Lộc

2.037.069,00 567.949,00 199 387 441

2. TK 8 2.036.814 586.835 60

3. GKTY01 12

Cẩm Xuyên

2.021.312,00 615.452,00 80 439 464

4. GK1 40 2.020.926,22 615.633,82 70

5. G1 13 2.020.980,14 615.357,61 40

6. G1 40 2.011.277,86 618.987,43 12

7. LK1 35 2.020.341,14 601.514,81 40

8. CN 24 2.020.793 615.996 230

9. G.01 12 Kỳ Anh

1.997.442,00 644.050,00 100 1134 1487

10. G1 50 2.001.078,55 647.849,50 70

34

TT Số hiệu

Lỗ khoan

Chiều sâu (m)

Vị trí dịa lý Toạ độ VN 2000 Lưu lượng

(m3/ng) (1000m3/ng)

Huyện X Y 2014 2020 2030 11. G1 50 1.988.065,30 656.249,61 180

12. G.01 20 1.998.610,32 639.111,96 20

13. G.01 10 2.001.693,73 646.064,05 40

14. G1 9 2.010.417,34 628.511,55 45

15. GK1 50 Nghi Xuân

2.061.981,34 575.829,93 50 221 246

16. G1 16 2.061.012,88 576.178,93 60

17. XV1 12 2.058.903 579.729 605

18. - - TX. Hồng

Lĩnh - - -

80,1 95

19. TS1-TS10 18

Thạch Hà

2.036.245,06 589.891,20 50 492 531

20. G.01 18 2.019.343,95 594.173,28 40

21. G.01 4,5 2.027.257,00 586.958,00 200

22. TL 40 2.026.888 588.925 90

23. G.01 20 TP. Hà Tĩnh 2.028.249,91 594.637,65 15 132 154

24. Lộc Hà - - - 164 199

25. Hương Sơn - - - 201 232

26. Đức Thọ - - - 318 357

Tổng 2.296 3.488 4.206

7)Điều kiện biên nồng độ chất tan

Xác định toàn bộ ranh giới tiếp xúc tiếp xúc với biển dài 137 km là biên nồng độ

chất tan với giá trị trung bình hàm lượng muối của nước biển là 32 mg/m3

Hình 3.16: Điều kiện biên nồng độ chất tan

35

3.4. Kết quả chỉnh lý mô hình

Bài toán chỉnh lý mô hình (bài toán nghịch) được chia làm 36 bước thời gian,

mỗi thời gian là 10 ngày tương ứng với đặc trưng động thái NDĐ trong năm. Thời

gian chỉnh lý từ 4/2013 ÷ 5/2014.

Sau khi cập nhật các số liệu đầu vào, mô hình sẽ chỉnh lý theo hai bước:

- Bước thứ nhất là giải bài toán ổn định với mục đích sơ bộ kiểm tra lại các thông

số ĐCTV và các điều kiện biên (chủ yếu là các điều kiện không biến đổi theo thời gian

như giá trị sức cản thấm của biên) của mô hình. Bài toán kết thúc khi mực nước ban

đầu trên mô hình đã được xác lập.

- Bước thứ hai là giải bài toán không ổn định với mục đích chỉnh lý hệ số thấm

K, các điều kiện biên biến đổi theo thời gian và trị số nhả nước của các tầng chứa

nước. Bài toán chỉnh lý kết thúc khi ta lập lại được động thái mực nước theo thời gian

khi sai số mực nước quan trắc và mực nước tính toán trên mô hình đạt giá trị cho phép.

3.4.1. Chỉnh lý bài toán ổn định

Bài toán ổn định được giải qua hai bước nhằm kiểm tra các thông số ĐCTV và

các điều kiện trên biên cũng như kiểm tra các lỗi do cập nhật dữ liệu mới của mô hình.

Đặc biệt kiểm tra tính tương thích, hệ thống dữ liệu kèm theo mô hình.

- Bước thứ nhất giải bài toán với điều kiện mực nước ban đầu của các tầng, các

hệ thống biên được lấy theo tài liệu quan trắc và xác định trên bản đồ thủy đẳng cao.

Sau khi kết thúc bài toán mực nước ban đầu của mô hình được xác lập.

- Bước thứ hai tiếp tục giải bài toán không ổn định với điều kiện mực nước ban

đầu là nghiệm của bài toán trước. Trong bước giải bài toán này chúng tôi đã kiểm định

lại tính chính xác của mô hình qua nhiều bước lặp khác nhau, kiểm tra và hiệu chỉnh

hệ số thấm K và sức cản thấm trên hệ thống biên.

Điều kiện mực nước ban đầu sau khi chỉnh lý được thể hiện trên hình 3.17

Hình 3.1

3.4.2. Chỉnh lý bài toán không

Bài toán chỉnh lý không

khu vực nghiên cứu trong b

Trên cơ sở mực nướ

các điểm quan trắc. Từ đó ki

biên. Chỉnh lý và chính xác hóa các thông s

của mô hình.

Bài toán chỉnh lý đư

chỉnh lý sau cùng cho th

giá trị đo được tại các đi

tại tất cả các điểm quan t

chỉnh lý trên mô hình và m

xem bảng 2 (phụ lục).

3.5. Hiện trạng xâm nhập mặn n

1) Xâm nhập mặn tầ

Tổng độ khoáng hóa c

1,0g/l tức là từ loại siêu nh

bicarbonat - clorur - natri

36

17: Mực nước ban đầu tính toán trên mô hình

bài toán không ổn định

nh lý không ổn định được giải nhằm mô phỏng đ

u trong bộ thời gian chỉnh lý.

ớc tính toán của mô hình theo thời gian, so sánh v

đó kiểm tra độ nhạy và chính xác mực nướ

nh lý và chính xác hóa các thông số ĐCTV, lượng bổ cập, lư

ược thực hiện theo các phương án khác nhau. K

nh lý sau cùng cho thấy độ lệch giữa các mực nước tính toán trên mô hình so v

i các điểm quan trắc đạt sai số cho phép. Sai số

m quan trắc thuộc khu vực nghiên cứu. Chi tiế

trên mô hình và mực nước tại một số lỗ khoan quan trắc khu v

ện trạng xâm nhập mặn nước ngầm vùng ven biển Hà T

ầng qh

khoáng hóa của nước trong tầng qh2 đa phần trong kho

i siêu nhạt đến nhạt thuộc loại hình hóa học clorur

natri - calci. Nước trong tầng này được cung c

ên mô hình

ng động thái mực nước

i gian, so sánh với thực tế tại

ớc, hệ số dẫn trên các

p, lượng thấm xuyên

n theo các phương án khác nhau. Kết quả tại bước

c tính toán trên mô hình so với

này được kiểm định

ết kết quả mực nước

c khu vực nghiên cứu

à Tĩnh

n trong khoảng từ 0,1 -

c clorur - bicarbonat hoặc

c cung cấp bởi nước mưa là

37

chính và có quan hệ thủy lực với nước hồ, nước sông và tầng chứa nước bên dưới.

Tầng qh2 có diện tích rộng lớn nhất, kéo dài từ Tây Bắc đến Đông Nam vùng nhưng

chiều dày tầng chứa nước mỏng. Riêng phần phân bố trong các dải cát ven biển có giá

trị M trong khoảng 0,1 - 0,8g/l (trung bình 0,3g/l) thuộc loại nước siêu nhạt đến nhạt,

có thể khai thác sử dụng cho mục đích sinh hoạt.

Tầng chứa nước qh1 có nước thuộc loại từ rất nhạt đến lợ, trong đó có các vùng

phía Bắc, phía Nam và vùng ven rìa. Đây là những nơi có điều kiện trao đổi nước

mạnh và gần miền cung cấp nước thuộc loại rất nhạt với thành phần clorur - bicarbonat

- natri - calci. Giá trị M của nước thay đổi từ 1,0 - 3,0g/l có thành phần chính là clorur

- natri. Ở dải trung tâm thuộc các huyện Thạch Hà và Can Lộc, nước dưới đất có thành

phần clorur - natri - magie.

Do đặc điểm tầng chứa nước nằm nông, lớp cách nước (amQ21-2) bên trên mỏng

(có nơi chỉ dày 0,5m); hệ thống sông ở đồng bằng chịu tác động của thủy triều, nước

biển vào sâu nên ảnh hưởng đến tầng qh1. Dọc theo sông Gia Hội (Cẩm Xuyên) với

chiều dài khoảng 12km tính từ biển, nước bị nhiễm mặn; đặc biệt, ven sông Cái

(Thạch Hà) nước mặn đã vào sâu đến 22km.

Tầng chứa nước qh1 do không dồi dào về số lượng và hạn chế về chất lượng, nên

không có ý nghĩa nhiều trong việc cung cấp nước, tuy nhiên, hiện tại nó vẫn là nguồn

chủ yếu phục vụ cho dân sinh ở đồng bằng thuộc các huyện Đức Thọ, Can Lộc, Thạch

Hà, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh (vì, tại những nơi này không có các nguồn nước khác). Ở

những vùng nước không bị nhiễm mặn, người dân thường lấy nước từ các giếng đào

hoặc khoan sâu đến lớp cát, nơi có lưu lượng và chất lượng nước tốt hơn.

2) Xâm nhập mặn tầng qp

Trong tổng số các mẫu nước phân tích tổng độ khoáng hóa thì có trên 78 mẫu

(chiếm 47%) có giá trị M lớn hơn 1,0g/l. Nước tầng qp bị nhiễm mặn chủ yếu ở các

khoảnh nằm dọc theo các sông bị ảnh hưởng thủy triều và rải rác ở một số giếng nằm

gần biển. Giá trị M trong tầng qp biến đổi trong khoảng từ 0,04g/l đến 2,92g/l, tức là

nước trong tầng thay đổi từ siêu nhạt đến lợ. Nước có đủ loại thành phần từ bicarbonat

- clorur - calci - natri đến clorur - natri.

Phần diện tích trải dài từ vùng đồng bằng Can Lộc, Thạch Hà đến Cẩm Xuyên

với 523km2 và vùng Kỳ Anh 70 km2 nước trong tầng qp bị nhiễm mặn. Dưới tác động

của nước biển xâm nhập sâu vào nội địa qua các con sông ven biển như sông Hạ Vàng,

sông Rác và sông Vinh đồng thời với tầng chứa nước nằm sâu, chịu tác động mạnh mẽ

của nước biển nên nước ngầm bị nhiễm mặn đáng kể, đặc biệt vào mùa khô hạn, ranh

giới mặn - nhạt (đường đẳng M = 1g/l) đã dịch chuyển vào phía đất liền từ 100 - 120m

như khu vực đông bắc huyện Đức Thọ, phía Bắc thị xã Hồng Lĩnh và vùng Kỳ Khang

38

(Kỳ Anh) và đến 250m tại khu vực Thạch Mỹ (Thạch Hà). Nhiều giếng khoan vào

mùa khô nước bị mặn không sử dụng được cho sinh hoạt, điển hình như vùng Cẩm

Thịnh (Cẩm Xuyên), Thạch Tân (Thạch Hà) và phần sâu các dải dọc ven biển. Độ mặn

lớn nhất gặp ở một số lỗ khoan như TK11 (Thạch Khê) là 12,32g/l, lỗ khoan H6

(Thạch Hà) là 12,01g/l. Vùng trung tâm đồng bằng thuộc huyện Thạch Hà, thành phố

Hà Tĩnh có độ mặn lớn hơn cả so với các vùng khác.

Khả năng nhiễm mặn nước ngầm thuộc tầng chứa nước qp là rất lớn, duy chỉ

vùng ven rìa các dãy núi ở Bãi Vọt và các vùng ven biển có giá trị M của nước trong

tầng qp còn nhạt (vùng Thạch Khê, Cẩm Dương,…). Phần diện tích chứa nước nhạt

đều có chung một đặc điểm về địa tầng là phần trên cùng hoặc lân cận có lớp cát chứa

nước dày trung bình 3 – 12 m.

Hình 3.18: Phân bố mặn nhạt tại thời điểm tháng 5/2014 của tầng qh

39

Hình 3.19: Phân bố mặn nhạt tại thời điểm tháng 5/2014 của tầng qp

Hình 3.20: Hiện trạng nhiễm mặn nước ngầm tầng qp

Từ kết quả đó, có thể rút ra những nhận xét như sau:

- Hiện trạng xâm nhập mặn tầng qh thể hiện phức tạp trên nhiều vùng của khu

40

vực nghiên cứu, điều kiện thủy văn và quá trình khai thác nước tác động chủ yếu tới

diễn biến ranh giới mặn - nhạt giữa hai mùa trong năm. Do phân bố trên cùng và nhiều

sông chảy qua, mối quan hệ thủy lực giữa nước sông và nước ngầm rất mật thiết nên

nhiều khu vực đã bị nước sông mặn xâm nhập. Các thể tích nước nhạt vẫn giữ được vị

trí tương đối là do chúng thường được bổ sung bởi nước mưa và nằm cân bằng động

với các khối nước mặn xung quanh.

- XNM đối với tầng qp thể hiện rõ nét ở những khu vực như đã mô tả trên, diễn

biến diện tích mặn giữa hai mùa trong năm ít thay đổi, điều này khẳng định rằng, tầng

qp chủ yếu chịu tác động của điều kiện ĐCTV là chính, trong đó có tác động lớn của

quá trình địa chất và các tầng mặn nằm bên dưới. Ngoài ra, việc khai thác nước xuyên

tầng từ trên xuống cũng ảnh hưởng không nhỏ khi dẫn nước mặn từ các tầng mặt xâm

nhập vào nước tầng qp.

- Kết quả đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn đối với nước ngầm vùng ven biển

Hà Tĩnh (cho kết quả khá phù hợp với các nghiên cứu trước đây và phản ánh đúng với

số liệu điều tra mặn trên khu vực trong thời kỳ 2011 - 2014.

3.6. Kết quả dự báo xâm nhập mặn nước ngầm theo thời gian

Mô hình dự báo XNM nước ngầm có tính đến sự tác động của quá trình biến đổi

khí hậu theo kịch bản phát thải trung bình (B2) với các mốc dự báo tại thời điểm năm

2020 và năm 2030 sau thời điểm tháng 5/2014. Kết quả được thể hiện trên các hình

3.21 đến 3.24 tương ứng với mực nước biển dâng 7 -8 cm và 11 -13 cm.

Kết quả giải bài toán trên mô hình dự báo XNM tại khu vực theo tài liệu động

thái NDĐ, tài liệu địa vật lý và phân tích độ tổng khoáng hóa trong các lỗ khoan như

hiện tại cho thấy:

- Các khu vực nước nhạt (diện tích phần có màu xanh nước biển đậm) biểu thị

vùng có M<1g/l đang có xu hướng thu hẹp theo thời gian. Bên cạnh đó, phần diện tích

nước lợ, M trong khoảng 1 - 3g/l đang gia tăng theo chiều hướng phức tạp. Nước trong

tầng qp khu vực ven biển Hà Tĩnh nhiều nơi bị ảnh hưởng bởi nước trong tầng qh do

giữa hai tầng tồn tại nhiều “cửa sổ ĐCTV”. Mặt khác, việc thực hiện khai thác nước

bằng các lỗ khoan sâu thông thương giữa hai tầng nên khả năng ảnh hưởng lẫn nhau là

rất lớn.

- 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 sông và quá trình khai thác nước. Về mùa khô,

diện tích những vùng bị nhiễm mặn dễ được nhận dạng do có xu thế biến động của

ranh giới mặn - nhạt được thể hiện rõ nét hơn. Đối với tầng qp, quá trình XNM chịu

ảnh hưởng chính từ điều kiện ĐCTV, ở đây là tầng qh và các tầng chứa nước khác, về

mặt thời gian, phạm vi mặn - nhạt ít biến động.

41

- Dưới tác động của quá trình XNM hiện đại (do biến đổi khí hậu) cùng với nhu

cầu sử dụng tăng và biện pháp khai thác nước ngầm chưa được quản lý chặt chẽ sẽ làm

các đới chứa nước nhạt có xu hướng thu hẹp lại, diện tích phần nước mặn chắc chắn

tăng lên. Trong tương lai gần (5 - 10 năm) diện tích nước nhạt của 2 tầng qh, qp thu

hẹp không lớn, nhưng trong thời gian dài (trên 20 năm) sẽ ảnh hưởng tới tài nguyên

nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh.

- Theo các mốc thời gian dự báo và các điều kiện tác động, ranh giới mặn nhạt

NDĐ của các tầng chứa nước có sự biến đổi không lớn. Đối với tầng qh, do sự phân bố

rộng, chịu tác động lớn từ điều kiện thủy văn cũng như quá trình khai thác sử dụng

nước nên ranh giới mặn - nhạt cũng sẽ biến đổi phức tạp cả về không gian và thời gian.

Để hạn chế tác động của việc khai thác nước đến XNM trong tầng này nên bố trí các

công trình khai thác quy mô vừa và nhỏ khống chế lưu lượng và điều chỉnh hợp lý

theo mùa.

Hình 3.21: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2020 tầng qh

Hình 3.22: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2020 tầng qp

Hình 3.23: Dự báo xâm nhập mặn

42

ự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2020 tầng qp

ự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2030 tầng qh

ự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2020 tầng qp

ại thời điểm năm 2030 tầng qh

Hình 3.24: Dự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2030 tầng qp

3.7. Đề xuất các giải pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý t

biển Hà Tĩnh

3.7.1. Các giải pháp hạn chế, khắc phục quá tr

Việc phòng chống m

vùng ven biển nói chung và trên đ

riêng là những vấn đề khó, không d

phục vụ cho mục tiêu phát tri

quá trình XNM là những vi

tính thời sự đối với khu v

Thực tế cho thấy, nhi

pháp hữu hiệu, bao gồm c

có thể có được hiệu quả th

bất lợi này rất cần có sự

lẫn nhau.

1) Xây dựng hệ thống th

Để giảm thiểu, ngăn ch

43

ự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2030 tầng qp

ề xuất các giải pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý tài nguyên nư

ải pháp hạn chế, khắc phục quá trình xâm nh

ng một cách toàn diện quá trình XNM vào

n nói chung và trên địa bàn nghiên cứu - khu vực ven bi

khó, không dễ giải quyết ngay một cách tri

c tiêu phát triển bền vững, việc đề xuất giải pháp h

ng việc làm cấp thiết, có ý nghĩa hết sức quan tr

i khu vực nghiên cứu.

y, nhiều địa phương trên cả nước đã và đang áp d

m cả những giải pháp công trình và phi công trình. Tuy nhiên

thực sự để hạn chế, giảm thiểu thiệt hại củ

phối hợp mang tính tổng thể của nhiều gi

ng thủy lợi điều tiết ngăn chặn xâm nhập m

u, ngăn chặn XNM, cần thực hiện các giải pháp thíc

ự báo xâm nhập mặn tại thời điểm năm 2030 tầng qp

ài nguyên nước ngầm vùng ven

ình xâm nhập mặn

n quá trình XNM vào nguồn nước ngầm

c ven biển Hà Tĩnh nói

t cách triệt để. Tuy vậy, để

i pháp hạn chế và khắc phục

c quan trọng và mang

đang áp dụng nhiều giải

i pháp công trình và phi công trình. Tuy nhiên để

ủa quá trình tự nhiên

u giải pháp nhằm hỗ trợ

p mặn

i pháp thích hợp đối với hệ

44

thống đê điều và kênh mương thủy lợi như sau:

- Hệ thống kênh dẫn, kênh tiêu đào qua các vùng đất phèn cần lựa chọn giải

pháp nhằm hạn chế quá trình oxi hóa các vật liệu sinh phèn gây chua cho các vùng

xung quanh và nguồn nước phía dưới.

- Quản lý nước trong hệ thống kênh mương nội đồng (đặc biệt là các chi lưu của

sông Gia Hội (Cẩm Xuyên), sông Cái (Thạch Hà) cần phải tính toán theo chế độ rửa,

chế độ tưới cho tất cả các loại cây trồng, cho từng loại đất và hướng dẫn người dân

cách thức vận hành quản lý nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao về hệ số sử dụng nước và

giảm mức độ gây ô nhiễm môi trường hoặc lãng phí nguồn nước.

- Hệ thống đập tràn: đây là một giải pháp tốt ngăn chặn nước xâm nhập qua

đường sông và kênh dẫn, khi nước biển thắng thế trong sự tương tác với sông, phần

nước nhạt nhẹ hơn sẽ tràn qua đập vào hệ thống sông, phần nước mặn nặng hơn sẽ bị

ngăn lại. Đây là một giải pháp hiệu quả cao cho cả mục tiêu ngắn hạn và dài hạn.

- Xây dựng phát triển hệ thống các công trình thủy lợi, đê điều phục vụ phát

triển sản xuất nông, lâm nghiệp, thủy sản bền vững, đạt hiểu quả kinh tế cao và cho

phát triển công nghiệp, du lịch, môi trường và dân sinh.

- Xây dựng những vùng thủy lợi điển hình cho nuôi trồng thủy sản, chuyên canh

rau màu.

- Xây dựng hệ thống đê bao chống triều cường và gió bão cấp 7, cấp 8 bảo vệ

cho vùng nuôi trồng thủy sản và xây dựng hệ thống cấp nước, thoát nước hoàn chỉnh.

- Xây dựng hệ thống cấp thoát nước cho trồng rừng và nuôi trồng thủy sản.

- Thiết lập một hệ thống tổ chức về bảo vệ quản lý khai thác công trình thủy lợi

chặt chẽ về pháp lý, đảm bảo về lợi ích kinh tế.

- Tiếp thu nhanh các tiến bộ khoa học kĩ thuật để hiện đại hóa hệ thống thủy lợi

từ khâu xây dựng, quản lý khai thác đến đánh giá hiệu quả và tác động môi trường.

- Tăng cường vai trò quản lý của cơ sở và nhân dân trong vùng để xây dựng, bảo

vệ, quản lý, khai thác các công trình.

- Đầu tư, xây dựng, bổ sung hệ thống thủy lợi đồng bộ.

- Vào mùa khô hạn, có thể gia tăng chiều dài kênh nhỏ trên ruộng để phơi đất.

Theo kinh nghiệm, những đường mương sẽ có tác dụng cho nước mặn lắng xuống, làm

cho mặt ruộng hạn chế được nước mặn. Cách làm này còn có tác dụng rửa phèn trên

mặt đất,...

- Xây dựng, gia cố thêm hệ thống đê bao ngăn mặn tại các khu vực trọng yếu.

- Đào, mở rộng thêm hệ thống kênh mương dẫn nước nhạt nhằm tích trữ nguồn

nước nhạt thích hợp khắc phục tác động của quá trình mặn hóa vào mùa khô.

- Khai thông dòng chảy, làm thủy lợi nội đồng, bơm tạo nguồn từ hệ thống kênh

45

trục lên kênh sườn để cung cấp ngọt cho các khu vực vùng ngọt.

2) Xây dựng hệ thống hồ sinh thái cấp nước nhạt mùa khô

Một trong những biện pháp đang được ứng dụng để giải quyết vấn đề XNM của

nước biển là xây dựng hồ sinh thái nước nhạt dưới hạ lưu ngoài hồ chứa trên vùng

thượng lưu. Khái niệm hồ sinh thái là chứa nước sạch, không bị ô nhiễm, bền vững

trong môi trường tự nhiên, có cây xanh, thảm cỏ ven bờ hồ, có nguồn cấp, có công

trình xử lý nước vào và nước cấp. Đây là dạng hồ phục vụ đa mục tiêu: từ cấp nước

ăn, nước tưới đến nước công nghiệp, du lịch, bổ sung cho tầng nước ngầm, cải thiện

khí hậu, BVMT đồng thời cũng là nơi bảo tồn các hệ động thực vật tự nhiên.

Dạng công trình này có thể bố trí ở khu vực có địa hình cao, mực nước ngầm

nằm sâu như khu vực ven rìa phía tây của vùng nghiên cứu.

3) Các giải pháp quản lý khai thác nguồn nước

- Từ hiện trạng nhiễm mặn các nguồn nước và nguyên nhân gây ra nhiễm mặn,

đề tài kiến nghị một số giải pháp quản lý nhằm phòng chống và giảm thiểu thiệt hại

như sau:

+ Điều tra chi tiết để quy hoạch khai thác một cách hợp lý. Cơ quan quản lý và

cấp phép khai thác nước phải có chế tài xử phạt đối với những tổ chức, cá nhân khai

thác nước trái phép gây hậu quả nặng nề cho tầng chứa nước cả về trữ lượng và chất

lượng nước.

+ Cần các tổ chức có chuyên môn nghiệp vụ cao để giám sát việc khoan khai

thác nước ngầm, nhằm tránh những hậu quả không đáng có, như việc khoan khai thác

nước không đúng kỹ thuật gây ra hiện tượng phá hủy tầng chứa nước, tạo các cửa sổ

thông thương giữa các tầng làm nhiễm mặn, nhiễm bẩn lan truyền từ tầng này sang

tầng khác.

+ Đối với các khu vực nước nhạt ven biển, khi khai thác phải đặc biệt chú ý đến

chế độ khai thác sao cho hợp lý, tránh tình trạng XNM của nước mặn.

+ Việc phát triển các ngành nghề nuôi thủy sản ven biển là rất tốt, song các cơ

quan quản lý cần hướng dẫn, kiểm tra và giúp đỡ người dân về mặt kỹ thuật nuôi trồng

để có thể đồng thời đạt được mục đích về kinh tế mà vẫn bảo vệ được tài nguyên nước

ngầm.

+ Cần đẩy mạnh, mở rộng diện tích rừng và bảo vệ rừng đầu nguồn nhằm tăng

cường lượng nước bổ sung cho nước sông và nước ngầm, tạo áp lực đẩy xa nước mặn,

giảm sự XNM trong nước và đất.

4) Quy hoạch phát triển và bảo vệ hệ thống rừng ngập mặn và đất ngập nước

Rừng ngập mặn là giải pháp kỹ thuật tự nhiên đơn giản để ngăn chặn XNM. Tác

động của nước biển vào khu vực bờ biển sẽ bị ngăn chặn đáng kể khi thảm rừng ngập

46

mặn được bảo vệ và phát triển tốt. Hiện nay toàn bộ khu vực bãi bồi ven biển Hà Tĩnh

còn khá nhiều diện tích rừng ngập mặn che phủ mà theo đánh giá đã hạn chế tác hại

của các cơn bão một cách đáng kể. Tuy vậy, ở một số khu vực do tác động sản xuất

của con người đã làm giảm diện tích rừng đã bị tàn phá vì vậy công tác trồng rừng, bảo

vệ rừng vẫn luôn là những việc làm cần đẩy mạnh và duy trì thường xuyên, ngoài chức

năng phòng chống bão, nước dâng rừng còn có tác dụng ngăn chặn tác động của nước

biển. Do vậy, việc sử dụng đất ngập nước ven biển cũng như RNM phải phù hợp với

đặc thù sinh thái, mang hiệu quả KT - XH nhưng duy trì và phát triển các giá trị, vai

trò và chức năng của đất ngập nước ven biển, không tạo ra mâu thuẫn lợi ích sử dụng

và bảo đảm phát triển bền vững.

Quy hoạch tổng thể là bước đi đầu tiên và quan trọng nhất trong chiến lược bảo

vệ RNM. Dựa trên các chủ trương, chính sách nhằm bảo vệ và khai thác của các ngành

nghề, địa phương và hoạt động cụ thể của từng cá nhân sẽ phù hợp và có hiệu quả hơn.

Đây là một giải pháp quan trọng, có tính chiến lược và quyết định đến tất cả các hoạt

động sau này. Trên cùng một vùng RNM, mỗi khu vực chỉ phù hợp với một vài loại

hình kinh tế. Nếu biết được những điểm mạnh của từng diện tích và có chiến lược khai

thác hợp lý thì hiệu quả sẽ rất cao và bảo vệ tốt được diện tích RNM.

5) Định hướng sử dụng cây trồng vật nuôi trong khu vực bị nhiễm mặn

Hiện nay, còn tồn tại một diện tích đất nhiễm mặn ven khu vực nuôi thủy sản

hoặc trồng lúa có năng suất thấp hay bỏ hoang. Để tận dụng vùng đất này, việc tìm

kiếm một số giống chịu mặn cho nguồn lợi đáng kể là cần thiết. Tuy nhiên, để lựa

chọn cây trồng vừa thích hợp và có hiệu quả kinh tế cao thường gặp nhiều khó khăn và

phải có thời gian dài.

Có thể thấy, nuôi thủy hải sản có lợi hơn trồng trọt rất nhiều nhưng cũng chỉ nên

giữ ở một diện tích vừa phải. Việc phát triển thủy sản cũng có những tiềm ẩn rủi ro.

Khi diện tích tăng, đồng nghĩa với nguồn ô nhiễm tăng, các dịch bệnh phát triển, chi

phí bệnh tật tăng và xấu. Hơn nữa, sử dụng quá nhiều lượng nước nhạt gây ra XNM từ

dưới đất lên làm thiệt hại đến trồng trọt.

Để sử dụng vùng đất nhiễm mặn ngoài các giải pháp cải tạo đất, củng cố hệ

thống đê, bờ ao, mương, chuyển đổi cơ cấu sản xuất thì việc tạo các giống cây trồng

chịu mặn bằng phương pháp ghép lai, ghép phóng xạ, nuôi cấy túi phấn là rất thích

hợp.

Ở nước ta, giống chịu mặn thường được lai tạo từ giống đã có, thường phải mất 8

-10 năm mới có giống ổn định. Việc sử dụng phương pháp phóng xạ, nuôi cấy túi

phấn, tạo biến dị sôma trong nuôi cấy mô, ghép thường cho kết quả nhanh hơn.

Phương pháp biến đổi gen đã được đại học Davis và Califocnia (Mỹ), Toronto

47

(Canada) sử dụng để tạo ra giống Cà chua chịu mặn (Sciencedaily, 2001).

Tùy vào độ mặn của nước có thể chọn hình thức canh tác thích hợp. Với độ mặn

nhỏ hơn 4‰, thời gian nhiễm mặn dưới 3 tháng thích hợp để trồng lúa và hoa màu; Độ

mặn trong khoảng 4 - 8‰, thời gian nhiễm mặn dưới 6 tháng nên kết hợp mô hình

trồng lúa - nuôi tôm và độ mặn trên 8‰, thời gian nhiễm mặn trên 6 tháng thích hợp

cho nuôi trồng thủy sản.

3.7.2.Một số giải pháp khai thác sử dụng nước và bảo vệ môi trường

Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của từng địa phương, việc khai thác nguồn

nước ngầm cần phải được cân đối hài hòa. Một số giải pháp có thể được sử dụng như

sau:

1) Các giải pháp quản lý và điều tra

Để quản lý, khai thác sử dụng tài nguyên nước ngầm ngày càng được tốt hơn,

trong thời gian tới cần triển khai trên địa bàn các nhiệm vụ điều tra, nghiên cứu sau:

+ Tiếp tục điều tra nguồn nước ngầm và thành lập bản đồ ĐCTV tỉ lệ lớn

(1:50.000 - 1:10.000) đối với các thị xã, thị trấn, các khu đô thị mới qui hoạch, trên cơ

sở đó nghiên cứu triển khai những đề án nghiên cứu khả năng bổ sung nhân tạo cho

các tầng chứa nước ven biển.

+ Tiến hành tìm kiếm, thăm dò phục vụ cấp nước cho sinh hoạt, điều tra đánh giá

sự nhiễm bẩn, nhiễm mặn nguồn nước ngầm theo từng diện tích có quy mô nhỏ hẹp,

vùng cửa sông, các khu kinh tế và khu dân cư tập trung với việc áp dụng các phương

pháp điều tra hiện đại đang được áp dụng tại nhiều nước tiên tiến.

+ Tiếp tục sử dụng và bổ sung mạng quan trắc động thái nước ngầm ở vùng ven

biển có mật độ dày hơn, nhằm theo dõi sự biến đổi trữ lượng và chất lượng, phục vụ

cho khai thác sử dụng và quản lý nguồn tài nguyên này.

+ Việc khai thác sử dụng nước ngầm phải có luận chứng chi tiết về kinh tế, kĩ

thuật đi đôi với việc bảo vệ, cải thiện và nâng cao số lượng cũng như chất lượng, bảo

đảm sự phát triển bền vững. Chú trọng áp dụng các kĩ thuật - công nghệ tiên tiến cả

trong lĩnh vực khai thác và kiểm soát nước ngầm.

+ Tăng cường công tác tuyên truyền giáo dục cho cộng đồng nhận thức đầy đủ

về vai trò của tài nguyên nước đối với quá trình phát triển KT - XH. Nâng cao trách

nhiệm của người dân trong công tác bảo vệ nguồn nước, hướng dẫn nhân dân sử dụng

đúng quy trình bón phân, thuốc bảo vệ thực vật, xây dựng các hệ thống thoát nước và xử

lý nước thải,...Theo từng địa phương nên xây dựng những thỏa ước về bảo vệ nguồn nước

sinh hoạt nhằm nâng cao trách nhiệm của mỗi thành viên trong cộng đồng.

2) Giải pháp kỹ thuật công nghệ khai thác sử dụng nước

Tùy theo mức độ chứa nước của mỗi khu vực mà sử dụng các công trình cấp

48

nước như giếng khơi và giếng khoan nông đối với tầng chứa nước mỏng và lượng

nước yêu cầu ở quy mô hộ gia đình.

Đối với khu vực dọc theo cửa sông ven biển, phần diện tích của các tầng chứa

nước bị nhiễm mặn hoặc tầng chứa nước mỏng không có khả năng cấp nước cần ưu

tiên các biện pháp bảo vệ các tầng chứa nước lân cận và ngăn mặn. Có thể khai thác tại

chỗ nguồn nước mặt để phát triển nuôi trồng thủy hải sản.

Vùng ven biển thường là nơi nhạy cảm với tầng chứa nước trên cùng, dễ bị nhiễm

bẩn, tiêu thoát nước nhanh nên cần được bảo vệ nghiêm ngặt. Cần có biện pháp cách ly

các nguồn nước dùng để cấp nước sinh hoạt khỏi các nguồn gây bẩn bằng các công

trình bảo hộ vệ sinh và quy hoạch nguồn gây ô nhiễm.

Tùy theo mức độ phong phú nước của mỗi đơn vị chứa nước mà có thể sử dụng

các công trình thu nước khác nhau như giếng khơi, giếng khoan nông,...

Đối với vùng nghiên cứu có thể sử dụng các công trình thu nước thích hợp như

hành lang, hào thu nước, giếng tia,...

3) Căn cứ lựa chọn thông số kỹ thuật và vị trí bố trí các công trình thu nước

Để lựa chọn các thông số kỹ thuật và vị trí bố trí các công trình thu nước, đảm

bảo độ an toàn trong khai thác nước ngầm, hạn chế khả năng XNM, có thể dựa vào

một số thông số cơ bản như sau:

- Bán kính ảnh hưởng (R) của các giếng khoan:

Đây là thông số quan trọng để xác định phạm vi ảnh hưởng của phễu hạ thấp

mực nước ngầm. R được xác định theo công thức:

KTatR 5,1 (3.33)

Trong đó: a (m2/ng) là hệ số truyền mực nước và tKT (ngày) là thời gian khai thác

đạt mực nước ổn định.

- Căn cứ vào lưu lượng khai thác nước:

Xác định lưu lượng khai thác của công trình thu nước theo khoảng cách đến ranh

giới mặn - nhạt, có thể sử dụng công thức thực nghiệm sau:

T

LHQ

2****2 (3.34)

Trong đó: T (ngày) - Thời gian dịch chuyển của phần tử mặn đầu tiên đến công trình khai thác.

- Hệ số nhả nước trọng lực, đối với đất đá chứa nước tại vùng nghiên cứu chọn giá trị trung bình = 0,16.

H(m) - Bề dày tầng chứa nước, chọn trung bình H = 10m. L(m) - Khoảng cách từ công trình lấy nước đến ranh giới mặn - nhạt. Q(m3/ng) - Lưu lượng khai thác của công trình.

49

Bảng 3.2: Xác định thời gian xâm nhập mặn theo lưu lượng khai thác và khoảng cách đến ranh giới mặn - nhạt

Đơn vị: ngày

Q (m3/ngày)

Khoảng cách đến ranh giới “mặn - nhạt” (m) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

50 1.005 4.019 9.043 16.077 25.120 36.173 49.235 64.307 81.389 100.480 100 502 2.010 4.522 8.038 12.560 18.086 24.618 32.154 40.694 50.240 200 25 100 226 402 628 904 1.231 1.608 2.035 2.512

300 17 67 151 268 419 603 821 1.072 1.356 1.675

400 13 50 113 201 314 452 615 804 1.017 1.256

500 10 40 90 161 251 362 492 643 814 1.005

600 8 33 75 134 209 301 410 536 678 837

700 7 29 65 115 179 258 352 459 581 718

800 6 25 57 100 157 226 308 402 509 628

- Căn cứ hàm lượng chất rắn hòa tan do quá trình xâm nhập ngang của nước biển:

Sau một thời gian T, nước mặn có thể dịch chuyển đến công trình khai thác và

tăng tổng chất rắn hòa tan. Để xác định giá trị này có thể sử dụng công thức sau:

ktt

TCCC arccos

1 00

(3.35)

Trong đó: C (mg/l) - Tổng chất rắn hòa tan của nước sau một thời gian khai thác. Co (mg/l) - Tổng chất rắn hòa tan của nước ở điều kiện hiện tại. tkt (ngày) - Thời gian khai thác, chọn tkt = 104 ngày.

Như vậy, nếu chọn thời gian an toàn khoảng 10.000 ngày (27 năm) thì lưu

lượng mỗi công trình lớn nhất là 100m3/ngày được bố trí cách nguồn mặn phải lớn hơn

300m (bảng 3.2).

4) Các dạng công trình thu nước và bổ sung nhân tạo

Do chịu ảnh hưởng mang tính phân đới của các nhân tố tự nhiên, nước ngầm trong

khu vực có chế độ dòng chảy, mực nước và trữ lượng biến động theo thời gian. Trong

năm, mùa mưa có lượng nước dồi dào, gia tăng trữ lượng cho nước ngầm, ngược lại, mùa

khô ít mưa và lượng bốc hơi lớn, nên mực nước ngầm bị hạ thấp, vì vậy, nhằm gia tăng

trữ lượng nước về mùa khô cần có biện pháp bổ sung nhân tạo. Một số mô hình kỹ thuật

có thể được nghiên cứu áp dụng cho vùng nghiên cứu như sau:

+ Các đập chắn giữ nước: tại các lưu vực nhỏ có thể kết hợp với các công trình

thủy lợi với các lỗ khoan ở chân đập. Mùa mưa nước được tích vào hồ, chúng thấm vào

các tầng đất đá. Mùa khô hút nước từ các lỗ khoan ở chân đập đưa về nơi sử dụng. Vị trí

thích hợp áp dụng là khu vực đồi núi thấp khu vực phường Trung Lương, Đậu Liêu, của

Thị xâ Hồng Lĩnh, phía Tây thị trấn Kỳ Anh.

50

+ Hệ thống các ống thu dẫn nước :Để thu nước ngầm dưới chân đồi, núi có thể xây

dựng hệ thống ống thu dẫn nước có đường kính 100, được đục lỗ một nửa trên theo

chiều dọc ống và quấn lưới lọc nilông đặt dọc theo chiều dài tuyến thu nước và tập

trung vào các giếng bê tông. Kẹp giữa hai ống thu nước là một ống dẫn nước 100

không đục lỗ có tác dụng dẫn nước giữa các giếng bê tông và bể chứa. Hệ thống ống

thu nước được đặt dưới mực nước hạ thấp mức kiệt nhất tối thiểu 1,5m.

+ Giếng tia (hình 3.25): thực chất là một giếng đứng đường kính trung bình khoảng

3m, trong đó từ đáy giếng có khoan thêm các lỗ khoan thẳng đứng hoặc vách giếng

khoan thêm các lỗ khoan nghiêng (hoặc ngang) để tăng lưu lượng của giếng. Tuỳ theo

mức độ giàu nước của tầng chứa nước, giếng có thể đạt lưu lượng khai thác từ 5 -

10m3/h cho đến hàng chục m3/h.

Công nghệ thi công giếng tỏa tia hiện nay đang được nghiên cứu và hoàn thiện

nhờ các thiết bị tạo cọc có đường kính lớn (tới 2,4 m), chiều sâu đến hàng chục mét,

các loại thiết bị khoan xiên, khoan ngang.

+ Hệ thống giếng đứng kết hợp hành lang thu nước nằm ngang: Là một dạng công

trình thu nước khá phổ biến đối với các cồn cát có chiều dày mỏng, mực nước ngầm

nằm nông. Mỗi hệ thống như vậy bao gồm: một giếng đứng đường kính lớn để thu và

chứa nước từ hai hành lang (ống thu nước) nằm ngang và một máy bơm đặt trong

giếng. Công suất khai thác bằng hệ thống này có thể đạt 300m3/ng. Hệ thống thu nước

dạng này khá phổ biến nhờ kỹ thuật thi công bằng thủ công, lắp đặt và vận hành dễ

dàng đơn giản. Các thông số thiết kế được mô tả trên hình 3.26.

51

Hình 3.25: Khai thác nước dưới đất bằng giếng tia

1. Giếng đứng; 2. Hành lang (ống thu nước) nằm ngang; 3. Máy bơm; 4. Lớp vật liệu hạt thô (sỏi, sạn); 5. Lớp vật liệu hạt mịn (cát); 6. Ống bảo dưỡng; 7. Mực nước NDĐ

Hình 3.26: Khai thác nước dưới đất bằng hành lang thu nước nằm

ngang

+ Hệ thống giếng tập trung nước: Nước từ hệ thống các giếng chùm (từ 3 lỗ

khoan trở lên) để khai thác nước ngầm trong các tầng sâu. Công suất mỗi giếng có thể

từ 100 - 200m3/ngày. Khoảng cách các công trình đến ranh giới mặn - nhạt phải luôn

đảm bảo các thông số tính toán như trong bảng 3.1.

+ Bể lọc: Bể lọc có tác dụng để xử lý nước từ các bể chứa tập trung, gồm có 3

ngăn (ngăn chứa nước - nước thô, ngăn lọc và ngăn chứa nước sạch). Bể được xây

dựng có dung tích tùy theo nhu cầu sử dụng.

+ Mô hình thu giữ nước ngầm để tưới (mô hình nông lâm kết hợp): những vùng có

địa hình đồi núi chuyển tiếp sang đồng bằng có thể xây dựng các ao thu trữ nước ngầm,

nước mưa để tưới cho cây trồng trong mô hình nông lâm kết hợp. Ao có diện tích đáy

khoảng (2 x 15)m, mở mái rộng 1m, phần đáy và bờ được trải vải lọc, phần trên có thể gia

cố bờ bằng đá hoặc xây gạch, đảm bảo chiều dày lớp nước tối thiểu trong ao khoảng

1,5m.

+ Mô hình thu trữ nước mưa: Đây là mô hình thu trữ nước mưa phục vụ phòng

chống hạn hán được thiết kế gồm hệ thống thu gom nước dưới các hình thức gia cố

nền đất bằng sân xi măng đất và sân phủ bạt HDPE (màng chống thấm), nước mưa

được lưu trữ trong các bể chứa bố trí trên các sườn dốc, dung tích của bể được tính

toán đảm bảo đủ cung cấp bổ sung nước cho cây trồng trong mùa khô; bể được che

đậy để tránh bốc hơi gây tổn thất nước. Bể được bố trí phù hợp với mặt bằng tổng thể

của hệ thống thu gom nước, tăng khả năng tưới tự chảy và không gây cản trở cho các

2m

10m

1

7

5 4 2 6

3

52

hoạt động canh tác. Một số loại bể chứa đã được thử nghiệm trong đó bể bằng HDPE

và bể xi măng có những ưu điểm nổi trội như giá thành rẻ, dễ xây dựng, dễ bảo quản.

+ Mô hình xử lý nước mặn, nước lợ cấp nước sinh hoạt: đối với nước biển ven

bờ và nước cửa sông có tính chất đặc trưng là độ mặn và thành phần các chất ô nhiễm

cao cần thiết phải có các biện pháp xử lý đặc biệt để đảm bảo cho các mục đích sử

dụng sinh hoạt và ăn uống. Các biện pháp xử lý nước mặn và nước lợ phải phù hợp với

điều kiện KT - XH và đặc điểm tự nhiên vùng ven biển nước ta. Hệ thống cấp nước

sinh hoạt khu vực này là hệ thống cấp nước nhỏ và không tập trung. Các yêu cầu của

hệ thống là kinh phí đầu tư không quá cao, chi phí xử lý không lớn và vận hành không

quá phức tạp, hệ thống gọn nhẹ và dễ lắp đặt.

5) Giải pháp kiểm soát tại nguồn

+ Quy hoạch đới phòng hộ ven biển: Tầng nước ngầm trong vùng ven biển là nơi

nhạy cảm, dễ bị nhiễm bẩn, tiêu thoát nước nhanh, nên cần được bảo vệ nghiêm ngặt. Giải

pháp phát triển rừng phòng hộ, tăng diện tích thảm thực vật vừa hạn chế được hiện tượng

cát bay, cát chảy, xâm thực của nước biển, hạn chế quá trình bốc hơi nước qua đới thông

khí vừa làm gia tăng lượng mưa cung cấp, bổ sung phục hồi nguồn nước nhạt cho tầng

chứa nước ven biển.

+ Bảo vệ miền cung cấp của các tầng chứa nước: Miền cung cấp cho nước ngầm

trong vùng thường nằm trên đỉnh phân thủy của các địa hình cao hơn, là nơi rất nhạy

cảm với sự nhiễm bẩn nước ngầm. Vì vậy, trên đỉnh phân thủy, cần thiết lập vùng

(đới) phòng hộ vệ sinh. Trong đới không nên quy hoạch các bãi chôn lấp rác, các bể

chứa và xử lý nước thải, khu nghĩa trang, các khu khai thác mỏ, các khu nuôi trồng

thủy sản, các khu sản xuất nông nghiệp có sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu,v.v....

53

KẾT LUẬN

Vùng ven biển Hà Tĩnh có diện tích tự nhiên khoảng 1.900km2, đang chịu tác

động mạnh mẽ của quá trình xâm nhập mặn đối với nước ngầm trong các trầm tích Đệ

tứ, đặc biệt là tầng chứa nước nằm sâu và tiếp giáp với biển.

Quá trình xâm nhập mặn nước ngầm vùng ven biển Hà Tĩnh được quyết định

bởi nhiều tác nhân tự nhiên và nhân tạo. Điển hình là do đặc điểm cấu trúc địa chất

phức tạp, các hoạt động tân kiến tạo tương đối mạnh; thành phần thạch học đa nguồn

gốc với nguồn gốc biển chiếm ưu thế, đặc điểm địa hình bị phân cắt bởi nhiều cửa

sông ven biển cùng với chế độ thủy văn, hải văn biến đổi đa dạng và các hoạt động

nhân sinh phát triển.

Vùng nghiên cứu tồn tại ba tầng chứa nước lỗ hổng chính là tầng chứa nước

Holocen thượng, Holocen hạ và tầng Pleistocen. Phần lớn diện tích phân bố của tầng

54

qp bị nhiễm mặn với giá trị độ tổng khoáng hóa M>1g/l chiếm khoảng 676km2. Nước

trong tầng thượng phần lớn thuộc loại siêu nhạt đến nhạt, chỉ riêng các dải hẹp dọc

theo các sông ven biển bị nhiễm mặn vào mùa khô.

Xu thế xâm nhập mặn đang ngày càng gia tăng, ranh giới mặn - nhạt trong tầng

qp vào mùa khô hạn đã vào sâu phía đất liền đến 250m (vùng Can Lộc, Thạch Hà,

thành phố Hà Tĩnh và Cẩm Xuyên) và đến 120m (vùng Đức Thọ, Nghi Xuân và Kỳ

Anh) làm giảm trữ lượng nước nhạt và ảnh hưởng không nhỏ đến các hoạt động dân

sinh và phát triển kinh tế, xã hội của khu vực. Dưới tác động của biến đổi khí hậu cùng

với nhu cầu sử dụng nước tăng sẽ làm ranh giới mặn - nhạt trong các tầng chứa nước

sẽ vào sâu hơn trong đất liền và các đới chứa nước nhạt thu hẹp lại,

Trên cơ sở nghiên cứu đánh giá hiện trạng XNM nước ngầm trong các trầm tích

Đệ tứ vùng ven biển Hà Tĩnh, đề tài đã đề xuất các giải pháp kỹ thuật công nghệ, giải

pháp bảo vệ, phòng chống suy thoái nguồn nước, giải pháp điều tra, quản lý nhằm sử

dụng hợp lý và PTBV tài nguyên nước ngầm của khu vực.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Nguyễn Văn Bảo (2002), Hóa nước, NXB Xây dựng. Hà Nội.

2. Hồ Vương Bính (1997), “Nước dưới đất và sức khỏe cộng đồng”, Tuyển tập báo

cáo khoa học hội thảo Quốc gia về Tài nguyên nước dưới đất phục vụ chương

trình cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường, tr. 73 - 84.

3. Ngô Ngọc Cát (2001), Những nguyên nhân chủ yếu gây biến đổi môi trường tài

nguyên nước ở dải ven biển Việt Nam, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

4. Ngô Ngọc Cát (1999), Điều tra đánh giá hiện trạng môi trường tài nguyên nước dải

ven biển việt nam phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường, Đề

án điều tra cơ bản cấp Nhà nước.

5. Vũ Minh Cát, Bùi Công Quang (2002), Thủy văn nước dưới đất, NXB Xây dựng,

Hà Nội.

55

6. Nguyễn Kim Cương (2003), “Cần có những bằng chứng thuyết phục hơn về vấn đề

khai thác nước dưới đất bằng giếng khoan đường kính lớn và hành lang thu

nước”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, tr 35 - 43.

7. Phan Ngọc Cừ, Tôn Sĩ Kinh (1981), Động lực học nước dưới đất, NXB

ĐH&THCN.

8. Đặng Tiến Dũng (2004), Nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn trong nước dưới đất

một số vùng ven biển Bắc - Trung Bộ Việt Nam, Luận văn Tiến sĩ Địa chất.

9. Nguyễn Văn Hoàng, Nguyễn Văn Độ (2000), “Lập phương trình động liên kết với

mô hình phần tử hữ hạn trong tính toán khai thác tối ưu nước TCN không áp”,

TC Địa chất 260, tr 51 -62, Hà Nội.

10. Nguyễn Văn Hoàng (2005), “Bàn về kinh tế của tường chắn ngầm ngăn xâm

nhập mặn công trình khai thác nước ngầm phục vụ sinh hoạt vùng ven biển”,

Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, kỳ 1 – tháng 3/2005, Hà Nội.

11. Nguyễn Văn Hoàng (2011), Mô hình số lan truyền chất ô nhiễm trong NDĐ, Giáo

trình sau Đại học, Khoa môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

12. Lê Thị Thu Hiền (2008), Điều tra đánh giá tiềm năng nước mặt vùng đồng bằng

ven biển Tỉnh Hà Tĩnh, đề xuất các giải pháp kinh tế - bảo vệ môi trường trong

vịêc sử dụng hợp lý tài nguyên nước, Sở TNMT Hà Tĩnh, 46 trang.

13. Hoàng Văn Hoan (2013), “Nghiên cứu nhiễm mặn nước dưới đất trong trầm tích

Đệ tứ vùng cửa sông ven biển tỉnh Nam Định bằng phương pháp trường

chuyển”, Tạp chí địa chất, Số 334/3-4/2013.

14. Nguyễn Thượng Hùng (1997), “Quan điểm bền vững trong sự nghiệp khai thác và

sử dụng tài nguyên nước”, Tạp chí Địa chất, số 241, tr 3-6.

15. Hoàng Văn Hưng (2004), “Bản đồ tiềm năng chất lượng nước ngầm toàn quốc tỷ

lệ 1:1.000.000”, Tuyển tập Báo cáo HNKH lần thứ 16, Trường Đại học Mỏ -

Địa chất Hà Nội.

16. Bùi Học (2005), Đánh giá tính bền vững của việc khai thác, sử dụng tài nguyên

nước ngầm lãnh thổ Việt Nam. Định hướng chiến lược khai thác, sử dụng hợp

lý và bảo vệ tài nguyên nước ngầm đến năm 2020, Đề tài Độc lập cấp Nhà

nước, MS 01- ĐTĐL.

17. Lê Văn Khoa (2005), Đất ngập nước, NXB Giáo dục, Hà Nội.

18. Nguyễn Việt Kỳ, (2003), Cơ chế hình thành các đới nhiễm mặn nước dưới đất

vùng Bắc Sông Tiền. Đề tài cấp Bộ.

19. Nguyễn Văn Lâm và nnk (2006), “Các tác động môi trường của dự án khai thác

nước ngầm và một số biện pháp giảm thiểu”, Tuyển tập báo cáo HNKH lần thứ

17, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, tr. 128-133.

56

20. Phan Liêu (1987), Đất cát biển nhiệt đới ẩm, NXB KHKT, Hà Nội.

21. Phạm Quý Nhân, Đỗ Trọng Sự (1996), Nghiên cứu cơ sở khoa học và xác định

một số thông số di chuyển vật chất chính TCN Holocen và Pleistocen vùng Hà

Nội, Đề tài nghiên cứu cơ bản cấp Nhà nước, MS. 7160-06, Hà Nội.

22. Phạm Quý Nhân (2010), Ứng dụng phần mềm SUTRA, xác định sự dịch chuyển

của dòng thấm với tỷ trọng biến đổi trong TCN. Áp dụng cho đảo Cồn Cỏ, Đề

tài nghiên cứu cấp Bộ, MS. B 2007-02-31, Hà Nội.

23. Nguyễn Kim Ngọc (1999), Thủy địa hóa, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

24. Nguyễn Văn Nghĩa (1997), “Mỏ nước dưới đất - khái niệm về ranh giới tĩnh và

ranh giới động”, Tuyển tập báo cáo khoa học hội thảo Quốc gia về Tài nguyên

nước dưới đất phục vụ chương trình cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường,

tr. 169 - 176.

25. Đặng Hữu Ơn (2002), “Dự đoán sự thay đổi chất lượng nước khi đánh giá trữ

lượng khai thác các thấu kính nước ngọt”, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà

Nội.

26. Đặng Hữu Ơn (1996), “Thăm dò kết hợp khai thác nước dưới đất khu vực Mỹ

Xuân (Bà Rịa – Vũng Tàu)”. Bộ Giáo dục và Đào tạo – Trường Đại học Mỏ Địa

chất.

27. Trần Hồng Phú (1988), Báo cáo lập bản đồ ĐCTV Việt Nam tỷ lệ 1:500.000, Cục

Quản lý Tài nguyên nước.

28. Đỗ Trọng Sự, Nguyễn Kim Ngọc (1985), Điều kiện ĐCTV – địa chất công trình

ĐBBB, Đề tài NCKH Cấp Nhà nước, mã số 44-04-01-02, Hà Nội.

29. Đỗ Trọng Sự, Phạm Quý Nhân (2003), Nghiên cứu đặc điểm thủy địa hóa vùng

đồng bằng ven biển Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, Đề tài nghiên cứu cơ bản cấp Bộ,

Hà Nội.

30. Nguyễn Đình Tiến & nnk (2005)“Ðánh giá tiềm năng, hiện trạng khai thác và đề

xuất các phương án khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm khu vực

ven biển tỉnh Thừa Thiên - Huế”.

31. Nguyễn Như Trung, Nguyễn Văn Nghĩa, Nguyễn Bá Minh (2007), “Dự báo xâm

nhập mặn nuớc ngầm vùng Hải Phòng bằng phương pháp mô hình hoá điện trở

và địa chất thỷ văn”, Tạp chí Các khoa học về Trái đất,T. 29, số 3, tr 227 -283.

32. Phan Văn Trường (2011), Đánh giá hiện trạng nhiễm mặn và nghiên cứu khả năng

khai thác các nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội khu vực ven biển

thành phố Hải Phòng. Đề tài cấp TP Hải Phòng.

57

33. Phan Văn Trường (2012), Nghiên cứu đặc điểm hình thành và đề xuất hướng sử

dụng hợp lý tài nguyên nước dưới đất vùng cát ven biển Quảng Bình, Luận án

tiến sĩ Địa lý, Hà Nội.

34. Cục Thống kê Hà Tĩnh (2013), Niên giám thống kê tỉnh Hà Tĩnh năm 2013.

35. Công ty cổ phần tư vấn xây dựng thuỷ lợi Hà Tĩnh (2012), Quy hoạch cấp nước

sinh hoạt Nông thôn tỉnh Hà Tĩnh đến 2020, định hướng đến năm 2030, 22

trang.

36. Sở Tài nguyên môi trường Hà Tĩnh (2011), Qui hoạch thăm dò, khai thác sử dụng

và bảo vệ nguồn tài nguyên nước tỉnh Hà Tĩnh đến năm 2020, 70 trang.

37. UBND tỉnh Hà Tĩnh (2010), Quy hoạch nuôi tôm trên cát tỉnh hà tĩnh giai đoạn

2010 -2020, định hướng đến năm 2030, Hà Tĩnh.

Tiếng Anh

38. Bridger. D.W and Allen. D.M. (2006), “An investigation into the effects of

diffusion on salinity distribution beneath the Fraser River Delta”, Hydrogeology

Journal, 333: 165-181, doi 10.1007/s10040-006-0060-1.

39. Bauer-Gottwein, P. Gondwe, B.N. Christiansen, L. Herckenrath, D.Kgotlhang. L

and Zimmermann. S, (2009), “Hydrogeophysical Exploration of Three-

dimensional Salinity Anomalies with the Time-Domain Electromagnetic

Method (TDEM)”, Journal of Hydrology, 380(3-4): 318-329.

40. Choudhury, Kalpan; Saha, D. K.; Chakraborty, P.(2001), “Geophysical study for

saline water intrusion in a coastal alluvial terrain”, Journal of Applied

Geophysics, Volume 46, Issue 3, p. 189-200.

41. De Vries. J.J (1981), “ Fresh and salt water in the Dutch coastal area in relation to

geomorphological evolution”, Quaternary Geology: a farewell to A.J. Wiggers,

Geologie en Mijnbouw 60, p. 363 – 368.

42. Dongmei Han, Claus Kohfahl, Xianfang Song, Guoqiang Xiao, Jilong

Yang (2011), “Geochemical and isotopic evidence for palaeo-seawater

intrusion into the south coast aquifer of Laizhou Bay, China”, Applied

Geochemistry,2011 | 26 | 5 | 863-883.

43. Edet. A. E, Okereke C.S (2001), “Aregional study of saltwater intrusion in

southeastern Nigeria based on the analysis of geoelectrical an hydrochemiscal

data”, Environmental Geology, 40, p. 1278 - 1289.

44. Eloisa Di Sipio (2011),“Salt Water Intrusion in The Shallow Aquifers of Venice”,

the 20th Saltwater Intrusion Meeting (SWIM), P.59 – 62.

58

45. Evgeny A. Kontar (2006), “Groundwater-seawater interactions in tsunami affected

areas, solutions and applications”, International association of hydrological

sciences association symposia and workshops, 3978.

46. George D. Wardlaw, David L. Valentine (2005), “Evidence for salt diffusion

from sediments contributing to increasing salinity in the Salton Sea,

California”, Springer link.Hydrobiologia, January 2005, Volume 533, Issue 1-

3, pp 77-85.

47. Groen. J, Velstra. J, and Meesters (2000), “Salinization processes in paleowaters

in coastal sediments of Suriname: evidence from 37Cl analysis and diffusion

modeling”, Journal of Hydrology 234, 1-20.

48. Ignacio Morell, Félix Hernández, José M. Marín, Óscar J. Pozo, Juan V. Sancho,

Francisco J. López (2007), “Pesticide residues and transformation products in

groundwater from a Spanish agricultural region on the Mediterranean Coast”,

international journal of environmental analytical chemistry; 88: pp. 409–424.

49. Koch, M. and G. Zhang(1998. ), “Numerical modelling and management of

saltwater seepage from coastal brackish canals in southeast Florida”, In:

Environmental Coastal Regions, C.A. Brebbia, (ed.), pp. 395-404, WIT Press,

Southampton.

50. Kooi. H and Groen. J (2000), “Groundwater resources in coastal areas: past and

ongoing natural processes”, In: Evaluation and Protection of Groundwater

Resources. Proceedings of a IAH conference in Wageningen, September 2000,

Delft, TNO-NITG, pp. 45-57.

51. Naraya .K.A, (2007), “Modelling seawater intrusion in the Burdekin Delta

Irrigation Area, North Queensland, Australia”. Agricultural Water Management

, 89 (3), 217-228.

52. Oki. D.S (1998), “Geohydrology of the central Oahu, Hawaii, ground-water flow

system and numerical simulation of the effects of additional pumping”,Water-

Resources Investigations Report 97-4276, U.S. Geological Survey, 132 pp.

53. Paschke và Hoopes (1984), “Buoyant contaiminant plumes in groundwater”,

Water Resour.Res. v.20,pp1183 -1192.

54. Phatcharasak Arlai (2007), “Numerical Modeling of Possible Saltwater Intrusion

Mechanisms in the Multiple Layer Coastal Aquifer System of the Gulf of

Thailand”, kassel university press GmbH, 2007 - 147 pp.

55. Schincariol. R. A, and Schwartz. F. W (1990) “An experimental investigation of

variable density flow and mixing in homogeneous and heteroge- neous media”,

Water Resour. Res., 26(10), 2317-2329.

59

56. Sherif. M.M (2003), "Seawater Intrusion in the Nile Delta Aquifer: An Overview",

Chapter 20 in "Coastal Aquifers Intrusion Technology: Mediterranean

Countries", IGME, Madrid, Spain.

57. Sung Ho Song (2007), “Electrical Resistivity Survey for Delineating Seawater

Intrusion in a Coastal Aquifer”, Proceedings 1st SWIM-SWICA Joint Saltwater

Intrusion Conference, Cagliari-Chia Laguna, Italy - September 24-29, 2006.

58. Vincent E. A. Post (2004), “Land subsidence and sea level rise threaten the

coastal aquifer of zuid – Holland, the Netherlands”, SWIM. Cartagena 2004,

Spain. (Ed. Araguás, Custodio and Manzano). IGME, pp. 617 -624.

59. Voss.A, Koch. M (2001), “2D and 3D numerical benchmark tests of saltwater

upconing with applications to a formation-water aquifer”, First International

Conference on Saltwater Intrusion and Coastal Aquifers— Monitoring,

Modeling, and Management. Essaouira, Morocco, April 23–25, 2001, pp. 1 – 4.

60. W Gossel, Sefelnasr. A. M, Wycisk. P (2010), “Modelling of paleo-saltwater

intrusion in the northern part of the Nubian Aquifer System, northeast Africa”

DOI: 10.1007/s10040-010-0597-x.

61. Zubari. W. K (1991), “Management of the Rus-Umm Er Radhuma Brackbh

Aquifer in Bahrain”, Second Gulf Water Conference, Water Science and

Technology Association, 5-9 November, 1994, Bahrain, pp. 3449 (in Arabic).

62. Zeynel Demirel (2006), “The Influence of Seawater on a Coastal Aquifer in an

International Protected Area, Göksu Delta Turkey”,Journal of Water Resource

and Protection Vol.2 No.7(2010), Article ID:2244,10 pages.

PHỤ LỤC Phụ lục 1: Mực nước quan trắc

Lỗ khoan X Y cot cao muc nuoc

BV208 576927.20 2047712.00 4.95

BV209 572934.03 2052993.44 4.2

BV211 574308.75 2048902.31 4.1

BV212 576795.03 2045992.83 3.9

BV219 583256.74 2046565.57 4.45

BV220 584121.61 2044300.06 4.44

CK.6A 609609.16 2026684.84 0.05

CK1 614170.00 2020053.00 1.67

CK11 612372.27 2023544.60 2.3

CK13 609568.41 2013307.92 2.18

CK15 615417.58 2021297.10 -1.5

60

CK17 624566.33 2010953.75 2.5

CK18 625439.24 2001722.22 2.47

CK19 630147.58 2008811.18 1.42

CK2 598425.13 2020748.90 0.3

CK20 632369.50 2013836.90 -0.74

CK21 635543.65 2008626.00 3.9

CK22 632866.44 1995543.57 1.05

CK23 643757.98 1996484.47 3.53

CK26 644895.51 1999738.35 3.39

CK27 646641.20 2001801.50 2

CK28 648096.40 1998415.60 1.4

CK29 648572.25 2001246.08 1.9

CK3 601064.00 2022922.00 1.73

CK30 621947.65 2011853.09 2.52

CK31 652355.60 1995082.00 2.1

CK4 601435.02 2026308.30 1.5

CK5 600974.00 2024731.00 2.52

CK7 605971.02 2015397.57 2.98

CK8 606301.00 2022314.00 2.96

CK9 611658.00 2022301.00 1.31

CN1 615996.00 2020793.00 1.63

CN3 615996.10 2020793.65 3.81

CS2 612716.12 2014180.81 0.8

H1 593723.15 2033653.41 0.8

H2 592797.13 2023854.39 1.3

H3 594700.00 2027100.00 1.7

H4 595400.07 2025571.63 -2

H5 597214.25 2024780.13 1.2

H6 597214.25 2024780.13 1.3

H6 597214.25 2024780.13 -0.8

HK.26- 36 579576.75 2044062.66 1.75

HK.27-37 577476.64 2039219.16 1.7

HK.8-8A 606301.57 2022314.56 2.14

HK1 555862.86 2050433.78 1.8

HK10 556342.53 2050874.03 2.43

HK11 556342.53 2050874.03 3.42

HK12 595415.66 2023484.10 1.7

HK14 589122.00 2034110.00 0.77

HK15 588668.00 2035021.00 2.3

HK16 635749.42 1995645.15 2.85

HK17 635749.42 1995645.15 2.85

HK18 639056.50 1995940.30 1.3

HK19 639056.57 1995940.38 0.87

HK2 554607.94 2048970.86 2.7

HK20 588376.41 2034136.08 0.77

61

HK27 577476.00 2039219.00 0.2

HK28 589328.00 2035507.00 0.08

HK29 588993.00 2035530.00 0.98

HK30 595137.03 2028534.40 1.3

HK30 595137.03 2028534.40 0.7

HK32 608101.00 2024800.00 4.63

HK33 608916.24 2025586.47 2.25

HK38 646641.46 1997040.00 2.9

HK4 538661.48 2046390.09 1.17

HK41 637733.87 1998691.55 0.97

HK5 538661.48 2046390.09 1.29

HK6 544810.85 2047210.88 1.7

HK7 544810.85 2047210.88 1.43

HK9 604807.15 2017804.65 2.2

K19 585523.45 2029303.04 -0.17

KA1 640583.46 1996008.29 1.44

KA2 639776.00 1996197.00 0.67

KA3 638768.56 1996355.87 0.48

KA4 637760.33 1996522.35 1.3

NX1 581816.00 2069383.00 2.6

NX2 575493.00 2059311.00 3.05

NX3 584821.00 2058108.00 2.63

QT1-ht 591741.27 2046543.27 0.5

QT2a-HT 586120.48 2036670.30 1.55

QT3b-HT 581821.44 2032431.83 2.5

QT4-HT 607722.80 2025433.84 2.35

QT5a-HT 600699.70 2020075.30 1.58

QT6b-HT 595206.57 2018344.47 0.6

QT7a-HT 598678.11 2035481.70 2.15

STK.56A 601603.06 2036472.98 2.9

STK1022 601393.30 2037237.97 0.98

STK1020 601512.57 2037270.06 -1.58

STK1022A 601393.30 2037237.97 -0.4

STK1022B 601393.30 2037237.97 1.43

STK1034 600629.18 2035857.31 1.67

STK1047 601214.79 2034515.51 1.4

STK1048 601233.02 2034493.94 1.4

STK1054 598443.94 2033733.17 0.9

STK116_II 601186.02 2034519.39 0.65

STK233 601790.02 2037271.97 0.1

STK236 602264.11 2036471.66 0.64

STK25 600350.61 2032259.24 1.26

STK251 600971.77 2037663.05 -0.97

STK252 600538.73 2037707.86 2.25

62

STK555 602553.39 2032987.30 -2.7

STK257 600504.08 2036469.46 -2.58

STK260 601803.14 2037072.72 -0.1

STK262 601565.30 2036476.48 -1.26

STK281 602204.80 2035868.01 -1.42

STK283 602123.83 2368398.00 6

STK309 601055.28 2035971.19 -0.7

STK580 604221.77 2030798.79 -0.6

STK72_IV 601988.40 2035783.15 2.11

TK10 588565.17 2040570.64 0.65

TK11 591606.87 2044538.10 0.5

TK13 593987.36 2038163.71 2.11

TK14 590337.31 2031524.83 3

TK15 591050.51 2028088.85 2.6

TK16 594676.70 2031151.51 1.8

TK17 597020.53 2028931.81 -1.1

TK18 601196.97 2031359.98 2.06

TK20 606805.05 2030261.20 2.1

TK3 577165.32 2038560.46 2.49

TK4 580515.00 2040285.00 1.5

TK54 584862.20 2034116.90 0.18

TK55 585814.38 2036206.43 1.1

TK7 584994.44 2036920.57 1.72

TK6 578842.10 2035300.64 1.65

TK8 588221.32 2043056.91 1.3

TK9 584666.31 2036477.46 1.38

V121 576723.03 2061256.58 2.1

V122 578138.58 2060898.38 2.15

V123 578330.17 2059386.25 2.13

Phụ lục 2: Kết quả quan trắc đông thái nước dưới đất vùng ven biển Hà Tĩnh 10/2013 ÷

4/2014.

Thời gian Tầng qh Tầng qp

QT3-HT QT5-HT QT2a-HT 6/10/2013 0,55 0,50 1,15

12/10/2013 0,55 0,81 1,23 18/10/2013 0,36 0,39 1,07 24/10/2013 0,53 0,48 1,12 30/11/2013 0,53 0,57 1,18 6/11/2013 0,52 0,35 1,18

12/11/2013 0,65 0,51 1,28 18/11/2013 0,50 0,39 1,27 24/11/2013 0,56 0,48 1,30 30/11/2013 0,51 0,41 1,25 6/12/2013 0,57 0,56 1,25

12/12/2013 0,60 0,71 1,27 18/12/2013 0,51 0,35 1,26

63

24/12/2013 0,55 0,54 1,29 30/12/2013 0,57 0,78 1,40 6/1/2014 0,79 0,87 1,45 12/1/2014 0,66 0,95 1,48 18/1/2014 0,65 0,98 1,56 24/1/2014 0,74 1,06 1,52 30/1/2014 0,71 1,17 1,55 6/2/2014 0,93 0,97 1,52 12/2/2014 0,76 0,98 1,48 18/2/2014 0,76 1,02 1,46 24/2/2014 0,72 1,05 1,48 6/3/2014 0,80 1,07 1,42 12/3/2014 0,80 1,08 1,40 18/3/2014 0,80 1,12 1,40 24/3/2014 0,72 1,15 1,41 30/3/2014 0,86 1,10 1,38