Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Địa chất: Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích đệ tứ vùng Nam Định

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HOÀNG VĂN HOAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÙNG NAM ĐỊNH

Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS. Phạm Quý Nhân 2: PGS.TS. Flemming Larsen Hà Nội - 2014

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết

quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công

trình nào khác.

Tác giả luận án Hoàng Văn Hoan

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii

MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... vi

DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................. viii

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

Chương 1 - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ....... 10

1.1. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới ........................ 11

1.1.1. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân ............................. 11

1.1.2. Nhóm nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng tỷ trọng ...... 14

1.1.3. Nhóm nghiên cứu xâm nhập mặn cổ, ứng dụng kỹ thuật đồng vị ........... 15

1.1.4. Nhóm dự báo và đánh giá xâm nhập mặn bằng mô hình số ................... 16

1.1.5. Nhóm nghiên cứu các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn ....................... 17

1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ ở Việt Nam.............................. 18

Chương 2 - SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT ........................................... 29

1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định ................................... 22

2.1. Vị trí vùng nghiên cứu ................................................................................... 29

2.2. Đặc điểm địa chất ........................................................................................... 30

2.2.1. Đặc điểm địa tầng ................................................................................... 30

2.2.2. Đặc điểm cấu trúc vùng nghiên cứu ....................................................... 34

2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn ............................................................................ 40

2.3.1. Các tầng chứa nước ................................................................................ 40

2.3.2. Các thành tạo địa chất nghèo nước, cách nước ..................................... 44

2.3.3. Đặc điểm thuỷ địa hoá ............................................................................ 45

2.3.4. Cấu trúc ĐCTV vùng nghiên cứu ............................................................ 46

2.4. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt ..................................................... 47

2.4.1. Quá trình tiến hóa trầm tích trong Kainozoi .......................................... 47

2.4.2. Giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt ........................... 53

2.5. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt ......................................................... 60

iv

2.5.1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 60

2.5.2. Kết quả nghiên cứu ................................................................................. 63

Chương 3 - NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ MẶN NHẠT NDĐ ..................... 72

2.5.3. Phân tích và thảo luận kết quả ................................................................ 67

3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng ............................................................ 72

3.1.1. Điện trở suất của tầng chứa nước .......................................................... 72

3.1.2. Cơ sở phương pháp trường chuyển ......................................................... 74

3.1.3. Cơ sở phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn) ......................................... 76

3.2. Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển ............................................... 77

3.2.1. Vị trí khu vực khảo sát ............................................................................ 77

3.2.2. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 78

3.2.3. Phân tích kết quả khảo sát ...................................................................... 82

3.3. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt nước dưới đất bằng phương pháp địa vật lý lỗ khoan ...................................................................................................... 84

3.3.1. Vị trí khảo sát và khối lượng thực hiện ................................................... 84

3.3.2. Kết quả xác định hiện trạng phân bố mặm-nhạt theo chiều sâu ............ 84

3.4. Kết quả khoan khảo sát ĐCTV ...................................................................... 86

3.5. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng ...................................... 86

Chương 4 - CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA

NƯỚC PLEISTOCEN ....................................................................................... 96

3.6. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ vùng NĐ .... 91

4.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ .............................. 96

4.1.1. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan ................................................. 96

4.1.2. Đặc trưng của dịch chuyển mặn trong NDĐ ........................................ 100

4.2. Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam Định ....... 104

4.2.1. Khái niệm chung và định hướng nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn thấu

kính nước nhạt, TCN Pleistocen ........................................................... 104

4.2.2. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu ......................... 106

Chương 5 - DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA

NƯỚC PLEISTOCEN ..................................................................................... 123

4.2.3. Xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của chênh lệch mực nước ............................................................................ 117

5.1. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng lớp thấm nước yếu ............ 123

v

5.1.1. Xâm nhập mặn do ảnh hưởng của quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực ........................................................................................... 123

5.1.2. Giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực .... 126

5.2. Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của khai thác ................................................................................................. 127

5.2.1. Kết quả tính toán dịch chuyển biên mặn theo tài liệu quan trắc NDĐ . 127

5.2.2. Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen bằng phương pháp mô hình số ............................................................. 129

5.3. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn vùng Nam Định ................... 139

5.3.1. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn ...................................... 139

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 142

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ .................................. 145

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 148

5.3.2. Giải pháp khai thác, sử dụng nước dưới đất ........................................ 140

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BP Trước thời điểm hiện tại

DIC Hợp chất Cacbon vô cơ

ĐBBB Đồng bằng Bắc Bộ

ĐB-TN Đông bắc - Tây nam

ĐC Địa chất

ĐCTV Địa chất thủy văn

ĐTS Điện trở suất

ĐVL Địa vật lý

Hcp Hạ thấp mực nước cho phép

IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế

M Tổng khoáng hóa

NCKH Nghiên cứu khoa học

NDĐ Nước dưới đất

TB-ĐN Tây bắc - Đông nam

TCN Tầng chứa nước

TDS Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan

TEM Phương pháp trường chuyển

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần đồng vị bền của NDĐ và nước mặt (tháng 5/2010) ....................... 64

Bảng 2.2: Thành phần đồng vị bền của NDĐ tháng 8/2011 và tháng 3/2012 .................... 64

Bảng 2.3: Thành phần đồng vị bền trong nước biển và nước mưa năm 2011 ................... 65

Bảng 2.4: Tuổi của NDĐ xác định qua hoạt độ phóng xạ của 14C trong DIC của NDĐ ... 66

Bảng 2.5: Thành phần đồng vị bền 13C trong NDĐ ........................................................... 66

Bảng 2.6: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền và các đồng vị khí trơ và Triti ........ 67

Bảng 3.1: Tổng hợp kết quả đo trường chuyển khu vực nghiên cứu ................................. 81

Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ vùng nghiên cứu ......................... 87

Bảng 3.3: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng, lỗ khoan VietAS_ND 01 88

Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng lỗ khoan VietAS_ND 02 . 89

Bảng 3.5: Bảng tổng hợp các dạng công tác đã thực hiện phục vụ cho nghiên cứu .......... 92

Bảng 4.1: Kết quả xác định chiều dày lớp trầm tích biển qua kết quả đo ĐVL lỗ khoan 107

Bảng 4.2: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại LK VietAS_ND01 113

Bảng 4.3: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại LK VietAS_ND02 114

Bảng 4.4: Kết quả phân tích thành phần thạch học TCN Pleistocen ................................ 118

Bảng 4.5: Thống kê kết quả xác định hệ số dẫn nước TCN Pleistocen ........................... 119

Bảng 5.1: Kết quả xác định dòng mặn ảnh hưởng tại các vị trí nghiên cứu .................... 125

Bảng 5.2: Thống kê các công trình khai thác nước tập trung ........................................... 133

Bảng 5.3: Thống kê các công trình khai thác lẻ ............................................................... 133

Bảng 5.4: Thống kê các lỗ khoan khai thác nước UNICEF ............................................. 133

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Vị trí vùng nghiên cứu ....................................................................................... 29

Hình 2.2: Địa tầng lỗ khoan TB-DK-1X ........................................................................... 31

Hình 2.3: Kiểu trầm tích biển vùng nghiên cứu ................................................................. 34

Hình 2.4: Cấu trúc địa chất phía tây, tây bắc vùng nghiên cứu ......................................... 36

Hình 2.5: Vị trí vùng nghiên cứu và cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng ............................. 38

Hình 2.6: Sơ đồ vị trí tuyến thăm dò địa chấn 2D ............................................................. 38

Hình 2.7: Các tuyến mặt cắt địa chấn song song với đường bờ biển ................................. 39

Hình 2.8: Dao động mực nước tại lỗ khoan VietAS_ND02, TCN Pleistocen ................... 42

Hình 2.9: Dao động mực nước biển và TCN qp tại lỗ khoan Q225b ................................ 42

Hình 2.10: Diễn biến mực nước các TCN trong khu vực từ 1994 đến 2014 ....................... 43

Hình 2.11: Mực nước biển từ thời kỳ Pleistocen muộn đến nay ......................................... 51

Hình 2.12: Sơ đồ minh họa quá trình tiến hóa trầm tích trong 9.000 năm trở lại đây ......... 54

Hình 2.13: Sơ đồ tiến hóa trầm tích trong kỷ Đệ tứ ............................................................. 55

Hình 2.14: Sơ đồ đẳng áp TCN Pleistocen và vị trí tuyến mặt cắt ...................................... 57

Hình 2.15: Mô hình khái niệm về lịch sử phát triển ĐCTV trong Kainozoi ....................... 58

Hình 2.16: Mô hình 2D mô phỏng quá trình hình thành thấu kính nước nhạt .................... 59

Hình 2.17: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đồng vị và tuyến mặt cắt ................................................... 63

Hình 2.18: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền của các loại nước ............................ 68

Hình 2.19: Sự biến đổi của δ18O trong NDĐ theo chiều sâu ............................................... 68

Hình 2.20: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Triat tại cụm quan trắc Q92 .............. 69

Hình 2.21: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Neogen tại cụm quan trắc Q109 ....... 69

Hình 2.22: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Pleistocen ........................................................................ 70

Hình 2.23: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Neogen ............................................................................ 70

Hình 2.24: Mô hình khái niệm về hướng vận động của NDĐ ............................................. 70

Hình 2.25: Sơ đồ vận động của NDĐ cung cấp cho thấu kính nước nhạt vùng Nam Định 71

Hình 3.1: Khoảng biến đổi giá trị điện trở suất và độ dẫn điện của đất đá ........................ 74

Hình 3.2: Đường đặc tính và nguyên tắc của phương pháp trường chuyển ...................... 75

Hình 3.3: Mô hình dòng xoáy cảm ứng thay đổi theo thời gian ........................................ 76

Hình 3.4: Nguyên lý tổng hợp của Zond đo độ dẫn điện ................................................... 77

Hình 3.5: Vị trí các điểm đo trường chuyển ...................................................................... 78

Hình 3.6: Kết quả đo dòng cảm ứng và mức độ nhiễu tại điểm đo ................................... 79

Hình 3.7: Kết quả giải đoán tài liệu trường chuyển ........................................................... 79

Hình 3.8: Vị trí các cặp số liệu tương quan ....................................................................... 80

Hình 3.9: Tương quan hồi qui giữa TDS và điện trở suất trong vùng nghiên cứu ............ 80

Hình 3.10: Kết quả đo trường chuyển theo tuyến mặt cắt ................................................... 81

Hình 3.11: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 25÷30m (hệ tầng Hải Hưng) ........................... 83

Hình 3.12: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 55÷60m (hệ tầng Vĩnh Phúc) .......................... 83

Hình 3.13: Sơ đồ vị trí lỗ khoan đo ĐVL, lỗ khoan lấy mẫu trầm tích ép nước lỗ rỗng ..... 84

Hình 3.14: Sự phân bố độ dẫn điện của tầng theo chiều sâu ............................................... 85

Hình 3.15: Sự biến đổi độ dẫn điện của tầng và của nước lỗ rỗng theo chiều sâu .............. 90

Hình 3.16: Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và độ dẫn điện của nước lỗ rỗng ......... 90

Hình 3.17: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl- với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng ........ 90

Hình 3.18: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng ....... 90

Hình 3.19: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl- với độ dẫn điện của tầng ...................... 91

Hình 3.20: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của tầng .................... 91

Hình 3.21: Mặt cắt thủy địa hóa - phân bố hàm lượng TDS của nước lỗ rỗng .................... 91

Hình 3.22: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Holocen ........................................ 93

Hình 3.23: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Pleistocen ...................................... 93

Hình 3.24: Kết quả xác định ranh giới mặn-nhạt TCN Pleistocen vùng nghiên cứu .......... 94

Hình 3.25: Mô hình khái niệm phân bố mặn nhạt theo tuyến mặt cắt ................................. 94

Hình 4.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tán cơ học trong các điều kiện ........ 97

Hình 4.2: Đường dòng trong môi trường lỗ hổng dưới tác dụng của QT phân tán TĐL .. 98

Hình 4.3: Mô phỏng quãng đường DCVC trong MT chất lỏng và MT trầm tích ........... 100

Hình 4.4: Cân bằng thủy tĩnh giữa nước mặn và nhạt ..................................................... 102

Hình 4.5: Phân bố mặn nhạt NDĐ trong cồn cát ven biển .............................................. 102

Hình 4.6: Dòng chảy mặn do ảnh hưởng của tỷ trọng ..................................................... 103

Hình 4.7: Sơ đồ vị trí khảo sát sự phân bố của lớp thấm nước yếu ................................. 108

ix

Hình 4.8: Phân bố của lớp thấm nước yếu theo chiều sâu ............................................... 108

Hình 4.9: Sơ đồ đẳng chiều dày lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển vùng Nam Định ... 109

Hình 4.10: Phân bố theo chiều sâu của đồng vị bền và EC tại LK VietAS_ND01 ........... 111

Hình 4.11: Thành phần đồng vị bền của nước lỗ rỗng, nước biển và nước TCN qp ......... 111

Hình 4.12: Thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán ............................................................ 112

Hình 4.13: Kết quả xác định hệ số khuếch tán .................................................................. 112

Hình 4.14: Kết quả mô hình 1D, mô phỏng diễn biến nồng độ muối theo thời gian, ........ 113

Hình 4.15: Phân bố độ dẫn điện, hàm lượng Cl-, δ18O trên cơ sở phân tích nước lỗ rỗng và kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND01 ................................................. 115

Hình 4.16: Phân bố độ dẫn điện, hàm lượng Cl-, δ18O trên cơ sở phân tích nước lỗ rỗng và kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND02 ................................................. 115

Hình 4.17: Tương quan giữa độ mặn (Cl-) và nguồn gốc của NDĐ (δ18O) ....................... 116

Hình 4.18: Xâm nhập mặn TCN từ lớp sét nguồn gốc biển .............................................. 116

Hình 4.19: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen từ năm 1994 đến năm 2014 ................. 120

Hình 4.20: Sơ đồ đẳng áp và hướng dòng chảy NDĐ, TCN qp (năm 2012) .................... 121

Hình 4.21: Mặt cắt mô phỏng cơ chế xâm nhập mặn vùng Nam Định ............................. 122

Hình 5.1: Dòng mặn ảnh hưởng tới TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu ................... 125

Hình 5.2: Diễn biến mặn nhạt TCN Pleistocen trên cơ sở kết quả khảo sát .................... 128

Hình 5.3: Số liệu quan trắc thành phần hóa học NDĐ tầng qp tại ranh giới mặn-nhạt ... 128

Hình 5.4: Cấu trúc các lớp trong mô hình khu vực Nam Định ....................................... 130

Hình 5.5: Diễn biến mực nước tại công trình quan trắc Q109, TCN Holocen ................ 131

Hình 5.6: Xây dựng ô lưới trên mô hình GMS ................................................................ 131

Hình 5.7: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q108a .......... 133

Hình 5.8: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q109a .......... 134

Hình 5.9: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q110a .......... 134

Hình 5.10: Phân bố hàm lượng TDS ban đầu .................................................................... 135

Hình 5.11: Diễn biến mực nước và dân số theo thời gian ................................................. 135

Hình 5.12: Tương quan giữa dân số và độ sâu mực nước tại LK quan trắc Q109a ........... 135

Hình 5.13: Đồ thị gia tăng dân số theo thời gian ............................................................... 136

Hình 5.14: Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp, kịch bản 1 ...... 136

x

Hình 5.15: Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp, kịch bản 2 ...... 137

Hình 5.16: Vị trí các điểm quan trắc diễn biến hàm lượng TDS trên mô hình .................. 138

Hình 5.17: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB01 (kịch bản 1) .................................... 138

Hình 5.18: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB01 (kịch bản 2) .................................... 138

Hình 5.19: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB02 (kịch bản 1) .................................... 138

Hình 5.20: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB02 (kịch bản 2) .................................... 138

Hình 5.21: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB03 (kịch bản 1) .................................... 139

Hình 5.22: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB03 (kịch bản 2) .................................... 139

Hình 5.23: Sơ đồ phân bố dân cư trong vùng nghiên cứu ................................................. 141

xi

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3.260km, khu vực ven biển là nơi tập trung

dân cư, trung tâm kinh tế, giao thông quan trọng của đất nước. Ở đó, nhu cầu sử dụng

nước cho sinh hoạt, sản xuất không ngừng tăng lên cùng với sự phát triển kinh tế-xã

hội. Do vậy, khả năng xâm nhập của nước mặn vào các tầng chứa nước (TCN), thấu

kính nước nhạt đang có nguy cơ ngày càng gia tăng, đặc biệt trong điều kiện biến đổi

khí hậu, nước biển dâng hiện nay, mà nước ta là một trong các quốc gia chịu ảnh

hưởng mạnh mẽ nhất.

Nằm ở phía đông nam đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB), trên địa bàn các huyện Hải

Hậu, Nghĩa Hưng, một phần các huyện Giao Thủy, Xuân Trường, Nam Trực, Trực

Ninh, tỉnh Nam Định và một phần các huyện Kim Sơn, Yên Khánh, Hoa Lư, TP.

Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình tồn tại thấu kính nước dưới đất (NDĐ) nhạt trong các trầm

tích Kainozoi, thấu kính này phân bố ở các độ sâu từ 60÷70m đến trên 120m. Hiện

nay, nguồn NDĐ này đang được khai thác để phục vụ cho ăn uống, sinh hoạt và sản

xuất của nhân dân trong vùng với số lượng lỗ khoan khai thác cũng như lưu lượng

khai thác tăng nhanh do nhu cầu sử dụng lớn.

Với trữ lượng khai thác tiềm năng của thấu kính chỉ khoảng 203.445 m3/ngđ

[50], mà nhu cầu khai thác lớn, trong khi đó mực nước có xu hướng hạ thấp đáng kể

(0,5m đến 0,7m/năm). Chính vì vậy, nguy cơ xâm nhập mặn đã và đang diễn ra do

các hoạt động khai thác NDĐ và trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng trên

toàn cầu.

Để giải quyết vấn đề phát triển bền vững của vùng, cần thiết phải nghiên cứu sự

phân bố, hình thành, biến đổi chất và lượng của thấu kính nước nhạt này nhằm phục

vụ cho việc khai thác bền vững, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của địa phương.

2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục đích: Đề tài “Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định” với các mục đích:

2

- Nghiên cứu quá trình hình thành thấu kính nước nhạt;

- Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ trong vùng nghiên cứu;

- Xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen;

- Đánh giá vai trò của các cơ chế trong quá trình xâm nhập mặn thấu kính

nước nhạt.

Nhiệm vụ: Để thực hiện được mục đích nghiên cứu trên, nhiệm vụ cơ bản của luận

án được xác định là:

(cid:1) Nghiên cứu cấu trúc địa chất (ĐC), địa chất thủy văn (ĐCTV) ảnh hưởng

đến quá trình hình thành thấu kính nước nhạt;

(cid:1) Phân tích, đánh giá và xác lập các tương quan giữa các thông số ĐCTV

với các thông số địa vật lý (ĐVL), qua đó đánh giá hiện trạng phân bố

mặn-nhạt của NDĐ;

(cid:1) Nghiên cứu sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển

và ảnh hưởng của nó tới TCN Pleistocen;

(cid:1) Nghiên cứu, xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt trong

TCN Pleistocen, trầm tích Đệ tứ;

(cid:1) Thiết lập mô hình dòng chảy NDĐ trong TCN Pleistocen, mô phỏng sự

phân bố, dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt trong vùng nghiên cứu và dự

báo diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian và theo tình hình khai thác

nước trong vùng.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nước dưới đất, TCN Pleistocen vùng Nam Định;

Phạm vi nghiên cứu: Diện phân bố thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen

vùng Nam Định và các khu vực liên quan.

4. Nội dung nghiên cứu

(cid:1) Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ trong trầm tích Đệ tứ vùng

Nam Định bằng các phương pháp ĐVL: phương pháp trường chuyển

(TEM) và phương pháp ĐVL lỗ khoan;

3

(cid:1) Lấy mẫu, phân tích thành phần hóa, đồng vị phóng xạ, đồng vị bền của

các mẫu nước tại các lỗ khoan đang khai thác và quan trắc trong vùng

nghiên cứu để đánh giá chất lượng, tuổi, nguồn gốc,... của NDĐ trong

vùng nghiên cứu;

(cid:1) Xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen; (cid:1) Giải đoán tài liệu ĐVL lỗ khoan, phân chia và liên kết địa tầng, lập mặt

cắt địa chất, địa chất thuỷ văn, tài liệu ĐVL điện, vẽ mặt cắt điện, phân

chia địa tầng;

(cid:1) Khoan, lấy mẫu đất nguyên dạng trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc

biển, ép nước lỗ rỗng, phân tích thành phần hóa học, thành phần đồng vị

bền và đánh giá sự phân bố độ mặn theo chiều sâu;

(cid:1) Khoan các lỗ khoan ĐCTV (chùm lỗ khoan thí nghiệm) xác định địa

tầng, các thông số ĐCTV, lấy mẫu nước phân tích chất lượng, bơm hút

nước thí nghiệm xác định quan hệ thuỷ lực giữa nước mặt với NDĐ và

các TCN với nhau;

(cid:1) Xây dựng mô hình dòng chảy TCN Pleistocen, mô phỏng sự phân bố,

dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt và dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo

thời gian với điều kiện khai thác trong vùng nghiên cứu;

5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận: Nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ nói chung và xâm nhập mặn TCN

trầm tích Đệ tứ nói riêng đã được các nhà khoa học đề cập đến và nghiên cứu từ lâu.

Do vậy, tiếp thu, kế thừa và áp dụng các giải pháp công nghệ mới trên cơ sở các cách

tiếp cận chính sau:

- Cách tiếp cận thực tế: khảo sát thực địa chi tiết càng nắm bắt rõ hơn, chính

xác hơn đặc điểm địa hình, địa mạo, ĐC, ĐCTV, từ đó xác định phạm vi phân bố,

hiện trạng và diễn biến của chất lượng cũng như các quy luật thay đổi của các dấu

hiệu chuyên môn, nhằm đánh giá và xác định đối tượng chính cho hướng nghiên cứu

của đề tài phù hợp và giải quyết mục tiêu nghiên cứu. Đây là cách tiếp cận kinh điển

4

trong điều tra ĐCTV nói chung và nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ nói riêng. Từ đó

đưa ra các giải pháp, cũng như hướng nghiên cứu hợp lý và khả thi.

- Tiếp cận các kết quả nghiên cứu trước đó: trong hơn 30 năm qua, ở vùng

Nam Định đã có hàng chục phương án tìm kiếm thăm dò, đánh giá trữ lượng và điều

tra hiện trạng khai thác, xâm nhập mặn… được thực hiện và đã có hơn 60 lỗ khoan

tìm kiếm, thăm dò, quan trắc NDĐ trên toàn vùng và rất nhiều lỗ khoan lớn nhỏ đang

khai thác. Việc thu thập, khai thác, sử dụng và kế thừa tối đa các tài liệu, công trình

đã có sẽ giúp hạn chế (giảm) khối lượng khảo sát, đo đạc, đồng thời định hướng đánh

giá, xác định nguồn hình thành, phân bố, bổ cập, hiện trạng mặn-nhạt cũng như diễn

biến xâm nhập mặn.

- Tiếp cận các phương pháp điều tra đánh giá hiện đại, tiên tiến: việc nghiên

cứu và đánh giá tài nguyên NDĐ, quy luật biến đổi chất lượng, trữ lượng và đặc biệt

là khả năng biến đổi và phân bố tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS), độ dẫn điện,

thành phần đồng vị... trong NDĐ theo diện và theo chiều sâu đã được các nhà khoa

học trên thế giới và trong nước dày công nghiên cứu, áp dụng và đã đem lại hiệu quả

cao. Do vậy, việc tiếp cận và áp dụng các phương pháp nghiên cứu hợp lý sẽ có tính

khả thi cao và đem lại hiệu quả tốt đối với vùng nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu: Ngoài các phương pháp nghiên cứu truyền thống như:

tiếp thu, kế thừa, điều tra, khảo sát…, tác giả luận án đã sử dụng kết hợp các phương

pháp sau:

- Phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực: nghiên cứu, đánh giá mức độ, khả

năng nhiễm mặn, các thông số ĐCTV có liên quan tới khả năng dịch chuyển vật chất

trong môi trường NDĐ;

- Phương pháp ĐVL: với mục tiêu nghiên cứu, xác định hiện trạng phân bố

mặn nhạt, phương pháp áp dụng có thể thực hiện tốt mục tiêu này trong vùng nghiên

cứu là phương pháp trường chuyển và các phương pháp ĐVL lỗ khoan, qua việc xác

định khả năng dẫn điện của đất đá.

- Phương pháp đồng vị: xác định tuổi, quan hệ thủy lực giữa các TCN và nguồn

gốc, nguồn bổ cập của NDĐ;

5

- Phương pháp mô hình hóa: mô phỏng điều kiện, quá trình diễn biến và dự báo

xâm nhập mặn, dịch chuyển vật chất trong NDĐ như GMS, Modflows, SEAWAT...;

- Phương pháp chuyên gia: trao đổi, học tập từ các chuyên gia và các nhà khoa

học thông qua việc tổ chức hội thảo xin ý kiến góp ý, hướng dẫn, bổ sung kiến thức

từ các nhà khoa học, chuyên gia trong và ngoài nước.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học:

Luận án đã góp phần làm sáng tỏ quá trình hình thành, nguồn gốc và nguồn bổ

cập cho thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen qua việc phân tích và đánh giá ảnh

hưởng của cấu trúc địa chất, ĐCTV và lịch sử phát triển địa chất. Xác định cơ chế

xâm nhập mặn và vai trò của các cơ chế trong quá trình xâm nhập mặn thấu kính

nước nhạt trong trầm tích Đệ tứ ở vùng nghiên cứu. Tác giả đã thiết lập được các

phương trình tương quan giữa các thông số ĐCTV với thông số ĐVL và đồng vị với

hệ số tương quan cao. Đây là cơ sở áp dụng cho vùng nghiên cứu và các vùng có điều

kiện địa chất, ĐCTV tương tự trong việc giải đoán, tính toán và nghiên cứu ĐCTV,

ĐVL và ĐCTV đồng vị.

Ý nghĩa thực tiễn:

Luận án đã xác định được hiện trạng phân bố mặn nhạt NDĐ, đánh giá và dự

báo diễn biến xâm nhập mặn ở vùng nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu của luận án có

thể là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý, quy hoạch tài nguyên nước, các nhà

hoạch định chính sách và các nhà khoa học nhằm phục vụ khai thác và sử dụng bền

vững nguồn tài nguyên NDĐ quý giá này.

7. Luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định được hình

thành trong suốt lịch sử phát triển địa chất, ĐCTV của vùng và có sự bổ cập liên tục

bởi nước nhạt trong các thành tạo chứa nước bên dưới; nguồn bổ cập cho thấu kính

nước nhạt này từ phía tây và tây bắc.

6

Luận điểm 2: Thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định bị

xâm nhập mặn do chênh lệch áp lực giữa vùng nước nhạt với vùng nước mặn phía

bắc và đông bắc của thấu kính và do lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển phủ bên trên

thông qua nhiều quá trình hóa lý phức tạp, trong đó quá trình khuếch tán và phân dị

trọng lực đóng vai trò chính.

8. Những điểm mới của luận án

- Tác giả sử dụng các kết quả phân tích thành phần hóa học, thành phần đồng vị

của nước lỗ rỗng được ép ra từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển, kết hợp các kết

quả đo ĐVL lỗ khoan, xác định sự biến đổi độ dẫn điện, nghiên cứu sự biến đổi tổng

hàm lượng chất rắn hòa tan của nước lỗ rỗng theo chiều sâu và phân tích các quá

trình ảnh hưởng của chúng tới TCN Pleistocen trong vùng nghiên cứu.

- Luận án đã áp dụng phương pháp ĐVL lỗ khoan, phương pháp trường chuyển

kết hợp với các phương pháp ĐCTV để xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt của các

nguồn mặn phân bố trong các TCN và lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển trong trầm

tích Đệ tứ.

- Tác giả đã thiết lập được tương quan giữa các kết quả phân tích thành phần hóa học của NDĐ (Cl-, TDS) với các thông số ĐVL như: độ dẫn điện, điện trở suất

(ĐTS) của đất đá trong vùng nghiên cứu; qua đó có thể xác định, đánh giá chất lượng

NDĐ qua các thông số ĐVL trên cơ sở các phương trình có hệ số tương quan cao.

9. Cơ sở tài liệu

9.1. Tài liệu thu thập:

Các tài liệu và thông tin thu thập được từ các đề tài, dự án khác nhau. Đó là các

báo cáo khoa học, báo cáo tổng kết đề tài đã công bố:

(cid:1) Các tài liệu về đặc điểm và cấu trúc địa chất, ĐCTV vùng Nam Định,

Ninh Bình và thềm lục địa vùng nghiên cứu;

(cid:1) Các tài liệu điều tra, khảo sát chất lượng nguồn nước, hiện trạng khai

thác, sử dụng NDĐ;

(cid:1) Các kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ;

7

(cid:1) Các tài liệu về địa tầng, phân tầng ĐCTV; (cid:1) Tài liệu quan trắc chất lượng và mực NDĐ tại các lỗ khoan trong mạng

lưới quan trắc quốc gia từ năm 1994 đến 2014.

9.2. Kết quả thí nghiệm, nghiên cứu hiện trường và trong phòng thực hiện

riêng phục vụ cho đề tài luận án:

Luận án đã sử dụng các nguồn số liệu, kết quả thí nghiệm hiện trường và trong

phòng do chính tác giả và các cộng tác viên trực tiếp tiến hành trong vùng nghiên

cứu, phục vụ riêng cho đề tài luận án bao gồm:

(cid:1) Tài liệu xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ trong vùng nghiên

cứu bằng phương pháp trường chuyển (61 điểm) và 22 lỗ khoan nông;

(cid:1) Các tài liệu ĐVL lỗ khoan của 16 lỗ khoan; (cid:1) Tài liệu xác định thông số ĐCTV của TCN Pleistocen từ kết quả khoan

02 chùm lỗ khoan và hút nước thí nghiệm tại 03 chùm lỗ khoan;

(cid:1) Kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ (59 mẫu) và nước lỗ rỗng (27

mẫu) theo chiều sâu tại 02 vị trí;

(cid:1) Các kết quả phân tích thành phần đồng vị bền (87 mẫu), đồng vị phóng

xạ (32 mẫu) và đồng vị khí trơ (8 mẫu) của NDĐ, nước lỗ rỗng, nước

mặt, nước mưa trong 2 năm và nước biển;

(cid:1) Kết quả quan trắc chất lượng nước và mực NDĐ.

10. Cấu trúc luận án

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất.

1.1. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trên thế giới;

1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất ở Việt Nam;

1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất, địa chất thủy văn vùng Nam Định.

Chương 2: Sự hình thành thấu kính nước nhạt.

2.1. Vị trí vùng nghiên cứu;

2.2. Đặc điểm địa chất;

2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn;

8

2.4. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt;

2.5. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt.

Chương 3: Nghiên cứu hiện trạng phân bố mặn-nhạt nước dưới đất.

3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng;

3.2. Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển;

3.3. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt nước dưới đất bằng phương pháp

địa vật lý lỗ khoan;

3.4. Kết quả khoan khảo sát địa chất thủy văn;

3.5. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng;

3.6. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt của nước

dưới đất vùng Nam Định.

Chương 4: Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt tầng chứa nước

Pleistocen.

4.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong nước dưới đất;

4.2. Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, tầng chứa nước

Pleistocen vùng Nam Định;

Chương 5: Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt tầng chứa nước

Pleistocen.

5.1. Xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen do ảnh hưởng lớp thấm

nước yếu nguồn gốc biển;

5.2. Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, tầng chứa nước

Pleistocen do ảnh hưởng của khai thác;

5.3. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn.

Kết luận và kiến nghị

11. Lời cảm ơn

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất Thuỷ văn, Khoa Địa chất,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Quý

Nhân (Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội) và PGS.TS. Flemming

Larsen (Cục Địa chất Đan Mạch).

9

Trong suốt thời gian nghiên cứu, viết luận án, tác giả đã nhận được động viên,

hướng dẫn tận tình của Tiểu ban hướng dẫn. Tác giả cũng luôn nhận được sự giúp đỡ,

góp ý và động viên của các thầy cô giáo Bộ môn Địa chất Thuỷ văn, tập thể cán bộ và

đội ngũ khoa học Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài

nguyên nước miền Bắc, Hội Địa chất thuỷ văn Việt Nam… Các nhà khoa học và

chuyên môn: PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS. Nguyễn Kim Ngọc, PGS.TS. Đoàn

Văn Cánh, PGS.TS. Phan Ngọc Cừ, TS. Đặng Đình Phúc, TS. Đặng Đức Nhận,

PGS.TS. Nguyễn Văn Đản, PGS.TS. Nguyễn Văn Hoàng, TS. Vũ Kim Tuyến, TS.

Nguyễn Thị Thanh Thủy, TS. Dương Thị Thanh Thủy, ThS. Kiều Thị Vân Anh,

GS.TS. Dieke Postma, TS. Frank Wagner, PGS.TS. Christiansen V. Anders, ThS.

Trần Vũ Long, ThS. Đặng Trần Trung, ThS. Nguyễn Thế Chuyên, ThS. Trần Thành

Lê và các đồng nghiệp trong dự án VietAS cũng như nhiều cán bộ khoa học, chuyên

môn trong và ngoài trường.

Tác giả cũng xin cảm ơn dự án nghiên cứu Asen trong nước ngầm (VietAS)

pha II, được tài trợ bởi Cơ quan phát triển quốc tế Đan Mạch (DANIDA), đã cho tác

giả cơ hội được học tập, nghiên cứu và tự thực hiện các công tác thực địa, phân tích

và thí nghiệm theo hướng nghiên cứu của đề tài luận án. Qua đây tác giả cũng xin

chân thành cảm ơn sự hợp tác và giúp đỡ của dự án Tăng cường bảo vệ NDĐ ở Việt

Nam (IGPVN), do chính phủ CHLB Đức tài trợ; Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ

Môi trường và Phát triển bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Hà Nội đã tạo điều kiện cho tác giả tiến hành thí nghiệm ép nước lỗ rỗng cũng như hỗ

trợ tác giả trong công tác lấy mẫu và phân tích mẫu; Cục Địa chất Đan Mạch (GEUS)

đã tạo điều kiện cho tác giả tiến hành các thí nghiệm và hỗ trợ thiết bị đo trường

chuyển và ĐVL lỗ khoan.

Đặc biệt, tác giả xin cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường ĐH Mỏ - Địa

chất, lãnh đạo Khoa Địa chất và Phòng Đào tạo Sau đại học đã giúp đỡ và tạo điều

kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành bản luận án của mình.

Một lần nữa tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với tất cả

những giúp đỡ quý báu đó!

10

Chương 1 - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC

DƯỚI ĐẤT

Xâm nhập mặn (saltwater intrusion) NDĐ là quá trình làm tăng nồng độ muối

(chủ yếu là NaCl) trong nước nhạt và thu hẹp không gian của các thể chứa nước nhạt.

Vấn đề này đã trở thành mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học Việt Nam và trên

thế giới, như ở Hà Lan, Surianam, Tây Ban Nha, Canada, Mỹ, Nga, Trung Quốc,

Nhật Bản, Thái Lan, Nam Mỹ, v.v. đặc biệt là các quốc gia tiếp giáp với biển, các

nước chịu tác động của dao động mực nước biển hiện tại và trong quá khứ. Nhiều hội

thảo khoa học được tổ chức định kỳ (2 năm một lần) xoay quanh nội dung nghiên cứu

này như: Hội thảo quản lý tầng chứa nước ven biển Châu Á - Thái Bình Dương

(APCAMM), Hội thảo quản lý tài nguyên tầng chứa nước quốc tế (ISARM), Hội thảo

xâm nhập mặn (SWIM),... đều liên quan đến vấn đề xâm nhập mặn NDĐ.

Với khái niệm nêu trên, nghiên cứu sự xâm nhập mặn NDĐ các thể nước nhạt

cần phải giải quyết hàng loạt vấn đề:

- Sự phân bố của các thể chứa nước nhạt và mối quan hệ của nó với các nguồn

mặn. Thực tế hiện nay, người ta thường sử dụng tiêu chuẩn quy định độ tổng khoáng

hóa (M) hay TDS của nước là 1g/l làm ranh giới khoanh định nước mặn và nước

nhạt: Các vùng nước nhạt có M hoặc TDS <1g/l, nước mặn có M hoặc TDS ≥1g/l;

- Nghiên cứu về quá trình hình thành các thấu kính nước nhạt, xác định các

nguồn mặn, các cơ chế xâm nhập của nước mặn trong cùng hệ thống thủy lực; do vận

động của nước mặn từ các TCN mặn khác đến thông qua các cửa sổ ĐCTV; xâm

nhập từ nước mặn chứa trong các lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển nằm trên hoặc

dưới TCN nhạt...

- Nghiên cứu các quá trình lý, hóa sinh gây nhiễm mặn như quá trình hỗn hợp

(nước trong cùng tầng chứa, hay hỗn hợp do nước trầm nén từ các lớp thấm nước

yếu), quá trình khuếch tán, phân dị trọng lực, quá trình trầm nén, quá trình hòa tan...

11

- Xác định và dự báo xu thế biến đổi của các TCN, thấu kính nước nhạt do biến

đổi của các yếu tố tự nhiên (thủy văn, khí hậu, nước biển dâng...) và yếu tố nhân tạo

(khai thác nước, khai thác khoáng sản, xây dựng các công trình thủy lợi v.v.).

Để giải quyết được các vấn đề nêu trên, việc nghiên cứu xâm nhập mặn cần

phân tích đánh giá các yếu tố địa chất (địa tầng, địa chất cấu tạo, thạch học, vận động

kiến tạo, lịch sử địa chất, đặc biệt là các hoạt động tân kiến tạo, quá trình biển tiến,

biển thoái); các tính chất thủy động lực của đất đá chứa nước, các yếu tố liên quan

đến vận động của nước, không chỉ ở hiện tại mà cả các thời kỳ trước đây trong kỷ Đệ

tứ, các yếu tố liên quan như khí hậu, thủy văn, đặc biệt là hải văn và kể cả cổ khí hậu,

cổ địa lý, các hoạt động kinh tế xã hội của con người. Đồng thời cần sử dụng các

phương pháp phân tích địa chất, phương pháp ĐVL, các phương pháp phân tích hóa

lý, phương pháp phân tích đồng vị, phương pháp mô hình số để nghiên cứu.

Chính sự phức tạp, đa dạng đó mà nghiên cứu xâm nhập mặn đã có sức hấp hẫn

và lôi cuốn các nhà khoa học không chỉ trong chuyên ngành địa chất, ĐCTV mà cả

các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác như ĐVL, Vật lý, Hóa học, Toán học...

1.1. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới

Trên cơ sở tổng hợp và phân tích các công trình khoa học đã công bố về nghiên

cứu xâm nhập mặn trên thế giới cho thấy, tất cả các công trình nghiên cứu đều sử

dụng kết hợp các phương pháp khác nhau để giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó, từ

đánh giá hiện trạng, xác định nguyên nhân,... cho đến đưa ra giải pháp khắc phục, hạn

chế xâm nhập mặn NDĐ. Do đó, có thể trình bày theo nhóm các kết quả đã công bố

trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu như sau:

1.1.1. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân

Trong công trình nghiên cứu của J.J. De Vries, 1981 [47] đã kế thừa các kết quả

nghiên cứu trước đó (từ năm 1918 đến năm 1981) của rất nhiều các tác giả nghiên

cứu về xâm nhập mặn NDĐ ở Hà Lan. 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 của các thể

chứa nước mặn, nhạt ở các vùng ven biển. Tác giả W. K. Zubari, 1999 [122] đã phân

ra một số kiểu nhiễm mặn TCN và đề xuất các khả năng quản lý chất lượng nước

12

được xem xét và xếp thứ tự ưu tiên. Cũng trên cơ sở phân tích, đánh giá, các tác giả

H. Kooi và J. Groen, 2000 [80], ở Trường Đại học Vrije, Hà Lan đã nghiên cứu về

các cơ chế xâm nhập mặn liên quan tới quá trình biển tiến, bằng cách 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 mực áp lực. Từ kết quả chỉnh lý mô hình trên cơ sở kết quả quan trắc

từ thí nghiệm, các tác giả đã đưa ra 4 cơ chế xâm nhập mặn của nước biển vào TCN

trong thời kỳ biển tiến:

(cid:2) Xâm nhập mặn theo phương ngang do quá trình biển tiến chậm vào tầng

trầm tích chứa nước có hệ số thấm cao;

(cid:2) Xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do quá trình biển tiến nhanh vào

tầng trầm tích có hệ số thấm cao;

(cid:2) Xâm nhập mặn xảy ra do quá trình khuếch tán trong thời kỳ biển tiến

nhanh vào các trầm tích có hệ số thấm nhỏ (sét, sét pha);

(cid:2) Kết hợp cả xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do quá trình khuếch

tán từ các trầm tích biển hạt mịn và quá trình đối lưu trong thời kỳ biển tiến

nhanh cho TCN có tầng sét nguồn gốc biển nằm trên.

Vào năm 2001, A.E. Edet [52], đã sử dụng phương pháp đo sâu điện kết hợp

với số liệu phân tích thành phần hoá học NDĐ để nghiên cứu sự phân bố mặn nhạt

TCN ở vùng ven biển Nigeria. Theo S.K. Isuka và S.B. Gingerich, 1998 [73], thì đới

chuyển tiếp mặn-nhạt xác định theo công thức của Ghyben-Herzberg không áp dụng

được trong trường hợp áp lực nước tại các độ sâu khác nhau trên mặt cắt thẳng đứng

và đề xuất công thức xác định đới chuyển tiếp mặn-nhạt dựa vào số liệu phân bố áp

lực nước theo phương thẳng đứng.

Việc xác định ảnh hưởng của khai thác NDĐ đến xâm nhập mặn ở đồng bằng

Burdekin, Australia, đã được K. A. Narayan, 2004 [88] 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 [106] đã sử dụng phương pháp đo sâu

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

13

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.

Lars Nielsen, 2007 [81] đã sử dụng phương pháp TEM kết hợp với tài liệu địa

chất và kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ để phân chia ra các ranh giới

mặn-nhạt cho các TCN ở vùng đồng bằng Keta (Ghana). Trong nghiên cứu xác định

hiện trạng nhiễm mặn vùng đông nam đảo Sicily, tác giả Evgeny A. Kontar, 2006

[55] đã sử dụng kết quả phương pháp TEM 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 như độ

lỗ rỗng, tính thấm và xác định trực tiếp độ dẫn điện của đất đá chứa 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 cho các lớp đất đá phân bố theo diện cũng như theo

chiều sâu. Ngoài ra, Peter Bauer Gottwein, 2009 [94] cũng áp dụng phương pháp

TEM kết hợp kết quả phân tích thành phần hóa học của nước và mô hình SEAWAT

để xác định dị thường mặn tại phía bắc đồng bằng Okavango, Botswana. Tác giả này

đã đánh giá, phương pháp TEM là phương pháp không chỉ hữu ích để tìm kiếm

khoáng sản mà còn là công cụ rất tốt để nghiên cứu hiện trạng mặn-nhạt các TCN,

đặc biệt là đối với TCN trầm tích bở rời ở các vùng ven biển.

Trong luận án Tiến sĩ của Desirée S. A. Craig, 2008 [46], tác giả đã nghiên cứu

xác định ranh giới nước mặn TCN nông, không áp đồng bằng châu thổ Rangitikei.

Tác giả sử dụng các phương pháp ĐVL (phương pháp đo đa cực và phương pháp

TEM) kết hợp phương pháp thủy địa hóa, nghiên cứu xác định ranh giới mặn-nhạt.

Trên cơ sở xác định thành phần thạch học và các chỉ tiêu phân tích thành phần hóa - và Cl- là các ion chính học của NDĐ tác giả xác định được các ion Ca2+, Na+, HCO3

ảnh hưởng tới độ dẫn điện và hệ số thành hệ của TCN khu vực đồng bằng Rangitikei.

Trong nghiên cứu của Eloisa Di Sipio, 2011 [54], đã sử dụng tổ hợp phương pháp

nghiên cứu hiện trạng nhiễm mặn NDĐ ở Italia, đưa ra đánh giá về tác động của quá

trình xâm nhập mặn đến cơ sở hạ tầng đô thị và đưa ra dự báo về sự biến đổi hiện

14

trạng nhiễm mặn trong vùng. Để đánh giá về hiện trạng xâm nhập mặn tác giả đã sử

dụng các tài liệu ĐVL lỗ khoan như độ dẫn của TCN và nhiệt độ.

1.1.2. Nhóm nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng của tỷ trọng

Paschke và Hoopes, 1984 [92] đã làm thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của tỷ

trọng đến sự dịch chuyển của chất gây ô nhiễm. Trong nghiên cứu này, các tác 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. Các tác giả đã phân tích và kết luận: sự dịch chuyển này là

do cơ chế khuếch tán và phân dị trọng lực gây ra, do ảnh hưởng của chênh lệch nồng

độ và tỷ trọng. Schincariol và Schwartz, 1990 [99] cũng đã tìm hiểu quá trình hòa tan

của các dòng chất lỏng có tỷ trọng khác nhau trong môi trường lỗ rỗng.

Koch và Zhang, 1992 [78] đã chỉ ra rằng, sự dịch chuyển của dung dịch hỗn

hợp không chỉ do chênh mực áp lực hay quá trình phân tán mà còn do quá trình đối

lưu gây ra bởi sự chênh lệch về tỷ trọng ảnh hưởng đến sự dịch chuyển vật chất.

Trong luận án Tiến sĩ của Vincent E.A. Post, 2004 [113] đề cập đến quá trình

xâm nhập mặn NDĐ ở vùng ven biển của Hà Lan do quá trình biển tiến trong

Holocen, tác giả phân tích mối quan hệ giữa quá trình xâm nhập mặn NDĐ và lịch sử

phát triển địa chất trong vùng nghiên cứu, xác định mức độ ảnh hưởng của tuổi và

nguồn gốc của NDĐ (lợ và mặn) trên cơ sở đồng vị bền và đồng vị phóng xạ. Trong

nghiên cứu của George D. Wardlaw và David L. Valentine, 2005 [60] tại vùng

Salton, bang California, Mỹ về ảnh hưởng của khuếch tán độ mặn trong trầm tích,

góp phần làm tăng độ mặn trong nước hồ Salton Sea. Với diện tích bề mặt khoảng 980km2, Salton Sea là hồ nước mặn lớn nhất bang California, theo số liệu quan trắc

cho thấy, độ mặn của nước trong hồ đang tăng lên. Nhóm tác giả đã tiến hành khoan

lấy mẫu nguyên dạng trong lớp sét ở đáy hồ tới độ sâu 35m từ đáy hồ. Kết quả phân

tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng cho thấy sự phân bố độ mặn tăng dần theo

chiều sâu. Tại hai vị trí lấy mẫu cho thấy: tại vị trí phía nam của hồ, hàm lượng muối

cao nhất đạt 91g/l (ở độ sâu 35m) và tại vị trí phía bắc đạt 105g/l (ở độ sâu 27m). Từ

kết quả phân tích độ mặn theo các chiều sâu xác định, kết quả xác định độ lỗ rỗng của

lớp sét, tác giả đã áp dụng định luật khuếch tán phân tử Fick, tính toán và so sánh với

15

kết quả thực tế, sau đó đi đến kết luận về sự phân bố độ mặn theo chiều sâu là do cơ

chế khuếch tán. Ảnh hưởng của khuếch tán độ mặn trong lớp trầm tích ở đáy hồ góp

phần làm tăng độ mặn của nước hồ Salton Sea. Kết quả tính toán cho hai vị trí lần lượt là 0,613 và 0,422g/cm2/năm.

D. W. Bridger & D. M. Allen, 2006 [38] đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá

trình khuếch tán đến sự phân bố độ mặn đồng bằng sông 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 và điều kiện 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. Năm 2011, H.F. Abd-Elhamid và A.A. Javadi [32] đã sử dụng

mô hình phần tử hữu hạn nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ trọng và phân tích quá

trình xâm nhập mặn trong TCN ven biển.

1.1.3. Nhóm nghiên cứu xâm nhập mặn cổ, ứng dụng kỹ thuật đồng vị

J. Groen, J. Velstra, A. G. C. A. Meesters, 2000 [64] xác định quá trình muối

hóa TCN ven biển qua việc phân tích thành phần đồng vị và mô hình khuếch tán, các

tác giả này cũng đưa ra nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn bởi nước biển cổ phân bố trong trầm tích ven biển ở Suriname bằng việc sử dụng phương pháp đồng vị 37Cl và

mô hình khuếch tán. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng xâm nhập mặn ở đây xảy ra

không phải là do nước mặn ở thời kỳ hiện tại mà là do quá trình vận chuyển vật 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 dưới gây ra cho TCN có nguồn gốc khí tượng. Mặt cắt phân bố hàm lượng Clo

trong NDĐ cho thấy đã xảy ra quá trình khuếch tán, dẫn đến sự phân bố không đồng

nhất của Clo. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình khuếch tán đóng vai trò

chính trong các trầm tích có hệ số thấm nhỏ.

Các tác giả Serigne Faye và Piotr Maloszewski, 2005 [101] đã nghiên cứu xâm

nhập mặn cho NDĐ ở Senegan, các tác giả đã sử dụng kết hợp các đồng vị môi trường như 18O, 2H với kết quả phân tích thành phần hóa học để xác định nguồn gốc

16

và quá trình nhiễm mặn NDĐ. Trong khi đó, ở Tây Ban Nha, Ignacio Morell, 2007 [72] lại sử dụng thành phần đồng vị của 37Cl, 18O, 2H, 14C, 13C kết hợp thủy địa hoá

nghiên cứu nguồn gốc, mức độ hòa trộn và tốc độ xâm nhập mặn theo thời gian.

Dongmei Han và Claus Kohfahl, 2011 [51] sử dụng các phương pháp thủy địa

hóa kết hợp đồng vị phân tích mô hình thủy địa hóa, nghiên cứu sự xâm nhập của

nước biển cổ vào các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ vùng vịnh Laizhou phía đông Trung Quốc. Các tác giả sử dụng các đồng vị bền như 2H/18O và đồng vị phóng xạ 3H, 14C để xác định tuổi và mức độ hòa trộn của các loại nước có nguồn gốc khác

nhau, nước mặn khuếch tán từ các trầm tích hạt mịn.

1.1.4. Nhóm dự báo và đánh giá xâm nhập mặn bằng mô hình số

Vùng nghiên cứu mà các tác giả D. S. Oki, W. R. Souza, E. L. Bolke và G. R.

Bauer, 1998 [91] tiến hành khảo sát là vùng ven biển phía nam đảo Oahu, (Hawaii -

Mỹ). Đất đá chứa nước trong vùng nghiên cứu là các sản phẩm núi lửa, đá phun trào

và các trầm tích sông biển có tính thấm khác nhau. Các tác giả 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. Cũng sử

dụng phần mềm SUTRA kết hợp mô hình dòng chảy do chênh lệch tỷ trọng và mô

hình dịch chuyển vật chất, Koch và Zhang, 1998 [79] đã xây dựng mô hình xâm nhập

mặn thẳng đứng do chênh lệch nồng độ. Năm 2001, Voss và Koch [115] đã xây dựng

mô hình 2D có tính đến và không tính đến ảnh hưởng của nồng độ. Mô hình đã mô

phỏng ảnh hưởng của quá trình khai thác NDĐ đến sự dịch chuyển biên mặn.

Trong công trình nghiên cứu của A. Yakirevich, A. Melloul, S. Sorek, S.

Shaath và Borisov, 1998 [119] sử dụng phần mềm SUTRA mô hình hoá quá trình

dịch chuyển vật chất trong không gian hai chiều do chênh lệch tỷ trọng. Trong luận

án Tiến sĩ của Phatcharasak Arlai, 2007 [93] mô hình hóa 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 ở một số nơi

là do nước biển cổ và một số nơi là do nước biển hiện tại xâm nhập xuống các TCN.

17

Bên cạnh việc sử dụng các mô hình tính toán và dự báo như SUTRA,

SEAWAT, hay MT3DMS để giả quyết các bài toán mô hình hóa xâm nhập mặn phù

hợp với điều kiện từng vùng hay các điều kiện áp dụng khác, Bithin Datta, 2009 [37]

đã sử dụng mô hình FEMWATER để mô hình hóa và điều chỉnh xâm nhập mặn vùng

Andhra Pradesh, Ấn Độ. Ngoài ra, Wolfgang Gossel, 2010 [118] 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.

1.1.5. Nhóm nghiên cứu các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn

Hầu hết các nghiên cứu đều đề cập đến nguyên nhân chủ quan gây ra xâm nhập

mặn là do khai thác nước hoặc khai thác quá khả năng cung cấp của TCN và đều đề

cập đến giải pháp hạn chế khai thác. Kalpan Choudhury, 2001 [76] thuộc Trung tâm

ĐVL, Cục Địa 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.

Công trình mà Zeynel Demirel, 2006 [120] đã tiến hành nghiên cứu ở một vùng

công nghiệp ven biển ở Mersin, Thổ Nhĩ Kỳ cho thấy nguyên nhân chính dẫn đến sự

xâm nhập mặn NDĐ ở đây là do khai thác. Theo kết quả quan trắc thành phần hóa học của NDĐ từ năm 1984 đến năm 2000, hàm lượng Cl- cao nhất đã đạt tới

3.000mg/l. Qua việc phân tích cấu trúc 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 cũng như các thông số ĐCTV của TCN, tác giả đã tính toán tốc độ xâm nhập

mặn theo thời gian và theo không gian. Do đó, hạn chế khai thác chính là giải pháp

cần phải được áp dụng ngay.

Trong khi đó, giải pháp cụ thể và chi tiết hơn do Khomine, 2011 [77] sử dụng

phương pháp mô hình số nghiên cứu giải pháp hạn chế quá trình xâm nhập mặn ở

vùng ven biển Syria. Quá trình khai thác nước quá mức đã làm cho nước biển xâm

nhập vào các TCN; trong công trình nghiên cứu này, các tác giả đã đánh giá trữ lượng

tiềm năng và chất lượng của NDĐ. Kết quả của mô hình cho thấy có 2 giải pháp cải

thiện và hạn chế quá trình xâm nhập mặn vào nước biển là đặt hệ thống lỗ khoan ép

18

nước nhạt vào TCN hoặc xây dựng hệ thống đập ngầm để khống chế sự dịch chuyển

của ranh giới mặn-nhạt vào TCN.

Nhận xét chung: Từ các công bố khoa học nghiên cứu về xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới có

thể rút ra nhận định như sau: nguyên nhân gây nên xâm nhập mặn NDĐ ở mỗi khu

vực khác nhau có thể khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện địa chất, ĐCTV, cũng như

lịch sử tiến hóa địa chất của từng khu vực. Các công trình nghiên cứu đều sử dụng

nhiều phương pháp khác nhau để xác định cơ chế xâm nhập mặn NDĐ, dịch chuyển

vật chất trong các TCN… Tổng hợp các công trình nghiên cứu có thể phân thành 4

nhóm phương pháp nghiên cứu chính được các nhà khoa học sử dụng bao gồm:

(cid:3) Nhóm phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực;

(cid:3) Nhóm phương pháp đồng vị;

(cid:3) Nhóm phương pháp địa vật lý;

(cid:3) Nhóm phương pháp mô hình số.

Qua các công bố khoa học nêu trên, rõ ràng bài toán xâm nhập mặn NDĐ

không thể giải quyết tốt bằng một phương pháp đơn lẻ mà cần phải sử dụng kết hợp

các phương pháp khác nhau để nghiên cứu.

1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ ở Việt Nam

Trước đây và hiện nay vấn đề ô nhiễm NDĐ đã và đang được các nhà khoa học

ở Việt Nam đặc biệt quan tâm, đã có rất nhiều đề tài khoa học, công trình nghiên cứu

về vấn đề này. Nhiễm mặn, xâm nhập mặn là trường hợp riêng của ô nhiễm NDĐ,

trong đó muối là chất gây ô nhiễm. Xâm nhập mặn NDĐ xảy ra ở các vùng đồng

bằng ven biển, dải cồn cát ven biển và các hải đảo… do tác động của con người và

các yếu tố biến đổi tự nhiên của môi trường.

Những năm 60 của thế kỷ trước, khi tăng công suất khai thác NDĐ từ 80.000m3/ng lên 160.000m3/ng ở TP. Hồ Chí Minh thì nước mặn đã xâm nhập vào

đến gần 20km, sau đó đã phải chuyển sang khai thác nước mặt. Sau gần 20 năm

ngừng khai thác NDĐ, ranh giới mặn-nhạt mới chỉ dịch chuyển ra khoảng 2km. Sự

19

xâm nhập mặn khi khai thác NDĐ còn xảy ra ở Nghệ An (khu vực núi Quyết), Hải

Phòng (khu vực thị xã Kiến An), Quảng Ninh (khu vực Hòn Gai)… nên đã phải hủy

bỏ công trình khai thác.

Năm 1985, Đỗ Trọng Sự và Nguyễn Kim Ngọc [24], trên cơ sở phân tích các

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

đã vạch 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 có dạng

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

của NDĐ trong TCN Pleistocen. Quá trình nhiễm mặn xảy ra bao gồm xâm nhập 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 trầm nén từ các tầng sét nguồn

gốc biển nằm trên hoặc dưới TCN Pleistocen và còn do quá trình phân dị trọng lực

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

nghiên cứu cụ thể.

Đặng Hữu Ơn, năm 1996 [19] đã tính toán, dự báo khả năng nhiễm mặn đối với

các công trình khai thác NDĐ ở Bà Rịa - Vũng Tàu bằng thí nghiệm bơm hút nước,

tác giả 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 thời gian nước mặn xâm nhập vào công trình khai

thác.

Đặng Đình Phúc, năm 1997 [20] đã sử dụng mô hình dịch chuyển vật chất để

dự báo xâm nhập mặn NDĐ, áp dụng cho vùng Cẩm Giàng; trên cơ sở phân tích quá

trình phân tán thủy động lực, chuyển động theo phương ngang là chủ yếu, hệ số

khuếch tán phân tử là rất nhỏ. Tác giả đã xác định mực nước hạ thấp và đường dòng,

tốc độ tại các điểm nút trên đường dòng ứng với các thời điểm khác nhau, sau đó tính

toán thời gian dịch chuyển biên mặn cho các nút điểm khác nhau. Ngoài ra, Đặng

Đình Phúc, 2000 [21] cũng đã nghiên cứu đánh giá tiềm năng, hiện trạng khai thác và

dự báo cạn kiệt, xâm nhập mặn NDĐ khu vực Hải Hậu - Giao Thủy thuộc vùng

duyên hải tỉnh Nam Định.

20

Nguyễn Văn Hoàng, năm 2000 [9], 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 (hay chính xác hơn là lưu lượng thoát

nước từ tầng Pleistocen vùng ĐBBB ra biển). Năm 2005, tác giả đã đưa ra giải pháp

tường chắn xâm nhập mặn công trình khai thác NDĐ phục vụ sinh hoạt vùng ven

biển với ba phương pháp thiết kế tối ưu, phân tích độ nhậy và thiết kế thông thường

[10]. Tác giả phân tích hiệu quả và tính khả thi của các phương pháp cũng như điều

kiện áp dụng của các phương pháp này. Ảnh hưởng của nước biển dâng tới xâm nhập

mặn TCN ven biển Thái Bình cũng là đề tài mà Nguyễn Văn Hoàng làm chủ trì, đã

phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường NDĐ trên cơ sở các kịch

bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng.

Phạm Quý Nhân, Trọng Sự, năm 2003 [25] đã xây dựng mô hình dòng chảy và

mô hình dịch chuyển các chất hòa tan trong NDĐ khu vực Nghĩa Hưng - Hải Hậu,

Nam Định để dự báo khả năng xâm nhập mặn NDĐ do khai thác gây ra. Năm 2006,

Phạm Quý Nhân đã áp dụng phương pháp ĐVL, ĐCTV kết hợp điều tra, khảo sát,

nghiên cứu xác định ranh giới mặn-nhạt và tính toán sự dịch chuyển của ranh giới

này tại khu vực Phố Nối, Hưng Yên. Năm 2000, trong luận án Tiến sĩ địa chất của

mình, Phạm Quý Nhân đã nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng sông Hồng bằng mô

hình dịch chuyển MT3D. Ngoài ra, trong các công trình nghiên cứu khác về “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” năm 1996, hay “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” năm 2010 [18], tác giả cũng đã nghiên cứu áp dụng các phương pháp

xác định thông số di chuyển vật chất cũng như áp dụng phương pháp mô hình số có

tính đến sự thay đổi tỷ trọng của chất lỏng trong quá trình xâm nhập mặn…

Vào năm 2004, Đặng Tiến Dũng [5] đã bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ về

“Nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn trong NDĐ một số vùng ven biển bắc Trung Bộ

Việt Nam”. Công trình nghiên cứu này đã phân tích cơ sở toán học các quá trình lan

truyền vật chất, các quá trình vật lý, địa hóa, phóng xạ, vi sinh của quá trình xâm

21

nhập mặn. Tác giả cũng đưa ra các phương pháp xác định các thông số lan truyền vật

chất và các thí nghiệm trong phòng xác đinh hệ số phân tán thủy động lực, hệ số trễ.

Nguyễn Văn Lâm, năm 2006 [14] 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. Trên cơ sở hiện trạng ranh giới

mặn-nhạt, kết hợp với điều kiện ĐCTV của vùng và lưu lượng khai thác yêu cầu, tác

giả đã tính toán và xác định thời gian phân tử mặn đầu tiên xâm nhập vào lỗ khoan

khai thác bằng phương pháp giải tích. Năm 2011, trong dự án “Điều tra, đánh giá

khoanh định vùng cấm, vùng hạn chế và vùng cho phép khai thác sử dụng nước trên

địa bàn thành phố Hà Nội”; trên cơ sở khảo sát thực địa, phân tích tài liệu ĐVL và

kết quả khoan ĐCTV cho thấy ranh giới mặn-nhạt của TCN qp biến đổi khá phức tạp

và Nguyễn Văn Lâm đã đưa ra những nhận định sâu sắc về nguồn gốc hình thành và

dịch chuyển biên mặn trong khu vực.

Nguyễn Như Trung, năm 2007 [28] nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn NDĐ

vùng Hải Phòng bằng phương pháp mô hình hóa điện trở và ĐCTV. Tác giả sử dụng

phương pháp ĐVL và mô hình số để nghiên cứu đánh giá hiện trạng và dự báo xâm

nhập mặn NDĐ vùng Hải Phòng. Các kết quả thăm dò ĐVL đã phản ánh phân bố

tổng khoáng hóa TCN qp tại thời điểm 1988 và 2004. Kết quả cho thấy TCN qp đã bị

suy thoái nghiêm trọng. Tác giả cũng đưa ra các khu vực nên giảm lưu lượng khai

thác nhằm hạn chế hiện tượng xâm nhập mặn.

Ngoài một số công trình nêu trên còn có rất nhiều các tác giả khác như: Nguyễn

Trường Giang, Ngô Ngọc Cát, Hồ Vương Bính và các nhà khoa học khác đã và đang

có rất nhiều đề tài, dự án nghiên cứu xác định và dự báo xâm nhập mặn các TCN nhạt

trong các vùng ven biển Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ, đồng bằng ven biển Quang

Nam, Quảng Ngãi, Ninh Thuận, Bình Thuận...

Nhận xét chung:

Ở Việt Nam, 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 với ranh giới là tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) = 1g/l và tính toán thời

22

gian, tốc độ dịch chuyển ranh giới trên cơ sở điều kiện ĐCTV của vùng nghiên cứu

với lưu lượng khai thác yêu cầu. Mặt khác, các nghiên cứu cũng đưa ra cảnh báo về

khả năng xâm nhập mặn vào các công trình khai thác. Tổng hợp các công trình

nghiên cứu có thể phân thành 3 nhóm phương pháp nghiên cứu chính được các nhà

khoa học trong nước áp dụng bao gồm:

(cid:2) Nhóm phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực;

(cid:2) Nhóm phương pháp địa vật lý;

(cid:2) Nhóm phương pháp mô hình số.

Các công trình nghiên cứu hiện trạng mặn-nhạt, xâm nhập mặn NDĐ ở Việt

Nam đã giải quyết được có đặc điểm như sau:

- Việc xác định ranh giới mặn-nhạt chủ yếu được xác định từ các kết quả xác

định TDS của mẫu nước được lấy trong quá trình khảo sát và ở những nơi không có

các lỗ khoan khảo sát thì được xác định theo kết quả khảo sát ĐVL.

- Việc dự báo sự dịch chuyển của ranh giới mặn-nhạt thường được tiến hành

theo các kịch bản tùy theo các tác giả đề xuất mà không chú ý toàn diện đến các biến

đổi của các yếu tố do tác động của phát triển kinh tế xã hội như ý: đồ quy hoạch

mạng lưới khai thác nước, khai thác khoáng sản, xây dựng các công trình ngầm, các

công trình thủy lợi, chế độ tưới, quá trình đô thị hóa v.v. Chính vì vậy, các dự báo đó

mang tính tham khảo nhiều và không hấp dẫn các nhà quản lý.

1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định

Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV của vùng Nam Định luôn gắn liền với lịch

sử nghiên cứu của cả ĐBBB. Thời kỳ trước năm 1954, công tác nghiên cứu địa chất ở

đây chủ yếu do người Pháp tiến hành. Năm 1924, E. Saurin đã có công trình nghiên

cứu về vùng trũng Hà Nội. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu trong công trình này

còn rất sơ sài. Trong những năm từ 1939 đến 1952, J. Fromaget và một số nhà địa

chất Pháp khác đã thành lập bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:200.000, trong đó có

đề cập đến đặc điểm địa chất vùng Nam Định.

23

Năm 1965, phương án thành lập bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam tỷ lệ

1:500.000 của A.E Dovjicov và các nhà địa chất khác đã nêu được nhiều nét khái

quát về cấu trúc địa chất trong vùng Nam Định và cho đến nay vẫn không có điều

chỉnh nhiều.

Trong những năm sau đó, đề án đo vẽ thành lập bản đồ địa chất tờ Nam Định -

Ninh Bình của Hoàng Ngọc Kỷ và nhiều người khác cũng được hoàn thành, tác giả

đã phân chia tương đối chi tiết các thành tạo địa chất trước Đệ tứ và nghiên cứu khá

tỷ mỉ các trầm tích hệ Đệ tứ [12].

Từ những năm 60 đến những năm 80 của thế kỷ trước, Đoàn Địa chất 36, sau là

Liên đoàn Địa chất 36 - tiền thân của Tổng cục Dầu khí, đã tiến hành đo ĐVL và

khoan một số lỗ khoan tại vùng trũng Hà Nội và ở vùng ven biển ĐBBB với mục

đích tìm kiếm thăm dò dầu khí. Kết quả mới chỉ xác định được một số mỏ khí ở Thái

Bình, chưa tìm được các tích tụ dầu khí. Tuy nhiên, công tác này đã xác định khá rõ

cấu trúc địa chất, địa tầng đã góp phần làm sáng tỏ thêm về thành phần thạch học và

các đặc điểm địa chất khác của thành tạo Neogen.

Ngoài các nghiên cứu ĐC chung, vùng trũng Hà Nội và ĐBBB còn có khá

nhiều các nghiên cứu chuyên sâu về cấu trúc địa chất, cổ địa lý, tân kiến tạo, nứt đất

hiện đại và cả cổ ĐCTV. Những nghiên cứu này được công bố vào khoảng những

năm 1970 - 2000 tại các hội nghị khoa học của ngành Địa chất, như một số báo cáo

khoa học của Lê Trọng Cán, Lưu Hải Thống, Goloveloc, Nguyễn Huy Quýnh,

Nguyễn Địch Dĩ, Nguyễn Trọng Yêm, Vũ Ngọc Kỷ...

Năm 1978, cùng với phương án đo vẽ, thành lập bản đồ địa chất 1:200.000

vùng Hải Phòng - Nam Định [31], do Đoàn Địa chất 204 thực hiện. Phương án đo vẽ

thành lập ĐCTV cùng tỷ lệ vùng Nam Định, do đoàn 63 - Liên đoàn Địa chất thủy

văn-Địa chất công trình miền Bắc, nay là Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài

nguyên nước miền Bắc dưới sự chủ trì của Cao Xuân Xuyên cũng được tiến hành.

Trong phương án đo vẽ này đã lần đầu tiên phát hiện nước nhạt trong lỗ khoan ở

vùng ven biển Nam Định. Trên cơ sở đó, các tác giả dự đoán sự tồn tại của thấu kính

nước nhạt trong trầm tích Pleistocen thuộc khu vực Kim Sơn - Hải Hậu và cho rằng

24

chúng được cấp bởi nước từ TCN đá vôi phát triển karst tuổi T2 hệ tầng Đồng Giao từ

khu vực Nho Quan - Cúc Phương, tỉnh Ninh Bình.

Trong giai đoạn trước năm 1990, đã có một số công trình nghiên cứu về ĐCTV

ĐBBB có liên quan đến vùng Nam Định như:

Đề tài nghiên cứu khoa học (NCKH) cấp nhà nước mang mã số 44-04-01-02

“Điều kiện địa chất thủy văn - địa chất công trình đồng bằng Bắc Bộ” do Đỗ Trọng

Sự, Nguyễn Kim Ngọc chủ trì, 1985 [24]. Trong công trình này, các tác giả đã nhất trí

với quan điểm phân chia cấu trúc ĐCTV như Vũ Ngọc Kỷ và có phân tích kỹ hơn về

vai trò của các đứt gãy theo hướng ĐB-TN đã phân chia các thành tạo đá móng thành

các khối nâng hạ khác nhau, đồng thời đưa ra các khái niệm về các quá trình nhiễm

mặn và chống nhiễm mặn của nước trong TCN. Cũng trong công trình này các tác giả

cho rằng thấu kính nước nhạt vùng Nam Định có nguồn gốc chôn vùi.

Chương trình nước sạch nông thôn do UNICEF tài trợ bắt đầu được triển khai

từ năm 1982 ở Nam Định, hàng loạt các lỗ khoan đường kính nhỏ phục vụ cấp nước

nông thôn được khoan, đặc biệt từ sau năm 1992 có rất nhiều lỗ khoan khai thác.

Tính đến cuối năm 1995 đã có khoảng 6.000 lỗ khoan khai thác đang hoạt động.

Từ năm 1991 đến 1995 đã có hàng chục lỗ khoan quan trắc ĐCTV ở vùng Phủ

Lý - Nam Định được khoan nhằm mục đích nghiên cứu, quan trắc động thái NDĐ

các TCN và vẫn tồn tại cho tới hiện nay.

Năm 1995, Liên đoàn Bản đồ Địa chất đã thực hiện đề án “Đo vẽ địa chất và

khoáng sản nhóm tờ Nam Định - Thái Bình tỷ lệ 1:50.000” do Vũ Nhật Thắng chủ trì

[27]. Kết quả của đề án đã làm sáng tỏ thêm cấu trúc địa chất của vùng nghiên cứu.

Cùng với công tác nghiên cứu địa chất, công tác nghiên cứu ĐCTV cũng đồng thời

được tiến hành. Kết quả thu được từ các công trình này đã góp phần phân chia chi tiết

các phân vị địa tầng trong vùng nghiên cứu, làm cơ sở nghiên cứu và phân tích cấu

trúc địa chất và lịch sử phát triển địa chất trong vùng.

Năm 1996, Đoàn 47, thuộc Liên đoàn Địa chất thủy văn-Địa chất công trình

miền Bắc đã thực hiện đề án “Lập bản đồ ĐCTV tỷ lệ 1:50.000 vùng Nam Định”, do

Nguyễn Văn Độ chủ trì [8]. Đề án này đã khoan khảo sát gần 40 lỗ khoan nằm rải rác

25

trên địa bàn các tỉnh Nam Định, Ninh Bình. Kết quả đã thành lập bản đồ ĐCTV khu

vực Nam Định với rất nhiều thông tin về đặc điểm địa chất, ĐCTV và thông tin về

ranh giới mặn-nhạt ở khu vực này. Đây là các tài liệu cơ bản cho các nghiên cứu tiếp

theo ở vùng Nam Định.

Năm 1996, Đoàn Văn Cánh, Đại học Mỏ - Địa chất đã thực hiện đề tài NCKH

cấp Bộ “Tài nguyên môi trường NDĐ vùng Nam Định - Hà Nam” [2]. Đề tài này đã

tập trung nghiên cứu chi tiết về trữ lượng cũng như chất lượng môi trường NDĐ khu

vực Nam Định - Hà Nam. Đây là nghiên cứu đầu tiên tập trung vào tài nguyên NDĐ

tại khu vực. Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra bức tranh tổng thể về hiện trạng cũng

như dự báo về tài nguyên NDĐ trong tương lai.

Năm 2000, Đặng Đình Phúc [21], Cục quản lý nước và Công trình thủy lợi, Bộ

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nay là Cục Quản lý Tài nguyên nước, thực hiện

đề tài NCKH: “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng, hiện trạng khai thác và dự báo cạn

kiệt, xâm nhập mặn khu vực Hải Hậu - Giao Thuỷ thuộc vùng duyên hải tỉnh Nam

Định”. Nghiên cứu này đã đánh giá vấn đề về suy giảm chất lượng môi trường NDĐ

do xâm nhập mặn gây ra, giải thích quá trình hình thành cũng như vận động của nước

trong thấu kính nước nhạt tại khu vực Hải Hậu, Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Tác giả

đã cho rằng thấu kính nước nhạt này xuất hiện do sự bổ cập nước nhạt từ TCN khe

nứt-lỗ hổng Neogen nằm ở bên dưới và nguồn nước nhạt này được đưa từ khu vực đá

vôi ở Ninh Bình sang. Tuy nhiên, do hạn chế về mức độ nghiên cứu nên ý kiến vẫn

chỉ dừng lại ở mức độ nhận định.

Năm 2003, Vũ Đình Hùng, Nguyễn Văn Hoàng, Viện Khoa học thủy Lợi Việt

Nam - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã tiến hành thực hiện đề tài

“Nghiên cứu nguyên nhân làm suy thoái chất lượng NDĐ vùng duyên hải Nam Định

và các biện pháp khắc phục”. Trong nghiên cứu này tập thể tác giả tập trung đánh

giá, phân tích về TCN Pleistocen qua việc tổng hợp, thu thập tài liệu địa chất, ĐCTV

và các kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ vùng nghiên cứu. Bên cạnh đó tập

thể tác giả cũng xây dựng mô hình phần tử hữu hạn vận động và lan truyền chất ô

nhiễm, với chất ô nhiễm là muối (NaCl) cho các huyện Nam Trực, Trực Ninh, Xuân

26

Trường, Giao Thủy, Nghĩa Hưng và Hải Hậu. Kết quả mô hình dự báo về sự phân bố

nồng độ muối trong vùng nghiên cứu đến năm 2012 đối với TCN Pleistocen. Ngoài

các nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước khác như chất thải rắn, nước

thải công nghiệp, phân bón, thuốc trừ sâu nông nghiệp làm ảnh hưởng chủ yếu tới

tầng Holocen trên, nguy cơ làm suy thoái chất lượng NDĐ vùng duyên hải Nam Định

chủ yếu là do xâm nhập mặn, đặc biệt là TCN Pleistocen.

Năm 2004, Đoàn Văn Cánh, Lê Thị Lài [3], đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu,

điều tra tổng hợp tài nguyên NDĐ tỉnh Nam Định, đề xuất một số phương án quy

hoạch khai thác, sử dụng hợp lý và bền vững”. Đề tài này đã xác định đặc điểm phân

bố của các TCN trong khu vực Nam Định. Đồng thời điều tra hiện trạng khai thác và

sử dụng NDĐ cũng như đánh giá trữ lượng khai thác NDĐ của TCN chính, đặc biệt

các TCN vùng ven biển phục vụ cung cấp nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản. Đề

tài này đã tiến hành đánh giá nguồn gốc và sự hình thành trữ lượng, nguy cơ và khả

năng xâm nhập mặn vào TCN vùng nhạt ven biển tỉnh Nam Định; đồng thời đề tài

này còn đề xuất các phương án khai thác, sử dụng hợp lý và bảo vệ NDĐ nhằm đảm

bảo tính ổn định về chất lượng và trữ lượng nguồn tài nguyên NDĐ phục vụ cho phát

triển kinh tế của tỉnh Nam Định.

Năm 2009, Nguyễn Văn Đản, Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên

nước miền Bắc đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu, áp dụng tổ hợp các phương pháp

ĐCTV, ĐVL, mô hình số để điều tra, đánh giá nhiễm mặn và tìm kiếm các thấu kính

hoặc TCN nhạt dải ven biển Nam Định” [7]. Đề tài đã đưa ra hướng dẫn áp dụng tổ

hợp các phương pháp xác định độ mặn, phương pháp ĐCTV, các phương pháp ĐVL

và phương pháp mô hình số để điều tra đánh giá nhiễm mặn NDĐ vùng ven biển và

tìm kiếm các thấu kính, tầng chứa nước nhạt dải ven biển.

Năm 2011, Phạm Quý Nhân, Frank Wagner, Jens Bhomer, Đỗ Tiến Hùng,

trong quá trình thực hiện dự án “Tăng cường bảo vệ NDĐ ở Việt Nam”, do chính phủ

CHLB Đức tài trợ, dự án này đã khoan 10 cụm lỗ khoan quan trắc, với tổng cộng 23

lỗ khoan, trong đó các TCN Holocen (3 lỗ khoan), Pleistocen (13 lỗ khoan), Neogen

(4 lỗ khoan) và Triat (1 lỗ khoan). Cùng với các công tác thăm dò ĐCTV đã được

27

tiến hành như: khảo sát địa tầng ĐCTV, xác định các thông số ĐCTV cơ bản, quan

trắc sự biến đổi mực nước, đánh giá và dự báo diễn biến mực nước. Với số lượng lỗ

khoan tương đối lớn, kết hợp với các thông tin của các lỗ khoan quan trắc trong mạng

quan trắc quốc gia và các lỗ khoan trong giai đoạn đo vẽ bản đồ ĐCTV 1:50.000, cấu

trúc địa chất, ĐCTV vùng Nam Định đã được làm sáng tỏ.

Năm 2012, Nguyễn Trọng Vũ đã bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ: “Các công

tác khảo sát ĐVL về hiện trạng ĐCTV vùng ven biển Nam Định” [90]. Thông qua

việc ứng dụng các phương pháp ĐVL trên mặt như đo sâu điện, trường chuyển và

ĐVL lỗ khoan, tác giả đi sâu xác định mối tương quan giữa thành phần thạch học

TCN với các tham số ĐVL. Xác định và tính toán các thông số ĐCTV của các TCN

trên cơ sở các mô hình thực nghiệm qua các kết quả khảo sát ĐVL và so sánh với các

kết quả của các phương pháp khác nhau, tác giả đánh giá chất lượng, độ tin cậy của

kết quả các mô hình, đồng thời chỉ ra những ưu điểm và những hạn chế của các

phương pháp ĐVL trong nghiên cứu ĐCTV.

Ngoài ra, điều kiện ĐCTV vùng ĐBBB nói chung và vùng Nam Định nói riêng

còn được đề cập trong nhiều luận án Tiến sĩ và đề tài nghiên cứu của các tác giả khác

về điều kiện ĐCTV (Nguyễn Văn Túc, Phùng Văn Bảng...); về thủy văn đồng vị (Bùi

Học, Vũ Kim Tuyến), về thủy địa hóa (Nguyễn Kim Ngọc, Nguyễn Văn Lâm, Đỗ

Trọng Sự, Nguyễn Thị Hạ...), về thủy động lực (Phạm Quý Nhân, Lê Thế Hưng, Trần

Văn Minh,...), về động thái NDĐ (Tống Ngọc Thanh)...

Các đề tài, dự án đã thực hiện trong vùng Nam Định đã cho thấy bức tranh tổng

thể về điều kiện địa chất, ĐCTV. Qua việc thống kê, tổng hợp các kết quả nghiên cứu

trước đây về xâm nhập mặn NDĐ ở vùng Nam Định, tác giả nhận thấy một số vấn đề

cần được giải quyết:

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

và theo chiều sâu ở vùng Nam Định. Đã có một số nghiên cứu trước đây về

hiện trạng phân bố mặn nhạt các TCN trong vùng nghiên cứu. Tuy nhiên, hiện

nay hiện trạng ranh giới mặn-nhạt NDĐ ở vùng này có những thay đổi, đặc

28

biệt là TCN Pleistocen khu vực cửa sông ven biển (cửa Ba Lạt), nên cần được

xác định lại tại thời điểm nghiên cứu;

- Tổng hợp tài liệu, phân tích cấu trúc địa chất, ĐCTV vùng đông nam ĐBBB

(tỉnh Nam Định và một phần thuộc tỉnh Ninh Bình) và phần thềm lục địa (bể

trầm tích sông Hồng khu vực ven bờ tỉnh Nam Định) có liên quan tới sự phân

bố, hình thành và nguồn bổ cập của thấu kính nước nhạt vùng nghiên cứu cũng

như quan hệ thủy lực giữa các TCN trong vùng nghiên cứu;

- Nghiên cứu xác định các cơ chế xâm nhập mặn NDĐ, TCN Pleistocen trong

vùng nghiên cứu;

- Xác định nguồn gốc hình thành và nguồn bổ cập cho thấu kính này, qua đó kết

hợp với kết quả điều tra hiện trạng khai thác sử dụng và tính toán các thông số

ĐCTV để đánh giá khả năng, diễn biến xâm nhập mặn NDĐ theo thời gian.

29

Chương 2 - SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT

Sự hình thành thấu kính nước nhạt vùng Nam Định liên quan mật thiết tới các

giai đoạn biến động địa chất, dao động mực nước biển và phụ thuộc vào đặc điểm địa

chất, địa chất thủy văn của khu vực. Trong chương này, tác giả đi sâu phân tích điều

kiện tự nhiên, địa chất, địa chất thủy văn, lịch sử tiến hóa trầm tích và đặc điểm dao

động mực nước biển để đưa ra giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt ở

vùng nghiên cứu, cũng như xác định nguồn cung cấp cho thấu kính để nó tồn tại đến

hiện nay qua thời gian dài khai thác với lưu lượng khai thác ngày càng tăng.

2.1. Vị trí vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu nằm ở phía đông nam ĐBBB, gồm toàn bộ các huyện của

tỉnh Nam Định và các huyện Kim Sơn, Yên Mô, Yên Khánh, Gia Viễn tỉnh Ninh Bình, với diện tích khoảng 2500km2. Phía bắc vùng nghiên cứu giáp tỉnh Hà Nam,

phía đông bắc giáp tỉnh Thái Bình, phía đông nam giáp biển Đông (hình 2.1).

NAM ĐỊNH

Vùng nghiên cứu

Hình 2.1: Vị trí vùng nghiên cứu

30

2.2. Đặc điểm địa chất

2.2.1. Đặc điểm địa tầng

2.2.1.1. Đặc điểm địa tầng vùng Nam Định

Địa tầng trong vùng có nét đặc trưng mà không nơi nào ở ĐBBB bắt gặp, đó là

trầm tích Đệ tứ phủ trực tiếp lên các thành tạo Proterozoi, Triat và Neogen [2], [3],

[7], [21].

GIỚI PROTEROZOI

Các thành tạo Proterozoi thuộc hệ tầng Sông Hồng, phân bố rộng khắp trong

vùng. Ở huyện Vụ Bản, tỉnh Nam Định, thành tạo này lộ ngay trên mặt (núi Gôi, núi

Hổ…), (xem bản đồ địa chất), thành phần khoáng vật gồm gnei biotit, silimanit,

granat (mẫu NĐ4790, NĐ4791 - báo cáo thăm dò địa chất và khoáng sản - Vũ Nhật

Thắng, 1995) [27]. Trong khi đó, tại lỗ khoan LK054b ở Hải Sơn, Hải Hậu, tỉnh Nam

Định, cách núi Gôi 28km về phía đông nam, chiều sâu gặp thành tạo này tại 234m,

thành phần gồm gnei biotit, đá phiến thạch anh - fenspat màu trắng vằn dải đen cấu

tạo dạng mắt, dạng dải, cứng chắc [8]. Tuy nhiên, tại lỗ khoan thăm dò dầu khí ngoài

biển TB-DK-1X (hình 2.2), cách núi Gôi 63km về phía đông nam và cách bờ 13km

(vị trí lỗ khoan ở hình 2.6), lỗ khoan này đã khoan tới độ sâu 2.900m vẫn không gặp

thành tạo này. Điều đó cho thấy phân bố của thành tạo Proterozoi ở đây biến đổi

mạnh, tạo nên các đới cấu trúc nâng sụt rõ rệt và ảnh hưởng tới các thành tạo trẻ hơn

phủ bên trên.

GIỚI MESOZOI

Các thành tạo Mesozoi trong vùng chủ yếu thuộc hệ Triat, gồm các thành tạo

của hệ tầng Nậm Thẳm, Đồng Giao, Tân Lạc, Cò Nòi. Trong đó, hệ tầng Đồng Giao

có thành phần là đá vôi dạng khối, sáng màu, đá vôi sét, lộ trên mặt ở phía tây, tây

bắc vùng nghiên cứu, thuộc tỉnh Ninh Bình. Thành tạo này phủ bất chỉnh hợp lên các

thành tạo Proterozoi tại đới giáp ranh thuộc các huyện Ý Yên, Yên khánh và Nghĩa

Hưng. Tại lỗ khoan LK61 đã bắt gặp thành tạo này ở độ sâu 83,9m. Chiều dày hệ

tầng này khoảng 500m.

Hình 2.2: Địa tầng lỗ khoan TB-DK-1X (Nguồn: Tập đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam)

31

Cát kết; Sét, bột kết

32

GIỚI KAINOZOI

Hệ Neogen - thống Pliocen (N2vb, N1th)

Trong vùng nghiên cứu, các thành tạo của hệ tầng Vĩnh Bảo, Tiên Hưng thuộc

Hệ Neogen - thống Pliocen không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp tại các lỗ khoan. Chúng

phân bố rộng khắp trong vùng, phần đồng bằng, nhưng hầu hết các lỗ khoan trong

vùng đều chưa khoan hết chiều dày của thành tạo này. Duy nhất tại lỗ khoan LK54b

tại xã Hải Sơn, Hải Hậu với chiều sâu 248m đã khoan qua thành tạo này, với chiều

dày 85m (từ 149m đến 234m). Các lỗ khoan khác bắt gặp hệ tầng Vĩnh Bảo ở chiều

sâu 88 ÷ 157m.

Thành phần trầm tích chủ yếu gồm cát kết hạt nhỏ đến trung, lẫn sạn sỏi, xen

các lớp bột kết, sét bột kết màu xám, xám sáng, xám phớt nhạt đến xám xi măng. Đá

có cấu tạo phân nhịp không rõ ràng. Về quan hệ địa tầng, các trầm tích Neogen phủ

bất chỉnh hợp lên trên các trầm tích có tuổi cổ hơn và phía trên là các trầm tích của hệ

Đệ tứ phủ bất chỉnh hợp.

1lc)

Hệ Đệ tứ, thống Pleistocen, phụ thống dưới, hệ tầng Lệ Chi (amQ1

Các trầm tích của hệ tầng Lệ Chi không lộ trên mặt, bắt gặp tại phần lớn các lỗ

khoan, phân bố trong các đới sụt kiến tạo kéo dài theo phương TB-ĐN. Thành phần

thạch học gồm cát sạn lẫn bột, sét màu xám, xám tro. Chiều sâu phân bố của hệ tầng

từ 79m đến 132,8m. Bề dày trầm tích của hệ tầng Lệ Chi thay đổi từ 4m đến 26,2m.

Về quan hệ địa tầng, các trầm tích của hệ tầng Lệ Chi phủ lên mặt bào mòn của

trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo và phủ bất chỉnh hợp phía trên là các trầm tích của hệ

tầng Hà Nội.

2-3hn)

Hệ Đệ tứ, thống Pleistocen, phụ thống giữa-trên, hệ tầng Hà Nội (a, amQ1

Các trầm tích của hệ tầng Hà Nội không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp tại các lỗ

2- 2-3hn) và trầm tích sông biển (amQ1

khoan, phân bố rộng khắp, chiều sâu phân bố từ 57m đến 82,3m. Hệ tầng Hà Nội

gồm 2 kiểu nguồn gốc là trầm tích sông (aQ1 3hn). Về quan hệ địa tầng, hệ tầng Hà Nội nằm phủ trực tiếp lên hệ tầng Lệ Chi hoặc

các đá cổ hơn như đá biến chất phức hệ Sông Hồng, trên bề mặt bóc mòn của hệ tầng

Vĩnh Bảo tuổi Neogen, hoặc trên bề mặt bóc mòn của hệ tầng Đồng Giao tuổi Triat

33

và phủ bên trên là các trầm tích thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc. Thành phần thạch học chủ

yếu là cát, sạn sỏi màu xám xanh, xám vàng.

3vp)

Hệ Đệ tứ, thống Pleistocen, phụ thống trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (a, am, mQ1

Các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp trong các

lỗ khoan ở độ sâu từ 15m đến 60m. Các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc gồm có 3

kiểu nguồn gốc là trầm tích sông, trầm tích sông - biển và trầm tích biển. Thành phần

thạch học chủ yếu là cát, cát pha và sét, sét bột màu xám tro, xám xanh, xám xi măng,

xám tro nhạt có lẫn tàn tích thực vật màu xám đen, bề mặt bị phong hoá cho màu sắc

loang lổ, sặc sỡ cùng với các sạn laterit, kết vón oxit sắt khá cứng chắc.

1-2hh)

Hệ Đệ tứ, thống Holocen, phụ thống dưới-giữa, hệ tầng Hải Hưng (mQ2

Các trầm tích của hệ tầng Hải Hưng được chia làm 3 kiểu nguồn gốc là trầm

tích biển, sông biển, biển - đầm lầy. Thành phần thạch học là cát, cát pha, bột, sét

màu tím, xám xanh nhạt xen lớp tàn tích thực vật. Chiều sâu phân bố trầm tích từ

15,5m đến 25,3m.

3tb)

Hệ Đệ tứ, thống Holocen, phụ thống trên, hệ tầng Thái Bình (Q2

Hệ tầng Thái Bình được phân chia thành hai phụ hệ tầng: phụ hệ tầng Thái

Bình dưới được nghiên cứu và phân chia có những nguồn gốc trầm tích sông biển

và trầm tích biển. Các trầm tích kiểu nguồn gốc này phân bố rộng rãi ở vùng nghiên

cứu, phụ hệ tầng Thái Bình trên là các trầm tích trẻ có nguồn gốc sông, sông biển và

biển. Thành phần trầm tích chủ yếu là sét bột lẫn cát hạt mịn.

2.2.1.2. Đặc điểm địa tầng vùng thềm lục địa khu vực nghiên cứu

Từ các kết quả nghiên cứu ĐVL, như địa chấn nông phân giải cao, kết quả thu

nổ địa chấn 2D và kết quả đo Karota lỗ khoan [26], đã xác định địa tầng và cấu trúc

địa chất ngoài thềm lục địa phía đông nam vùng nghiên cứu và các trầm tích Đệ tứ có

nét đặc trưng sau:

- Trầm tích Pleistocen: Bề dày trầm tích tăng dần theo chiều hướng ra biển, có

xu hướng càng gần trung tâm bể trầm tích sông Hồng càng dày hơn (bản đồ đẳng dày

34

trầm tích Đệ tứ vùng nam vịnh Bắc Bộ, Nguyễn Biểu, 2001). Môi trường thành tạo

trầm tích gần bờ (đến 40km) chủ yếu là môi trường sông, sông biển, nguồn gốc biển

phân bố xa bờ (cách hơn 40km). Thành phần thạch học phía dưới là cát, sạn sỏi, phần

trên là bột sét bị laterit hóa.

- Trầm tích Holocen: Bề dày trầm tích giảm dần từ bờ ra ngoài và có tính liên

tục đến cách bờ khoảng 15km. Cũng trong vùng này, môi trường trầm tích chủ yếu là

sông biển. Từ 15km trở ra, trầm tích Holocen phân bố không liên tục, loang lổ có tính

chất như lấp đầy các bề mặt lõm của trầm tích Pleistocen [1]. Thành phần thạch học

phía dưới là cát sạn, sỏi, cát, hoặc cát độ chọn lọc và độ mài tròn tốt, bùn sạn, cát bùn

chuyển lên phía trên là cát bùn, bùn, sét màu sắc từ xám, xám xi măng tới xám xanh

và có chứa nhiều vụn sinh vật biển.

- Quá trình vận chuyển trầm tích và lắng đọng trầm tích biển khu vực nghiên

cứu theo kiểu trầm tích bãi triều cửa sông châu thổ do thủy triều [15]. Đây là sản

phẩm của quá trình tương tác sông-biển, xu thế đường bờ liên tục dịch chuyển về

phía biển, sông Đáy và sông Hồng làm nhiệm vụ mang vật liệu ra biển, sau đó thủy

triều và dòng chảy làm nhiệm vụ tái vận chuyển và phân bố trầm tích tạo nên bãi triều

có thành phần chủ yếu là cát, sạn, bột, sét, hạt mịn dần theo hướng từ đất liền ra biển.

Mặt cắt mô phỏng các kiểu trầm tích Đệ tứ thềm lục địa vùng nam vịnh Bắc Bộ thể

Hình 2.3: Kiểu trầm tích biển vùng nghiên cứu (Trần Nghi, 2012)

hiện ở hình 2.3.

2.2.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu

2.2.2.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Nam Định

35

Tổng hợp các tài liệu địa chất, địa mạo, ĐVL cho đến nay đều ghi nhận, ở đây

tồn tại hai hệ thống đứt gãy chính, vuông góc nhau là hệ thống đứt gãy hướng tây bắc

- đông nam (TB-ĐN) và hệ thống đứt gãy hướng đông bắc - tây nam (ĐB-TN), hai hệ

thống đứt gãy này chia móng thành các khối nâng, sụt địa phương. Chính các đứt gãy

này đóng vai trò như các kênh dẫn nước bổ cập cho thấu kính nước nhạt. Hệ thống

đứt gãy TB-ĐN là hệ thống chính, bao gồm các đứt gãy sâu mang tính chất khu vực,

đóng vai trò chính trong phân chia các đới cấu trúc trong suốt quá trình hình thành,

phát triển địa chất và kiến tạo trong vùng. Ngoài ra, hoạt động của các đứt gãy còn

tạo ra các đới phá hủy và các hệ thống khe nứt trong các đá gốc, tạo điều kiện cho sự

hình thành các TCN.

Ngoài ra trong vùng còn tồn tại nhiều đứt gãy nhỏ có tính chất địa phương như

đứt gãy Ninh Bình, đứt gãy Nam Định..., hoạt động của chúng đã góp phần làm phức

tạp hóa cấu trúc địa chất trong vùng,

Các đứt gãy trong đá gốc bên rìa đồng bằng (rìa bể trầm tích sông Hồng) có

phương hơi chếch về phía tây so với các dứt gãy khu vực giữa bể, hệ thống đứt gãy

này theo phương cấu trúc của các thành tạo tuổi Triat, hệ tầng Nậm Thẳm, Đồng

Giao, Tân Lạc, Cò Nòi...

Quá trình hoạt động của các đứt gãy này đã phân chia móng thành những khối

sụt lún không đều dạng bậc thang, thấp dần về phía biển Đông.

2.2.2.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất phía tây vùng Nam Định

Vùng nghiên cứu nằm ở rìa phía đông nam ĐBBB, nơi giáp ranh giữa các trầm

tích Đệ tứ và vùng đá gốc. Ngoài các đặc điểm về thành tạo địa chất trong Kainozoi

và trước Kainozoi đã nêu ở trên, phần diện tích được các trầm tích Đệ tứ phủ lên với

cấu trúc địa chất đa dạng, các hệ thống đứt gãy theo hai hướng TB-ĐN và ĐB-TN,

cùng với các hoạt động kiến tạo đã chia cắt khu vực này thành các khối nâng, sụt.

Cùng với cấu trúc của các lớp trầm tích Đệ tứ phía trên, khu vực này đã có được hai

trong ba điều kiện hình thành của một tích tụ dầu khí là điều kiện chứa và chắn.

Các thành tạo địa chất tuổi Triat, chủ yếu thuộc hệ tầng Đồng Giao (T2ađg)

phân bố bên sườn phía tây, tây bắc của vùng, là các đá có khả năng chứa và lưu thông

36

nước rất tốt, với hệ thống các đứt gãy trong khu vực theo hướng TB-ĐN, hướng cắm

vào các thành tạo Kainozoi thuộc bể trầm tích sông Hồng. Từ kết quả của các phương

72

82

92

02

12

22

32

42

52

62

án đo vẽ bản đồ ĐCTV cho thấy, ở đây tồn tại rất nhiều mạch nước (hình 2.4).

186

185

62

T£ ÐÈ

T¤a ŸÁ£

aQ¤† μ

T¤¬¥ ͼ¤

T¤a ŸÁ¤

lk5hp hn

amQ™š†Î¼

160 amQ™Æ½

T£o ÎÆ

T¤a ŸÁ¤

mQ¤„−… ÂÂ

T¤a ŸÁ¤

22

22

amQ™š†Î¼

mQ¤„−… ÂÂ

mQ¤„−… ÂÂ

aQ¤† μ

abQ™š†Î¼

T£o ÎÆ

78

78

T¤a ŸÁ¤

amQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ¤

aQ™š†Î¼

T£ ÐÈ

lk2

mQ¤„−… ÂÂ

T¤a ŸÁ£

amQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ£

T£o ÎÆ

90 aQ™™¬™™™ÂÈ

amQ™š†Î¼

58

amQ™š†Î¼

15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668 15668

T¤¬¥ ͼ¤

T¤¬¥ ͼ¤T¤a ŸÁ¤

T¤¬¥ ͼ¤

amQ™š†Î¼

abQ™š†Î¼

mQ¤„−… ÂÂ

150 amQ™Æ½

T¤a ŸÁ£

lk28tb hn

250 N£†ÎÂ

lk4 36

T¤a ŸÁ£

T¤a ŸÁ¤

T¤¬¥ ͼ¤

157 amQ™Æ½

65 aQ™™¬™™™ÂÈ

T¤a ŸÁ¤

lk20 204

lk5tb hn

T¤a ŸÁ£

amQ™š†Î¼

lk6tb hn

98 Q£Æ½

T¤¬¥ ͼ¤

T¥n-r ͼ£

T¤¬¥ ͼ¤

amQ™š†Î¼

amQ¤† μ

15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679 15679

15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676 15676

T¤a ŸÁ¤

T¥n-r ͼ£

amQ™š†Î¼

68

68

T¥n-r ͼ¤

T¤¬¥ ͼ¤

15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648 15648

T¤a ŸÁ¤

T¤¬¥ ͼ¤

15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677 15677

T¤a ŸÁ¤

T¥n-r ͼ¤

§

T¤a ŸÁ£

T¥n-r ͼ£

T¤a ŸÁ¤

T¤¬¥ ͼ¤

§

amQ™š†Î¼

øt g

§ øt g·y Y ªn K h¸nh- § å S ¬n

amQ™š†Î¼

abQ™š†Î¼

T£o ÎÆ

T¤a ŸÁ¤

lk12 210 204 N¤Ð¼

T¤a ŸÁ¤

T£o ÎÆ

· y

øt g

aQ¤† μ

S

T¥n-r ͼ¤

T¤a ŸÁ£

«

mQ£† ÐÊ

lk19 204

169 amQ£Æ½

T¥n-r ͼ£

T¥n-r ͼ£

· y

T¤¬¥ ͼ¤

T¤a ŸÁ¤

T¥n-r ͼ£

PR£ÎÈ?

T¤¬¥ ͼ¤

mvQ™š†Î¼

265 N¤Ð¼

lk16tb hn

n g

C

VÜn

15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681 15681

T¤a ŸÁ£

15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683

T¥n-r ͼ¤

h

h

T¥n-r ͼ¤

T£o ÎÆ

¶

N

y

T¤a ŸÁ¤

amQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ£

in h

58

58

§

T£o ÎÆ

ø

lk15 36

§

150 N¤Ð¼

T¤a ŸÁ£

T¤a ŸÁ¤

T¤a ŸÁ£

t

ø

PR£ÎÈ?

g

136 amQ£Æ½

lk30tb hn

·

t

bmQ™š†Î¼

g

T¥n-r ͼ£ J£¬¤ ÈÎ

T¥n-r ͼ¤

aQ™š†Î¼

T£o ÎÆ

·

y

mQ£† ÐÊ

N

y

T¤a ŸÁ¤

T¤a ŸÁ£

a

amQ™š†Î¼

S

m

PP-MP Ƚ

«

mQ£† ÐÊ

T¤a ŸÁ¤

n

§

g

T¤a ŸÁ¤

85 aQ™™¬™™™ÂÈ

mvQ™š†Î¼

aQ¤† μ

Þ

T£o ÎÆ

n

60

T¤a ŸÁ£

T¥n-r ͼ£

120 0

lk11n® hn PR£ÎÈ?

h

amQ¤† μ

H

15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666 15666

T£ ½È

å

amQ™™™ÐÊ

lk34tb hn

146

lk6 36

N£†ÎÂ

T¤a ŸÁ¤

n

mQ¤„−… ÂÂ

T¤a ŸÁ£

abQ™š†Î¼

bmQ™š†Î¼

g

lk30n® hn

amQ£Æ½

T¥n-r ͼ£

mQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ¤

mvQ™š†Î¼

48

48

T£o ÎÆ

PR£ÎÈ?

T¤a ŸÁ¤

mvQ™š†Î¼

15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683 15683

aQ™š†Î¼

mQ£† ÐÊ

bmQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ£

T¤a ŸÁ¤

bmQ™š†Î¼

mQ™š†Î¼

15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733 15733

mQ£† ÐÊ

T¤a ŸÁ¤

T¤a ŸÁ£

mQ£† ÐÊ

lk11 91,8 204 PR£ÎÈ?

T¤a ŸÁ¤

aQ¤† μ

mQ™š†Î¼

mQ™š†Î¼

bmQ™š†Î¼

T£o ÎÆ

T¤a ŸÁ£

T¤a ŸÁ¤

aQ™š†Î¼

bmQ™š†Î¼

T£o ÎÆ

T¤a ŸÁ¤

Nam ®Þnh

T£o ÎÆ

bmQ™š†Î¼

mQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ£

T¤l ÈÎ

mÐQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ¤

T¤a ŸÁ£

38

38

mQ£† ÐÊ

mQ™š†Î¼

mvQ™š†Î¼

15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737 15737

mQ™š†Î¼

§ øt g·y Xu©n Tr−êng

T£ ½È

mvQ™š†Î¼

bmQ¤„−… ÂÂ

mvQ™š†Î¼

mQ™š†Î¼

T£ ½È

T¤a ŸÁ£

§

bmQ™š†Î¼

ø

T¤a ŸÁ¤

T£ ½È

aQ¤† μ

t

g

aQ™š†Î¼

·

T£ ½È

T¤a ŸÁ£

T£ ½È

T£ ½È

y

N

T¤a ŸÁ£

15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740

i n

T¤l ÈÎ

h

T¤a ŸÁ¤

P¥ Ó¾

B

T¤a ŸÁ£

N£†-N¤„ ÂÇ

×n

h

T¤a ŸÁ£

28

28

amQ™š†Î¼

T¤l ÈÎ

T¤a ŸÁ¤

T£ ½È

T¤a ŸÁ£

P¥½Î

T¤a ŸÁ£

T£ ½È

T£ ½È

T¤a ŸÁ£

T¤l ÈÎ

T¤a ŸÁ£

T£ ½È

T£ ½È

mQ£† ÐÊ

T¤a ŸÁ¤

T¤a ŸÁ£

amQ™š†Î¼

P¥ Ó¾

§øt g·y H¶i HËu

mQ£† ÐÊ mbQ¤„−… ÂÂ

T£ ½È

T¤aŸÁ

T¤l ÈÎ

P¥ Ó¾

T£ ½È

mbQ¤„−… ÂÂ

T¤a ŸÁ£

T¤l ÈÎ

aQ™š†Î¼

T¤a ŸÁ¤

T¤a ŸÁ£

T¤aŸÁ

T£ ½È

P¥ Ó¾

P¥ ½Î

P¥ ½Î

C-P ¼Í

mQ™š†Î¼

mQ£† ÐÊ

T£ ½È

bmQ¤† μ

C-P ¼Í

18

18

C-P ¼Í

P¥ ½Î

P¥ ½Î

C-P ¼Í

P¥ ½Î

P¥ Ó¾

aQ¤† μ

T¤aŸÁ

T£ ½È

mvQ™š†Î¼

bmQ¤† μ

T¤a ŸÁ£

P¥ ½Î

mQ™š†Î¼

P¥ ½Î

mQ£† ÐÊ

P¥ ½Î

C-P ¼Í

amQ™š†Î¼

D£ ÈÊ

mQ¤„−… ÂÂ

mQ£† ÐÊ

amQ™š†Î¼

15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740 15740

mQ¤„−… ÂÂ

O£ ŸÍ

O£ ŸÍ

D£ ÈÊ

D£ÈÊ

mQ¤„−… ÂÂ

mQ™š†Î¼

nga s¬n

O£ŸÍ

h. hµ trung

bmQ™š†Î¼

O£ŸÍ

mQ™š…

bmQ™š†Î¼

amQ™š…

M¹ch lé n−íc tù nhiªn vµ sè hiÖu

mQ™š…

328

N. Ac S¬n

B¸i Thñy

¡¥-O£ÂÌ

S g L © u 220

10

mQ™š†Î¼

5 Km

5

0

mQ™š†Î¼

0

2

CÇu

22

22

08

08

ChÇ y

¡¤ÍÇ

1 ¡¥-O£ÂÌ

amQ™š†

Ngäc Tø

Trung Th«n

185

72

82

92

02

12

22

32

42

52

186

62

62

Hình 2.4: Cấu trúc địa chất phía tây, tây bắc vùng nghiên cứu

(thành lập trên cơ sở bản đồ Địa chất 1:200.000 tờ Nam Định và Ninh Bình, 1994)

Bên cạnh đó, địa hình khu vực này có dạng karst với nhiều núi đá vôi có độ cao

trung bình và thấp, hệ thống thủy văn rất phong phú với nhiều sông suối, hồ, đầm...

tạo nên nét đặc trưng cho Ninh Bình với các địa danh du lịch sinh thái sông nước nổi

tiếng như Tam Cốc, Tràng An, Long Vân... Điều này cho thấy về khả năng tàng trữ

nước, vận động của nước trong các thành tạo Triat này. Như vậy, đây có thể coi đây

là điều kiện về khả năng của nguồn cấp (điều kiện sinh) rất thuận lợi cho thấu kính

nước nhạt vùng nghiên cứu.

Tuy nhiên, để trở thành một cấu tạo chứa nước tốt, có khả năng khai thác như

hiện nay thì cấu trúc như trên là chưa đáp ứng được, vì nếu không có miền thoát,

miền phân bố áp lực đủ lớn như cấu trúc một bồn actezi thì ở điều kiện cân bằng, vận

động của nước không đủ lớn để đẩy khối nước mặn hình thành trong thời kỳ biển tiến

Flandrian ra khỏi khu vực nghiên cứu.

37

2.2.2.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng thềm lục địa khu vực nghiên cứu

Vùng nghiên cứu nằm ở khu vực phía tây bắc bể trầm tích sông Hồng (hình

2.5), nơi tập trung nhiều đứt gãy lớn hướng TB-ĐN. Bể trầm tích sông Hồng có bề

dày trầm tích Pliocen và Miocen (đới chứa nước khe nứt-lỗ hổng) lên tới 14.000m và

bề dày tăng lên theo hướng TB-ĐN (ra vùng trung tâm bể). Kết quả giải đoán mặt cắt

địa chấn 2D (tuyến A1 và A2) (hình 2.6, 2.7) cho thấy: tại các tuyến mặt cắt này tồn

tại rất nhiều các đứt gãy trong các thành tạo Pliocen và Miocen theo hướng TB-ĐN,

xuống tới độ sâu khoảng 2.000m. Bề mặt đá móng trước Kainozoi không bằng phẳng,

các khối nâng, sụt được thể hiện rất rõ nét trên các mặt cắt địa chấn này.

Các đứt gãy thuộc bể trầm tích sông Hồng:

Trong vùng tồn tại nhiều đứt gãy như đứt gãy sông Chảy, đứt gãy sông Hồng

và các đứt gãy nhỏ có tính chất địa phương trong Pliocen và Miocen theo hướng TB-

ĐN. Các đứt gãy trong đá gốc bên rìa đồng bằng (rìa bể trầm tích sông Hồng), có

phương hơi chếch về phía tây so với các đứt gãy trong bể, hệ thống đứt gãy này trùng

với phương cấu trúc của đất đá có tuổi Triat, hệ tầng Nậm Thẳm, Đồng Giao, Tân

Lạc, Cò Nòi... phía tây bắc (phần lục địa).

Các đứt gãy trên góp phần làm phức tạp hóa cấu trúc địa chất trong vùng,

chúng đóng vai trò phân chia các khối kiến tạo nâng sụt địa phương trên các đơn vị

kiến tạo lớn mà các đứt gãy chính đã phân chia, đóng vai trò phá huỷ các cấu trúc nội

đới, hình thành các đới dập vỡ và tạo ra các hệ thống khe nứt, làm cơ sở cho sự tồn tại

và lưu thông của NDĐ.

Trên quan điểm ĐCTV thì khả năng chứa và lưu thông nước trong các thể địa

chất khe nứt-lỗ hổng Pliocen và Miocen là rất tốt bởi thành phần thạch học là bột, cát

kết, xen lẫm cát sạn kết, có mật độ khe nứt tương đối cao. Mặt khác, các thành tạo

trước Kainozoi tồn tại các đứt gãy có biên độ lớn, tạo các khối nâng sụt, cho thấy khả

năng lưu thông nước qua các đứt gãy này rất lớn.

38

Hà Nội

Vị trí vùng nghiên cứu

Hình 2.5: Vị trí vùng nghiên cứu và cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng

(Nguồn: Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam)

Hình 2.6: Sơ đồ vị trí tuyến thăm dò địa chấn 2D

(Nguồn: Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam)

Hình 2.7: Các tuyến mặt cắt địa chấn song song với đường bờ biển

39

40

2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn

2.3.1. Các tầng chứa nước

2.3.1.1. Tầng chứa nước trong trầm tích Holocen trên (qh2) Đây là TCN thứ nhất kể từ mặt đất, phân bố trên toàn diện tích phần đồng bằng.

Thành phần thạch học của đất đá chứa nước gồm cát, cát pha của hệ tầng Thái Bình.

Đây là TCN không có áp, chiều sâu mực nước khoảng 0,5m đến 1m. Chiều sâu phân

bố TCN từ 0,5 đến 5,2m. Các kết quả khảo sát tại các giếng đào của các hộ dân và

các lỗ khoan tay ở tầng này cho thấy lưu lượng dao động trong khoảng 0,1÷1,45l/s.

Phần lớn các lỗ khoan có lưu lượng nhỏ hơn 0,5l/s, nên có thể đánh giá và xếp chung

tầng chứa vào loại nghèo nước [8].

Chất lượng nước trong tầng qh2 được nghiên cứu qua kết quả phân tích thành

phần hoá học của nước cho thấy, độ tổng khoáng hoá và thành phần hoá học của

nước biến đổi rất phức tạp, nước từ nhạt đến mặn, TDS biến đổi trong khoảng

0,5÷23g/l. Thành phần hoá học của nước cũng thay đổi từ Bicacbonat Clorua sang

Clorua Bicacbonat đến Clorua.

2.3.1.2. Tầng chứa nước các trầm tích Holocen dưới (qh1) Tầng chứa nước này phân bố không đều trong vùng nghiên cứu, không lộ trên

gốc sông đầm lầy, đầm lầy biển, biển thuộc hệ tầng Hải Hưng dưới (amQ2

mặt đất. Thành phần đất đá chứa nước gồm cát hạt mịn, cát bột sét, sét cát có nguồn 1-2hh1, 1-2hh1). Chiều dày TCN biến đổi trong khoảng từ 2m đến 25m, trung bình 12m. mbQ2

Nước dưới đất phân bố trong tầng qh1 thuộc loại áp lực yếu. Kết quả thí nghiệm

ở các lỗ khoan khảo sát cho thấy lưu lượng thay đổi từ 0,5l/s đến 5l/s, có thể xếp vào

loại tương đối giàu nước. Tuy nhiên nước ở tầng này bị lợ và mặn. Toàn bộ các lỗ

khoan khảo sát ĐCTV đều có nước với TDS lớn hơn 3g/l.

2.3.1.3. Tầng chứa nước Pleistocen (qp)

Tầng chứa nước này phân bố rộng khắp diện tích phần đồng bằng, nhưng

3vp; Q1

lẫn ít cuội đa khoáng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc, Hà Nội và Lệ Chi (Q1

không lộ trên mặt. Thành phần thạch học của đất đá chứa nước bao gồm cát sạn sỏi 1-2hn; 1lc). Chiều dày trầm tích biến đổi từ 10m đến 78m, trung bình 45m. Nóc TCN nằm Q1

41

3vp2). Đáy TCN tiếp

tiếp dưới các thành tạo thấm nước yếu hệ tầng Vĩnh Phúc (amQ1

giáp với các trầm tích Neogen, một phần ở phía tây nằm trực tiếp lên bề mặt đá vôi

T2ađg, phía bắc có thể phủ trực tiếp lên các thành tạo Proterozoi hệ tầng sông Hồng

(PRsh).

Nước trong TCN Pleistocen thuộc loại có áp lực, cột áp lực rất lớn, từ 50m đến

70m. Mực NDĐ nằm không sâu, cách mặt đất từ 0,5m đến 2,5m. Theo kết quả quan

trắc năm 1995 cho thấy mực nước cao hơn mặt đất đến 0,7m (Q110a và Q109a) [2]

tức là nằm cao hơn mực nước của các TCN nằm trên như qh1; qh2. Tuy nhiên, hiện

nay do khai thác nên mực nước của tầng này giảm xuống không còn nơi nào cao hơn

mặt đất, thậm chí có nơi đã xuống dưới mặt đất tới hơn 10m.

Kết quả bơm hút thí nghiệm tại các lỗ khoan ở tầng này đều có lưu lượng lớn.

Trong báo cáo kết quả phương án đo vẽ bản đồ 1:50 000 năm 1996 cho thấy: các lỗ

khoan có lưu lượng lớn hơn 5l/s chiếm 63%, số lỗ khoan có lưu lượng từ >0,5 đến

<5l/s chiếm 24%, số lỗ khoan có lưu lượng <0,5l/s chiếm 13%. Một số lỗ khoan có

lưu lượng nhỏ thống kê kể trên là các lỗ khoan quan trắc có đường kính nhỏ. Tuy

nhiên, kết quả bơm hút nước thí nghiệm đầu năm 2012 tại ba chùm thí nghiệm trong

tầng qp cho thấy lưu lượng tại chùm Q227 có lưu lượng đạt 8,5 l/s, VietAS_ND01

đạt 12,6 l/s và VietAS_ND02 đạt 13,2 l/s. Do vậy, có thể xếp tầng này vào loại giàu

nước [2], [7], [8].

Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan của nước tầng qp biến đổi trong một khoảng

rộng. Ranh giới mặn-nhạt (TDS=1g/l) xác định được khá rõ ràng, nội suy từ kết quả

khảo sát tại các lỗ khoan và kết quả đo ĐVL (xem bản đồ ĐCTV). Vùng có độ tổng

khoáng hoá lớn hơn 1g/l nằm ở phía đông nam chiếm diện tích rất nhỏ. Vùng nước có

độ tổng khoáng hoá nhỏ hơn 1g/l nằm ở phía nam và tây nam tỉnh Nam Định. Trong

đó, vùng giáp biển thuộc các huyện Hải Hậu, Nghĩa Hưng và một phần Giao Thủy

vẫn là nước nhạt [2], [3], [6], [21], kết quả quan sát trong khi bơm hút nước thí

nghiệm tầng qp cho thấy mực nước trong các lỗ khoan quan sát tầng qh1 và qh2

không bị ảnh hưởng. Vì vậy, đây là tầng chứa nước có quan hệ thuỷ lực yếu, không

rõ ràng với TCN qh1 trên nó và không có quan hệ thủy lực với tầng qh2 trên cùng.

42

Động thái NDĐ tầng qp thay đổi phụ thuộc vào vị trí địa lý, những khu vực

nằm trong vùng ảnh hưởng của thủy triều, có mực nước dao động theo dao động của

thủy triều và biên độ dao động năm từ 0,2m đến 0,7m (hình 2.8), dao động mực nước

tầng qp và nước mặt theo thủy triều được thể hiện trên hình 2.9; dao động mực nước

Hình 2.8: Dao động mực nước tại lỗ khoan VietAS_ND02, TCN Pleistocen

4

Nước dưới đất

Nước biển

)

3

m

2

i

( g n ộ đ o a d ộ đ n ê B

1

0

0

20

40

60

80

100

120

140

Thời gian (giờ)

Hình 2.9: Dao động mực nước biển và TCN qp tại lỗ khoan Q225b

tầng qp là do ảnh hưởng của truyền áp, TDS và thành phần hoá học ít biến đổi [59].

2.3.1.4. Tầng chứa nước khe nứt-lỗ hổng trong các trầm tích Pliocen (n2) Các trầm tích của tầng này phân bố rất rộng khắp vùng nghiên cứu. Thành phần

thạch học đất đá chứa nước gồm cát kết hạt nhỏ, hạt trung lẫn cát sạn kết, bột kết, sét

kết với mức độ gắn kết yếu, nước tồn tại dưới dạng khe nứt-lỗ hổng. Chiều dày của

TCN chưa được xác định rõ trên toàn bộ vùng nghiên cứu, nhưng tính theo kết quả

khoan thực tế ở một số lỗ khoan thì chiều dày tầng n2 dao động từ 35m đến 85m,

trung bình là 65m. NDĐ có áp lực lớn, cột áp lực đạt đến trên 100m. Mực áp lực cao

43

hơn so với TCN qp. Kết quả quan trắc mực nước ở cụm quan trắc Q109 trong tầng qp

và n2 (hình 2.10) đã cho thấy mực nước trong TCN n2 luôn luôn cao hơn TCN qp.

Lưu lượng các lỗ khoan thí nghiệm ở TCN n2 biến đổi từ 0,4l/s đến 11,01l/s. 4

trong 6 lỗ khoan thí nghiệm có lưu lượng >5l/s, 2/6 lỗ khoan có lưu lượng < 5l/s tuy

nhiên trong số 2 lỗ khoan nghèo nước có lỗ khoan Q109b do kết cấu chỉ để quan trắc

nên kết quả bơm thí nghiệm không phản ánh đúng mức độ chứa nước của TCN này,

Hình 2.10: Diễn biến mực nước các TCN trong khu vực từ 1994 đến 2014

do đó có thể xếp TCN này vào loại giàu nước.

Độ tổng khoáng hoá NDĐ ở các lỗ khoan nghiên cứu biến đổi từ 0,58g/l

(LK54) đến 16g/l (LK58) song, do số lượng điểm nghiên cứu còn quá ít nên chưa vẽ

được chính xác ranh giới mặn-nhạt mà chỉ sơ bộ nhận định được là vùng phân bố

nước nhạt rộng, tương đối phù hợp với TCN qp [3], [6].

Thành phần hoá học của nước ở vùng nước nhạt là Bicacbonat Clorua Natri còn

ở vùng nước lợ và mặn là Clorua Natri. Hàm lượng các nguyên tố vi lượng, các chất

độc hại đều nằm dưới tiêu chuẩn cho phép đối với nước ăn uống sinh hoạt. Sự dao

động mực nước dưới đất chịu ảnh hưởng bởi dao động thuỷ triều và biên độ lớn nhất

là 0,3m [59].

Tóm lại, TCN khe nứt-lỗ hổng trong trầm tích Neogen là tầng giàu nước, diện

tích phân bố nước nhạt tương đối rộng, có ý nghĩa trong cung cấp nước.

44

2.3.1.5. Tầng chứa nước trong thành tạo cacbonat, Triat giữa (t2) Phân bố ở phía tây, tây bắc, thuộc huyện Nghĩa Hưng tỉnh Nam Định; Kim

Sơn, Yên Khánh, Hoa Lư và Gia Viễn thuộc tỉnh Ninh Bình. Đất đá chứa nước là đá

vôi bị karst hoá. Các lỗ khoan trong tầng này gồm Q92a, LK32, GV01 và lỗ khoan ở

Cồn Thoi phía tây nam có mực nước 0,2m cách mặt đất, lưu lượng là 5,87l/s, độ tổng

khoáng hoá 0,46g/l thành phần là Bicacbonat Clorua Natri Canxi [8].

2.3.2. Các thành tạo địa chất nghèo nước, cách nước

2hh)

2.3.2.1. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước tuổi Đệ tứ, thống Holocen, hệ

tầng Hải Hưng trên (Q2

Các thành tạo này phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu, song bị các trầm tích hệ

tầng Thái Bình phủ kín. Thành phần thạch học là sét, sét bột, sét cát có nguồn gốc

biển, chiều dày từ 3m đến 40m, trung bình 13m. Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ số

thấm của đất đá rất nhỏ từ 0,01m/ng đến 0,11m/ng chứng minh cho khả năng rất

nghèo nước của thành tạo này.

3vp)

2.3.2.2. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước tuổi Đệ tứ, thống Pleistocen hệ

tầng Vĩnh Phúc (Q1

Chúng phân bố rộng rãi trong vùng và bị các trầm tích hệ tầng Thái Bình và Hải

Hưng phủ kín. Thành phần thạch học chủ yếu là sét, sét bột có nguồn gốc biển, sông

biển, chiều dày từ 7m đến 34m, trung bình 20m. Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ số

thấm của đất đá rất nhỏ, từ 0,01m/ng đến 0,06m/ng đã thể hiện mức độ rất nghèo

nước của thành tạo này.

2.3.2.3. Các thành tạo địa chất nghèo nước đá biến chất tuổi Proterozoi phức hệ Sông Hồng (PRsh)

Các thành tạo đá biến chất phức hệ Sông Hồng phân bố ở hầu khắp vùng

nghiên cứu. Chúng lộ trên mặt đất dưới dạng các đồi bát úp (núi Gôi, núi Hổ, núi Xá,

v.v.), còn lại phần lớn bị các trầm tích Đệ tứ phủ kín. Phía tây bắc, đông nam của

vùng nghiên cứu các thành tạo này tiếp giáp trầm tích hệ Neogen, hệ tầng Vĩnh Bảo

(N2vb) phủ bất chỉnh hợp lên trên. Các thành tạo biến chất PRsh lộ trên mặt dưới

dạng núi thấp, bị phân phiến, nén ép mạnh và ít nứt nẻ. Không gặp mạch lộ nước nào

45

chảy ra từ thành tạo này. Ở phần dưới sâu (LK54), đá có cấu tạo khối rắn chắc, mẫu

lấy lên thành thỏi dài, ít nứt nẻ, nên khả năng chứa nước là rất kém [8].

Với những tài liệu nêu trên, tầng này được xếp vào thể địa chất nghèo nước là

phù hợp. Tuy nhiên các đứt gãy lớn đã chia cắt thành tạo này thành các khối nâng,

sụt, nên khả năng chứa nước là ở các đứt gãy kiến tạo và đới dập vỡ dọc theo các đứt

gãy. Mặc dù vậy, đánh giá chung cho toàn bộ thành tạo này là nghèo nước.

2.3.3. Đặc điểm thuỷ địa hoá

Vùng ven biển nói chung, có đặc điểm thủy địa hóa rất phức tạp và khan hiếm

các nguồn nước nhạt. Các nguồn nước ở trên mặt phần lớn bị mặn, hàm lượng TDS

thường lớn hơn 3g/l. Các cửa sông chịu tác động của biển với các dao động thuỷ triều

cũng có độ mặn cao. Nước mặn xâm nhập sâu vào cửa sông vào mùa khô lên đến hơn

40km. Các nguồn nước nhạt chỉ tồn tại trong các hệ thống kênh mương được ngăn

mặn tốt. Nước dưới đất trong các thành tạo hình thành trong môi trường biển, nên

phần lớn bị nhiễm mặn. Nơi nào có cấu trúc địa chất thuận tiện, các quá trình trao đổi

nước diễn ra mạnh mới có nước nhạt. Cùng trong một TCN, nhưng nơi này mặn nơi

kia nhạt. Cũng có thể cùng một TCN nhưng phần trên nhạt, phần dưới mặn.

2.3.3.1. Đặc điểm thuỷ hoá TCN qh1 và qh2 Đặc điểm thủy địa hóa của tầng chứa nước qh được đánh giá thông qua các kết

quả phân tích thành phần hóa học của các mẫu nước trong cùng nghiên cứu qua các

chỉ tiêu Clo và TDS cho thấy. Vùng nước nhạt có diện tích không lớn, hình thành các

chỏm, khoảnh dạng thấu kính phân bố ở ven các sông lớn khu vực bãi bồi, các đụn

cát, doi cát ven biển, ở những nơi có địa hình cao có điều kiện trao đổi nước tốt. Loại

hình hoá học của nước ở vùng nhạt là Clorua Bicacbonat Canxi Natri hoặc

Bicacbonat Clorua Natri. Độ pH của nước trong tầng này thuộc loại kiềm yếu và dao

động từ 7,5 đến 8,5 [7].

Vùng nước lợ phân bố phổ biến hơn cả trong vùng nghiên cứu nằm ở vùng xa

sông và nơi có địa hình thấp, đất đá chứa nước là bột sét, bột cát… khả năng trao đổi

nước kém. Thành phần hoá học nước ở vùng lợ là Clorua Bicacbonat hoặc Clorua

46

Natri. Một vài nơi trong vùng nước lợ bắt gặp nước có thành phần sunfat nổi trội như

ở các lỗ khoan: G1301; G1424 ở phía tây và tây nam.

2.3.3.2. Đặc điểm thuỷ hoá TCN qp

Vùng nước nhạt chiếm diện tích khá lớn ở phía nam, đông nam, thuộc địa phận

các huyện Hải Hậu, Nghĩa Hưng và một phần của các huyện Giao Thuỷ, Nam Trực,

Trực Ninh, Ý Yên, vùng nước nhạt phân bố trên phần đất liền và cả ở phần thềm lục

địa gần bờ, hàm lượng TDS của nước ở đây biến đổi từ 0,29g/l đến 1g/l.

Vùng nước lợ phân bố ở phía đông bắc vùng nghiên cứu dạng dải hẹp theo

phương TB-ĐN tạo thành vùng đệm gồm nước nhạt và nước mặn. Loại hình hoá học

của nước là Clorua Bicacbonat và Clorua Natri. Vùng nước mặn phân bố ở phía đông

bắc vùng nghiên cứu, khu vực giáp tỉnh Thái Bình, loại hình hóa học khu vực này chủ

yếu là Clorua Natri [3], [7].

2.3.4. Cấu trúc ĐCTV vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu là vùng chuyển tiếp của các miền ĐCTV II (ĐCTV tây Bắc

Bộ) và miền ĐCTV III (ĐCTV ĐBBB). Trong miền ĐCTV III, vùng nghiên cứu

thuộc 2 phụ miền III.b (phụ miền ĐCTV Hà Nội - Thái Bình) và III.c (phụ miền

ĐCTV Sơn Tây - Ninh Bình). Cấu trúc ĐCTV ở đây mang đặc điểm cấu trúc bồn và

rìa bồn ĐCTV thuộc trũng Hà Nội và cả đới nâng Tây Nam (theo sự phân chia cấu

trúc ĐCTV của Vũ Ngọc Kỷ và nnk, 1985). Vì vậy, cấu trúc ĐCTV ở đây có những

nét đặc biệt và có vai trò rất quan trọng trong sự hình thành dải nước nhạt từ Ninh

Bình qua vùng nghiên cứu ra biển. Những điểm đặc biệt đó gồm:

- Vùng nghiên cứu nằm sát biển, có hai loại địa hình: Loại 1: núi đá vôi, độ cao

trung bình thuộc địa phận Ninh Bình, nằm trong đới nâng Tây Nam; Loại 2: địa hình

bằng phẳng, nằm trong trũng Hà Nội, chịu tác động sâu sắc của cả sông và biển.

- Có lớp phủ Đệ tứ phủ bất chỉnh hợp trên nhiều địa tầng khác nhau như:

Phủ lên các thành tạo cacbonat hệ tầng Đồng Giao phát triển karst mạnh; Phủ

lên các thành tạo biến chất cổ Proterozoi thuộc phức nếp lồi sông Hồng, các thành tạo

Neogen hệ tầng Vĩnh Bảo nguồn gốc lục địa [2], [3], [6], [21].

47

- Trong các thành tạo trước Kainozoi đã phát hiện khá nhiều đứt gãy kiến tạo

phát triển theo hai hướng chủ đạo TB-ĐN và ĐB-TN, các đứt gãy này đã chia đá gốc

thành các khối nâng hạ khác nhau, trên đó các thành tạo Đệ tứ phủ kín. Các đứt gãy

kiến tạo đã tạo nên những kênh dẫn nước từ các vùng núi cao thuộc đới nâng Tây

Nam và có khả năng thoát ngầm vào các thành tạo Neogen và Đệ tứ

- Qua các kết quả thăm dò, khảo sát địa chấn và địa chất vùng thềm lục địa (rìa

phía tây bắc bể Sông Hồng), kết hợp với các kết quả thăm dò khảo sát ĐCTV thuộc

trũng Hà Nội và đới nâng Tây Nam cho thấy các thành tạo móng trước Kainozoi và

Pliocen tồn tại rất nhiều các đứt gãy có khả năng chứa nước theo hướng TB-ĐN [26].

TCN khe nứt-lỗ hổng có bề dày tăng dần theo hướng ra trung tâm bể Sông Hồng. Các

thành tạo Đệ tứ tương ứng hệ tầng Lệ Chi và Hà Nội có khả năng chứa nước giảm

dần theo chiều ra biển (thành phần thạch học từ cát, sạn sỏi giảm dần đến cát hạt

trung, hạt mịn và cát, sét pha đến sét bột - theo các nghiên cứu của Nguyễn Biểu,

2001 và Trần Nghi, 2012) [1], [15]. TCN Pleistocen dưới, hệ tầng Lệ Chi phân bố

theo phương ra biển đến khoảng 32km (cách bờ) và TCN Pleistocen trên hệ tầng Hà

Nội phân bố theo phương ra biển đến khoảng 42km (cách bờ). Mặt cắt ĐCTV tuyến

CE (trên bản đồ ĐCTV vùng Nam Định) thể hiện cấu trúc ĐCTV của vùng nghiên

cứu từ đới nâng Tây Nam đến thềm lục địa.

2.4. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt

2.4.1. Quá trình tiến hóa trầm tích trong Kainozoi

Vùng nghiên cứu nằm trong đới sụt lún của đứt gãy sông Hồng, được hình

thành muộn nhất ở ĐBBB, các trầm tích Đệ tứ ở vùng Nam Định có thời gian tồn tại

và phát triển trong môi trường biển lâu nhất và muộn nhất. Trên cơ sở tổng hợp các

nghiên cứu về lịch sử phát triển, môi trường trầm tích, quá trình dao động mực nước

biển... đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành thấu kính nước nhạt và

khả năng xâm nhập mặn trong trầm tích Đệ tứ vùng này thấy rằng lịch sử phát triển

của chúng gắn liền với lịch sử phát triển của toàn bộ đồng bằng. Vùng nghiên cứu đã

trải qua nhiều giai đoạn phức tạp dưới tác động của nhiều quá trình địa chất và nhiều

pha kiến tạo khác nhau.

48

2.4.1.1. Giai đoạn phát triển trầm tích trong Neogen

Ở thời kỳ đầu Neogen (trong Miocen), quá trình phong hóa, bóc mòn diễn ra

mạnh mẽ vì ở đây hoàn toàn vắng mặt các trầm tích Miocen và Pliocen sớm. Đến

Pliocen muộn, hoạt động của các đứt gãy xảy ra rất mạnh, cùng với phần lớn diện

tích đồng bằng thuộc vùng nghiên cứu bị sụt lún và chìm dưới mực nước biển. Các

trầm tích hệ tầng Tiên Hưng, Vĩnh Bảo được thành tạo và lấp đầy các vùng trũng.

Thành phần thạch học bao gồm sét kết, bột kết, cát kết lẫn ít sạn sỏi có tướng biển

nông ven bờ. Riêng khu vực phía tây nam đứt gãy Ninh Bình vẫn tiếp tục được nâng

lên trong Pliocen muộn. Chiều dày các trầm tích Neogen dao động trong khoảng 100

÷ 120m. Tại nơi vắng mặt các trầm tích Neogen, các trầm tích của hệ tầng Lệ Chi phủ

bất chỉnh hợp lên trên các trầm tích thuộc hệ Triat - thống trung - bậc Anizi, hệ tầng

Đồng Giao [13].

Vào cuối Pliocen, biển lùi ra xa, gây ra sự gián đoạn trầm tích. Các trầm tích

của hệ tầng Vĩnh Bảo được thành tạo trước đó, dưới ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới

ẩm, quá trình xâm thực, bóc mòn và phong hóa diễn ra mạnh mẽ và liên tục. Do quá

trình phong hóa vật lý và phong hóa hóa học mà các thành tạo của hệ tầng Vĩnh Bảo

thường bở rời, đôi nơi có màu nâu đỏ, xám nâu.

NDĐ trong các thành tạo Pliocen hệ tầng Vĩnh Bảo có nguồn gốc biển, nhưng

sau khi thành tạo lại trải qua quá trình phong hóa, rửa lũa kéo dài, lại có mối quan hệ

với TCN bên trên và bên dưới nên nước trong TCN Pliocen phần lớn là nước nhạt.

Đây là TCN khe nứt-lỗ hổng có bề dày lớn, diện phân bố rộng, mức độ chứa nước tốt.

2.4.1.2. Giai đoạn phát triển trầm tích trong Đệ tứ

a. Thời kỳ Pleistocen sớm

Bước sang đầu kỷ Đệ tứ, một pha chuyển động kiến tạo mới lại bắt đầu, vùng

ĐBBB lại từ từ bị lún xuống, nhưng không đều, hoạt động sụt lún diễn ra mạnh.

Vùng nghiên cứu nằm ở nơi tiếp giáp giữa đồng bằng và biển, do tác dụng tương hỗ

giữa sông và biển, hình thành vùng tiền tam giác châu. Dưới tác dụng của sóng và

thủy triều các vật liệu trầm tích do sông đưa ra được sắp xếp lại, các vật liệu hạt thô

được giữ lại, trải dọc theo bờ biển hình thành đới tích tụ ven bờ, đó là các doi cát ven

49

biển. Các vật liệu hạt mịn hơn được tích tụ tại vùng biển nông ven bờ thành tạo các

trầm tích có tướng tam giác châu ngầm. Trong điều kiện nước nông, sóng vỗ liên tục,

các di tích hữu cơ bị vụn nát và bảo tồn xấu. Đó là các thành tạo các trầm tích của hệ

tầng Lệ Chi. Các trầm tích này có thành phần chủ yếu là cát, bột sét với chiều dày từ

vài mét tới vài chục mét, đôi chỗ lẫn sạn sỏi nhỏ. Đây là các trầm tích cấu thành phần

dưới của TCN qp. Cuối thời kỳ Pleistocen sớm, biển từ từ rút khỏi đồng bằng. Toàn

bộ vùng nghiên cứu được mở rộng về phía biển.

b. Thời kỳ Pleistocen giữa-muộn

Quá trình biển thoái cuối Pleistocen sớm kéo dài đến đầu thời kỳ Pleistocen

giữa. Khi đó đồng bằng còn phát triển rộng về phía đông nam, tức là cách rất xa

đường bờ biển hiện nay. Trong giai đoạn này, dưới điều kiện khí hậu nóng ẩm mưa

nhiều, quá trình xâm thực của các dòng chảy diễn ra mạnh mẽ và liên tục. Trong

phạm vi ĐBBB nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng, các hệ thống sông ngòi hoạt

động mạnh. Dưới tác dụng của các dòng chảy tràn và dòng chảy tạm thời, các vật liệu

đã bị vỡ vụn do quá trình phong hóa được vận chuyển từ vùng cao đến các dòng

chính đã được tích tụ tại đây, hình thành một lớp trầm tích vụn thô là phần dưới của

hệ tầng Hà Nội. Thành phần trầm tích thời kỳ bao gồm cát, cuội, sỏi, độ chọn lọc từ

kém đến trung bình, độ mài tròn trung bình, thành phần đa khoáng. Chiều dày trầm

tích thay đổi từ 7- 55m. Các trầm tích lục địa hình thành trong giai đoạn này phủ lên

trên các trầm tích có nguồn gốc sông biển của hệ tầng Lệ Chi.

Sau khi các vật liệu cuội, sạn, cát đã được lắng đọng nâng dần đáy sông thì vào

cuối Pleistocen giữa-muộn, chuyển động nâng lên yếu đi, hoạt động kiến tạo có phần

yên tĩnh hơn, các hoạt động xâm thực giảm dần. Giai đoạn cuối của thời kỳ này, nước

biển tiến vào đồng bằng, các trầm tích hỗn hợp sông biển được thành tạo, vật liệu

trầm tích bao gồm cát, bột, lẫn ít sét, cấu tạo phân lớp mỏng, nằm ngang, đây là phần

trên của hệ tầng Hà Nội. Chiều dày lớp trầm tích này trong vùng thay đổi từ 14,5m

đến 33,7m và có xu hướng tăng dần từ tây sang đông, còn theo hướng TB-ĐN, các

trầm tích được hình thành dưới dạng một nếp lõm thoải. Kết thúc thời kỳ Pleistocen

giữa-muộn, toàn bộ hệ tầng Hà Nội đã được thành tạo.

50

Trong thời kỳ này đã thành tạo nên một lớp trầm tích vụn thô lớn nhất với thành

phần chủ yếu là cát, sạn, sỏi phân bố rộng rãi trên toàn bộ diện tích vùng nghiên

cứu... Cùng với các trầm tích của hệ tầng Lệ Chi, các trầm tích của hệ tầng Hà Nội đã

thành tạo TCN qp, là tầng có khả năng cung cấp nước lớn nhất đối với vùng nghiên

cứu và toàn bộ vùng ĐBBB. Chế độ lục địa tồn tại ở đây trong một thời gian khá dài.

c. Thời kỳ Pleistocen muộn

Chế độ lục địa được bắt đầu vào giai đoạn cuối của thời kỳ Pleistocen giữa-

muộn vẫn được tiếp tục ở giai đoạn đầu của thời kỳ Pleistocen muộn. Tại các vùng

địa hình cao vẫn xuất hiện các dòng chảy ngắn và dốc, mang vật liệu đổ vào bồn

trũng của sông Hồng cổ. Địa hình vùng nghiên cứu khi đó khá bằng phẳng và ở khá

xa nguồn cung cấp vật liệu nên hoạt động xâm thực ngang là chủ yếu. Các vật liệu

trầm tích được tích đọng ở đây có tướng đồng bằng châu thổ liên quan đến hoạt động

của các cửa sông ven biển. Dưới tác động của sóng và thủy triều, các vật liệu trầm

tích được hình thành ở đây bao gồm cát hạt mịn đến trung, lẫn ít bột sét, đây chính là

phần dưới của hệ tầng Vĩnh Phúc. Cùng với các trầm tích của hệ tầng Lệ Chi và hệ

tầng Hà Nội các trầm tích phần dưới của hệ tầng Vĩnh Phúc đã cấu thành TCN qp. Do

thành tạo trong môi trường lục địa và cửa sông ven biển, lại được ngăn cách với TCN

bên trên bởi lớp cách nước khá dày nên nước trong tầng chủ yếu là nước nhạt.

Vào cuối Pleistocen muộn, một đợt biển tiến đã tràn ngập đồng bằng nói chung

và vùng nghiên cứu nói riêng. Đây là đợt biển tiến có quy mô lớn nhất trong

Pleistocen. Trong giai doạn này, toàn bộ vùng bị ngập trong nước biển. Tại đây, đã

hình thành lớp trầm tích hạt mịn chủ yếu là sét, bột, đôi chỗ lẫn vỏ sò hến. Các trầm

tích đó thành tạo trong môi trường khá yên tĩnh, chiều dày từ 6m đến 32m. Đây chính

là lớp sét Vĩnh Phúc cách nước ngăn cách TCN qh1 với TCN qp.

Kết thúc thời kỳ Pleistocen muộn, hoạt động tân kiến tạo có phần yên tĩnh hơn.

Đồng thời với việc hạ thấp mực nước đại dương là sự lùi xa của đường bờ biển, toàn

bộ bề mặt đồng bằng được lộ ra.

51

d. Thời kỳ Holocen sớm-giữa

Bước sang Holocen, biển lùi ra xa về phía vịnh Bắc Bộ. Dưới tác động của các

yếu tố ngoại sinh, quá trình phong hóa và bóc mòn xảy ra mạnh mẽ. Khi đó trên bề

mặt đồng bằng, mạng lưới sông ngòi dày đặc cùng với khí hậu nóng ẩm mưa nhiều,

tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xâm thực sâu và xâm thực ngang mạnh mẽ làm

cho bề mặt trầm tích biển bị bào mòn không đều. Đồng thời quá trình phong hóa

laterit đã làm cho phần trên trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc có màu sắc loang lổ.

Điều kiện lục địa của đồng bằng tồn tại không lâu. Đường bờ biển có xu hướng

chuyển dịch vào trong, bắt đầu thời kỳ biển tiến Flandrian (hình 2.11) làm đồng bằng

bị thu hẹp lại. Sự thay đổi xảy ra từ từ, vùng nghiên cứu bị chìm dần và ngập hoàn

toàn trong nước biển. Lúc đầu lắng đọng các trầm tích hạt thô như cát, cát bột lẫn ít

sạn nhỏ. Các trầm tích này phủ trực tiếp lên bề mặt phong hóa của hệ tầng Vĩnh Phúc.

Thời gian (năm)

Hình 2.11: Mực nước biển từ thời kỳ Pleistocen muộn đến nay (Tanabe, 2006)

Đây chính là các trầm tích cấu thành TCN qh1.

Tiếp theo hoạt động lún chìm tiếp tục diễn ra, các trầm tích hạt mịn như sét,

bột, cát mịn được lắng đọng, chúng có màu xám, xám xanh. Các trầm tích hạt mịn đó

đã tạo thành lớp cách nước liên tục, ngăn cách TCN qh2 bên trên và TCN qh1 bên

dưới. Do thành tạo trong nguồn gốc biển lại bị ngăn cách với các TCN bên trên và

bên dưới bởi các lớp cách nước liên tục, nên độ mặn của nước trong TCN này không

được rửa trôi. Thời kỳ biển tiến Flandrian với cường độ mạnh, biển tiến sâu vào lục

52

địa, qua Mỹ Đức, Thường Tín, Mỹ Văn, Thuận Thành… Với tầng sét xám xanh, sản

phẩm trầm tích tướng vũng vịnh phổ biến khắp các bể trầm tích Đệ tứ ở Việt Nam.

Theo Đỗ Văn Tự, tại thời điểm này trong khu vực phát triển với 4 đới cảnh

quan chính [30]:

- Vùng đồng bằng bồi tích tam giác châu phân bố chủ yếu ở phía đông bắc và

tây bắc đồng bằng. NDĐ ở đây nhạt, có nguồn gốc từ nước mưa, nước mặt;

- Vùng đồng bằng tam giác châu bị đầm lầy hoá: vùng này được hình thành ở

vùng cửa sông, nơi tiếp giáp với biển là cửa sông Hồng, NDĐ ở đây chịu ảnh hưởng

của nước biển;

- Vùng tiền tam giác châu: là phần diện tích còn lại, tiếp giáp với biển trong giai

đoạn đó, NDĐ ở đây lúc này bị mặn;

- Vùng tam giác châu ngầm: bị ngập trong nước biển, trầm tích hạt mịn có

nguồn gốc biển này là lớp ngăn cách giữa hai TCN qh1 và qh2.

e. Thời kỳ Holocen muộn

Sau thời kỳ biển tiến kéo dài khoảng 2.000 năm, nước biển từ từ rút ra xa.

Những dấu vết của đường bờ biển khi đó còn thấy rất rõ trên địa hình ngày nay đó là

các dải cát nằm song song với đường bờ biển hiện nay. Chúng đánh dấu sự tồn tại của

đường bờ biển cổ trước khi biển rút đến mực nước ngày nay. Các hoạt động tân kiến

tạo vẫn tiếp tục diễn ra trong thời kỳ này là các hoạt động nâng lên hạ xuống với biên

độ không lớn. Do nằm tại vùng tiếp giáp giữa biển và lục địa nên vùng nghiên cứu

chịu ảnh hưởng rất rõ của các hoạt động này, bằng chứng để lại là các trầm tích có

nhiều nguồn gốc thành tạo.

Vào đầu Holocen muộn có một chu kỳ biển tiến, vùng nghiên cứu lại bị ngập

nước, hình thành nên các trầm tích có nguồn gốc khác nhau của phụ hệ tầng Thái

Bình dưới. Tại các khu vực cửa sông đổ ra biển hình thành các trầm tích có nguồn

gốc hỗn hợp sông biển, tại các khu vực đầm lầy ven biển hình thành các trầm tích

biển đầm lầy, vũng vịnh ven biển, hình thành trầm tích biển, tướng biển nông ven bờ.

Chiều dày các trầm tích hình thành trong thời gian này là không lớn (từ 4m

đến 15m). Trong giai đoạn tiếp theo, vùng nghiên cứu bị ngập chìm hoàn toàn trong

53

nước biển, thành tạo các trầm tích với thành phần khá đồng nhất là các trầm tích hạt

mịn màu xám lẫn vỏ sò hến với chiều dày từ 5m đến 11m của phụ hệ tầng Thái Bình

giữa. Vào cuối thời kỳ Holocen muộn, nước biển rút dần ra, phần nổi trên mặt nước

ngày càng chiếm diện tích lớn hơn.

Những trầm tích của phụ hệ tầng Thái Bình trên được hình thành trong giai

đọan này có nguồn gốc rất phức tạp. Tại các khu vực có địa hình cao hơn nằm về phía

lục địa hình thành các dải bồi tích rộng, dọc theo các hệ thống sông chiếm hầu hết

diện tích vùng nghiên cứu. Ở các đầm lầy ven biển thành tạo các trầm tích biển đầm

lầy. Ở vị trí cửa sông đổ ra biển thường tạo thành các trầm tích hỗn hợp dạng tam

giác châu. Một số vùng ven biển hình thành các trầm tích biển gió, tại các vùng vẫn

còn chìm ngập trong nước biển thành tạo các trầm tích hạt mịn.

Cách đây khoảng 3.000 năm, nước biển bắt đầu đã rút ra khỏi vùng nghiên cứu,

tuy nhiên đường bờ biển tại đây luôn có sự thay đổi [110]. Tại vùng ven biển Giao

Thủy, các vật liệu trầm tích được sông Hồng đưa ra đã tạo thành phần đất bồi mới,

hàng năm lấn ra biển hàng trăm mét. Ngược lại tại các khu vực thuộc huyện Hải Hậu

biển lại có xu hướng lấn vào đất liền. Sơ đồ minh họa quá trình tiến hóa trầm tích

theo Tanabe, 2003 và theo Vũ Nhật Thắng, 1995, được thể hiện ở hình 2.12 và 2.13.

2.4.2. Giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt

Trên cơ sở điều kiện cấu tạo chung của vùng cho thấy: tại khu vực trung tâm

thấu kính nước nhạt (phần đất liền) là khu vực nâng lên rất mạnh mẽ, hình thành rất

nhiều các đứt gãy kiến tạo lớn trong vùng theo hai hướng TB-ĐN và TN-ĐB. Từ đó,

tạo điều kiện cho nước phía dưới đi lên từ các dứt gãy này một cách mạnh mẽ, trong

đó mạnh nhất là khu vực được nâng lên từ LK28 qua LK30 và LK36 có nhiều đứt

gãy kiến tạo và tạo thành các vòm nước nhạt có áp lực khá lớn.

- Vào thời kỳ Pliocen muộn, khoảng 1,8 triệu năm trước đây (BP), nước biển

rút ra, vùng nghiên cứu tồn tại môi trường lục địa. Như vậy, trong giai đoạn này

thành tạo chứa nước nhạt - TCN Vĩnh Bảo được cung cấp bởi các nguồn:

* Nước mưa rơi trực tiếp trên diện lộ của nó;

Hình 2.12: Sơ đồ minh họa quá trình tiến hóa trầm tích trong 9.000 năm trở lại đây (Tanabe, 2003)

54

Tướng biển hiện đại (m) doi cát gió (mv)

Tướng cửa sông ven biển (amb)

Tướng bãi bồi bị lầy hóa (ab)

Tướng châu thổ (am)

Tướng bãi bồi (a)

Tướng bãi triều (m)

Tướng lòng (a)

Tướng biển nông (m)

Tướng vũng vịnh lầy hóa (mb)

Tướng tiền châu thổ (am)

Tướng châu thổ (am)

Tướng cửa sông (am)

55

3)

Holocen muộn (Q2

Tướng biển nông (m)

Tướng biển ven bờ (m)

Tướng đầm lầy ven biển (mb)

Tướng bãi triều lầy (mb)

Tướng châu thổ (am)

1-2)

Holocen sớm-giữa (Q2

Tướng vũng vịnh (m)

Tướng tiền châu thổ (am)

Tướng bãi bồi (a)

Tướng châu thổ (am)

Tướng lòng (a)

3)

Pleistocen muộn (Q1

Tướng bãi bồi (a)

Tướng châu thổ (am)

Tướng lòng (a)

1-2)

Pleistocen sớm - giữa (Q1

Tướng châu thổ (am)

1)

Pleistocen sớm (Q1

Nguồn gốc biển

Nguồn gốc lục địa

Hình 2.13: Sơ đồ tiến hóa trầm tích trong kỷ Đệ tứ (Vũ Nhật Thắng, 1995)

56

* Nước dòng sông tràn lên đồng bằng vào mùa lũ và nước trong tầng chứa có

quan hệ chặt chẽ với sông Hồng;

* Nước từ các TCN nằm sâu cung cấp theo các khe nứt hang hốc karst từ TCN cacbonat hệ tầng Đồng Giao và theo các đới hủy hoại kiến tạo từ TB-ĐN kéo xuống như các đứt gãy sông Hồng, sông Chảy và từ phía tây nam kéo sang đông bắc.

- Sang đầu Pleistocen sớm, nước biển tiến vào sau một khoảng thời gian dài 1lc), nước có tổng khoáng hóa rút ra xa (đợt biển tiến này thành tạo hệ tầng Lệ Chi, Q1 cao có thể xâm nhập vào TCN Neogen. Tuy nhiên, TCN này vẫn nhận được nước nhạt cung cấp từ sâu cấp lên theo các khe nứt kiến tạo và hang hốc karst.

- Thời kỳ Pleistocen giữa - muộn, biển lùi ra xa khỏi vùng nghiên cứu, mực nước biển thấp hơn mực nước biển hiện nay đến xấp xỉ 120m (Tanabe, 2006). Như vậy, bờ biển lúc đó cách bờ biển hiện nay khoảng 50km÷60km. vùng nghiên cứu nằm cao hơn mực nước biển khá nhiều. Quá trình xâm thực diễn ra mạnh mẽ đồng thời quá trình lắng đọng trầm tích sông lũ, quá trình thấm của nước mưa, nước sông và nước cấp từ đá gốc vào TCN Pleistocen vẫn liên tục xảy ra và mạnh lên, do mưa lũ vào thời kỳ này rất mạnh, bằng chứng là đã gặp trong TCN Pleistocen các loại đá tảng (kích thước 20÷30cm) ở Hà Nội và cuội, sạn (kích thước 2÷3cm) ở Thái Bình, Nam Định. Cũng do mưa lớn, biển lùi xa mà nước trong TCN Pleistocen có tốc độ vận động tăng lên và vẫn giữ hướng TB-ĐN. Điều đó làm cho nước trong các TCN hệ tầng Vĩnh Bảo, hệ tầng Lệ Chi và hệ tầng Hà Nội nhạt hóa.

- Vào cuối Pleistocen, khoảng 15.000 đến 14.000 năm BP, mực nước biển bắt đầu dâng cao, bắt đầu thời kỳ biển tiến Flandrian và vào khoảng 12.000 năm BP bắt đầu hình thành các trầm tích Holocen sớm-giữa trong vùng nghiên cứu cũng như khu vực ĐBBB. Cũng trong khoảng thời gian đó tất cả các trầm tích Pleistocen vùng Nam Định đã được thành tạo trước đó bắt đầu bị chìm dưới nước biển. Mực nước biển tăng dần cùng với độ hạt của trầm tích Holocen mịn dần.

- Thời kỳ biển tiến Holocen, mực nước biển lên cao nhất (hơn 3m so với mực nước biển hiện tại) vào khoảng thời gian 6.000 năm BP và giữ ở mức đó trong khoảng 2.000 năm. Trầm tích Holocen mới hình thành và trầm tích Pleistocen trong khu vực nghiên cứu, bao gồm những trầm tích nguồn gốc biển và cả những trầm tích nguồn gốc sông, sông biển đều nằm dưới mực nước biển. Tuy nhiên, khi nước biển tràn lên, thì các trầm tích hạt mịn cũng được lắng đọng, khi bề dày các tập hạt mịn này tăng lên, chúng đóng vai trò ngăn cách nước biển với nước trong TCN Pleistocen hình thành trước đó và làm cho TCN này trở thành TCN có áp. Trong khi đó, vẫn tồn

57

tại nước nhạt vận động theo hướng TB-ĐN, quá trình đó đã ngăn cản sự xâm nhập mặn vào TCN - trước đây gọi là quá trình chống nhiễm mặn (Nguyễn Kim Ngọc, 1985). Tuy nhiên, thời kỳ này vẫn làm tăng tổng khoáng hóa của NDĐ trong tầng qp và thu hẹp về diện của thấu kính nước nhạt.

- Thời kỳ biển thoái trong Holocen, khoảng 4.000 năm BP mực nước biển bắt đầu hạ dần (Tanabe, 2006), chênh lệch độ cao giữa nguồn cấp từ các thành tạo đá gốc phía tây bắc và các trầm tích Đệ tứ trong khu vực tăng lên. Dòng chảy nước nhạt trong khu vực đã thắng thế và thay thế nước mặn trong TCN. Tốc độ thay thế này phụ thuộc vào gradien thủy lực và hệ số thấm của đất đá chứa nước. Đây là giai đoạn tăng dần kích thước của khối nước nhạt do sự thay đổi gradien thủy lực của nước trong TCN. Khi độ dốc thủy lực tăng lên sẽ làm tăng tốc độ vận động của dòng chảy (v = kI), dẫn đến động năng của dòng chảy tăng (a = mv2) giúp cho việc đẩy nhanh ranh giới mặn-nhạt về phía biển. Thêm vào đó, khi nước của tầng được bổ sung nước nhạt làm cho tổng khoáng hóa của nước trong tầng giảm do bị pha loãng, nên kích thước của thấu kính nước nhạt tăng lên.

0

0

2

h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc

T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý

S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g .

cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý

h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm

Q221a

S S S S S

Mô phỏng lịch sử phát triển ĐCTV trong Kainozoi và quá trình hình thành thấu kính nước nhạt vùng nghiên cứu được thể hiện trên hình 2.15 và 2.16 (vị trí tuyến mặt cắt trên hình 2.14).

tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh

S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g . . . . g g g g g . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

§ § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § §

¸ ¸ ¸ ¸ ¸

. 3 8 9

¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y

y y y y y

tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh

h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th−

Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång

h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i

CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC

Q222b

 

GV01GV01

ND02

h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n

gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn

cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n

h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc

h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng

Q223a

-

2

Q224a

h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng

-1

Q92

-3

- 4

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o oµ oµ oµ oµ o µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ

-3

-5

c c c c c

c c c c c

c c c c c

c c c c c

c c c c c

4 8 9

ö ö ö ö ö

ö ö ö ö ö

ö ö ö ö ö

ö ö ö ö ö

§§§§§§ §§§§§ §§§§ §§§§§ §§§§§ ggggg ggggg gggg ggggg gggggg nnnnn nnnnn nnnn nnnnn nnnnnn ««««« ««««« «««« ««««« «««««« SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS

a a a a a a a a a a a a a a a

ö ö ö ö ö a a a a a a a a a a

Q108b

b b b b b

b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a

a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a

ND01

k a r s t

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t

-2 C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'C'

2

0

S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y

h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy Q225a

Q226a

. 1 8 0

k a r s t

Q227a

tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh

Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Q109a

-6

-

4

-5

h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu

-8

Q110a

-7

tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp

- 6

Q228a

2 6 9 .

225

DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD

- 7

b i Ó n ® « n g

h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n

1

0

tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n

0

60

H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng Q229a

-8 -8

SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS «««««««««««««««««««««««««nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnggggggggggggggggggggggggg

HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHooooooooooooooooooooooooo

¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ ttttttttttttttttttttttttt

- 8

h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung

10

5 Km

0

h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n

i i i i i

i i i i i

i i i i i

i i i i i

i i i i i

EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE

c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g

y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c

Hình 2.14: Sơ đồ đẳng áp TCN Pleistocen (năm 2012) và vị trí tuyến mặt cắt

100

50

(A) Giai đoạn phát triển trong Neogen

50

0m

0m

N−íc m−a

-50

T¤»dg

-50

Dßng ch¶y mÆt t¹m thêi

-100

-100

Dßng mÆt

Dßng mÆt

58

-150

-150

N¤

-200

-200

Dßng ch¶y n−íc d−íi ®Êt

N¤

T¤»dg

N¤

-250

-250

-300

-300

PR

PR

-350

-350

100

(B) Giai đoạn phát triển trong Đệ tứ - Thời kỳ Pleistocen sớm

50

50

N−íc m−a

0m

0m

T¤»dg

-50

-50

Dßng ch¶y mÆt t¹m thêi

-100

-100

Mùc n−íc biÓn

A

aQΠlc

amQŒ

-150

-150

N¤

mQŒ

§íi chuyÓn tiÕp mÆn nh¹t

-200

-200

Dßng ch¶y n−íc d−íi ®Êt

T¤»dg

N¤

N¤

-250

-250

-300

-300

PR

PR

-350

-350

100

N−íc m−a

(C) Giai đoạn phát triển trong Đệ tứ - Thời kỳ Pleistocen giữa - muộn

50

50

Dßng ch¶y mÆt

0m

0m

Mùc n−íc biÓn

T¤»dg

-50

-50

amQŒ

-100

-100

mQŒ

aQ£…−†ÂÈ

aQΠlc

amQŒ

-150

-150

N¤

mQŒ

§íi chuyÓn tiÕp mÆn nh¹t

Dßng ch¶y n−íc d−íi ®Êt

-200

-200

B

T¤»dg

N¤

N¤

-250

-250

-300

-300

PR

PR

-350

-350

100

Dßng ch¶y mÆt

(D) Giai đoạn phát triển trong Đệ tứ - Thời kỳ Pleistocen muộn

N−íc m−a

50

50

Mùc n−íc biÓn

0m

0m

mQŒ‘

T¤»dg

-50

-50

mQ£†vp

amQŒ

-100

-100

mQŒ

aQ£…−†ÂÈ

C Hình 2.15: Mô hình khái niệm về lịch sử phát triển ĐCTV trong Kainozoi vùng nghiên cứu (mặt cắt CE)

aQΠlc

amQŒ

-150

-150

mQŒ

§íi chuyÓn tiÕp mÆn nh¹t

N¤

-200

-200

N¤

Dßng ch¶y n−íc d−íi ®Êt

-250

-250

T¤»dg

-300

-300

PR

PR

-350

-350

100

Dßng ch¶y mÆt

(E) Giai đoạn phát triển trong Đệ tứ - Thời kỳ Holocen giữa - sớm

N−íc m−a

50

50

Mùc n−íc biÓn

0m

0m

mQ¤„−…ÂÂ

mQŒ‘

mQ£†vp

T¤»dg

-50

-50

amQŒ

-100

-100

mQŒ

aQ£…−†ÂÈ

D

aQΠlc

amQŒ

-150

-150

mQŒ

N¤

-200

-200

§íi chuyÓn tiÕp mÆn nh¹t

Dßng ch¶y n−íc d−íi ®Êt

N¤

-250

-250

-300

-300

T¤»dg

PR

PR

-350

-350

Hình 2.15: Mô hình khái niệm về lịch sử phát triển ĐCTV trong Kainozoi (tuyến mặt cắt CE, trên hình 2.14)

E

59

A

Holocen

Nước mặn

Pleistocen

Nước nhạt

Neogen

B

Holocen

Nước mặn

Pleistocen

Nước nhạt

Neogen

C

Holocen

Nước mặn

Pleistocen

Nước nhạt

Neogen

D

Holocen

Nước mặn

Pleistocen

Nước nhạt

Hình 2.16: Mô hình 2D mô phỏng quá trình hình thành thấu kính nước nhạt trong trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định - tuyến mặt cắt C’D

(A - tại thời điểm 3.000 năm BP; B - tại thời điểm 2.000 năm BP; C - tại thời điểm 1.000 năm BP; D - hiện nay. Hướng vận động của nước dưới đất )

Neogen

60

2.5. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt

Để nhận định về nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt, phần này tác giả đã áp

dụng kỹ thuật đồng vị kết hợp nghiên cứu cấu trúc địa chất, ĐCTV xác định hướng

vận động của NDĐ, nguồn bổ cập, nguồn gốc NDĐ và xác định mối quan hệ thủy lực

giữa các TCN.

2.5.1. Phương pháp nghiên cứu

* Nghiên cứu nguồn gốc NDĐ trên cơ sở mối tương quan giữa các thành phần

đồng vị bền của nước (2H và 18O) Deuteri (D hay 2H) và 18O là hai đồng vị bền của Hydro và Oxy và là thành

phần cấu tạo của phân tử nước [41], [70], [71]. Trong tự nhiên, nước luôn luôn vận

động theo chu trình nước, theo đó thành phần đồng vị của nước sẽ thay đổi trong các

quá trình chuyển pha từ lỏng sang hơi, hơi sang lỏng hoặc rắn,... Thành phần đồng vị

của nước được thể hiện qua ký hiệu delta (δ). Thành phần đồng vị Deuteri và Oxy 18

2

2

2

−

R

R

ref

=

−

2 Hδ

=

1000

theo định nghĩa được tính bằng công thức:

R 2

sample 2 R

sample R

ref

ref

   

   

   

  .1  

18

18

18

R

−

R

ref

−

=

=

18 Oδ

1000

(2.1)

R 18

sample 18 R

ref

ref

   

   

  .1  

   

sample R Trong đó 2Rsample, 2Rref là tỷ số đồng vị 2H/1H, tương ứng trong mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn; 18Rsample và 18Rref là tỷ số đồng vị 18O/16O, tương ứng, trong mẫu

(2.2)

nghiên cứu và trong mẫu chuẩn. Thành phần đồng vị được biểu diễn bằng phần nghìn

‰ (vì được nhân với 1000). Mẫu chuẩn (reference) sử dụng trong phân tích thành

phần đồng vị bền của nước là mẫu VSMOW (Mẫu nước đại dương trung bình do

Phòng Thủy văn đồng vị của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế, IAEA, Vienna,

Áo) chuẩn bị và cung cấp cho các phòng thí nghiệm phân tích trên phạm vi toàn cầu

[70], [71], [120].

Mối tương quan tuyến tính giữa δ2H và δ18O trong nước mưa trên phạm vi toàn

cầu gọi là đường nước khí tượng toàn cầu và của khu vực gọi là đường nước khí

tượng khu vực [41], [43]. Đường nước khí tượng khu vực được sử dụng cùng với mối

61

quan hệ δ2H và δ18O trong các mẫu nước nghiên cứu để giải thích nguồn gốc các TCN trên phạm vi khu vực. Trên cơ sở sự khác nhau về tỷ số đồng vị 2H/1H và tỷ số đồng vị 18O/16O của nước đại dương và nước khí tượng cũng như các nguồn nước

mặt có liên quan để so sánh với kết quả của mẫu nghiên cứu mà đánh giá về nguồn

gốc hay mức độ hòa trộn của các nguồn gốc trong mẫu nghiên cứu.

* Nghiên cứu hướng dòng chảy NDĐ bằng phương pháp định tuổi, sử dụng các đồng vị phóng xạ

Định tuổi NDĐ bằng kỹ thuật đồng vị dựa trên cơ sở sự phân rã của các đồng vị

phóng xạ có trong thành phần của phân tử nước hoặc trong thành phần của các chất

rắn hoặc khoáng chất tan trong nước. Phân rã phóng xạ là hiện tượng các đồng vị của

nguyên tố tự mất đi theo thời gian không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường và

tuân theo quy luật phân rã phóng xạ. Do vậy, hoạt độ phóng xạ trong mẫu nước

nghiên cứu chỉ phụ thuộc vào hoạt độ của đồng vị đó tại thời điểm hòa trộn vào

NDĐ, cắt đứt mối quan hệ trao đổi với môi trường và phụ thuộc vào thời gian vận

động từ khi trở thành NDĐ đến khi lấy mẫu hoặc xuất lộ [33], [70].

Tuổi của NDĐ (t) được định nghĩa là khoảng thời gian từ khi nước biển, nước

mưa hoặc nước mặt xâm nhập vào TCN, chấm dứt các quá trình trao đổi chất giữa

nước với không khí của khí quyển, đến khi xuất lộ hoặc đến thời điểm lấy mẫu

nghiên cứu [33]. Tuổi tuyệt đối của mẫu nước ước tính theo quy luật phóng xạ và

t

=

ln

(2.3)

T 21 693

,0

A 0 tA

được thể hiện bằng công thức:

Trong đó T1/2 là chu kỳ bán rã của đồng vị phóng xạ, là khoảng thời gian để

hoạt độ phóng xạ chỉ còn lại một nửa so với hoạt độ ban đầu; A0 và At là hoạt độ của đồng vị tại thời điểm đo. Đồng vị Triti (3H) là thành phần của phân tử nước, Cacbon 14 (14C) trong bicacbonat hòa tan trong nước, các đồng vị khí trơ như Neon 20 (20Ne), Argon 39 (39Ar) hòa tan trong nước là các đồng vị phóng xạ được sử dụng rộng rãi

trong phép định tuổi tuyệt đối của NDĐ, làm cơ sở cho việc xác định hướng vận động

của NDĐ [33].

62

Sử dụng mẫu chuẩn biết chính xác tuổi được áp dụng phổ biến trong kỹ thuật định tuổi bằng phương pháp 14C. Mẫu chuẩn trong trường hợp này là axit oxalic sản

14

14

14

A

ref

(2.4)

t

=

ln

=

ln

14

14

14

T 21 693

,0

A

T 21 693

,0

A 0 A t

ref

a 0 a t

xuất từ mía đường được trồng chính xác vào năm 1950, thời điểm trước giai đoạn bùng nổ công nghiệp trên thế giới. Hoạt độ 14C của mẫu chuẩn được ký hiệu là 14Aref và hoạt độ của mẫu đo (14At) so sánh với 14Aref. Khi đó công thức định tuổi nước bằng phương pháp 14C có dạng:

Trong đó a được gọi là tỷ số hoạt độ và có tên gọi là phần trăm Cacbon cận đại

(percent of Modern Carbon, pMC) vì so với chất chuẩn niên đại cận đại và T1/2 của 14C là 5730 năm [70].

Tương tự như phương pháp Cacbon 14, phương pháp Argon 39 cũng áp dụng giải pháp đo so sánh tỷ số 39Ar/40Ar trong mẫu nước với tỷ số đó trong không khí. Tỷ số 39Ar/40Ar trong không khí được coi là Argon cận đại và có tên gọi là pMAr

(percent of Modern Argon) [33], [70]. Các đồng vị sử dụng để định tuổi nói trên là

nhân phóng xạ beta tức là phát ra chùm điện tử và hoạt độ được đo hoặc bằng máy

đếm nhấp nháy lỏng hoặc bằng khối phổ kế gia tốc [70].

Trước khi nước xâm nhập vào TCN có thể có một số quá trình hóa học như hòa

tan calcit, oxy hóa các vật chất hữu cơ đất hoặc khoáng hóa các hợp chất hữu cơ đất

do hoạt động của các chủng vi sinh vật. Các quá trình này đều tạo ra khí cacbonic nghèo 14C, do vậy phương pháp định tuổi nước sử dụng đồng vị 14C trong bicacbonat cần phải có những hiệu chính cho hiệu ứng pha loãng đồng vị 14C trong đới thông

khí, nếu không sai số tuổi của nước có thể lên đến hàng nghìn năm. Có hai phương pháp hiệu chính hiệu ứng pha loãng 14CO2, đó là theo thành phần địa hóa của mẫu

nước và theo thành phần đồng vị bền Cacbon 13 trong bicacbonat [33], [61], [70],

[95], [120].

Phương pháp định tuổi mẫu nước trẻ bằng đo tỷ số hoạt độ của 3H và thành phần Heli 3 (3He) trong mẫu nước, còn gọi là phương pháp Triti/Heli, không cần phải quan tâm đến hoạt độ A0 của 3H vì 3He là con trực tiếp của 3H [33]. Kết hợp phương

63

. − t λ

3

=

trình phân rã 3H và phương trình tích lũy 3He sẽ được phương trình định tuổi nước bằng phương pháp 3H/3He:

He t

3 eH ( t

)1 − Trong đó 3Het và 3Ht, tương ứng, đều là thành phần của 3He và hoạt độ của 3H

(2.5)

tại thời điểm đo. Phương pháp Triti/Heli đòi hỏi phải có thiết bị khối phổ kế đo hàm

lượng tuyệt đối nên cũng chỉ có một số ít phòng thí nghiệm trên thế giới có khả năng

phân tích và giá thành cũng đắt.

Ở Việt Nam, chỉ có thiết bị đếm nhấp nháy lỏng và hệ làm giàu Triti bằng điện

phân, nên vẫn phải áp dụng phương pháp đo nhấp nháy lỏng truyền thống có giới hạn phát hiện là 0,4 TU (1 TU=0,118 Bq/L nước, tương đương hàm lượng 1 nguyên tử 3H trong 1018 nguyên tử Hydro) [70].

2.5.2. Kết quả nghiên cứu

2.5.2.1. Thành phần đồng vị bền của các mẫu nước nghiên cứu Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền (δ2H và δ18O) của các mẫu nước

được thể hiện trong Bảng 2.1 và 2.2 tại vị trí các lỗ khoan trên hình 2.17. Thành phần

đồng vị bền của nước mưa tại thành phố Nam Định năm 2011 được trình bày trong

0

0

2

h. b×nh lôc

h. thanh liªm

Q221N

Bảng 2.3.

tp.th¸i b×nh

.389

tp.Nam ®Þnh

h. vò th−

GV01 GV01

Q222b



TØnh Nam ®Þnh

Q220T

h. vô b¶n

ND02 ND02

gia viÔn

OB-12 OB-12

h. nam trùc

h. kiÕn x−¬ng

OB-08 OB-08

Q223N

OB-16 OB-16

OB-11 OB-11

Q224A

OB-07 OB-07

Q92 Q92

OB-15 OB-15

OB-04 OB-04

OB-01 OB-01

h. x u© n tr−êng OB-10 OB-10

LK14

OB-06 OB-06

Q108b

OB-03 OB-03

ND01 ND01

NM-2

k a rst

h. giao thñy

2

0

Q225a Q225a

Q226N

LK35

OB-14 OB-14

OB-09 OB-09

OB-02 OB-02

k arst

.180

tp.ninh b×nh

Q227A

NB-3 NB-3

Q109b

NB-2 NB-2

NB-1 NB-1

OB-13 OB-13

h . h¶ i hËu

tx.tam ®iÖp

Q110a

LK54

Q228A

Q111

269.

b i Ó n ® « n g

NM-1 NM-1

h.kim s¬n

tx.bØm s¬n

chó gi¶i chó gi¶i chó gi¶i chó gi¶i

1

0

0

Q228A

6 0

Q229N

h. hµ trung

h. nga s¬n

H. nghÜa h−ng

10

0

5 Km

A

B

Lç khoan lÊy mÉu ®ång vÞ vµ sè hiÖu VÞ trÝ lÊy mÉu n−íc mÆt vµ n−íc biÓn TÇng chøa n−íc ®Êt ®¸ bë rêi TÇng chøa n−íc ®Êt ®¸ nøt nÎ, karst BiÓn, s«ng ngßi, kªnh m−¬ng §−êng mÆt c¾t

Hình 2.17: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đồng vị và tuyến mặt cắt

64

TCN

TCN

LK

LK

TT

TT

Bảng 2.1: Thành phần đồng vị bền (δ2H và δ18O) của NDĐ và nước mặt (tháng 5/2010) δ 2H (‰)

δ 18O (‰)

δ 18O (‰)

δ 2H (‰)

qh

qp

1

Q108

-3.54

-23,43

17 Q223a

-8,99

-72,58

qh

qp

2

Q111

-0,86

-2,12

18 Q224a

-7,68

-55,43

qh

qp

3 Q224b

-3,04

-23,15

19 Q225a

-6,30

-40,79

qh

qp

4 Q228c

-5,05

-33,21

20 Q227a

-7,25

-43,97

qh

qp

5 Q108a

-6,43

-45,73

21 Q228a

-8,96

-75,26

qh

qp

6

Q109

-6,76

-48,27

22 Q229a

-6,13

-41,60

qh

7 Q221b

-7,46

-42,74

23 Q229n

-7,75

-57,81

qp

8 Q228b

-6,91

-42,61

24 Q109b

-6,84

-47,47

qp

9 Q221b

-7,04

-47,72

25 Q221n

-7,70

-59,23

qp

10 Q226a

-7,28

-41,93

26 Q223n

-8,65

-68,56

n2 n2 n2 n2 n2

qp

11 Q108b

-6,44

-46,82

27 Q226n

-7,19

-46,29

qp

12

Q92

-5,78

-36,51

28 Q220T

-6,92

-43,25

t1

qp

13 Q109a

-7,43

-51,32

29

Q92a

-7,32

-44,04

t2

qp

14 Q110a

-6,83

-46,37

30

NM-1*

-

-8,23

-55,91

qp

15 Q221a

-7,97

-61,18

31

NM-2*

-

-7,58

-52,26

qp

16 Q222b

-6,24

-42,17

* mẫu nước sông (Nguồn: Dự án IGPVN)

Bảng 2.2: Thành phần đồng vị bền (δ2H và δ18O) của NDĐ tháng 8/2011 và tháng 3/2012

TT

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

Mùa mưa (tháng 8 năm 2011) δ2H (‰) δ18O (‰)

Mùa khô (tháng 3 năm 2012) δ2H (‰)

δ18O (‰)

1

OB-01

7,6

-3,72

-30,11

-4,53

-29,35

2

OB-02

8,5

-3,46

-26,03

-4,48

-28,75

3

OB-03

59,5

-6,69

-44,23

-6,72

-45,75

4

OB-04

8,3

-2,69

-20,99

-3,39

-21,58

5

OB-06

6,7

-6,26

-43,12

-6,76

-44,24

6

OB-07

7,3

-4,54

-34,25

-5,85

-38,87

7

OB-08

8,1

-5,68

-40,95

-6,07

-41,93

8

OB-09

6,1

-8,25

-55,00

-5,61

-31,50

9

OB-10

8,0

-4,82

-35,23

-5,19

-35,52

10

OB-11

7,8

-3,77

-30,34

-3,98

-29,41

11

OB-12

7,6

-5,90

-40,97

-6,03

-41,54

12

OB-13

6,7

-2,38

-19,72

-3,25

-21,90

13

OB-14

8,4

-3,58

-25,00

-4,06

-27,47

-4,24

-33,30

-5,06

-34,50

14

OB-15

8,8

65

TT

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

Mùa mưa (tháng 8 năm 2011) δ2H (‰) δ18O (‰)

Mùa khô (tháng 3 năm 2012) δ2H (‰)

δ18O (‰)

15

OB-15-1

95,0

-7,19

-50,74

-7,48

-51,32

16

OB-16

9,6

-3,90

-29,91

-3,88

-29,04

17

Q223a

109,0

-8,40

-59,25

-8,23

-58,37

18

Q223n

138,0

-8,65

-58,38

-8,57

-60,52

19

Q224a

100,0

-7,34

-53,62

-7,65

-54,62

20

Q224b

45,0

-2,17

-21,23

-3,20

-21,66

21

Q225a

110,0

-7,08

-50,14

-7,31

-49,99

22

Q225b

68,0

-6,90

-50,86

-7,33

-50,66

23

Q226a

105,0

-4,52

-43,90

-7,63

-51,69

24

Q226n

151,5

-6,97

-50,81

-7,65

-52,35

25

Q227

155,5

-7,73

-51,69

-7,47

-52,77

26 VietAS_ND01

132,0

-7,70

-49,49

-7,37

-50,59

27 VietAS_ND02

139,0

-6,78

-44,61

-6,50

-45,67

28

ND02-1

15,0

-6,89

-49,30

-7,21

-48,34

Bảng 2.3: Thành phần đồng vị bền (δ2H và δ18O) trong nước biển và nước mưa năm 2011

Thời gian δ18O (‰) δ2H (‰) Thời gian δ18O (‰)

δ2H (‰)

Tháng 2

-2,50

-6,82

Tháng 9

-10,03

-68,62

Tháng 3

-4,38

-17,09

Tháng 10

-11,07

-75,28

Tháng 4

-2,75

-9,58

Tháng 11

-7,21

-42,81

Tháng 5

-4,66

-32,49

Tháng 12

-4,50

-16,69

Tháng 6

-9,99

-69,23

NB-1

-1,32

-10,25

Tháng 7

-8,06

-54,44

NB-2

-1,29

-12,29

NB-3

-2,12

-18,91

Tháng 8

-11,92

-88,11

(Mẫu NB-1, NB-2, NB-3: là mẫu nước biển ven bờ khu vực huyện Giao Thủy, Nam Định)

2.5.2.2. Hoạt độ phóng xạ của đồng vị 14C và thành phần đồng vị bền 13C Bảng 2.4 trình bày kết quả phân tích tỷ số hoạt độ phóng xạ (14a) của đồng vị 14C trong hợp chất Cacbon vô cơ (DIC) của các mẫu nước thuộc các TCN ở độ sâu khác nhau. Đơn vị tính hoạt độ là pMC và tính theo công thức 14a = (14Amẫu/14Aref)100 với 14Amẫu là hoạt độ 14C trong DIC của mẫu nghiên cứu, 14Aref là hoạt độ của 14C

trong mẫu axit oxalic 2 do Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) của Mỹ

66

cung cấp và được phân tích theo cùng một quy trình xử lý mẫu và đo phóng xạ bằng

Bảng 2.4: Tuổi của NDĐ xác định qua hoạt độ phóng xạ của 14C trong DIC của NDĐ

đếm nhấp nháy lỏng.

TT

TT

14a (pMC)

14a (pMC)

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

Tuổi (năm)

Tuổi (năm)

1

Q220t

100,0

47,8 ± 1,7

3700 11 Q228a

120,0

18,9 ± 3,5

11400

2 Q221n

127,0

21,6 ± 2,2

11300 12 Q229a

85,0

53,1 ± 1,6

2900

3 Q221a

70,0

41,6 ± 1,7

5900 13 Q229n

150,0

16,7 ± 4,1

12400

4 Q222b

115,0

28,3 ± 2,5

9100 14 Q108b

80,0

51,1 ± 1,4

3300

5 Q223n

138,0

14,7 ± 3,2

14500 15 Q109a

135,8

19,2 ± 3,7

11300

6 Q224a

100,0

28,0 ± 2,2

9200 16 Q109b

170,6

30,8 ± 2,0

7400

7 Q225a

110,0

23,3 ± 3,2

9700 17 Q110a

93,6

36,2 ± 1,8

6000

8 Q226n

151,5

16,5 ± 3,1

13500 18

Q92a

100,0

74,6 ± 1,1

850

9 Q226a

105,0

21,8 ± 2,2

10200 19

Q92

43,0

54,1 ± 2,5

1100

10 Q227a

155,5

15,8 ± 3,6

12900

Nguồn: Dự án IGPVN

Bảng 2.5: Thành phần đồng vị bền 13C trong NDĐ

TT

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

δ 13C

1

Q223a

109,0

-2,57

2

Q223n

138,0

-3,82

3

Q224a

100,0

0,42

4

Q224b

45,0

-0,98

5

Q225a

110,0

-9,70

6

Q225b

68,0

-10,27

7

Q226a

105,0

-6,47

8

Q226n

151,5

-8,39

9

Q227

155,5

-11,80

10

Q92

43,0

-5,27

11

Q92a

100,0

-5,82

12

Q108b

80,0

-11,41

13

Q109a

135,8

-10,26

14

Q110a

93,6

-13,48

2.5.2.3. Kết quả nghiên cứu đồng vị khí trơ và Triti

Bảng 2.6 trình bày kết quả phân tích các đồng vị khí trơ và Triti trên tuyến mặt

cắt CD.

Bảng 2.6: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền và các đồng vị khí trơ và Triti trong

các mẫu nước lấy ở độ sâu khác nhau theo mặt cắt CD

67

Ne/He

3He/4He

3H (TU)

TT

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

39a (pMAr)

δ18O (‰)

δ2H (‰)

δ3He (%)

3,93

1,29E-06

1 GV01

70,0

103 ± 7

-8,42

-62,3

-6,6

2,03 ± 0,24

0,52

1,92E-07

2 Q108b

80,0

27 ± 7

-8,13

-57,3

-86,1

0,07 ± 0,14

0,75

3,29E-07

3 Q109a

135,8

25 ± 5

-7,68

-54,4

-76,2

0,24 ± 0,24

0,89

5,00E-07

4 Q110a

93,6

13 ± 5

-7,74

-54,6

-63,9

0,58 ± 0,26

0,04

2,43E-07

5 ND01

132,0

9 ± 5

-7,22

-50,6

-82,4

1,06 ± 0,25

0,58

2,38E-07

6 ND02

139,0

43 ± 6

-6,35

-45,7

-82,8

0,71 ± 0,22

0,25

3,07E-07

7 Q92a

100,0

-

-8,17

-57,2

-77,8

0,70 ± 0,32

0,34

3,03E-07

8 Q92

-78,1

43,0

-

-8,36

-59,7

0,37 ± 0,23

2.5.3. Phân tích và thảo luận kết quả

2.5.3.1. Nguồn bổ cập và nguồn gốc NDĐ trong vùng nghiên cứu Mối tương quan giữa các thành phần đồng vị bền (δ2H và δ18O) của các mẫu

NDĐ đã được thiết lập từ kết quả bảng 2.1 và 2.2 cùng với đường nước khí tượng địa

phương và trình bày trên hình 2.18, qua đây một số nhận định và đánh giá được rút ra

như sau:

- Đối với nước mưa vùng Nam Định: đường nước khí tượng địa phương khu

vực Nam Định có tương quan δ2H = 8,4218O + 15,23. Mối tương quan của thành

phần đồng vị bền trong nước khí tượng là cơ sở thảo luận khả năng bổ cập nước khí

tượng cho nước trong các TCN khi biểu diễn các kết quả trên cùng một đồ thị (hình

2.18).

- Thành phần đồng vị bền của nước trong tầng Holocen nằm trên đường nước bị

bốc hơi và có thành phần hòa trộn giữa nước biển và nước khí tượng. Thành phần

đồng vị nặng trung bình của nước là tương đối giàu, đặc biệt nước trong lỗ khoan

Q111 có δ18O = -0,86‰ so với VSMOW, ngang bằng nước biển. Hơn nữa, khoảng

biến động cũng lớn, từ -2,5 đến -8,3‰ (Hình 2.19). Có thể thấy, nước tầng Holocen

có nguồn gốc từ nước biển và nước khí tượng. Tuy nhiên, do sự phân bố của của

TCN Holocen, cũng như cấu trúc địa chất của khu vực không đồng đều nên nguồn

gốc và chất lượng nước của tầng Holocen phụ thuộc vào vị trí lỗ khoan và mạng lưới

sông ngòi trong vùng.

Hình 2.18: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền của nước trong vùng nghiên cứu

68

Hình 2.19: Sự biến đổi của δ18O trong NDĐ theo chiều sâu

- Thành phần đồng vị bền của nước trong TCN Pleistocen ở một số lỗ khoan

được bổ cập từ tầng Neogen và Triat (Q92, Q109a, Q221a, Q223a và Q228a), nhưng

ở một số lỗ khoan, thành phần đồng vị bền của NDĐ nằm sát đường nước khí tượng

địa phương (Q225b, Q226a và Q227a) chứng tỏ nước trong TCN qp ở các vị trí này

có nguồn gốc từ nước khí tượng. Đa phần nước trong TCN qp được bổ cập từ tầng

Neogen và Triat. Mối quan hệ thủy lực giữa tầng qp với nước đại dương là rất yếu, do

vậy độ mặn của nước trong tầng Pleistocen không cao. Bên cạnh đó, kết quả quan

trắc từ năm 1994 đến năm 2011 cũng minh chứng cho khả năng cung cấp cho TCN

• Tại cụm quan trắc Q92: Mực áp lực của tầng Triat luôn lớn hơn mực áp lực

qp từ t2 và n2 như sau:

tầng Pleistocen, trung bình 0,05m (hình 2.20) và TDS của tầng Triat nhỏ hơn

• Tại cụm quan trắc Q109: Mực áp lực của tầng Neogen luôn lớn hơn mực áp

TDS của tầng Pleistocen trung bình 6,62 mg/l.

lực tầng Pleistocen, trung bình 0,91m (hình 2.21) và TDS của tầng Neogen

nhỏ hơn TDS của tầng Pleistocen trung bình 200,9 mg/l.

- Tầng Neogen và Triat là các TCN khe nứt, karst có tuổi trước Đệ tứ, có thời gian

vận động trong TCN lâu. Mối tương quan giữa δ18O với δ2H và δ18O theo chiều sâu

của nước trong tầng Neogen, Triat và Pleistocen (hình 2.18 và 2.19) đã cho thấy,

69

nước trong các TCN này có cùng nguồn gốc và có quan hệ thủy lực với nhau. Tầng

Hình 2.20: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Triat tại cụm quan trắc Q92

Hình 2.21: Diễn biến mực nước trong TCN Pleistocen và Neogen tại cụm quan trắc Q109

chứa nước Pleistocen được bổ cập từ tầng chứa nước Neogen và Triat là hiện thực.

2.3.3.2. Xác định hướng dòng chảy NDĐ trên cơ sở kết quả xác định thời gian lưu của nước trong TCN

Kết quả phân tích thành phần đồng vị phóng xạ 14C và tuổi của nước tại các lỗ

khoan trong các TCN Neogen, Triat và Pleistocen trên trong vùng nghiên cứu (bảng

2.4, hình 2.22 và hình 2.23) cho thấy: Thời gian lưu của nước trong TCN Pleistocen

lớn nhất đạt 12.900 năm (lỗ khoan Q227a) và thời gian ngắn nhất là 1.100 năm (lỗ

khoan Q92) và phụ thuộc vào mức độ bổ cập từ các tầng Neogen và Triat (hình 2.23).

70

Nước nhạt trong TCN Pleistocen ở vùng trung tâm của phễu hạ thấp có thời

gian lưu rất lớn (hình 2.22). Điều này cho thấy hướng vận động của NDĐ trong tầng

Pleistocen có hướng từ rìa vào trung tâm thấu kính nước nhạt (phần trên đất liền).

Nước trong TCN khe nứt, karst có hướng vận động theo hướng TB-ĐN và từ hướng

96

06

16

26

36

46

56

66

86

86

96

06

16

26

36

46

56

66

68

68

0

0

68

68

2

0

0

2

h. b×nh lôc

h. b×nh lôc

h. thanh liªm

h. thanh liªm

Q221N

tây, tây - bắc ra biển.

tp.th¸i b×nh

Q221a

tp.th¸i b×nh

.389

.389

tp.Nam ®Þnh

tp.Nam ®Þnh

h. vò th−

h. vò th−

58

58



58

58

Q222b



TØnh Nam ®Þnh

TØnh Nam ®Þnh

h. vô b¶n

Q220T

h. vô b¶n

gia viÔn

gia viÔn

h. nam trùc

h. nam trùc

h. kiÕn x−¬ng

h. kiÕn x−¬ng

Q223N

48

48

Q224a

48

48

S«ng Hång

S«ng Hång

h. xu©n tr−êng

Q92a

h. xu©n tr−êng

Q92

Q108b

karst

karst

2

h. giao thñy

0

2

h. giao thñy

0

Q225a

Q226N

Q226a

38

38

38

38

karst

.180

.180

karst

tp.ninh b×nh

tp.ninh b×nh

Q227a

Q109b

Q109a

h. h¶i hËu

h. h¶i hËu

tx.tam ®iÖp

tx.tam ®iÖp

Q110a

28

28

28

28

Q228a

269.

269.

b i Ó n ® « n g

b i Ó n ® « n g

h.kim s¬n

h.kim s¬n

tx.bØm s¬n

tx.bØm s¬n

1

0

1

0

0

0

6 0

60

Q229N

18

Q229a

18

chó gi¶i

chó gi¶i

h. hµ trung

§−êng ®¼ng tuæi (n¨m)

§−êng ®¼ng tuæi (n¨m)

h. hµ trung

h. nga s¬n

h. nga s¬n

H. nghÜa h−ng

Lç khoan tÇng Neogen

H. nghÜa h−ng

Lç khoan tÇng Pleistocen

0

5 Km

10

10

0

5 Km

08

08

86

96

06

36

16

26

86

96

06

16

26

36

Hình 2.22: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Pleistocen

Hình 2.23: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Neogen

Trong nghiên cứu này, với việc kết hợp giữa đặc điểm địa chất, địa hình địa

mạo, ĐCTV và các kết quả xác định thành phần đồng vị bền, hoạt độ đồng vị phóng

xạ (14C, 3H) và thành phần đồng vị khí trơ (39Ar/40Ar, δ3He) trong các lỗ khoan theo

tuyến mặt cắt CD, tác giả đã thiết lập mô hình khái niệm về hướng và nguồn bổ cập

nước cho thấu kính nước nhạt trong vùng nghiên cứu (hình 2.24). Từ đó giải thích xu

hướng nước càng sâu tuổi càng trẻ như kết quả phân tích trình bày ở trên.

D

C GV01

100

100

Q92

50

50

70m

Q108

LK54

LK35

Q109

LK14

Q110 Q111

1.100

n−íc hiÖn t¹i (3H = 2,03 TU)

0m

3H = 0,37 TU

0m

12m

850

-50

-50

100m

3.300

67m

3H = 0,7 TU

-100

6.000

qp

80m

-100

t¤

n¤

11.300

qp

93,6m

-150

-150

150m

7.400

H−íng dÞch chuyÓn n−íc d−íi ®Êt

n¤

n¤

170,6m

-200

-200

t¤

-250

-250

248m

§íi dËp vì kiÕn t¹o

PR

PR

-300

-300

TÇng chøa n−íc khe nøt, karst;

TÇng chøa n−íc lç hæng

§Êt ®¸ thÊm n−íc kÐm hoÆc kh«ng thÊm n−íc;

- Tuæi cña n−íc d−íi ®Êt (n¨m)

850

Hình 2.24: Mô hình khái niệm về hướng vận động của NDĐ từ kết quả phân tích thành phần đồng vị theo mặt cắt CD (trên hình 2.17)

71

Hướng vận động của nước trong thành tạo Triat (khe nứt karst) là hướng TB-

ĐN và cung cấp cho TCN Pleistocen dưới 3 hình thức (hình 2.25): 1) nước trong

thành tạo Triat cung cấp trực tiếp cho TCN qp tại những nơi mà các thành tạo này

tiếp xúc trực tiếp với nhau; 2) nước di chuyển từ các thành tạo chứa nước khe nứt

karst tới các thành tạo chứa nước Neogen (khe nứt-lỗ hổng) cung cấp cho TCN

Pleistocen; 3) nước di chuyển từ các thành tạo chứa nước khe nứt karst tới các đứt

gãy trong thành tạo Proterozoi, cung cấp cho các thành tạo chứa nước Neogen tới

TCN Pleistocen. Điều này giải thích tại sao NDĐ trong TCN khe nứt-lỗ hổng Neogen

Tầng chứa nước qp

Nước trong các thành tạo Triat (T2ađg)

Các thành tạo Neogen

Các đứt gãy Proterozoi

Hình 2.25: Sơ đồ vận động của NDĐ cung cấp cho thấu kính nước nhạt vùng Nam Định

và khe nứt karst Triat ở một số lỗ khoan có tuổi trẻ hơn nước trong TCN Pleistocen.

Tuy nhiên, do mức độ nứt nẻ, khe nứt karst không đồng đều của tầng Neogen

và Triat, kết hợp với tính thấm của tầng Pleistocen không đồng nhất và dị hướng nên

khả năng và mức độ cung cấp nước từ tầng Neogen và Triat cho tầng Pleistocen

không đồng đều theo chiều sâu cũng như theo diện. Điều này khá phù hợp với kết quả

phân tích thành phần đồng vị bền của NDĐ trong TCN Pleistocen. Mặt khác, việc

khai thác nước không đồng đều cũng chi phối hướng dòng chảy.

72

Chương 3 - NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ MẶN NHẠT

NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Các đặc điểm, tính chất của NDĐ bão hòa trong TCN sẽ làm ảnh hưởng một

phần hay chi phối toàn bộ đặc điểm, tính chất nào đó của TCN. Nghiên cứu xác định

hiện trạng phân bố mặn nhạt của NDĐ trên cơ sở xác định độ dẫn điện (hay ĐTS) của

TCN qua tổng hàm lượng chất rắn hòa tan trong nước làm ảnh hưởng đến tính chất

vật lý này của nước.

3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng

Để nghiên cứu hiện trạng phân bố mặn nhạt NDĐ vùng Nam Định, tác giả áp

dụng hai nhóm phương pháp nghiên cứu, bao gồm nhóm các phương pháp nghiên

cứu trực tiếp và nhóm các phương pháp nghiên cứu gián tiếp. Nhóm các phương

pháp nghiên cứu trực tiếp đối tượng bao gồm phương pháp thủy địa hóa, phương

pháp khoan ĐCTV, phân tích trực tiếp đối tượng - đây là các nghiên cứu cơ bản đã

được công nhận và trở thành quy trình quy phạm. Các phương pháp nghiên cứu gián

tiếp đối tượng thông qua một tham số khác, bao gồm phương pháp trường chuyển (đo

ĐTS) và phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn). Cơ sở lý thuyết của hai phương pháp

gián tiếp này là căn cứ cho khả năng áp dụng của phương pháp đối với mục đích

nghiên cứu của luận án.

Tính chất mặn nhạt của nước nói chung và NDĐ nói riêng phụ thuộc vào tổng

hàm lượng các muối hòa tan trong nước. Xét về phương diện vật lý thì nước mặn có

mật độ ion lớn, độ linh động và tốc độ dịch chuyển của các ion cao. Điều này thể hiện

qua khả năng dẫn điện hay ĐTS của nước. Do vậy, xác định độ dẫn điện (ĐTS) của

nước có thể đánh giá được tính chất, mức độ mặn nhạt của nước.

3.1.1. 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 khe nứt, lỗ hổng của đất đá bão hòa nước) và pha khí (khí

trong khe nứt, lỗ hổng của đất đá không bão hòa nước). Độ dẫn điện của pha lỏng

73

thường có giá trị lớn nhất. Vì vậy, độ dẫn điện của đất đá chứa nước (bao gồm cả

khung đất đá và nước bão hòa trong đó) chủ yếu do nước quyết định (trừ trường hợp

tầng chứa nước có xen kẹp 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 [74].

10

=

ρ

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

w

+

∑

)

( fvc aaa

fvc cc

c

10

=

(3.1)

ρ w

+

∑

A = ) C

( fvC aa

fv cc

10

A

=

nếu ca = cc = C thì

∑

+

( fv aa

)cc fv

với

Trong đó: ca - mật độ của anion;

cc - mật độ của cation;

va - tốc độ di chuyển của anion;

vc - tốc độ di chuyển của cation;

fa - độ linh động của anion;

fc - độ linh động của cation.

Độ linh động của anion và cation phụ thuộc vào hàm lượng muối hoà tan và

thành phần hóa học của chúng.

Về bản chất dẫn điện của đất đá có thể chia ra hai loại dẫn điện điện tử và dẫn

điện ion, loại dẫn điện điện tử xảy ra ở phần khung của khoáng vật tạo đá, hay nói

cách khác phần tử tải điện là các electron [74]. Loại dẫn điện này chỉ phổ biến trong

các thân quặng chứa các nguyên tố kim loại như quặng sunfua, đa kim, grafit,.. Loại

dẫn điện ion, phần tử tải điện là các ion, do chất lỏng hoà tan muối khoáng trong lỗ

hổng, khe nứt của đất đá. 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.

74

Archie, năm 1942 [35], khi nghiên cứu độ dẫn điện của các TCN, đã chỉ ra rằng

ĐTS của một tầng chứa tỷ lệ thuận với ĐTS của chất lỏng bão hòa trong các lỗ hổng

và tỷ lệ nghịch với độ lỗ hổng của TCN. Mối quan hệ này được biểu diễn dưới dạng

=

=

F

ρ

F =

định luật Archie như sau:

a n ρ w

buk

ρ w

k

a nk

; với: (3.2) , a ≈ 1

Trong đó:

ρbuk - điện trở suất của TCN; F - hệ số thành hệ; ρw - điện trở suất của nước trong TCN; a - hệ số, phụ thuộc vào loại đất đá (a = 0,4 ÷ 1,4);

k - độ lỗ hổng của đất đá;

n - hệ số cấu trúc (n = 1,3 ÷ 2,2).

Đối với TCN xác định hệ số thành hệ (F) không thay đổi. Như vậy, ĐTS của

các TCN chỉ biến đổi do thay đổi tính chất của nước trong TCN (do nhiễm mặn,

nhiễm bẩn, ...) [74]. Giá trị về điện trở suất và độ dẫn điện của các vật liệu khác nhau

100.000

được thể hiện ở hình 3.1 như sau:

§iÖn trë suÊt (Ohm.m) 100

10.000

0,1

1

10

1.000

SÐt

C¸t, s¹n, sái, cuéi

TrÇm tÝch bëi rêi

C¸t pha, bét

C¸t kÕt, s¹n cuéi kÕt

SÐt kÕt

C¸c ®¸ trÇm tÝch

Dolomit, §¸ v«i

SÐt than

N−íc lî, n−íc nh¹t

TrÇm tÝch b¨ng

N−íc mÆn

N−íc, tÇng chøa n−íc

N−íc biÓn ®ãng b¨ng

10.000

100

1.000

1

0,1

0,01

10 §é dÉn ®iÖn (mS/m)

Hình 3.1: Khoảng biến đổi giá trị điện trở suất và độ dẫn điện của đất đá (Palacky, 1988)

3.1.2. Cơ sở phương pháp trường chuyển

Trong các phương pháp điện xoay chiều, ngoài những phương pháp cảm ứng

trong miền tần số phát trường điện điều hòa còn có phương pháp cảm ứng xung trong

miền thời gian, đo trường điện từ sau khi ngắt các xung dòng phát - đó là phương

pháp trường chuyển. Phương pháp trường chuyển nghiên cứu trường thứ sinh do các

dòng xoáy cảm ứng xuất hiện trong các đối tượng dẫn điện ở khoảng thời gian nghỉ

của xung dòng (hình 3.2). Việc nghiên cứu quá trình chuyển tiếp và hình thành

75

phương pháp trường chuyển là một bước phát triển quan trọng của các phương pháp

Thời gian

Thời gian

Thời gian

cảm ứng đang được quan tâm và sử dụng rất có hiệu quả [58], [74], [75], [81], [94].

Hình 3.2: Đường đặc tính và nguyên tắc của phương pháp trường chuyển. (a) Dòng điện chạy trong vòng dây phát, (b) lực điện động cảm ứng sinh ra trong các lớp đất đá và (c) trường thứ cấp được đo đạc trong vòng dây thu

Cơ sở của phương pháp này dựa trên các phương trình của Maxwell. Trong đó,

mối quan hệ giữa trường điện và trường từ được xác định bởi định luật Faraday, đó là

từ trường biến thiên theo thời gian sẽ sinh ra một điện trường biến đổi và ngược lại

khi có dòng điện chạy trong vòng dây khép kín sẽ sinh ra trường từ.

Dòng điện được phát vào trong cuộn dây không nối đất dưới dạng các xung,

trong thời gian phát, trường từ được thiết lập trong môi trường đất đá (trường nguyên

sinh), khi ngắt dòng phát, lực điện từ cảm ứng sinh ra các dòng xoáy cảm ứng (sinh ra

trường từ thứ sinh trên mặt đất). Do tổn hao năng lượng dưới dạng nhiệt nên các dòng

xoáy này suy giảm theo thời gian. Trong môi trường có độ dẫn điện cao, sự suy giảm

của dòng xoáy cảm ứng (trường thứ sinh) diễn ra chậm hơn so với môi trường có độ

dẫn nhỏ. Do vậy, đo được tốc độ suy giảm của trường thứ sinh sẽ cung cấp thông tin

về độ dẫn điện của môi trường.

Có thể phân chia quá trình chuyển tiếp thành 3 giai đoạn: Ở giai đoạn sớm,

dòng xoáy xuất hiện ở phần trên lát cắt (hình 3.3), ở giai đoạn giữa dòng xoáy thấm

xuống sâu hơn đến các đối tượng dẫn điện tốt, đến giai đoạn muộn dòng xoáy còn lưu

lại các vật dẫn, các bất đồng nhất. Nếu ghi lại trường chuyển ở các thời điểm khác

nhau và ở các vị trí khác nhau trên mặt đất (theo tuyến) thì có thể xác định các đặc

76

trưng của lát cắt địa điện, phản ánh khả năng dẫn điện của các lớp đất đá, TCN. Mô

Hình 3.3: Mô hình dòng xoáy cảm ứng thay đổi theo thời gian

hình dòng xoáy cảm ứng thể hiện ở hình 3.3.

3.1.3. Cơ sở phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn)

3.1.3.1. Bản chất phương pháp

Độ dẫn điện là đại lượng nghịch đảo của ĐTS, nó phản ánh khả năng dẫn điện

của đất đá nghiên cứu. Bản chất của phương pháp là nghiên cứu hiện tượng cảm ứng

điện từ của đất đá xung quanh thành lỗ khoan:

• Phương pháp cảm ứng là phương pháp nghiên cứu địa tầng lỗ khoan thông

qua việc nghiên cứu trường điện từ cảm ứng xuất hiện trong môi trường nghiên cứu

do bị kích thích bởi một trường điện từ nguyên sinh;

• Hiện tượng cảm ứng điện từ sẽ tạo ra một dòng điện trong đất đá có độ lớn

phụ thuộc vào độ dẫn điện của phần đất đá mà dòng này đã đi qua;

• Từ số đo cảm ứng (độ dẫn điện) sẽ tính được ĐTS của đất đá.

3.1.3.2. Nguyên lý chung

Phép đo cảm ứng trong lỗ khoan có nguyên lý chung như sau:

Khi được cung cấp một dòng biến đổi tần số, ống dây (cuộn dây phát) trở thành

một lưỡng cực từ biến đổi (hình 3.4), nó tạo ra trong môi trường xung quanh lỗ khoan

một trường điện từ sơ cấp (cũng gọi là trường trực tiếp) [74], [97]. Trường điện từ sơ

cấp lan truyền trong đất đá có độ dẫn điện và làm xuất hiện trong môi trường này

dòng cảm ứng do kết quả của hiệu ứng Foucault.

Dòng cảm ứng truyền trong môi trường dẫn vòng quanh ống dây ở những

khoảng cách và bán kính nhất định. Cường độ dòng cảm ứng tỷ lệ với độ dẫn của môi

trường và lệch pha với dòng phát đúng bằng π/2.

CUỘN DÂY THU DÒNG CẢM ỨNG ĐƯỢC SINH RA BỞI TỪ TRƯỜNG THỨ CẤP

Trường điện từ thứ cấp sinh ra bởi dòng cảm ứng trong thành hệ

Dòng cảm ứng được sinh ra bởi trường điện từ sơ cấp trong thành hệ

Trường điện từ sơ cấp trong thành hệ , sinh ra bởi cuộn dây phát

CUỘN DÂY PHÁT

Hình 3.4: Nguyên lý tổng hợp của Zond đo độ dẫn điện

77

Dòng cảm ứng cũng gây ra trong môi trường nghiên cứu một trường điện từ thứ

cấp ngược pha với dòng phát. Trường điện từ thứ cấp sẽ gây cảm ứng trong ống dây

thu một sức điện động tỷ lệ với độ dẫn của đất đá xung quanh thành lỗ khoan.

3.2. Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển

Hiện nay, các thông tin, cơ sở dữ liệu về điều kiện ĐCTV vùng Nam Định

tương đối phong phú. Nguồn tài liệu từ các đề tài, các dự án điều tra, khảo sát, thăm

dò khai thác và đặc biệt là mạng lưới lỗ khoan khai thác kiểu UNICEF khá dày đặc

trong vùng. Do diện tích vùng nghiên cứu tương đối rộng lớn, điều kiện áp dụng các

dạng công tác, phương pháp nghiên cứu khác nhau không cho phép thực hiện trên

toàn bộ vùng. Nên việc xác định ranh giới mặn-nhạt TCN, công tác đo ĐVL trường

chuyển và khoan khảo sát ĐCTV được áp dụng cho nơi có biến đổi lớn nhất về mặn-

nhạt của NDĐ thuộc địa bàn các huyện: Trực Ninh, Giao Thủy, Xuân Trường và Hải

Hậu tỉnh Nam Định. Các khu vực khác sẽ sử dụng kết quả điều tra, khảo sát và kết

quả thu thập tài liệu quan trắc làm cơ sở xác định ranh giới mặn-nhạt. Đối với công

tác đánh giá hiện trạng nhiễm mặn theo chiều sâu bằng phương pháp karota lỗ khoan,

được thực hiện trên các lỗ khoan quan trắc phân bố đều trong vùng.

3.2.1. Vị trí khu vực khảo sát

Các tuyến đo trường chuyển được bố trí theo hướng từ sông Hồng ra biển (hình

3.5). Chiều dài tuyến đo, vị trí điểm đo và số điểm đo trên tuyến phụ thuộc vào kết

78

quả khảo sát thực địa trước khi tiến hành đo nhằm hạn chế, tránh khả năng gây nhiễu

(noise) của môi trường xung quanh. Các tuyến đo gồm:

Tuyến A: Trực Chính (Trực Ninh) - An Hòa (Hải Hậu);

Tuyến B: Đinh Tiên Hoàng (Xuân Trường) - Lâm Thọ (Giao Thủy);

Tuyến C: Hạ Miêu (Xuân Trường) - Tân Lập (Giao Thủy);

105° 50'

106° 10'

106° 20'

106° 30'

106° 00'

20°30'

20°30'

Tuyến D: Hồng Phong - Hải An (Giao Thủy).

TØnh Hµ Nam

Mü Léc

,

TØnh Th¸i B×nh

-,

TP. Nam §Þnh

"!55

"!12

"!56

"!10

Vô B¶n

n B

"!6 4

S

«

n

Nam Trùc

Õ

g

20°20'

H

20°20'

å

n

,

,

g

,

y

ý Yªn

,

Xu©n Tr−êng

S «n g § µo

"!56

u

,

"!2 1

"!55

T

,

C

"!10

ö

g n « § g n « S

a

Trùc Ninh

B

a

L

¬

¹

"!56

Giao Thñy

t

h C

n C

g N in

n

«

S

Õ

S « n g B ¹c h L o n g

,

y

"!56

,

u

TØnh Ninh B×nh

T

20°10'

20°10'

H¶i HËu

Chó gi¶i

NghÜa H−ng

Uû ban nh©n d©n tØnh

-

n A

,

Uû ban nh©n d©n hu yÖn

VÞnh B¾c Bé

Õ

Ranh g iíi huyÖn

y

Ranh g iíi tØnh

Vị trí đo trường chuyển

u

Ranh g iíi x·

C

T

ö

20°00'

20°00'

§−êng bê biÓn

a

S«ng Quª

N

i

n

h

HuyÖn lé

c

¬

N

Quèc lé

TØnh lé

C ö a § ¸ y

§−êng thµnh phè

§−êng s¾t

5

0

5

10 km

S«ng hå

106° 10'

105° 50'

106° 00'

106° 20'

106° 30'

n D

Õ

y

u

T

5 Km

§iÓm ®o tr−êng chuyÓn

Hình 3.5: Vị trí các điểm đo trường chuyển

3.2.2. Kết quả khảo sát

Kết hợp giữa các kết quả khảo sát địa chất, địa chất thuỷ văn và kết quả giải

đoán phương pháp thăm dò ĐVL bằng phương pháp TEM có thể chia lát cắt vùng

nghiên cứu ra làm 5 lớp điện trở suất chính theo thứ tự từ trên xuống như sau:

Lớp 1: Vùng có điện trở suất dao động trong khoảng 5÷35,5ohm.m, phổ biến ở

mức 10,5ohm.m, có chiều dày trung bình 10m, chiều sâu đáy lớp trong khoảng

5÷15m. Đây là vùng nước nhạt, lợ hoặc không bão hòa nước trong trầm tích chứa

nước yếu Holocen trên, hệ tầng Thái Bình.

Lớp 2: Vùng có điện trở suất dao động trong khoảng 1,0÷3,5ohm.m, phổ biến ở

mức 1,8ohm.m, có chiều dày khoảng 12m, chiều sâu đáy lớp trong khoảng 18÷28m.

Đây là vùng nước đang có sự trộn lẫn với vùng nước mặn nằm bên dưới hoặc xảy ra

79

quá trình rửa mặn do tác động của nước nhạt bổ cập từ trên xuống. Vùng này nằm

chủ yếu trong phạm vi TCN Holocen trên (qh2).

Lớp 3: Vùng có điện trở suất dao động trong khoảng 0,6÷2,2ohm.m, phổ biến ở

mức 0,8ohm.m, chiều dày trung bình 30m, chiều sâu đáy lớp trong khoảng từ 40m

đến 55m. Đây là vùng nước mặn, có hàm lượng muối cao. Vùng điện trở này thuộc

lớp thấm nước yếu và TCN Holocen dưới (qh1) và lớp thấm nước yếu Pleistocen hệ

tầng Vĩnh Phúc.

Lớp 4: Vùng có điện trở dao động trong khoảng 1,8÷15,5ohm.m, phổ biến ở

mức 5,3ohm.m, chiều dày trung bình khoảng 22m và chiều sâu đáy lớp trong khoảng

65÷80m. Vùng này nằm chủ yếu trong TCN Pleistocen (qp).

Lớp 5: Vùng có điện trở suất dao động trong khoảng 12,0÷33,5ohm.m, phổ

biến ở mức 17,6ohm.m chiều sâu mặt lớp trong khoảng 65÷80m. Vùng này chủ yếu

Hình 3.6: Kết quả đo dòng cảm ứng và mức độ nhiễu tại điểm đo

Hình 3.7: Kết quả giải đoán tài liệu trường chuyển (mô hình điện trở suất 5 lớp)

trong TCN Pleistocen và có khả năng xuống đến TCN Neogen nằm bên dưới.

Từ kết quả phân tích định lượng 61 điểm đo TEM, với mô hình ba, bốn và năm

lớp; bằng cách sử dụng các phần mềm SITEM/SEMDI. Các kết quả phân tích thành

phần hóa học của NDĐ đóng vai trò là tham số hồi qui và kiểm chứng trong việc xác

định giới hạn mặn nhạt trong khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở kết quả phân tích thành

phần hóa học nước và ĐTS của TCN, đã thiết lập tương quan hồi qui với giá trị tới

hạn TDS là 1g/l (1.000mg/l), đây là giá trị giới hạn cho nước ăn uống sinh hoạt theo

qui chuẩn hiện hành của Bộ Tài nguyên và Môi trường (QCVN 09:2008/BTNMT).

Từ tương quan hồi qui giữa TDS và ĐTS (hình 3.9), phương trình tương quan ĐTS =

80

-0,0009(TDS) + 13,059, với TDS = 1.000mg/l xác định được miền giá trị mặn, nhạt

cho NDĐ trong khu vực nghiên cứu, ranh giới của miền giá trị này là 12,2ohm.m.

Bảng 3.1 tổng hợp các kết quả đo trường chuyển theo đặc trưng các lớp giá trị ĐTS

trong vùng nghiên cứu. Các mặt cắt địa điện (hình 3.10) thể hiện sự phân bố giá trị

ND-02-XC ND-02-XC VietAS_ND02 VietAS_ND02

OB_12

ĐTS trên từng tuyến đo, phản ánh mức độ, khả năng nhiễm mặn của từng lớp ĐTS.

th¸i b×nh

OB_8

OB_16

s

«

n

OB_11

g

s

H

«

Q224

å

n

n

g

g

OB_7

H

å

n

g

OB_15

OB_4

OB_1

OB_10

OB_6

OB_3

VietAS_ND01 VietAS_ND01

Q225

Q226

OB_14

OB_2

OB_9

OB_5

Q227

TuyÕn D

TuyÕn C

TuyÕn A

TuyÕn B

OB_13

Chó gi¶i

OB_9

Lç khoan vµ sè hiÖu

TuyÕn ®o ®Þa vËt lý (TEM)

Hình 3.8: Vị trí các cặp số liệu tương quan (điểm đo TEM và lỗ khoan ĐCTV)

18

16

y = -0.0009x + 13.059

)

14

.

12

10

8

6

i

m m h o ( t Ê u s ë r t n Ö §

4

2

0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

TDS (mg/l)

Hình 3.9: Tương quan hồi qui giữa TDS và điện trở suất trong vùng nghiên cứu

Bảng 3.1: Tổng hợp kết quả đo trường chuyển khu vực nghiên cứu

81

Chiều dày (m) Chiều sâu đáy (m) Điện trở suất (ohm.m) Lớp

Khoảng biến đổi 5,0÷35,5 Giá trị phổ biến 10,5 Lớp 1 Khoảng biến đổi 5,0÷15 Trung bình 10 Khoảng biến đổi 5,0÷15 Trung bình 10

Lớp 2 1,0÷3,5 1,8 8,0÷16 12 18÷28 23

Lớp 3 0,6÷2,2 0,8 25÷35 30 40÷55 47,5

Lớp 4 1,8÷15,5 5,3 16÷28 22 65÷80 72,5

7

Km

2

5

4

6

8

11

1

3

9

10

12

13

14

15

16

17

18

19

0

)

-20

m

-40

( u © s é §

-60

-80

-100

Lớp 5 12,0÷33,5 17,6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

18

19

Km

17

0

-20

)

m

(

-40

u © s

é §

-60

-80

-100

(a) Mặt cắt địa điện tuyến A

7

Km

2

3

5

6

8

9

10

1

4

11

12

13

14

15

0

)

-20

m

-40

( u © s é §

-60

-80

-100

(b) Mặt cắt địa điện tuyến B

5

Km

4

7

1

2

3

6

8

0

)

7÷12Ωm

<1Ωm

m

-20

-40

>12Ωm

1÷3Ωm

( u © s é §

-60

-80

3÷7Ωm

-100

(c) Mặt cắt địa điện tuyến C

Hình 3.10: Kết quả đo trường chuyển theo tuyến mặt cắt

(d) Mặt cắt địa điện tuyến D

82

3.2.3. Phân tích kết quả khảo sát

Lớp thứ nhất: Đây là lớp điện trở đầu tiên từ trên xuống, với khoảng biến đổi

giá trị tương đối lớn, ở phía đông và đông nam (hình 3.10a) khu vực nghiên cứu có

giá trị ĐTS tương đối thấp (từ 5,0 đến 8,0ohm.m), ở phía bắc khu vực nghiên cứu có

giá trị ĐTS tương đối cao. Các kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ cho thấy

tại đây chủ yếu là nước nhạt. Thành phần thạch học chủ yếu là cát hạt mịn, cát pha,

bột, sét được thành tạo trong môi trường sông - đầm lầy, sông, sông - biển và biển.

Lớp thứ hai: Lớp ĐTS này phân bố rộng khắp trong khu vực nghiên cứu, bề

dày không lớn lắm, lớp này đóng vai trò như lớp chuyển tiếp, nằm xen kẹp giữa hai

lớp ĐTS khác nhau.

Lớp thứ ba: Đây là lớp điện trở có giá trị rất nhỏ, mặc dù khoảng biến đổi từ 0,6

đến 2,2ohm.m, nhưng giá trị 2,2ohm.m chỉ xuất hiện ở mô hình giải đoán 3 lớp.

Trong mô hình 4 lớp và 5 lớp thì giá trị ĐTS phổ biến ở mức 0,6 đến 0,8ohm.m. Lớp

ĐTS này xuất hiện trên toàn bộ khu vực nghiên cứu, qua các kết quả khoan khảo sát,

lấy mẫu nguyên dạng, đã xác định đây là trầm tích có nguồn gốc biển, thuộc hệ tầng

Hải Hưng. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng tại hai vị trí tại xã

Xuân Hòa và xã Xuân Châu, huyện Xuân Trường cho thấy, độ sâu từ 20m đến 35m

có tổng hàm lượng chất rắn hòa tan là lớn nhất. Đặc biệt, kết quả phân tích thành

phần hóa học nước lỗ rỗng cho thấy, tại độ sâu từ 26,50m đến 27,16m có hàm lượng TDS = 30,67g/l và hàm lượng Cl- = 19,50g/l.

Lớp thứ tư: Lớp này phân bố trên toàn bộ diện tích nghiên cứu, chiều sâu phân

bố đáy lớp này tại nhiều vị trí khảo sát không xác định được vì đây là lớp cuối cùng

trong mô hình 4 lớp. Đây là lớp ĐTS có khoảng biến đổi khá lớn, biến đổi từ tây sang

đông; dần về phía đông và đông bắc ĐTS nhỏ dần (hình 3.10d); điều này cho thấy ở

khoảng độ sâu từ 55m đến 60m, NDĐ có xu hướng mặn dần theo hướng tây nam về

đông bắc.

Lớp thứ năm: Đây là lớp cuối cùng trong mô hình 5 lớp của kết quả khảo sát

trường chuyển tại khu vực nghiên cứu; lớp này phân bố về phía nam và tây nam,

chiều sâu bắt gặp lớp này từ 60m đến 80m, với khoảng biến đổi ĐTS từ 12,0 đến

83

33,5ohm.m. Trên mặt cắt địa điện tuyến A (hình 3.10a), gần như toàn bộ các điểm đo

đều xuất hiện lớp này, tuy nhiên tại mặt cắt địa điện tuyến B (hình 3.10b) lại chỉ xuất

hiện ở 9 điểm đo phía phải, tức là phía nam của tuyến đo trong khu vực nghiên cứu,

sang đến tuyến C (hình 3.10c) thì lớp này chỉ xuất hiện tại 1 điểm đo ở phía nam tại

độ sâu 80m. Trên mặt cắt tuyến D hoàn toàn không xuất hiện lớp ĐTS này. Điều này

cho thấy tiềm năng nước nhạt, trong TCN Pleistocen, hệ tầng Hà Nội tại khu vực

n B

Õ

y

u

T

n C

Õ

y

u

nghiên cứu nằm về phía nam và đông nam, với chiều sâu bắt gặp từ 60m đến 80m.

Th¸i B×nh

T

n A

Õ

y

u

T

n D

Õ

y

u

T

5 Km

§iÓm ®o tr−êng chuyÓn

Hình 3.11: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 25÷30m (hệ tầng Hải Hưng)

n B

Õ

y

u

T

n C

Õ

y

u

Th¸i B×nh

T

n A

Õ

y

u

T

n D

Õ

y

u

T

5 Km

§iÓm ®o tr−êng chuyÓn

Hình 3.12: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 55÷60m (hệ tầng Vĩnh Phúc)

84

3.3. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt nước dưới đất bằng phương

pháp địa vật lý lỗ khoan

3.3.1. Vị trí khảo sát và khối lượng thực hiện

Công tác đo ĐVL lỗ khoan nhằm xác định độ sâu phân bố cũng như bề dày của

lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển trong vùng nghiên cứu, đồng thời chính xác hóa

cột địa tầng lỗ khoan và xác định sự phân bố độ mặn của nước lỗ rỗng trong lớp thấm

nước yếu nguồn gốc biển theo chiều sâu. Để giải quyết được nhiệm vụ này, tác giả đã

sử dụng 2 phương pháp chính là Gamma tự nhiên và phương pháp đo độ dẫn điện của

tầng áp dụng tại 16 lỗ khoan phân bố đều trên phạm vi vùng nghiên cứu (hình 3.13).

Từ kết quả đo Gamma tự nhiên của đất đá kết hợp với kết quả mô tả, phân chia

địa tầng trong quá trình khoan nhằm xác định và phân chia chính xác địa tầng lỗ

khoan; kết quả phương pháp đo độ dẫn điện của tầng cho biết sự phân bố độ dẫn điện

theo chiều sâu. Kết hợp hai phương pháp này chúng ta có thể xác định chính xác sự

phân bố độ dẫn điện theo chiều sâu của từng loại đất đá. Vị trí các lỗ khoan đo karota

được thể hiện ở hình 3.13.

tØnh Hµ NAM

Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N

tØnh th¸i b×nh

TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh



Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b

Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T

VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02

Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N

tØnh nam ®Þnh

Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A

S«ng Hång

G

Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b

VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01

Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a

Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N

H

Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A

Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a

Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B

Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a

Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A

biÓn ®«ng

tØnh ninh b×nh

VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02

Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N

Lç khoan lÊy mÉu trÇm tÝch

Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a

Lç khoan ®o Karota

10

0

5

Km

Hình 3.13: Sơ đồ vị trí lỗ khoan đo ĐVL, lỗ khoan lấy mẫu trầm tích ép nước lỗ rỗng

3.3.2. Kết quả xác định hiện trạng phân bố mặm-nhạt theo chiều sâu

Kết quả đo ĐVL lỗ khoan cho thấy trong lớp thấm nước yếu (sét, sét pha, bột)

nguồn gốc biển tuổi Holocen, hệ tầng Hải Hưng có độ dẫn điện dao động từ

10.645µS/cm đến 664µS/cm. Độ dẫn điện ở giữa lớp lớn hơn đáy lớp và mặt lớp.

85

Qua tài liệu ĐVL lỗ khoan xác định được chiều dày lớp thấm nước yếu thay đổi từ

20m (lỗ khoan Q 220T) đến 95m (lỗ khoan Q227A). Độ dẫn điện lớn nhất trong các

lỗ khoan thay đổi từ 3.120µS/cm (lỗ khoan Q221N) đến 13.560µS/cm (lỗ khoan

Q110A). Tất cả các giá trị lớn nhất của độ dẫn điện trong các lỗ khoan đều phát hiện

trong lớp thấm nước yếu, trầm tích có tuổi Holocen, hệ tầng Hải Hưng.

Độ dẫn điện của các trầm tích Đệ tứ nói riêng và đất đá nói chung quyết định

bởi thành phần thạch học của đất đá (trầm tích) và nước lỗ rỗng trong trầm tích đó,

phản ánh khả năng dẫn điện của đất đá. Trong trầm Đệ tứ ĐBBB nói chung và khu

vực Nam Định nói riêng, đất đá có thành phần hạt giống nhau thì độ dẫn điện hay

ĐTS tương tự nhau. Từ kết quả đo đạc, phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng đã

chứng minh được khả năng khác nhau về tính dẫn điện của các lớp trầm tích phụ

Q224a

Q225a

VietAS_ND01

Metre

Metre

Meter

g n Ç

t

a

g n Ç t a

g n Ç t a

Þ

Þ

Þ

Gamma tù nhiªn (API)

150

0

§é dÉn tÇng (mS/m)

1200

Gamma tù nhiªn (API)

150

0

§é dÉn ®iÖn (mS/m)

1500

Gamma tù nhiªn (API)

150

0

§é dÉn ®iÖn (mS/m)

1000

0 §

0 §

0 §

0

0

0

-10

-10

-10

-20

-20

-20

-30

-30

-30

-40

-40

-50

-40

-50

-60

-50

-60

-70

-70

-60

-80

-80

-90

-70

-100

-90

-80

-110

-100

-90

-120

-110

Hình 3.14: Sự phân bố độ dẫn điện của tầng theo chiều sâu (kết quả đo ĐVL lỗ khoan)

thuộc vào nước lỗ rỗng bão hòa trong đó. Điều này sẽ được làm rõ hơn ở phần sau.

86

3.4. Kết quả khoan khảo sát ĐCTV

Các lỗ khoan được chủ yếu được bố trí theo tuyến, trùng với tuyến đo trường

chuyển (hình 3.8) nhằm mục đích lấy mẫu nước phân tích thành phần hóa học, thiết

lập các cặp tương quan hồi quy với giá trị ĐTS. Ngoài ra còn đánh giá hiện trạng

phân bố mặn nhạt của các TCN nghiên cứu.

Các lỗ khoan khảo sát ĐCTV TCN Holocen trên, hệ tầng Thái Bình được bố trí

theo tuyến và so le nhau, tạo thành mạng lưới đều trong vùng nghiên cứu. Trong tất

cả các lỗ khoan khảo sát chỉ có một lỗ khoan có TDS <1g/l tại xã Giao Phong

(OB_09) còn lại các lỗ khoan khác đều có TDS >1g/l và có tới 8 lỗ khoan có TDS

>5g/l. Thành phần thạch học của TCN này chủ yếu là cát hạt mịn, cát pha, lớp phủ

bên trên là sét, sét pha, bột. Riêng tại khu vực xã Giao Phong, OB_9, lớp phủ bên trên

là cát hạt mịn. Kết quả phân tích đồng vị bền tại lỗ khoan này cho thấy δ18O = -8,25

và δ2H = -55; đều này chứng tỏ NDĐ ở đây có nguồn gốc khí tượng, được cung cấp

bởi nước mưa, nước tưới từ trên mặt. Theo quan sát mô tả địa tầng các lỗ khoan cho

thấy, TDS của TCN qh2 trong cùng có quan hệ mật thiết với thành phần thạch học

của lớp phủ bên trên; lớp này có độ hạt càng lớn thì TDS càng nhỏ. Mức độ nhiễm

mặn ở đây bị chi phối chủ yếu bởi khả năng ngấm của nước mưa và nước mặt. Bảng

3.2 trình bày kết quả phân tích thành phần hóa học của NDĐ tại một số lỗ khoan

trong vùng nghiên cứu (vị trí lỗ khoan trên hình 3.8).

3.5. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng

Với việc phân tích 27 mẫu nước lỗ rỗng, được ép từ các lớp trầm tích thấm

nước yếu môi trường biển, phân bố ở các độ sâu khác nhau tại 02 vị trí lấy mẫu trầm

tích VietAS_ND01 và VietAS_ND02 (vị trí lỗ khoan trên hình 3.13) đã làm sáng tỏ

được thành phần hóa học, độ dẫn điện của nước lỗ rỗng. Kết hợp với kết quả đo độ

dẫn điện của tầng (theo tài liệu đo karota lỗ khoan) xác định tương quan giữa độ dẫn

điện của nước lỗ rỗng và độ dẫn điện của tầng (hình 3.16) với hệ số tương quan cao, mức độ quan hệ là rất chặt (R2 = 0,9262); kết quả này chỉ ra rằng độ dẫn điện của các

lớp trầm tích môi trường biển khu vực nghiên cứu là do chất lưu bão hòa (nước lỗ

rỗng) chi phối.

Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ vùng nghiên cứu

87

Bảng 3.3: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng, lỗ khoan VietAS_ND 01

88

Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng lỗ khoan VietAS_ND 02

89

90

Tương quan giữa độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và của tầng the o chiều sâu, lỗ k hoan VietAS-ND01

Tương quan giữa độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và của tầng theo chiều sâu, lỗ khoan VietAS-ND02

Độ dẫn điện (µS/cm )

Độ dẫn điện (µS/cm )

Tương quan giữa độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và độ dẫn điện của tầng

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

0

10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

0

0

12.000

10

10

10.000

20

20

)

y = 0,1363x + 821,83 R2 = 0,9262

30

30

8.000

40

40

)

)

6.000

m

m

(

50

50

i

( u â s ộ Đ

u â s ộ Đ

4.000

60

60

m c / S µ ( g n ầ t a ủ c n ệ đ n ẫ d ộ Đ

70

70

2.000

80

80

EC nước lỗ rỗng

EC của tầng

EC nước lỗ rỗng

EC của tầng

0

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90

90

Độ dẫn điện của nước (µS/cm)

100

100

Hình 3.15: Sự biến đổi độ dẫn điện của tầng và của nước lỗ rỗng theo chiều sâu

Hình 3.16: Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và độ dẫn điện của nước lỗ rỗng

Bên cạnh sự biến đổi về độ dẫn điện của nước lỗ rỗng, sự biến đổi của hàm lượng Cl- và Na+ trong nước lỗ rỗng theo chiều sâu được xác định theo kết quả phân tích thành phần hóa học với hàm lượng Cl- lớn nhất gặp tại vị trí lấy mẫu VietAS_ND02, mẫu ND02-21 là 19,53g/l ở độ sâu 26,83m; hàm lượng Na+ lớn nhất

cũng ở lỗ khoan này, mẫu ND02-22 đạt 9,97g/l ở độ sâu 31,83m.

Tương quan giữa độ dẫn điện (EC) và hàm lượng Cl- nước lỗ rỗng khu vực nghiên cứu

Tương quan giữa độ dẫn điện (EC) và hàm lượng Na+ nước lỗ rỗng khu vực nghiên cứu

25.000

12000

10000

20.000

y = 0,2993x - 253,54 R2 = 0,9873

) l /

y = 0,1396x - 7,0819 R2 = 0,9728

8000

g m

) l / g m

(

(

-

15.000

l

6000

C g n ợ ư

10.000

+ a N g n ợ ư

l

l

4000

m à H

m à H

5.000

2000

0

0

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

Độ dẫn điện của nước (µS/cm)

Độ dẫn điện của nước (µS/cm)

Hình 3.17: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl- với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng

Hình 3.18: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng Đồ thị thể hiện quan hệ giữa hàm lượng Cl- và Na+ với EC của nước lỗ rỗng (hình 3.17 và hình 3,18), có hệ số tương quan R2 = 0,9873 và R2 = 0,9728, cho thấy quan hệ giữa Cl- và Na+ với độ dẫn điện là quan hệ tuyến tính và rất chặt. Quan hệ giữa hàm lượng Cl- và TDS với EC của tầng (hình 3.19 và hình 3.20), hệ số tương quan R2 = 0,9558 và 0,9733 cho thấy quan hệ này là rất chặt với 27 cặp số liệu; qua đây ta có thể tính toán hàm lượng Cl- và TDS (mg/l) từ kết quả đo độ dẫn điện của

91

tầng qua kết quả đo ĐVL lỗ khoan; qua phương trình tương quan Cl- = 2,0978(EC) -

1895,3 và TDS = 33,235(EC) - 2081,2.

Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và hàm lượng TDS nước lỗ rỗng khu vực nghiên cứu

Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và hàm lượng Cl- nước lỗ rỗng khu vực nghiên cứu

25.000

35,000

20.000

y = 2,0978x - 1895,3 R2 = 0,9558

30,000

y = 33.235x - 2081.2 R2 = 0.9733

25,000

) l / g m

) l / g m

15.000

(

( l-

20,000

C g n ợ ư

l

15,000

10.000

S D T g n ợ ư

l

m à H

m à H

10,000

5.000

5,000

0

0

0

200

400

600

800

1000

1200

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

0

Độ dẫn điện của tầng (µS/cm)

Độ dẫn điện của tầng (µS/cm)

Hình 3.19: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl- với độ dẫn điện của tầng

Hình 3.20: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của tầng

Q224

Q226

Q225

VietAS_ND01

36g/l

32g/l

28g/l

24g/l

20g/l

16g/l

12g/l

8g/l

4g/l

0

2

Km

0g/l

Hình 3.21: Mặt cắt thủy địa hóa - phân bố hàm lượng TDS của nước lỗ rỗng trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển (tuyến GH - hình 3.13)

G H

Hình 3.21 cho thấy sự phân bố TDS của nước lỗ rỗng tại các vị trí khảo sát có

chung một đặc điểm là giá trị lớn ở giữa lớp và nhỏ dần về phía mặt lớp và đáy lớp.

Giá trị TDS lớn nhất của nước lỗ rỗng trong lớp thấm nước yếu tại các vị trí khảo sát

trên mặt cắt tuyến GH dao động từ 28g/l đến 37g/l.

3.6. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt của NDĐ

vùng Nam Định

Để nghiên cứu xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt của NDĐ vùng Nam

Định, tác giả đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu khác nhau như phương pháp

92

trường chuyển xác định sự phân bố mặn nhạt trong TCN theo diện phân bố, phương

pháp ĐVL lỗ khoan để xác định sự phân bố mặn nhạt theo chiều sâu, công tác khoan,

lấy mẫu, ép nước, phân tích thành phần hóa học của nước... Tổng hợp khối lượng và

Bảng 3.5: Bảng tổng hợp các dạng công tác đã thực hiện phục vụ cho nghiên cứu

các dạng công tác thực hiện được thể hiện ở bảng 3.5 như sau:

Nội dung thực hiện Đơn vị Khối lượng

Lộ trình khảo sát km 255

Điểm đo trường chuyển Điểm 61

Đo Karota lỗ khoan LK 16

Khoan lỗ khoan nông LK 22

Khoan lỗ khoan sâu LK 2

Khoan lấy mẫu trầm tích LK 2

Ép nước lỗ rỗng Mẫu 27

Phân tích mẫu nước Mẫu 54

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu xác định hiện trạng mặn-nhạt của NDĐ vùng

Nam Định cho thấy:

- Tầng chứa nước Holocen trên (qh2), hệ tầng Thái Bình có tổng hàm lượng

chất rắn hòa tan tương đối lớn, đại đa số là có giá trị lớn hơn 1g/l. Tầng chứa nước

này phân bố rộng khắp trong vùng, nhưng không phải là TCN liên tục, độ sâu phân

bố không đều, thành phần thạch học cũng không đồng nhất do môi trường thành tạo

theo các chu kỳ khác nhau. Cơ sở tài liệu để xác định hiện trạng của tầng này hoàn

toàn dựa vào các lỗ khoan khảo sát ĐCTV, các lỗ khoan quan trắc trong vùng và tài

liệu đo trường chuyển khu vực cửa sông ven biển (hình 3.22).

- Tầng chứa nước Holocen dưới (qh1), hệ tầng Hải Hưng phân bố không liên

tục trong vùng nghiên cứu và theo số liệu điều tra khảo sát ĐVL, ĐCTV cho thấy

TCN này đã bị nhiễm mặn hoàn toàn.

B¶n vÏ sè:

N¨m 2013

9 6 9 6

0 6 0 6

1 6 1 6

2 6 2 6

3 6 3 6

4 6 4 6

5 6 5 6

6 6 6 6

8 6 8 6

6 8 6 8

6 8 6 8

0

0

2

.389

OB21

OB19



5 8 5 8

5 8 5 8

OB18

ND02_1

OB12

OB17

OB20

OB08

OB16

OB11

Q107

4 8 4 8

4 8 4 8

OB07

93

Red River

OB15

OB04

OB01

OB10

4 89

OB06

Q108

karst

2

0

LK55a

OB02

OB09

3 8 3 8

3 8 3 8

karst

.180

Q109

OB13

Q110

2 8 2 8

2 8 2 8

Q111

269.

225

chó gi¶i chó gi¶i chó gi¶i chó gi¶i

b i Ó n ® « n g

1

0

0

Lç khoan tÇng qh2

60

1 8 1 8

1 8 1 8

§−êng ®¼ng ®é tæng kho¸ng hãa (g/l)

TÇng chøa n−íc ®Êt ®¸ bë rêi

TÇng chøa n−íc ®Êt ®¸ nøt nÎ, karst

BiÓn, s«ng ngßi, kªnh m−¬ng

10

0

5 Km

§Þa danh

0 8 0 8

0 8 0 8

8 6 8 6

9 6 9 6

0 6 0 6

1 6 1 6

2 6 2 6

3 6 3 6

4 6 4 6

5 6 5 6

6 6 6 6

Hình 3.22: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Holocen

- Tầng chứa nước Pleistocen phân bố rộng khắp và liên tục, thành phần thạch

học chủ yếu là cát hạt trung đến thô, lẫn sạn sỏi có ranh giới mặn-nhạt nằm về phía

bắc và đông bắc của vùng, càng về phía đông bắc, hàm lượng TDS càng lớn như

Q225a đạt 3,57g/l và VietAS_ND02 đạt 7,23g/l. Ranh giới mặn-nhạt này đi qua các

huyện Giao Thủy, Xuân Trường, Trực Ninh, Nam Trực và Ý Yên. Ranh giới mặn-

nhạt phía tây nam nằm trên địa bàn huyện Kim Sơn và Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình

(hình 3.23).

Hình 3.23: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Pleistocen

94

- Mặt cắt thủy địa hóa (hình 3.24 và 3.25) thể hiện kết quả xác định hiện trạng

phân bố mặn nhạt của NDĐ theo diện và theo chiều sâu trên cơ sở các kết quả khảo

sát ĐVL và các tài liệu ĐCTV liên quan. Các kết quả khảo sát đều cho thấy các trầm

tích hạt mịn (sét, sét pha) thuộc hệ tầng Hải Hưng và Vĩnh Phúc có tổng hàm lượng

chất rắn hòa tan rất lớn và có quy luật hàm lượng lớn nhất ở giữa, giảm dần về phía

Vùng nước mặn

Vùng nước nhạt

Vùng nước mặn

Ranh giới mặn nhạt tầng qp

Hình 3.24: Kết quả xác định ranh giới mặn-nhạt TCN Pleistocen vùng nghiên cứu

nóc và đáy lớp trầm tích hạt mịn này.

TuyÕn mÆt c¾t AB

B

LK54

Q229N

LK53

Q228A

Q227A

LK55

Q226N

Q225A

LK48

LK63

LK47

0m

0m

A

qh¤

qh¤

qh¤

-50

-50

qh£

qh£

66

qp

-100

-100

T¤

110

qp

120

140

n¤

-150

150

150

-150

151

155

n¤

n¤

170

170

-200

-200

T¤

PR

248

-250

-250

PR

C

-300

-300

GV1

D

100

TuyÕn mÆt c¾t CD

Q92A

70

50

50

Q109B

Q111

Q108B

LK35

Q110A

LK14

qh¤

LK54 qh¤

0m

0m

qh£

12

qh£

-50

-50

100

T¤

qp

67

93

-100

qp

-100

qp

121

n¤

-150

150

-150

n¤

175

n¤

-200

-200

T¤

-250

248

-250

PR

Hình 3.25: Mô hình khái niệm phân bố mặn nhạt theo tuyến mặt cắt

PR

-300

-300

Vïng TDS < 1g/l

Vïng TDS = 1 - 3g/l

Vïng TDS > 3g/l

§íi chøa níc kÐm

Hình 3.25: Mô hình khái niệm phân bố mặn nhạt theo tuyến mặt cắt

95

Các kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt theo diện và theo chiều sâu

trong vùng nghiên cứu trên cơ sở kết hợp các phương pháp nghiên cứu khác nhau,

thiết lập tương quan giữa các kết quả điều tra khảo sát ĐCTV và ĐVL. Các phương

pháp ĐVL áp dụng phù hợp với điều kiện địa chất, ĐCTV trong vùng. Các kết quả

nghiên cứu trước đây còn hạn chế trong việc kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu

ĐCTV/thuỷ địa hoá và phương pháp ĐVL. Mặt khác, sử dụng phương pháp dòng

điện 1 chiều (đo sâu điện) để xác định ranh giới mặn-nhạt TCN Pleistocen là không

hợp lý do TCN Pleistocen nằm dưới lớp trầm tích biển có độ dẫn điện rất tốt, nên khi

phát dòng điện trực tiếp vào đất đá thì khả năng dòng điện xuống đối tượng nghiên

cứu (tầng qp) là hạn chế. Thêm vào đó, các kết quả nghiên cứu trước đây chỉ quan

tâm tới TCN Pleistocen mà không quan tâm tới lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển

bên trên.

Phương pháp trường chuyển dựa trên nguyên lý đo dòng điện cảm ứng của đất

đá (không nối đất) đã phát huy tác dụng tốt đối với điều kiện ĐCTV của vùng trong

việc xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt TCN Pleistocen. Kết quả phương pháp

ĐVL lỗ khoan (đo độ dẫn điện của tầng - induction) kết hợp với các kết quả phân tích

thành phần hóa học của nước lỗ rỗng cho phép xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt

trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển trên cơ sở tương quan rất chặt giữa độ đẫn điện của tầng với độ dẫn điện, hàm lượng Cl- và TDS của nước lỗ rỗng.

96

Chương 4 - CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT

TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN

Các kết quả phân tích cấu trúc địa chất, ĐCTV, các quá trình tiến hóa trầm tích

và các kết quả nghiên cứu xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt ở vùng Nam Định

cho thấy, nước mặn phân bố cả trong các TCN và các lớp thấm nước yếu (lớp cách

nước) trong các thành tạo Đệ tứ và Neogen. Các quá trình dịch chuyển các muối hòa

tan trong NDĐ ảnh hưởng bởi đặc trưng vận động của dòng ngầm, nồng độ của các

muối và tỷ trọng của NDĐ thông qua các quá trình lý, hóa, sinh khác nhau… Trong

chương này, tác giả trình bày các cơ chế xâm nhập của nước mặn vào thấu kính nước

nhạt trong TCN Pleistocen trên cơ sở phân tích điều kiện địa chất, ĐCTV và hiện

trạng khai thác sử dụng NDĐ trong vùng.

4.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ

4.1.1. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan

Vận động của các chất hoà tan trong môi trường lỗ hổng là quá trình cơ lý, hóa

học rất phức tạp và được gọi là “dịch chuyển chất hòa tan”.

Những năm gần đây, vấn đề dịch chuyển chất hòa tan được quan tâm đặc biệt,

nhất là vấn đề ô nhiễm NDĐ. Sử dụng mô hình vận động ổn định với vai trò của hệ

số thấm và các đặc điểm ĐCTV riêng của từng vùng đã được nhiều nhà khoa học áp

dụng. Các chất hòa tan dịch chuyển trong môi trường lỗ hổng của trầm tích chịu tác

động chủ yếu của các quá trình sau:

4.1.1.1. Quá trình dịch chuyển đối lưu

Quá trình các chất hoà tan được vận chuyển theo dòng chảy NDĐ được gọi là

vận chuyển đối lưu [56], [86].

Tổng lượng chất hòa tan (Fx) được vận chuyển sẽ là một hàm số của nồng độ

của chúng trong nước ngầm (C) và lượng dòng ngầm.

Đối với dòng một chiều, thông thường 1 đơn vị tiết diện lỗ hổng có lưu lượng

dòng ngầm bằng vận tốc thấm trung bình nhân với độ lỗ hổng hữu hiệu (vxne).

97

(4.1) Fx = vxneC

−=

v

Phương trình vận chuyển vật chất theo kiểu piston cho dòng 1 chiều có dạng:

∂ C ∂ t

∂ C x ∂ x

(4.2)

Phương trình này được thể hiện qua hình dạng của đường nồng độ.

4.1.1.2. Quá trình phân tán

a. Quá trình phân tán cơ học

Quá trình phân tán cơ học học là quá trình dịch chuyển các chất hòa tan trong

môi trường lỗ hổng, quá trình các chất hòa tan dịch chuyển dọc theo đường dòng gọi

là quá trình phân tán dọc và quá trình các chất hòa tan dịch chuyển theo phương

vuông góc với đường dòng gọi là quá trình phân tán ngang [39], [56].

Vận động của nước trong lỗ hổng có 3 đặc trưng (nguyên nhân) chi phối vận

tốc thấm của vật chất so với vận tốc thấm trung bình trong môi trường trầm tích:

1. Dòng chảy vận động ở giữa lỗ hổng sẽ vận động nhanh hơn bên rìa.

2. 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.

3. Một số lỗ hổng lớn hơn những lỗ hổng khác làm cho dòng chảy qua chúng sẽ

chậm

nhanh

dòng thấm dài

dòng thấm ngắn

chậm nhanh chậm

Tốc độ vận động phụ thuộc vào kích thước lỗ hổng Tốc độ vận động phụ thuộc vào chiều dài đường thấm Tốc độ vận động phụ thuộc vào ma sát trong lỗ hổng

chậm nhanh chậm

Hình 4.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tán cơ học trong các điều kiện lỗ hổng khác nhau (Fetter, 1994)

nhanh hơn.

b. Quá trình phân tán thuỷ động lực

98

Quá trình phân tán thủy động lực bao gồm hai quá trình kết hợp nhau đó là

phân tán cơ học và khuếch tán phân tử. Thông số đặc trưng cho quá trình này gọi là

(4.3)

(4.4)

hệ số phân tán thuỷ động lực (D) [39].

Hệ số D được thể hiện qua công thức: DL = αLvi + D* DT = αTvi + D*

Trong đó:

DL - Hệ số phân tán thuỷ động lực dọc theo dòng chảy;

DT - Hệ số phân tán thuỷ đông lực theo phương vuông góc dòng chảy;

αT - Hệ số phân tán dọc;

αL - Hệ số phân tán ngang;

Hình 4.2: Đường dòng trong môi trường lỗ hổng dưới tác dụng của quá trình phân tán thủy động lực

vi - Vận tốc trung bình của dòng chảy; D* - Hệ số khuếch tán phân tử.

4.1.1.3. Quá trình khuếch tán phân tử

a. Khuếch tán trong môi trường chất lỏng

Định luật Fick, 1855 [57], về quá trình khuếch tán phân tử cho môi trường chất

lỏng, chất khí… khi có sự chênh lệch về nồng độ trong không gian, định luật Fick

chia ra làm hai loại là: khuếch tán ổn định (Steady-State Diffusion) và khuếch tán

không ổn định (Non Steady-State Diffusion).

99

- Định luật Fick thứ nhất (khuếch tán ổn định): Khối lượng chất đi ngang qua

một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian theo phương cho trước thì tỷ lệ với

J

*−= D

gradien nồng độ của chất theo phương đó:

dC dx

(4.5)

Trong đó:

J: Dòng khuếch tán (kg/m2/s); C: Nồng độ chất (kg/m3); D*: hệ số khuếch tán (m2/s);

dC dx

: Gradien nồng độ theo phương x;

Dấu (-) là chỉ chiều khuếch tán theo gradien nồng độ từ nơi nồng độ cao

tới nơi nồng độ thấp.

- Định luật Fick thứ hai (khuếch tán không ổn định): Dòng khuếch tán J và

gradient nồng độ ở những điểm khác nhau trong chất tiếp xúc thay đổi theo thời gian,

do các chất khuếch tán tăng lên (giàu lên) hoặc giảm đi (nghèo đi) trong quá trình

2

*

=

D

khuếch tán.

∂ C ∂ t

∂ C 2 ∂ x

b. Khuếch tán trong môi trường trầm tích

(4.6)

Khuếch tán trong môi trường trầm tích có tốc độ chậm hơn so với môi trường

không khí và môi trường chất lỏng. Tốc độ, dòng khuếch tán phụ thuộc vào hệ số

thành hệ của đất đá, hay nói cách khác là nó phụ thuộc vào độ lỗ rỗng của đất đá cũng

như hệ số khoảng cách, hệ số này quyết định bởi độ hạt, hình dạng và cách sắp xếp

các hạt trong khung đất đá. Định luật Fick được áp dụng cho môi trường trầm tích

J

..*τ−= nD

như sau [66]:

=

* τ .. nD

(4.7) Định luật Fick thứ nhất: phương trình (4.5) trở thành:

∂ C ∂ t

dC dx 2 ∂ C 2 ∂ x

1

=

τ

Định luật Fick thứ hai: phương trình (4.6) trở thành: (4.8)

L * < L

Trong đó: n : độ lỗ rỗng; τ: hệ số uốn khúc,

Hình 4.3: Mô phỏng quãng đường dịch chuyển vật chất trong môi trường chất lỏng và môi trường trầm tích (L - trong môi trường chất lỏng; L*- trong môi trường trầm tích)

100

Kết quả thí nghiệm với chất chỉ thị Clo trong môi trường trầm tích:

Đối với môi trường sét τ= 0,28 ÷ 0,31 (Rowe, 1988) [98];

Đối với môi trường sét pha τ= 0,13 ÷ 0,30 (Crooks và Quigley, 1984) [44].

4.1.1.4. Các quá trình thủy địa hóa liên quan khác

- Quá trình hấp phụ;

- Quá trình phân rã;

- Các phản ứng Axít/bazơ, phụ thuộc vào độ pH của chất lỏng và thành phần

hóa học của đất đá;

- Sự liên kết các ion thành các phần tử trung tính;

- Các phản ứng ôxy hóa khử;

- Các quá trình kết tủa, hòa tan;

- Các quá trình trao đổi ion.

4.1.2. Đặc trưng của dịch chuyển mặn trong NDĐ

Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ đóng vai trò quan trọng

và mang tính tổng quát cho tất cả các loại chất hòa tan. Mỗi loại chất hòa tan trong

nước đều có những đặc thù riêng về các tính chất lý hóa và cơ học, có thể có hoặc

không bị ảnh hưởng bởi môi trường, do ảnh hưởng của các thành phần thạch học của

đất đá trầm tích gây ra. Với chất hòa tan là các muối, có đặc trưng riêng ảnh hưởng

tới quá trình dịch chuyển là tỷ trọng; tỷ trọng của nước có hàm lượng muối (độ mặn)

khác nhau thì khác nhau, do vậy khả năng và tốc độ dịch chuyển cũng khác nhau nếu

trong điều kiện môi trường như nhau.

4.1.2.1. Ảnh hưởng của tỷ trọng đến sự phân bố của nước mặn

101

Khái niệm về phân bố và quan hệ mặn nhạt trong các cồn cát ven biển lần đầu

tiên được Badon-Ghyben (1888, 1889) [62] và Herzberg, 1901 [67] đưa ra, còn được

gọi là quan hệ Ghyben-Herzberg. Các thí nghiệm và nghiên cứu của hai tác giả này

đã chứng minh ảnh hưởng của tỷ trọng chất lỏng đến sự phân bố trong không gian tồn

tại của nước mặn và nước nhạt. Hình 4.4 trình bày thí nghiệm về cân bằng thủy tĩnh

giữa nước mặn và nước nhạt trong ống nghiệm chữ U và phân bố mặn nhạt NDĐ

trong cồn cát ven biển được mô phỏng trên hình 4.5. Cân bằng này được thể hiện qua

gH

hHg

+

(

)

biểu thức:

ρ s

= ρ f

H

=

h

(4.9)

ρ f ρρ − f

s

(4.10)

Trong đó:

h: Độ cao của mực nước nhạt so với mực nước biển (m);

H: Chiều sâu của mực nước nhạt bên dưới mực nước biển (m); ρs: Tỷ trọng của nước biển (kg/m3); ρf: Tỷ trọng của nước nhạt (kg/m3).

Với tỷ trọng của nước biển ρs = 1025 kg/m3 và nước nhạt ρf = 1000 kg/m3 thì

H 40=

h

phân bố của chúng trong không gian theo quan hệ:

(4.11)

Căn cứ vào công thức đơn giản này, vị trí của ranh giới mặn-nhạt chỉ bị khống

chế bởi độ cao mực nước nhạt so với mực nước biển và sự khác biệt giữa tỷ trọng của

nước biển và nước nhạt. Hơn nữa, đây chỉ là một mô hình lý tưởng hóa và nó khó có

thể áp dụng cho nhiều vùng ven biển khác nhau trên thế giới.

Trong điều kiện thực tế, khu vực tiếp xúc giữa nước nhạt và nước biển không

thể là một mặt phẳng giống như mô hình quan hệ của Ghyben-Herzberg. Khu vực

này là đới chuyển tiếp được tạo nên do nước biển và nước nhạt trộn lẫn tạo thành.

Dịch chuyển của đới này chịu ảnh hưởng của tác động tổng hợp của mưa, thủy triều

và khả năng khai thác nước cũng như độ lớn của vùng chuyển tiếp dưới tác động của

quá trình dịch chuyển vật chất hòa tan.

102

Hình 4.5: Phân bố mặn nhạt NDĐ trong cồn cát ven biển

Hình 4.4: Cân bằng thủy tĩnh giữa nước mặn và nhạt

4.1.2.2. Dịch chuyển chất hòa tan do chênh lệch về tỷ trọng của chất lỏng

Dịch chuyển chất hòa tan do chênh lệch tỷ trọng chất lỏng chủ yếu bị ảnh

hưởng bởi lực hấp dẫn. Trong cùng một hệ thống, hiện tượng này có thể xuất hiện khi

một chất lỏng có tỷ trọng lớn hơn (nước muối) nằm phía trên một chất lỏng khác có

tỷ trọng nhỏ hơn (nước nhạt). Chính điều này gây nên sự dịch chuyển của 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 [103], [104], [105], [114]. 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 trọng lực

ảnh hưởng bởi sự khác nhau về tỷ trọng [100], [103], [106]. Tuy nhiên sự bất ổn định

của một hệ thống đối lưu hỗn hợp lại phụ thuộc vào tỷ lệ Buoyancy. Tỷ lệ này còn được gọi là số Rayleigh (Ra) (công thức 4.12). Nếu số Rayleigh vượt quá giá trị 4π2 ≈

∆

CKd

α −

C

( ∆

s

=

=

R a

C 0 Φ D

) gkd ρ µ D e

40 thì xảy ra quá trình phân dị trọng lực [64], [69].

(4.12)

Trong đó:

Ф: Hệ số rỗng K: Hệ số thấm (m/s)

∆ρ: Tỷ trọng (kg/m3) k: Hệ số thấm qua (m2) ∆C: Chênh lệch về nồng độ (kg/m3) C0: Nồng độ ban đầu (kg/m3)

103

g: Gia tốc trọng trường (m/s2) Cs: Nồng độ lớn nhất (kg/m3)

α: Tỷ lệ khác biệt về tỷ trọng

De: Hệ số khuếch tán hữu hiệu. µ: Độ nhớt thủy động lực (N.s/m2)

d: Chiều dày TCN (m) D: Hệ số khuếch tán (m2/s)

Tuy nhiên, dòng thấm dạng này có thể bị thay đổi bởi nhiều tham số không có

trong công thức 4.12. Schincariol, 1997 [100] và Shikaze, 1998 [102] cho rằng sự bất

đồng nhất trong trầm tích có thể tăng cường hoặc giảm bớt các chùm xâm nhập.

Simmons, 2002 [104] 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,

2005 [105] còn nhấn mạnh việc phải lưu ý khi sử dụng số Rayleigh, bởi số này không

thể dự đoán được sự bất ổn định trong môi trường bất đồng nhất dưới tác dụng của

Hình 4.6: Dòng chảy mặn do ảnh hưởng của tỷ trọng

dòng không ổn định [117].

Định luật Darcy viết cho dòng chảy gây nên bởi ảnh hưởng của tỷ trọng (theo

v

−=

+

ρ g

phương thẳng đứng) [39], [49], [66], [117]:

z

P ∂ ∂ z

k z µ

  

  

=

K

(4.13)

k z

µ ρ g

Với

Trong đó:

vz: Vận tốc thấm theo phương thẳng đứng (m/s);

K: Hệ số thấm (m/s); kz: Hệ số thấm qua theo phương thẳng đứng (m2);

104

µ: Độ nhớt động lực (g/cm.s); g: Gia tốc trọng trường (m/s2);

ρ: Tỷ trọng (kg/m3);

∂ P ∂ z

: Gradien áp lực lỗ rỗng theo phương thẳng đứng.

Trên cơ sở phân tích các quá trình dịch chuyển chất hòa tan nói chung và các

muối nói riêng trong môi trường trầm tích, với các phân tích về các quá trình dịch

chuyển các muối trong điều kiện mối tương quan giữa TCN và nguồn mặn ở trên là

định hướng nghiên cứu về cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt trong TCN

Pleistocen vùng Nam Định.

4.2. Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam Định

4.2.1. Khái niệm chung và định hướng nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen

4.2.1.1. Khái niệm chung

Cơ chế xâm nhập mặn là các phương thức hoặc cách thức xâm nhập của nước

mặn vào các thể địa chất chứa nước nhạt trong tầng chứa hoặc thấu kính nước nhạt,

cũng có nghĩa là phương thức hoặc cách thức làm tăng nồng độ muối của nước trong

TCN hoặc thấu kính nước nhạt.

Trong điều kiện tự nhiên sự nhiễm mặn của nước nhạt trong TCN hoặc trong

thấu kính nước nhạt có thể diễn ra theo các phương thức như sau:

1) Xâm nhập mặn diễn ra trong cùng TCN. Thực tế ở các vùng đồng bằng châu

thổ, các đồng bằng ven biển cho thấy nước trong cùng một TCN ở khu vực này chứa

nhạt khu vực khác lại chứa nước mặn và cơ chế xâm nhập mặn xảy ra trong TCN

ngay cả khi tồn tại hoặc không tồn tại dòng chảy.

2) Nước mặn từ các TCN khác (nằm trên, hoặc nằm dưới TCN nhạt), nước mặn

xâm nhập vào TCN nhạt thông qua các cửa sổ ĐCTV hoặc khi các TCN này có quan

hệ thủy lực với nhau. Thực tế này thường gặp ở các vùng đồng bằng châu thổ.

Trong các trường hợp này sự xâm nhập mặn vào TCN nhạt do:

105

- Sự khuếch tán phân tử nếu nước trong tầng không vận động, trong thực tế

nước trong TCN luôn vận động; dù mức độ vận động rất nhỏ thì tốc độ vận động (đối

lưu) cũng thường lớn hơn tốc độ khuếch tán rất nhiều nên thường người ta không chú

ý nhiều đến quá trình xâm nhập mặn này;

- Hỗn hợp nước mặn và nước nhạt (do quá trình đối lưu và phân tán), cơ chế

này diễn ra do sự vận động của nước trong tầng chứa. Tốc độ vận động của nước

trong tầng chứa càng lớn thì quá trình xâm nhập mặn diễn ra càng mạnh. Khi tốc độ

dòng chảy đủ lớn để chuyển động của nước trong tầng chuyển sang trạng thái chảy

rối như trong các hang hốc, khe nứt karst và đá cứng nứt nẻ thì sự hỗn hợp nước xảy

ra rất mạnh mẽ.

3) Xâm nhập mặn diễn ra từ nước lỗ rỗng của lớp thấm nước yếu (nguồn gốc

biển) nằm trên hoặc dưới TCN (nước lỗ rỗng có độ mặn lớn hơn nước trong tầng

chứa). Cơ chế xâm nhập mặn loại này diễn ra theo các quá trình sau:

- Quá trình khuếch tán: Nước trong các lỗ rỗng của trầm tích thành tạo trong

môi trường biển có độ muối lớn hơn nước trong TCN, nên xảy ra quá trình khuếch

tán muối từ nước lỗ rỗng đến nước nhạt trong TCN. Quá trình này dẫn đến làm giảm

nồng độ muối trong nước lỗ rỗng của lớp thấm nước yếu theo quy luật độ muối giảm

dần theo hướng đến mặt tiếp xúc giữa 2 tầng và làm mặn dần TCN.

- Quá trình phân dị trọng lực: Trong các trường hợp lớp thấm nước yếu nằm

trên TCN, do nước lỗ rỗng có nồng độ muối cao hơn, có khối lượng riêng và tỷ trọng

lớn hơn nước nhạt nên quá trình phân dị trọng lực sẽ diễn ra. Quá trình này làm tăng

nồng độ muối của nước nhạt trong TCN. Đây chính là xâm nhập mặn do ảnh hưởng

của tỷ trọng chất lỏng (density flow). Quá trình này phụ thuộc vào gradien nồng độ

và hệ số thấm nước của lớp thấm nước yếu bị mặn.

- Quá trình trầm nén: Do tác động của áp lực địa tĩnh các tầng trầm tích bị ép

nén làm cho thể tích của chúng giảm đi làm cho nước mặn trong lỗ hổng của lớp

thấm nước yếu thoát ra và dịch chuyển vào TCN.

4) Xâm nhập mặn do các hoạt động nhân tạo, các hoạt động nhân tạo dẫn đến

sự xâm nhập mặn rất nhanh và thường tạo nên sự hỗn hợp của nước mặn với nước

106

trong tầng chứa. Các hoạt động nhân tạo thường xảy ra do quá trình khai thác nước

nhạt, hoặc do quá trình thải nước mặn, nước thải vào TCN.

4.2.1.2. Định hướng nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn NDĐ trong trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định

Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn trên thế giới và ở

Việt Nam cho thấy định hướng nghiên cứu phù hợp khi làm rõ được các yếu tố sau:

1) Trong vùng nghiên cứu tồn tại những nguồn mặn nào?

2) Phân bố của các nguồn mặn này ở đâu so với TCN nghiên cứu?

3) Ảnh hưởng của các nguồn mặn đến các TCN?

Các kết quả nghiên cứu địa chất, ĐCTV, thủy địa hóa, cũng như lịch sử phát

triển địa chất, ĐCTV cho thấy, vùng Nam Định tồn tại 3 nguồn mặn chính là:

- Nước mặn phân bố trên bề mặt (biển và cửa sông);

- Nước mặn nằm trong cùng TCN Pleistocen;

- Nước mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển nằm bên trên TCN

Pleistocen.

Thấu kính nước nhạt trong Pleistocen tiếp xúc trực tiếp với hai nguồn mặn là:

nguồn trong cùng TCN Pleistocen và trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển nằm

bên trên. Ngoài ra, nguồn mặn gián tiếp trên mặt là nước biển, đóng vai trò duy trì

nguồn mặn cho lớp sét biển khi hai nguồn mặn này tiếp xúc với nhau.

Chính vì vậy, nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của hai nguồn mặn tiếp

xúc trực tiếp với thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen.

4.2.2. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển

Để nghiên cứu các cơ chế xâm nhập mặn do các lớp thấm nước yếu từ trên

xuống tác giả đã tiến hành lấy mẫu trầm tích theo chiều sâu, ép nước lỗ rỗng, đồng

thời phân tích thành phần hóa học, thành phần đồng vị của nước lỗ rỗng, đo ĐTS của

các mẫu nước và khung đất đá chứa nước lỗ rỗng đó, nhằm xác định sự phân bố độ

mặn của nước lỗ rỗng bão hòa trong lớp thấm nước yếu theo chiều sâu cũng như xác

định nguồn gốc của nó. Mô hình 1 chiều mô phỏng sự dịch chuyển mặn trong điều

kiện thực tế của vùng nghiên cứu theo thời gian với các hệ số thấm khác nhau.

107

Với mục tiêu nghiên cứu đánh giá khả năng ảnh hưởng của lớp thấm nước yếu

nguồn gốc biển (sét, sét pha) hệ tầng Hải Hưng và hệ tầng Vĩnh Phúc nằm bên trên

TCN Pleistocen, tác giả đã kết hợp các phương pháp nghiên cứu khác nhau nhằm xác

định sự phân bố độ mặn của lớp sét môi trường biển cũng như ảnh hưởng của chúng

đến TCN Pleistocen.

4.2.2.1. Sự phân bố của lớp thấm nước yếu

Sự phân bố của lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển được xác định trên cơ sở tài

liệu đo ĐVL lỗ khoan kết hợp với các tài liệu khoan thăm dò, nhằm xác định độ sâu

phân bố cũng như chiều dày của lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển, chính xác hóa

cột địa tầng lỗ khoan và xác định sự phân bố độ mặn của nước lỗ rỗng trong lớp này

theo chiều sâu. Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả sử dụng kết quả đo của hai

phương pháp đo là phương pháp Gamma tự nhiên và phương pháp đo độ dẫn điện

của đất đá (induction). Từ kết quả đo Gamma tự nhiên của đất đá kết hợp với kết quả

mô tả, phân chia địa tầng trong quá trình khoan chúng ta có thể xác định và phân chia

chính xác địa tầng lỗ khoan. Phương pháp đo độ dẫn điện của đất đá cho biết sự phân

bố độ dẫn điện theo chiều sâu. Kết quả đo ĐVL lỗ khoan cho thấy trong lớp thấm

nước yếu (sét, sét pha, bột) nguồn gốc biển có độ dẫn điện rất cao. Độ dẫn điện ở

giữa lớp lớn hơn đáy lớp và mặt lớp. Qua tài liệu ĐVL lỗ khoan xác định được bề dày

lớp thấm nước yếu thay đổi từ 20m (lỗ khoan Q 220T) đến 95m (lỗ khoan Q227A)

(bảng 4.1). Vị trí các điểm khảo sát sự phân bố của lớp thấm nước yếu nguồn gốc

biển trên hình 4.7 trên cơ sở kết quả đo Gamma tự nhiên và đo độ dẫn điện của tầng.

Hình 4.8 và hình 4.9 biểu diễn kết quả xác định sự phân bố của lớp thấm nước yếu

Bảng 4.1: Kết quả xác định chiều dày lớp trầm tích biển qua kết quả đo ĐVL lỗ khoan

theo mặt cắt và theo diện trong vùng nghiên cứu.

VietAS_ND 01 VietAS_ND 02 Q220T Q221N

Lỗ khoan Lỗ khoan

Q226N Q227A Q228A Q229N

Chiều dày lớp trầm tích biển (m) 61 50 20 52 Chiều dày lớp trầm tích biển (m) 63 95 42 71

108

Q222B Q223N Q224A Q225A

Lỗ khoan Lỗ khoan

Q210B Q108B Q109B Q110A

Chiều dày lớp trầm tích biển (m) 42 55 48 42 Chiều dày lớp trầm tích biển (m) 82 56 94 65

tØnh Hµ NAM

Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N Q221N

tØnh th¸i b×nh

TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh



Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b Q222b

Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T Q220T

VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02

Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N Q223N

tØnh nam ®Þnh

Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A Q224A

S«ng Hång

G

Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b Q108b

VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01 VietAS_ND 01

Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a

Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N Q226N

H

Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A Q227A

Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a Q109a

Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B Q210B

Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a Q110a

Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A Q228A

biÓn ®«ng

tØnh ninh b×nh

VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02 VietAS_ND 02

Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N Q229N

Lç khoan lÊy mÉu trÇm tÝch

Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a Q225a

Lç khoan ®o Karota

10

0

5

Km

Hình 4.7: Sơ đồ vị trí khảo sát sự phân bố của lớp thấm nước yếu (các lỗ khoan đo karota) và vị trí lấy mẫu trầm tích, ép nước lỗ rỗng

H G

Hình 4.8: Phân bố của lớp thấm nước yếu theo chiều sâu (lớp sét, sét pha)

4.2.2.2. Sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu

Sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển được xác định trên

cơ sở các kết quả đo ĐVL lỗ khoan (phương pháp đo độ dẫn điện của tầng) kết hợp

với kết quả phân tích thành phần hóa học của nước lỗ rỗng theo chiều sâu, tác giả

109

thiết lập phương trình tương quan giữa độ dẫn điện của tầng với hàm lượng Cl- (hình

3.19) và hàm lượng TDS (hình 3.20). Qua đó tính toán, xác định sự phân bố độ mặn

theo chiều sâu tại các vị trí đo ĐVL lỗ khoan từ số liệu đo độ dẫn điện của tầng qua

9 7

0 7

1 7

2 7

3 7

4 7

5 7

5 9



4 9

các phương trình tương quan. Kết quả tính toán này có độ tin cậy tương đối cao, được đánh giá qua hệ số tương quan rất chặt (R2=0,9558 và 0,9733).

S«ng Hång

3 9

3 9

ChiÒu dµy (m)

20 - 25

25 - 30

30 - 35

35 - 40

2 9

2 9

40 - 45

B i Ó n § « n g

45 - 50

50 - 55

Chó Gi¶i

55 - 60

60 - 65

Lç khoan kh¶o s¸t

1 9

1 9

65 - 70

70 - 75

S«ng ngßi, biÓn

75 - 80

80 - 85

Ranh giíi tØnh

85 - 90

0

10

5

90 - 95

0 9

0 9

Km

9 7

0 7

1 7

2 7

3 7

4 7

5 7

Hình 4.9: Sơ đồ đẳng chiều dày lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển vùng Nam Định

Các kết quả phân tích và tính toán sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu

nguồn gốc biển đã được trình bày chi tiết trong chương 3. Sự phân bố độ mặn theo

mặt cắt GH (hình 3.21) cho thấy hàm lượng TDS lớn nhất phân bố ở độ sâu từ 20m

đến 30m (hơn 37g/l), hàm lượng TDS giảm dần về phía mặt và đáy của lớp thấm

nước yếu, điều này được thể hiện khá rõ ở kết quả đo ĐVL lỗ khoan (hình 3.14).

4.2.2.3. Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền 2H và 18O trong nước lỗ rỗng Kỹ thuật đồng vị ứng dụng trong nghiên cứu này nhằm xác định khả năng hòa

trộn của nước có nguồn gốc khí tượng (nước trong TCN) và nước có nguồn gốc biển (nước trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển). Thành phần đồng vị bền 2H và 18O

trong nước thiên nhiên dao động trong một phạm vi tương đối rộng và tuân theo quy

luật: Các giá trị δ2H và δ18O của nước mưa khí quyển giảm dần từ đại dương vào lục

địa, gọi là hiệu ứng lục địa, bên cạnh đó xuất hiện các hiệu ứng độ cao cũng như dao

110

động hàng năm (theo Fontes khi lên cao 100 m các giá trị δ2H giảm đi 0,2 ‰ và δ18O

giảm đi 0,3 ‰).

Quá trình chính ảnh hưởng đến thành phần đồng vị bền δ2H và δ18O là bốc hơi,

ngưng tụ và trao đổi đồng vị. Thông qua quá trình này sẽ xuất hiện sự phân tách đồng

vị trong thủy quyển. Nguyên nhân chủ yếu trong sự phân tách đồng vị trong vòng

tuần hoàn của nước là do áp lực hơi hay các điểm nóng chảy khác nhau của một loại

đồng vị trong một phân tử. Một thực tế cho thấy rằng, áp lực hơi của nước nhẹ về mặt 16O) cao hơn áp lực hơi của nước với các đồng vị nặng. Vì vậy, đồng vị (ví dụ: 1H2

trong tất cả các quá trình chuyển pha (quá trình bốc hơi, ngưng tụ hay hoà tan v.v ...),

đều phải tính đến sự phân tách đồng vị dẫn đến các hiệu ứng đồng vị cân bằng trọng

lượng hay còn gọi là sự phân bố đồng vị trong một hệ thống tồn tại từ các phân tử của

các loại đồng vị khác nhau.

Sự thay đổi thành phần đồng vị trong vỏ quả đất chủ yếu phụ thuộc vào quá

trình hỗn hợp của các loại nước có nguồn gốc khác nhau. Điều đó cho phép ta xác

định được nguồn gốc của NDĐ và xác định được thành phần khác nhau của từng loại

nước trong hỗn hợp nghiên cứu. Mối quan hệ giữa δ2H và δ18O với các nguồn gốc

khác nhau của NDĐ và với quá trình trao đổi đồng vị khác nhau.

Tại một số vị trí nghiên cứu, thành phần đồng vị bền 2H và 18O trong nước lỗ

rỗng được ép ra từ mẫu nguyên dạng, lấy dọc theo chiều sâu lỗ khoan. Giá trị δ18O

dao động từ -6,97‰ (mẫu ND01-9, độ sâu 61,50m) đến -1,02‰ (mẫu ND02-21, độ

sâu 26,83m); Giá trị δ2H dao động từ -61,50‰ (mẫu ND02-17, độ sâu 4.03m) đến -

8,5‰ (mẫu ND02-21, độ sâu 26,83m).

Các kết quả phân tích thành phần đồng vị bền cho thấy sự phân bố δ2H và δ18O

theo chiều sâu tương quan chặt với sự phân bố của EC (hình 4.10); mặt khác, so sánh

mối tương quan δ2H và δ18O của nước lỗ rỗng, nước biển và NDĐ trong TCN qp

(hình 4.11) ta thấy khả năng hòa trộn của nước trong TCN qp (nguồn gốc khí tượng)

và nước biển (nguồn gốc biển) trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển. Trong lớp

thấm nước yếu, tại những vị trí tiếp giáp với TCN cho thấy nguồn gốc khí tượng thể

hiện rõ rệt và càng dần về giữa lớp, thành phần đồng vị bền δ2H và δ18O càng tiến

111

gần tới giá trị của nước có nguồn gốc biển, nước biển. Thành phần đồng vị δ2H và

δ18O cùng với giá trị EC của nước lỗ rỗng phân bố theo chiều sâu cho thấy độ mặn

của nước là do sự có mặt của nước nguồn gốc biển và nó tăng, hoặc giảm theo mức

δ 18O (‰)

δ 2H (‰)

EC (µS/cm)

-12

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

-8

-6

-4

-2

0

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

0

20000

40000

0

60000 0

0

0

δ18O (‰)

Nước biển

10

10

10

-10

20

20

20

-20

30

30

30

Đường nước khí tượng địa phương

)

)

-30

)

m

m

m

(

h

40

40

40

t

p e D

( h t p e D

( h t p e D

Nước lỗ rỗng Nước lỗ rỗng

-40

50

50

50

60

60

60

-50

70

70

70

-60

Nước dưới đất, tầng qp

80

80

80

)

(EC)

(δ18O)

(δ2H)

-70

‰

90

90

90

( H 2 δ

VietAS_ND01 Nước biển

VietAS_ND02 Tầng chứa nước qp

-80

100

100

100

độ mặn nhạt (thay đổi giá trị EC) của nước lỗ rỗng.

Hình 4.10: Phân bố theo chiều sâu của đồng vị bền và EC tại LK VietAS_ND01 Hình 4.11: Thành phần đồng vị bền của nước lỗ rỗng, nước biển và TCN qp

4.2.2.4. Kết quả xác định hệ số khuếch tán

Thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán của Clo (NaCl) trong môi trường trầm

tích (lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển) của vùng nghiên cứu đã được thực hiện trên

cơ sở xác định sự biến đổi nồng độ NaCl (EC) theo thời gian tại bề mặt tiếp xúc giữa

mẫu thí nghiệm và nước [53]. Công thức tính toán hệ số khuếch tán được áp dụng

(

)

res

=

trên cơ sở định luật thứ nhất của Fick cho mẫu thí nghiệm trong vùng nghiên cứu:

F x

φ−= D e

dC dx

1 A

CVd res dt

(4.14)

Trong đó:

t: Thời gian; De: Hệ số khuếch tán;

C: Nồng độ bình nước mặn; Fx: Lưu lượng khuếch tán đơn vị;

A: Tiết diện mẫu; x: Bề dày mẫu;

Vres: Thể tích bình nước nhạt; φ: Độ lỗ rỗng.

Cres: Nồng độ bình nước nhạt;

112

De = 0,6 * 10-9 m2/s

Hình 4.13: Kết quả xác định hệ số khuếch tán

Hình 4.12: Thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán

Hình 4.13 biểu diễn kết quả thí nghiệm xác định sự biến thiên của độ mặn (EC)

theo thời gian. Hệ số khuếch tán được xác định theo công thức (4.14) với giá trị trung bình là De = 0,6*10-9m2/s.

4.2.2.5. Kết quả mô hình SEAWAT

Với mục đích đánh giá định tính và định lượng sự phân bố và khả năng ảnh

hưởng của lớp thấm nước yếu đến TCN Pleistocen và xác định các quá trình xảy ra

khi nước mặn dịch chuyển từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển vào TCN. Mô hình

SEAWAT chạy trên nền Visual Modflow, là phần mềm sử dụng cho mô hình dịch

chuyển vật chất, dòng chảy ảnh hưởng do chênh lệch tỷ trọng và mô phỏng quá trình

khuếch tán phân tử. Mô hình 1 chiều, được thiết lập với 3 lớp, mô phỏng cấu trúc

ĐCTV vị trí nghiên cứu với lớp 1 trên cùng TCN qh2, lớp thứ 2 là lớp thấm nước yếu

nguồn gốc biển và lớp 3 dưới cùng là TCN qp. Phương pháp lựa chọn là mô phỏng

quá trình dịch chuyển muối với hàm lượng ban đầu trong lớp thấm nước yếu là 35.000mg/l, hệ số khuếch tán 0,6.10-9m2/s. Với điều kiện TCN trên cùng (lớp 1) và

TCN dưới cùng (lớp 3) luôn vận động.

Hình 4.14 dưới đây biểu diễn kết quả mô hình 1 chiều mô phỏng sự phân bố

hàm lượng muối theo thời gian với các hệ số thấm khác nhau của lớp thấm nước yếu,

đánh giá ảnh hưởng của hệ số thấm tới sự phân bố và vận động của muối do khuếch

tán phân tử cũng như phân dị trọng lực.

(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 4.14: Kết quả mô hình một chiều, mô phỏng diễn biến nồng độ muối theo thời gian, (a)- với K=10-10m/s; (b)- với K=10-8m/s; (c)- với K=10-7m/s và (d)- với K=10-6m/s

113

4.2.2.6. Cơ chế xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng của lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển

Kết hợp các phương pháp nghiên cứu để xác định sự phân bố của ion Cl- cũng như Na+ trên cơ sở kết quả ĐVL lỗ khoan, ép nước và phân tích thành phần hóa học,

thành phần đồng vị bền của nước lỗ rỗng đã chứng minh môi trường thành tạo của lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển với hàm lượng Cl- phân tích được trong nước lỗ rỗng đạt giá trị cao nhất là 19.534,31mg/l, Na+ = 8.555,8 mg/l, δ18O = -1,02‰ và δ2H

Bảng 4.2: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại lỗ khoan VietAS_ND01

= -8,51‰ tại vị trí lấy mẫu VietAS_ND02, ở độ sâu 26,83m (bảng 4.2 và 4.3).

TT Kí hiệu mẫu

Độ sâu (m)

δ 18O (‰)

δ 2H (‰)

Na+ (mg/l)

Cl- (mg/l)

ND01-2

6,23

-3,86

-30,21

-

5.251,05

1

2

ND01-8

11,22

-2,27

-18,28 6.425,0 13.859,72

3

ND01-6

16,30

-2,06

-16,41 6.875,0 15.286,43

4

ND01-4

21,30

-2,19

-15,70 6.737,0 12.587,11

5

ND01-11

26,80

-2,95

-22,73 4.511,0

8.661,59

6

ND01-10

31,33

-4,88

-34,60 2.510,0

4.610,12

7

ND01-7

36,50

-4,98

-38,89

861,5

2.119,26

8

ND01-1

41,75

-6,51

-46,02

334,6

700,05

114

TT Kí hiệu mẫu

Độ sâu (m)

δ 18O (‰)

δ 2H (‰)

Cl- (mg/l)

Na+ (mg/l)

9

ND01-12

51,61

-6,87

-47,61

82,0

201,42

ND01-9

61,50

-6,97

-48,43

147,2

118,55

10

ND01-13

71,28

-6,30

-46,63

112,0

-

11

-47,89

137,2

250,67

ND01-3

95,70

-6,77

12

Bảng 4.3: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại lỗ khoan VietAS_ND02

TT Kí hiệu mẫu

Độ sâu (m)

δ 18O (‰)

δ 2H (‰)

Na+ (mg/l)

Cl- (mg/l)

ND02-17

4,03

-8,63

-61,5

18,7

18,99

1

ND02-18

7,78

-7,18

-48,66

28,4

8,99

2

ND02-19

11,72

-7,54

-52,46

63,3

44,12

3

ND02-16

16,72

-3,63

-28,15 6.296,0 13.643,59

4

ND02-20

21,84

-1,26

-9,62 8.226,0 16.837,75

5

ND02-21

26,83

-1,02

-8,51 8.555,8 19.534,31

6

ND02-22

31,83

-1,31

-8,70 9.970,0 17.326,15

7

ND02-23

36,83

-1,61

-12,26 6.530,0 16.312,91

8

ND02-24

41,16

-2,02

-15,48 6.874,0 16.628,92

9

ND02-25

46,67

-2,82

-21,94

-

-

10

ND02-26

51,72

-1,30

-9,99 4.483,0

8.520,00

11

ND02-5

66,14

-5,27

-41,31 2.031,0

3.237,83

12

ND02-28

72,61

-6,17

-44,40 1.865,0

3.991,82

13

ND02-29

77,28

-6,00

-43,91 1.573,5

4.191,48

14

Kết quả các phương pháp nghiên cứu được thể hiện trên hình 4.15 và hình

4.16 tại lỗ khoan VietAS_ND01 và VietAS_ND02 cho thấy: trong lớp thấm nước yếu

nguồn gốc biển, phân bố của chỉ tiêu về xác định độ mặn và nguồn gốc của nước có

quan hệ chặt chẽ với nhau và từ kết quả đo ĐVL lỗ khoan có thể cho phép tính toán

được các thông số về độ mặn cũng như môi trường thành tạo. Tương quan chặt giữa δ18O và Cl- (hình 4.17) cho thấy nước mặn trong lớp thấm nước yếu có nguồn gốc

biển.

Hình 4.15: Phân bố độ dẫn điện, hàm lượng Cl-, δ18O trên cơ sở phân tích nước lỗ rỗng và kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND01

Hình 4.16: Phân bố độ dẫn điện, hàm lượng Cl-, δ18O trên cơ sở phân tích nước lỗ rỗng và kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND02

115

0

-1

-2

-3

-4

)

‰

-5

(

O

-6

y = 0.0003x - 6.8929 R2 = 0.9092

8 1 δ

-7

-8

-9

-10

0

5000

10000

15000

20000

Hàm lượng Cl- (mg/l) Hình 4.17: Tương quan giữa độ mặn (Cl-) và nguồn gốc của NDĐ (δ18O) trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển vùng Nam Định

116

Từ kết quả đo ĐVL lỗ khoan (phương pháp đo độ dẫn điện) và kết quả phân

tích thành phần hóa học của nước lỗ rỗng cũng như các đồ thị tương quan cho thấy độ

dẫn điện của khung đất đá bị chi phối và ảnh hưởng hoàn toàn bởi nước lỗ rỗng; kết

quả đo ĐVL lỗ khoan hoàn toàn có thể sử dụng để xác định dịch chuyển mặn của

nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển xuống TCN. Từ các tài liệu này có thể xác định

được sự phân bố độ mặn cũng như hàm lượng muối của nước lỗ rỗng tại những độ

Hình 4.18: Xâm nhập mặn TCN từ lớp sét nguồn gốc biển

sâu xác định từ phương trình tương quan đã nêu ra ở trên.

Khả năng hòa trộn của nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển giữa nước trong

TCN Pleistocen (nước có nguồn gốc khí tượng) với nước biển (nguồn gốc biển) được

117

chứng minh qua tài liệu phân tích thành phần đồng vị bền; sự phân bố δ2H và δ18O

theo chiều sâu cho thấy sự có mặt của nước có nguồn gốc biển giảm dần về phía nóc

và đáy lớp (hình 4.18).

Các yếu tố chính ảnh hưởng tới quá trình dịch chuyển mặn trong lớp thấm nước

yếu nguồn gốc biển trong khu vực nghiên cứu là quá trình trầm nén, phân dị trọng lực

và khuếch tán phân tử. Trong điều kiện địa tầng ổn định như trong khu vực nghiên

cứu thì trầm nén đã trong giai đoạn cân bằng giữa các lớp trầm tích. Từ kết quả mô

hình 1 chiều, trên cơ sở mô phỏng quá trình dịch chuyển, biến đổi hàm lượng muối

(độ mặn) trong nước lỗ rỗng theo thời gian cho thấy: với hệ số thấm của lớp trầm tích biển K ≥10-7m/s thì quá trình phân dị trọng lực xảy ra, khi hệ số thấm càng lớn thì

quá trình phân dị trọng lực càng đóng vai trò chủ đạo so với khuếch tán phân tử và

khi hệ số thấm càng nhỏ thì quá trình khuếch tán phân tử càng đóng vai trò chủ đạo so với phân dị trọng lực; với hệ số thấm K ≤10-8m/s thì quá trình dịch chuyển hoàn

toàn ảnh hưởng bởi quá trình khuếch tán phân tử.

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trên cho thấy sự dịch chuyển mặn ở đây ảnh

hưởng bởi hai quá trình chính là khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực; phía trên

mặt lớp bị chi phối chủ yếu là do khuếch tán phân tử và phần dưới đáy lớp bị ảnh

hưởng bởi cả phân dị trọng lực và khuếch tán phân tử.

4.2.3. Xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của chênh lệch mực nước

4.2.3.1. Thành phần thạch học TCN Pleistocen

Qua kết quả khảo sát địa chất, kết quả phân tích thành phần hạt các mẫu thạch

học hệ tầng Lệ Chi và hệ tầng Hà Nội, trầm tích Pleistocen cho thấy, thành phần

thạch học chủ yếu là cát hạt mịn đến hạt trung, hạt thô lẫn sạn sỏi, độ rỗng thay đổi từ

0,25 đến 0,39. Các kết quả xác định độ rỗng trên cơ sở kết quả phân tích thành phần

hạt, bởi công thức thực nghiệm (Vukovic, 1992) [116]:

.0

+

n

( 255 83.01

)uC

60

(4.15) =

Cu =

d d

10

Với

118

Trong đó:

n - Độ rỗng;

Cu - Hệ số đều hạt;

d60 - Đường kính của hạt mà các hạt có đường kính bằng và nhỏ hơn nó

chiếm 60% trọng lượng đất khô;

d10 - Đường kính của hạt mà các hạt có đường kính bằng và nhỏ hơn nó

Bảng 4.4: Kết quả phân tích thành phần thạch học TCN Pleistocen

chiếm 10% trọng lượng đất khô.

Đường kính hạt (mm)

TT

Thành phần thạch học

Độ rỗng

Lỗ khoan

Độ sâu (m)

D10

D60

1 Q221a

64

Cát hạt mịn

0,005

0,196

0,255

2 Q222b

108

Cát hạt trung, hạt thô, lẫn sạn sỏi

0,032

8,318

0,255

3 Q222b

68

Cát hạt mịn đến hạt trung, lẫn sạn

0,046

0,221

0,359

4 Q222b

85

Cát hạt trung lẫn sạn

0,076

0,240

0,396

5 Q223n

107

Cát hạt mịn đến hạt trung, lẫn sạn

0,013

1,202

0,255

6 Q224a

95

Cát hạt thô, lẫn sạn sỏi

1,514

8,710

0,342

7 Q225a

108

Cát hạt trung, hạt thô, lẫn sạn sỏi

0,145

0,537

0,383

8 Q226a

91

Cát hạt mịn đến hạt trung, lẫn sạn

0,032

0,363

0,287

9 Q226n

143

Cát hạt thô, lẫn sạn sỏi

0,045

0,380

0,307

10 Q227a

112

Cát hạt mịn đến hạt trung, lẫn sạn

0,008

0,224

0,257

11 Q227a

147

Cát hạt mịn đến hạt trung, lẫn sạn

0,042

0,537

0,278

12 Q228a

114

Cát hạt trung lẫn sạn

0,030

0,309

0,291

13 Q228c

106

Cát hạt trung lẫn sạn

0,027

0,275

0,293

14 Q229n

122

Cát hạt thô, lẫn sạn sỏi

0,033

0,269

0,311

15 Q229a

80

Cát hạt thô, lẫn sạn sỏi

0,042

0,363

0,305

4.2.3.2. Thông số ĐCTV của TCN Pleistocen

Kết quả thí nghiệm các lỗ khoan vào tầng này đều cho lưu lượng lớn. Trong

phương án đo vẽ bản đồ 1:50.000, các lỗ khoan có lưu lượng lớn hơn 5l/s chiếm 66%,

số lỗ khoan có lưu lượng từ >0,5 đến <5l/s chiếm 24%, số lỗ khoan có lưu lượng

<0,5l/s chiếm 13%. Một số lỗ khoan có lưu lượng nhỏ, thống kê kể trên là các lỗ

khoan quan trắc có đường kính nhỏ, ống lọc không phù hợp để thí nghiệm nên có lưu

lượng nhỏ. Tuy nhiên, kết quả bơm hút nước thí nghiệm đầu năm 2012 tại 3 chùm thí

119

nghiệm cho thấy lưu lượng tại chùm Q227 có lưu lượng đạt 8,5l/s, VietAS_ND01 đạt

12,6l/s và VietAS_ND02 đạt 13,2l/s.

Từ các tài liệu thăm dò ĐCTV, TCN Pleistocen vùng Nam Định cho thấy, đây

Bảng 4.5: Thống kê kết quả xác định hệ số dẫn nước TCN Pleistocen

Tọa độ (hệ VN 2000)

TT

Nguồn tài liệu

Số hiệu lỗ khoan

X

Y

Chiều sâu LK (m)

Hệ số dẫn nước (m2/ng)

LK15

2245442,5 611991,98

80

425,4

1

2

LK28

2244652,46 621569,85

123

1264

Phương pháp xác định Hút nước TN đơn Hút nước TN chùm

3

LK30

2250160,91 627146,68

155

545

4

LK52

2243337,89 644827,87

141

581,3

Phương án đo vẽ BĐ ĐCTV 1:50.000

5

LK54a

2228056,45 631301,17

151

598,4

Hút nước TN đơn

6

LK55

2238601,55 639003,6

170.5

410,4

7

LK26

2238435,65 615511,68

46

610,5

8

Q210B

2234288,00 643328,00

120

190

Dự án CAPAS

9

LKXVI

2240391,00 641238,00

110

358

LĐ QH&ĐT TNN miền Bắc

10

Q227

2234979,55 634626,03

155.5

1549

Dự án BGR

11 VietAS-ND01 2240372,00 641227,00

132.0

1368

Dự án VietAS

12 VietAS-ND02 2252301,70 639736,95

139.0

1459

Dự án VietAS

Hút nước TN đơn Hút nước TN đơn Hút nước TN chùm Hút nước TN chùm Hút nước TN chùm

là tầng giàu nước, hệ số thấm thay đổi từ 10,5 đến 39m/ng và hệ số dẫn nước dao động từ 190 đến 610,5m2/ng (theo tài liệu hút nước thí nghiệm đơn) và từ 1264 đến 1549m2/ng (theo tài liệu hút nước thí nghiệm chùm).

4.2.3.3. Hạ thấp mực nước và hướng dòng chảy TCN Pleistocen

TCN Pleistocen vùng Nam Định là chứa nước có áp, nằm khá sâu so với mặt

đất, phủ trực tiếp lên các thành tạo Proterozoi, Triat và Neogen. TCN này được cung

cấp bởi các thành tạo chứa nước Triat và Neogen bên dưới và các trầm tích hạt mịn,

hệ tầng Vĩnh Phúc và Hải Hưng phủ bên trên. Trong điều kiện tự nhiên, tầng này

được cung cấp với áp lực tương đối lớn và diện phân bố nước nhạt được mở rộng;

theo tài liệu khảo sát trong phương án đo vẽ bản đồ vùng Hải Phòng - Nam Định tỷ lệ

120

1:200.000 (Cao Xuân Xuyên, 1978) cho thấy mực áp lực đạt hơn +2m so với mực

nước biển.

Phía tây, TCN qp phủ trực tiếp trên TCN khe nứt karst hệ tầng Đồng Giao (t2),

cốt cao mực nước của t2 (tại LK32) cao hơn cốt cao mực nước các lỗ khoan TCN qp.

Phía đông, các lỗ khoan tầng qp nằm sát biển là nước nhạt.

Theo kết quả quan trắc ĐCTV của mạng lưới quan trắc quốc gia từ năm 1994

đến năm 2014 cho thấy, mực NDĐ TCN Pleistocen ở đây đang giảm mạnh (hình

Hình 4.19: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen từ năm 1994 đến năm 2014

4.19) với tốc độ giảm khoảng 0,5 ÷ 0,7m/năm.

Hạ thấp mực nước trong vùng đáng chú ý nhất là khu vực giữa thấu kính nước

nhạt (phần phân bố ở đồng bằng), tại khu vực lỗ khoan Q109a (TCN phân bố ở độ

sâu 102.0-132.8m, Trực Phú - Trực Ninh) cho thấy: tháng 8 năm 1994 mực áp lực

tầng qp đạt +0,64m và tại thời điểm tháng 11 năm 2011 đã hạ thấp đến -8,76m. Do

tốc độ khai thác nhanh mà mực nước trong vùng không đồng đều, đã và đang hạ thấp.

Kết quả quan trắc cho thấy mực nước hạ thấp ở các khu vực như sau:

Tại thị trấn Cồn, mực nước trước đây khi (năm 1994) cao độ mực nước đạt

+0,2m, đến tháng 11 năm 2011 cao độ mực nước ở đây là -5,23m (hạ thấp 5,43m).

Tại Liễu Đề, cao độ mực nước ở chợ Liễu Đề tháng 12/1999 là +0,20m (năm

1994), đến tháng 11 năm 2011 cao độ mực nước ở đây là -7,78m (hạ thấp 7,98m).

121

Trong khi đó tại một số lỗ khoan quan trắc khác cho thấy:

Tại Q108b, TCN ở độ sâu 57-79m, cao độ mực nước tháng 1/1995 là +0,7m

đến tháng 11 năm 2011 là -6,17m (hạ thấp 6,87m).

Tại lỗ khoan Q110a, TCN ở độ sâu 63 - 100m, mực nước tháng 9/1994 là

+1,08m, tới tháng 11/2011 là -5,3m (hạ thấp 6,38m).

Khi khai thác, mực NDĐ ở khu vực các lỗ khoan khai thác sẽ hạ thấp và đạt tới

ổn định nếu lượng khai thác cân bằng với lượng cấp. Tuy nhiên, hiện nay lưu lượng

khai thác tương đối lớn và có xu hướng ngày càng tăng lên theo điều kiện phát triển

kinh tế xã hội của địa phương.

Gradien thủy lực từ ranh giới mặn-nhạt đến trung tâm phễu hạ thấp trong vùng

theo hướng bắc là 0,00042 và theo hướng đông bắc là 0,00039. Ranh giới mặn-nhạt

0

0

2

h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc h. b×nh lôc

T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý T r µ L ý

S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g . S g .

cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý cöa trµ lý

h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm h. thanh liªm

Q221a

S S S S S

có xu hướng kéo về trung tâm phễu hạ thấp (hình 4.20).

tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh tp.th¸i b×nh

S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

§ § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § § §

¸ ¸ ¸ ¸ ¸

.389

y y y y y

¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y

tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh tp.Nam ®Þnh

h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th− h. vò th−

h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i h. tiÒn h¶i

Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Sg. Hång Q222b

 

GV01GV01

ND02

h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n h. vô b¶n

gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn gia viÔn

cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n cöa l©n

h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc h. nam trùc

h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng h. kiÕn x−¬ng

Q223a

-

2

Q224a

-1

h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng h. xu©n tr−êng

Q92

-3

- 4

-2

-3

-5

c c c c c

c c c c c c c c c c

c c c c c

c c c c c

4 8 9

ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö

ö ö ö ö ö

ö ö ö ö ö

ö ö ö ö ö

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o oµ oµ oµ oµ o µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ §§§§§§ §§§§§ §§§§ §§§§§ §§§§§ gggggg ggggg gggg ggggg ggggg nnnnn nnnnn nnnn nnnnn nnnnnn ««««««««««««««««««««««««« SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS

a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a

Q108b

h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy h. giao thñy

b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b

ND01

a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a

k a r s t

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t

2

0

S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y S«ng §¸y

Q225a

Q226a

BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB

k a r s t

.180

Q227a

tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh tp.ninh b×nh

Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Sg. N in h C ¬ Q109a

-6

-

4

-5

h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu h. h¶i hËu

-8

Q110a

-7

tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp tx.tam ®iÖp

Ranh giới mặn nhạt tầng qp

- 6

Q228a

269.

225

EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE

- 7

h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n h.kim s¬n

chó gi¶i chó gi¶i chó gi¶i chó gi¶i

b i Ó n ® « n g

1

tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n tx.bØm s¬n

0

0

60

H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng H. nghÜa h−ng Q229a

-8 -8

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

-6

SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS «««««««««««««««««««««««««nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnggggggggggggggggggggggggg

HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHooooooooooooooooooooooooo

¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ttttttttttttttttttttttttt

- 8

h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung h. hµ trung

h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n h. nga s¬n

i i i i i

i i i i i

i i i i i

i i i i i i i i i i

10

5 Km

c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ ¹ c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g g

0

Lç khoan tÇng qp §−êng ®¼ng mùc n−íc (m) TÇng chøa n−íc ®Êt ®¸ bë rêi TÇng chøa n−íc ®Êt ®¸ nøt nÎ, karst BiÓn, s«ng ngßi, kªnh m−¬ng H−íng dßng ngÇm

y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ¸ ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® ® a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c

Hình 4.20: Sơ đồ đẳng áp và hướng dòng chảy NDĐ, TCN Pleistocen vùng Nam Định

Tóm lại:

Từ các kết quả nghiên cứu, đánh giá hiện trạng phân bố mặn nhạt, kết hợp với

các yếu tố ảnh hưởng bởi điều kiện địa chất, ĐCTV vùng Nam Định cho thấy: cơ chế

xâm nhập mặn NDĐ TCN Pleistocen, trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định hiện nay gồm:

122

- Xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do ảnh hưởng của lớp thấm nước yếu

(sét, sét pha) nguồn gốc biển;

- Xâm nhập mặn xảy ra theo phương ngang (trong TCN Pleistocen) do hạ thấp

mực nước, chênh lệch mực nước giữa vùng nước mặn và vùng nước nhạt. Hướng

vận động của NDĐ từ vùng mặn đến vùng nhạt.

Đây là hai cơ chế chính, chi phối quá trình xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt

trong TCN Pleistocen. Hình 4.21 mô phỏng tổng hợp cơ chế xâm nhập mặn vùng

Nam Định ở thời điểm hiện tại.

B

A

Q

Q

Q

Q

Q

0m

0m

qh¤

qh¤

qh¤

-50

-50

H−íng dÞch chuyÓn n−íc mÆn

qp

-100

-100

T¤

qp

n¤

n¤

-150

-150

1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l 1 g/l

n¤

-200

-200

H−íng dÞch chuyÓn n−íc nh¹t

H−íng dÞch chuyÓn n−íc mÆn 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l 3 g/l

T¤

PR

-250

-250

PR

-300

-300

Vïng TDS < 1g/l

Vïng TDS = 1 - 3g/l

Vïng TDS = 3 - 8g/l

Vïng TDS > 8g/l

§íi chøa n−íc kÐm

Hình 4.21: Mặt cắt mô phỏng cơ chế xâm nhập mặn vùng Nam Định (tuyến mặt AB cắt trên hình 4.20)

123

Chương 5 - DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT

TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN

Các yếu tố ảnh hưởng đến động thái NDĐ nói chung và diễn biến xâm nhập

mặn nói riêng là do tác động của con người và tự nhiên gây ra. Trong hai cơ chế xâm

nhập mặn NDĐ vùng Nam Định đã phân tích trong chương 4 đã chứng minh cơ chế

xâm nhập mặn theo phương ngang, xảy ra trong TCN Pleistocen, chủ yếu do tác động

của các hoạt động khai thác gây ra và cơ chế xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng,

từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển phân bố phía trên TCN Pleistocen chủ yếu là

do tự nhiên, nó vẫn diễn ra ngay cả khi có và không có hoạt động khai thác.

5.1. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng lớp thấm nước yếu

nguồn gốc biển

5.1.1. Xâm nhập mặn do ảnh hưởng của quá trình khuếch tán phân tử và phân

dị trọng lực

Trên cơ sở kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xâm nhập mặn

TCN Pleistocen do lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển gồm hai quá trình chính, đó là

khuếch tán phân tử do chênh lệch nồng độ và quá trình phân dị trọng lực do chênh

lệch tỷ trọng của nước mặn và nước nhạt [32], [39], [49], [66].

- Xác định ảnh hưởng do quá trình khuếch tán phân tử trong môi trường trầm

J

..*τ−= nD

dC dx

tích, áp dụng công thức 4.7:

Trong đó:

n : Độ lỗ rỗng xác định qua thí nghiệm ép nước lỗ rỗng (0,32);

τ: Hệ số uốn khúc (trong môi trường sét, sét pha lấy bằng 0,3);

J: Dòng khuếch tán; D*: Hệ số khuếch tán, xác định qua thí nghiệm trong phòng (0,6.10-9m2/s);

dC dx

: Gradien nồng độ theo phương x.

124

Dấu (-) chỉ chiều khuếch tán theo gradien nồng độ từ nơi nồng độ cao tới nơi

nồng độ thấp.

Dòng khuếch tán được tính cho các vị trí khác nhau trong vùng nghiên cứu,

nồng độ tại các vị trí tính toán được xác định từ kết quả đo ĐVL lỗ khoan.

- Xác định ảnh hưởng do quá trình phân dị trọng lực trong môi trường trầm

v

−=

+

ρ g

z

P ∂ z ∂

k z µ

 

 

tích, áp dụng công thức 4.13:

Trong đó:

vz: Vận tốc thấm theo phương thẳng đứng (m/s); kz: Hệ số thấm qua theo phương thẳng đứng (m2);

µ: Độ nhớt động lực (kg/m.s);

g: Gia tốc trọng trường (9,81 m/s² = 9,81 N/kg);

ρ: Tỷ trọng nước mặn, xác định cho từng nồng độ (kg/m3);

∂ P ∂ z

: Gradien áp lực nước lỗ rỗng theo phương thẳng đứng.

Áp lực lỗ rỗng được xác định theo công thức:

K

=

(5.1) P = Patm + ρ.g.h

k z

µ g ρ

Và (5.2)

Trong đó: K: Hệ số thấm, lấy trung bình (10-7m/s);

Patm: Áp suất khí quyển trên bề mặt - 101300 (Pa); ρ: Tỷ trọng của nước (kg/m3);

g: Gia tốc trọng trường (9,81 m/s² = 9,81 N/kg);

h: Chiều cao của điểm quan sát đến mực nước (m).

Dòng mặn ảnh hưởng được tính trên cơ sở lưu lượng đơn vị thấm theo phương

thẳng đứng và nồng độ tại ranh giới giữa TCN Pleistocen và lớp thấm nước yếu (đơn

vị là g/l). Nồng độ tại các vị trí tính toán được xác định từ kết quả đo ĐVL lỗ khoan.

Kết quả tính toán dòng mặn ảnh hưởng đến TCN Pleistocen là kết quả tổng hợp

từ ảnh hưởng do khuếch tán và phân dị trọng lực, dòng mặn ảnh hưởng dao động từ

125

0,11 đến 0,22g/m2/năm, trung bình đạt 0,15g/m2/năm. Kết quả tích toán được thể hiện

9 7

0 7

1 7

2 7

3 7

4 7

5 7

5 9



4 9

trong bảng 5.1 và hình 5.1.

S«ng Hång

3 9

Dßng mÆn x©m nhËp (g/m…/yr)

0.11 - 0.12

0.12 - 0.13

2 9

0.13 - 0.14

B i Ó n § « n g

0.14 - 0.15

0.15 - 0.16

Chó Gi¶i

0.16 - 0.17

Ranh giíi mÆn nh¹t

0.17 - 0.18

1 9

1 9

0.18 - 0.19

S«ng ngßi, biÓn

0.19 - 0.20

Ranh giíi tØnh

0.20 - 0.21

10

0

5

0.21 - 0.22

0 9

0 9

Km

9 7

0 7

1 7

2 7

3 7

4 7

5 7

Hình 5.1: Dòng mặn ảnh hưởng tới TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu

Bảng 5.1: Kết quả xác định dòng mặn ảnh hưởng tại các vị trí nghiên cứu

Toạ độ (VN 2000)

Lỗ khoan

X

Y

616662,02 625852,76 634947,67 602240,41 628153,39 627757,69 635457,32 654207,65 645709,72 634626,03 626414,55 620687,71 643328,00 641227,00 639736,95

2240709,57 2234296,08 2228128,82 2252640,71 2256251,02 2248725,17 2246539,07 2238689,68 2238364,04 2234979,55 2225924,66 2216509,53 2234288,00 2240372,00 2252301,70

Dòng mặn (g/m2/yr) 0,14 0,15 0,22 0,11 0,15 0,12 0,21 0,18 0,14 0,17 0,16 0,15 0,16 0,15 0,11

Q108 Q109 Q110 Q220 Q222 Q223 Q224 Q225 Q226 Q227 Q228 Q229 Q210 VietAS_ND01 VietAS_ND02

Trung bình:

0,15

126

Dòng mặn ảnh hưởng tới TCN Pleistocen hiện nay trung bình đạt 0,15g/m2/năm, đây là lượng ảnh hưởng tuy không lớn so với trữ lượng của khai thác

của vùng về mặt ý nghĩa thực tiễn. Tuy nhiên, nó có ý nghĩa khoa học nhất định trong

việc nghiên cứu làm sáng tỏ cơ chế xâm nhập mặn vùng Nam Định trong điều kiện

địa chất, ĐCTV như hiện nay.

5.1.2. Giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực

5.1.2.1. Điều kiện giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán phân tử

J

..*τ−= nD

Công thức xác định dòng khuếch tán (4.7) [57] áp dụng cho vùng nghiên cứu:

dC dx

(*)

Điều kiện để dòng khuếch tán không xảy ra (J = 0) khi ít nhất một trong các

tham số bên phải của biểu thức (*) bằng 0. Trong đó D*, τ và n luôn lớn hơn 0.

dC dx

Do vậy, J = 0 khi = 0.

Như vậy, quá trình khuếch tán phân tử trong môi trường trầm tích ngừng xảy

ra, không xảy ra khi gradien nồng độ bằng 0, hay không có chênh lệch nồng độ.

5.1.2.2. Điều kiện giới hạn xảy ra quá trình phân dị trọng lực

Công thức xác định vận tốc thấm (4.13) áp dụng cho vùng nghiên cứu theo

công thức Darcy viết cho dòng thấm theo phương thẳng đứng ảnh hưởng do chênh

v

−=

+

ρ g

lệch tỷ trọng:

z

P ∂ ∂ z

k z µ

 

 

0=

+

ρ g

0=

(**)

zk µ

P ∂ ∂ z

0=

hoặc Vận tốc thấm vz = 0 khi

zk µ

- Nếu: khi µ hoặc kz = 0, tuy nhiên µ luôn lớn hơn 0. Do vậy, chỉ có thể

+

ρ g

ρ−= g

0=

kz = 0 (hệ số thấm qua theo phương thẳng đứng).

P ∂ ∂ z

∂ P ∂ z

- Nếu: khi tức là khi gradien áp lực nước lỗ rỗng cân

∂ P ∂ z

= -9,81 * 1025 = - bằng với tỷ trọng của nước mặn và gia tốc trọng trường:

10055,25 (kg/m2/s2).

127

Theo tính toán trên, quá trình phân dị trọng lực không xảy ra trong đất đá không

thấm nước và khi áp lực tầng dưới lớn hơn tầng trên ≥10m. Tuy nhiên, ở điều kiện

cân bằng, đối với đất đá có khả năng thấm nước thì sẽ có xảy ra quá trình phân dị

trọng lực. Đối với vùng Nam Định hiện nay, mực nước trong TCN Pleistocen có xu

hướng giảm dần, gradien áp lực giữa lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển và TCN

Pleistocen càng tăng lên, càng thúc đẩy quá trình xâm nhập mặn từ trên xuống do ảnh

hưởng của quá trình phân dị trọng lực.

5.2. Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do

ảnh hưởng của khai thác

5.2.1. Kết quả tính toán dịch chuyển biên mặn theo tài liệu quan trắc NDĐ

a) Dịch chuyển biên mặn theo kết quả tài liệu xác định hiện trạng mặn nhạt

Trên cơ sở kết quả xác định hiện trạng mặn nhạt (năm 2011) dựa trên các kết

quả khảo sát ĐVL và ĐCTV so sánh với kết quả xác đinh ranh giới mặn-nhạt năm

1996 của đề tài “Tài nguyên môi trường NDĐ vùng Nam Định - Hà Nam” cho thấy

bức tranh diễn biến mặn nhạt TCN Pleistocen tương đối phức tạp, diễn biến mặn nhạt

khu vực phía tây bắc thấu kính nước nhạt có biến đổi, tuy nhiên không đáng kể. Ở

khu vực phía bắc, đường ranh giới mặn-nhạt hiện nay có xu thế ổn định hơn về

hướng so với trước đây ở một số nơi do khai thác ồ ạt và không đồng đều (kết quả

công bố năm 1996). Biến động lớn nhất xảy ra ở khu vực phía đông bắc của thấu kính

nước nhạt (phía đông nam của tỉnh Nam Định), tại đây dải nước nhạt chạy từ khu vực

cầu Lạc Quần tới Xuân Trung không còn tồn tại nữa. Tại đây, nước mặn đã xâm nhập

hoàn toàn, biên mặn đã xâm nhập vào rất sâu, khu vực các xã Xuân Vinh, Xuân Hòa,

huyện Xuân Trường, tốc độ đạt 0,27km/năm (4km trong vòng 15 năm, từ 1996 đến

2011).

Hình 5.2: Diễn biến mặn nhạt TCN Pleistocen trên cơ sở kết quả khảo sát theo thời gian

1800

1668

1586

1600

TDS

1400

1200

1001

) L / g m

1000

779.97

Cl-

755.6

( g n ợ ư

800

l

506.94

600

m à H

377.7

319.5

Na+

400

238.0

200

0 Jan-09

Jul-09

Jan-10

Jul-10

Jan-11

Jul-11

Jan-12

Thời gian

Hình 5.3: Số liệu quan trắc thành phần hóa học NDĐ tầng qp tại ranh giới mặn-nhạt (vị trí lỗ khoan trên hình 5.2)

128

b) Dịch chuyển biên mặn theo kết quả tính toán gradien thủy lực

Từ kết quả điều tra, khảo sát, quan trắc mực nước thành lập sơ đồ đẳng áp TCN

Pleistocen, xác định được tốc độ dịch chuyển biên mặn trên cơ sở gradien thuỷ lực từ

ranh giới mặn-nhạt đến trung tâm phễu hạ thấp (Trực Phú, huyện Trực Ninh). Tốc độ

dịch chuyển biên mặn được xác định theo công thức:

u =

129

v en

(5.3)

v = K.I (5.4) Với:

Trong đó:

u: Vận tốc thấm thực, tốc độ dịch chuyển biên (m/ng);

v: Vận tốc thấm Darcy (m/ng);

ne: Độ lỗ hổng hữu hiệu (lấy bằng 0,25);

K: Hệ số thấm, lấy giá trị 25 m/ng (được lấy trung bình cho TCN Pleistocen);

I: Gradien thuỷ lực.

Gradien thuỷ lực về phía tây bắc phễu hạ thấp là 0,00029, về phía bắc là

0,00042 và phía đông bắc là 0,00039 (hình 4.20).

Tốc độ dịch chuyển biên mặn từ các phía của trung tâm phễu hạ thấp như sau:

Phía tây bắc (khu vực Yên Bằng, Yên Khang, huyện Ý Yên): 0,029m/ng;

Phía bắc (khu vực Đồng Sơn, Nam Tiến, huyện Nam Trực): 0,042m/ng;

Phía đông bắc (khu vực xã Xuân Hoà, huyện Xuân Trường): 0,039m/ng.

Các lỗ khoan khai thác kiểu UNICEF phân bố đều khắp trong vùng phân bố

nước nhạt, kể cả vùng có TDS = 1,5; 1,7g/l vẫn được khai thác sử dụng trong điều

kiện khó khăn về nguồn nước tại các vùng nông thôn hiện nay. Tại những khu vực

gần biên mặn nhạt có công trình khai thác nước tập trung hoặc các lỗ khoan khai thác

đơn lẻ với lưu lượng lớn sẽ làm thay đổi (tăng) gradien thuỷ lực có tính chất cục bộ

và làm tăng tốc độ dịch chuyển biên mặn tại các vị trí đó. Do vậy, cần điều chỉnh lưu

lượng khai thác hợp lý, tránh làm tăng gradien thuỷ lực cục bộ.

5.2.2. Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen bằng phương pháp mô hình số

5.2.2.1. Mô hình dòng chảy NDĐ

a) Mô hình khái niệm

Hệ thống các TCN và lớp cách nước: Dựa trên địa tầng các lỗ khoan khảo sát,

địa tầng các công trình quan trắc Quốc gia, kết quả thi công xây dựng các công trình

quan trắc và kết quả xây dựng cấu trúc địa chất 3D tỉnh Nam Định của dự án Tăng

130

cường năng lực quản lý nước ngầm tại Việt Nam (IGPVN), kết quả xây dựng cấu trúc

3D về cấu trúc ĐCTV khu vực Nam Định được chia thành 6 lớp chính như sau:

Lớp 1: TCN Holocen trên (qh2);

Lớp 2: lớp cách nước thuộc hệ tầng Hải Hưng (hh2);

Lớp 3: TCN Holocen dưới (qh1);

Lớp 4: lớp cách nước thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (vp);

Lớp 5: TCN Pleistocen (qp);

Hình 5.4: Cấu trúc các lớp trong mô hình khu vực Nam Định (nguồn: dự án IGPVN)

Lớp 6: TCN đá gốc Neogen (n2) và Proterozoi (PR).

Điều kiện biên: có điều kiện biên bên trong và điều kiện biên ngoài mô hình.

Điều kiện biên bên ngoài: do diện tích lập mô hình nhỏ, theo kết quả quan trắc

động thái đến năm 2010 phễu hạ thấp lan gần tới biên. Để mô phỏng dòng chảy vào

từ phía tây bắc, phía đông bắc, tây nam và đông nam sử dụng điều kiện biên loại II, Q

= const được xác định bằng bài toán cân bằng nước của vùng Nam Định dựa theo mô

hình dòng chảy vùng ĐBBB (Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền

Bắc) và từ mực nước quan trắc ở gần biên để tính toán chẳng hạn biên ở phía đông

nam sử dụng tài liệu mực nước tại Q.110a (Hải Tây - Hải Hậu) gần biển Đông; biên ở

phía tây bắc sử dụng tài liệu mực nước tại Q.221a (Mỹ Thịnh - Mỹ Lộc).

131

Điều kiện biên bên trong: Mục đích chính là nghiên cứu TCN Pleistocen nên

tầng chứa Holocen phía trên xem như là biên mực nước không thay đổi H=const lấy

Hình 5.5: Diễn biến mực nước tại công trình quan trắc Q109, TCN Holocen

theo tài liệu quan trắc mực nước tại công trình quan trắc Q109, TCN Holocen.

b) Xây dựng mô hình dòng chảy

Với mục đích dự báo sự biến động mực nước phụ thuộc vào thời gian nên ở đây

lựa chọn mô hình 3 chiều MODFLOW không ổn định (transient model).

Lựa chọn kích thước lưới: Mô hình được chia thành các ô lưới (cell), tổng số

Hình 5.6: Xây dựng ô lưới trên mô hình GMS

ô lưới trên mô hình 5680 ô lưới (hình 5.6)

132

Các thông số ĐCTV: Hệ số thấm và hệ số nhả nước đàn hồi của các lớp được

nhập dựa theo kết quả điều tra khảo sát ĐCTV. Tuy nhiên, các kết quả bơm thí

nghiệm đơn đều bị ảnh hưởng của hiệu ứng vỏ ngoài của lỗ khoan, nên hệ số thấm

tầng qp được lấy dựa theo kết quả bơm hút thí nghiệm chùm tại Q227a năm 2012

(của dự án IGPVN), VietAS_ND01 và VietAS_ND02 (của dự án VietAS).

Điều kiện mực nước ban đầu: mực nước ban đầu dựa theo tài kiệu quan trắc

bắt đầu quan trắc từ năm 1994.

Hiện trạng khai thác NDĐ: việc khai thác NDĐ ở Nam Định chủ yếu phục vụ

cho ăn uống sinh hoạt và một phần cho sản xuất. Có 2 loại hình: khai thác công

nghiệp (lỗ khoan đường kính lớn) và khai thác cung cấp vùng nông thôn (lỗ khoan

đường kính nhỏ).

Khai thác công nghiệp: Các lỗ khoan khai thác với lưu lượng được thực hiện

bằng các lỗ khoan máy, ống chống và ống lọc đường kính lớn (>100mm). Trong

vùng không có nhiều loại này vì không nằm trong vùng đô thị lớn và cũng không có

nhiều nhà máy, xí nghiệp hoặc các cơ sở xản suất sử dụng nhiều nước. Qua số liệu

thống kê, các công trình đang khai thác NDĐ tập trung và đơn lẻ trong vùng vào khoảng hơn 16.000 m3/ng (bảng 5.2 và 5.3).

Khai thác cung cấp nước vùng nông thôn, đường kính nhỏ: Khai thác NDĐ bắt

đầu từ những năm 1990 bởi chương trình “Nước sạch nông thôn” được UNICEF tài

trợ. Theo thống kê tổng số lỗ khoan của 6 huyện tỉnh Nam Định là 215.040 lỗ khoan

(bảng 5.4), theo số liệu thống kê trong báo cáo năm 2009 (Liên đoàn Quy hoạch và

Điều tra tài nguyên nước miền Bắc) và năm 2011 của Dự án tăng cường bảo vệ NDĐ

ở Việt Nam (IGPVN).

Theo kết quả điều tra hiện trạng khai thác của dự án IGPVN vào năm 2011 trên

một số xã tại tỉnh Nam Định cho thấy giá trị trung bình mức tiêu thụ nước tính trên đầu người trung bình là 0,15m3/người/ngày. Tổng lượng nước khai thác sử dụng trong vùng trung bình 187.000m3/ngày.

Bảng 5.2: Thống kê các công trình khai thác nước tập trung

Bảng 5.3: Thống kê các công trình khai thác lẻ

133

Huyện Huyện

Xuân Trường Trực Ninh Nam Trực Giao Thủy Hải Hậu Nghĩa Hưng Công suất (m3/ng) 3.951 3.240 1.585 2.400 3.593 2.000 Xuân Trường Trực Ninh Nam Trực Giao Thủy Hải Hậu Nghĩa Hưng Công suất (m3/ng) 174 160 188 110 600 130

Bảng 5.4: Thống kê các lỗ khoan khai thác nước UNICEF

Tổng cộng: 14.769 Tổng cộng: 1.382

Hải Hậu Tổng số Huyện Nghĩa Hưng Giao Thủy Trực Ninh Nam Trực Xuân Trường

58.850 7.330 19.180 65.670 53.930 10.080 215.040 Tổng số LK

c) Kết quả chỉnh lý và đánh giá sai số

Để đánh giá mức độ tin cậy cũng như chính xác của mô hình cần tiến hành giải

bài toán ngược hay nói cách khác là chạy mô hình tính toán giá trị mực nước so sánh

với giá trị mực nước thực tế đo được tại các lỗ khoan quan trắc Quốc gia. Nếu mực

nước tính toán với mô hình với mực nước quan trắc thực tế cho sai số lớn, độ tin cậy

không cao thì cần tiến hành chỉnh lý mô hình như chỉnh lý môi trường thấm, hệ số

2

0

)

m

(

-2

ôùc ö n

-4

ïc ö m o a c

ä

o Ñ

-6

Q.108a - MN quan traéc tính toaùn

Q.108a - MN quan traéc thöïc teá

-8

1/31/93

7/24/98

1/14/04

7/6/09

Thôøi gian

Hình 5.7: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q108a

nhả nước, các điều kiện biên...

0

-2

)

m

-4

(

-6

c ôù ö n öïc m o a c

ä

-8

o Ñ

Q.109a - MN quan traéc thöïc teá

-10

Q.109a - MN tính toaùn

-12

1/31/93

7/24/98

1/14/04

7/6/09

Thôøi gian

Hình 5.8: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q109a

2

0

)

m

(

ôùc ö n

-2

ä

ïc ö m âu a s o Ñ

-4

Q.110a - MN quan traéc thöïc teá

Q.110a - MN tính toaùn

-6

1/31/93

7/24/98

1/14/04

7/6/09

Thôøi gian

Hình 5.9: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q110a

134

Sau khi đánh giá sai số mức độ tin cậy của mô hình sẽ ứng dụng mô hình để

chạy bài toán thuận dự báo mực nước. Để tiến hành dự báo mực nước cần xây dựng

kịch bản dự báo: xác định thời gian dự báo, sự thay đổi về các yếu tố.

5.2.2.2. Mô hình dự báo xâm nhập mặn vùng Nam Định

a) Nồng độ ban đầu

Thời điểm ban đầu đối với mô hình dịch chuyển vật chất lấy tại năm 2012 với

hàm lượng TDS ban đầu được lấy theo kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt.

Độ lỗ hổng của đất đá ne=0,25. Hệ số phân tán theo phương dọc (Longitudinal

Dispersivity) lấy bằng 20.

135

TDS (g/l)

Hình 5.10: Phân bố hàm lượng TDS ban đầu

Kịch bản 1: Giữ nguyên lưu lượng khai thác hiện tại đánh giá xâm nhập mặn

năm 2020, 2030 và 2050.

Kịch bản 2: Đánh giá với lưu lượng khai thác tăng lên theo tốc độ gia tăng dân

số năm 2020, 2030 và 2050. Nhân tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến tốc độ hạ thấp mực

nước là do tốc độ gia tăng dân số và nhu cầu dùng nước ngày càng tăng. Dân số tăng

làm tăng nhu cầu khai thác sử dụng nước dẫn đến suy giảm mực nước (hình 5.11).

Tương quan giữa dân số và mực nước rất chặt chẽ (hình 5.12). Dựa vào tốc độ tăng

Hình 5.11: Diễn biến mực nước và dân số theo thời gian

Hình 5.12: Tương quan giữa dân số và độ sâu mực nước tại LK quan trắc Q109a

trưởng dân số (hình 5.13) thì cứ 10 năm dân số trong vùng tăng thêm khoảng 160.000 người, tương đương với 24.000m3/ngày.

Hình 5.13: Đồ thị gia tăng dân số theo thời gian

136

b) Kết quả dự báo xâm nhập mặn vùng Nam Định

Kết quả dự báo xâm nhập mặn trên cơ sở các kịch bản của mô hình dòng chảy:

Kịch bản 1:

TDS (g/l)

Năm 2012

Năm 2020

TDS (g/l)

Năm 2050

Năm 2030

Hình 5.14: Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp theo kịch bản 1

137

Kịch bản 2:

TDS (g/l)

Năm 2012

Năm 2020

TDS (g/l)

Năm 2030

Năm 2050

Hình 5.15: Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp theo kịch bản 2

c) Kết quả dự báo diễn biến xâm nhập mặn tại các vị trí quan trắc

Diễn biến nồng độ TDS tại các vị trí quan trắc: Các điểm quan trắc sự biến đổi

hàm lượng TDS theo thời gian được lấy cho 3 vị trí đặc trưng cho 3 vùng trên mô

hình (hình 5.16) là vùng nhạt (OB01), tại ranh giới mặn-nhạt (OB02) và vùng mặn

(OB03). Nhìn chung, tất cả các vị trí quan trắc diễn biến hàm lượng TDS đều tăng ở

cả hai kịch bản (từ hình 5.17 đến hình 5.22).

138

OB03

OB02

OB01

TDS (g/l)

Hình 5.16: Vị trí các điểm quan trắc diễn biến hàm lượng TDS trên mô hình

0.67

0.67

0.66

0.66

) l /

) l /

g (

g (

0.65

0.65

n a t a ò h

n a t a ò h

0.64

0.64

0.63

0.63

n ắ r t ấ h c

n ắ r t ấ h c

0.62

0.62

g n ợ ư

g n ợ ư

l

l

m à h

m à h

0.61

0.61

g n ổ T

g n ổ T

0.6

0.6

0.59

0.59

7/6/2009

12/27/2014

6/18/2020

12/9/2025

6/1/2031

11/21/2036

5/14/2042

11/4/2047

4/26/2053

7/6/2009

12/27/2014

6/18/2020

12/9/2025

6/1/2031

11/21/2036

5/14/2042

11/4/2047

4/26/2053

Thời gian

Thời gian

Hình 5.17: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị

trí OB01 (kịch bản 1)

Hình 5.18: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB01 (kịch bản 2)

1.8

1.8

1.6

1.6

) l /

) l /

g (

g (

1.4

1.4

n a t

n a t a ò h

a ò h

1.2

1.2

n ắ r t ấ h c

n ắ r t ấ h c

1

1

g n ợ ư

g n ợ ư

l

l

0.8

0.8

m à h

m à h

g n ổ T

g n ổ T

0.6

0.6

0.4 7/6/2009

12/27/2014

6/18/2020

12/9/2025

6/1/2031

11/21/2036

5/14/2042

11/4/2047

4/26/2053

0.4 7/6/2009

12/27/2014

6/18/2020

12/9/2025

6/1/2031

11/21/2036

5/14/2042

11/4/2047

4/26/2053

Thời gian

Thời gian

Hình 5.19: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB02 (kịch bản 1)

Hình 5.20: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB02 (kịch bản 2)

2.05

2.05

2

2

139

) l /

) l /

g (

g (

1.95

1.95

n a t a ò h

n a t a ò h

1.9

1.9

n ắ r t ấ h c

n ắ r t ấ h c

1.85

1.85

`

g n ợ ư

g n ợ ư

l

l

1.8

1.8

m à h

m à h

g n ổ T

g n ổ T

1.75

1.75

1.7 7/6/2009

1.7 7/6/2009

12/27/2014

6/18/2020

12/9/2025

6/1/2031

11/21/2036

5/14/2042

11/4/2047

4/26/2053

12/27/2014

6/18/2020

12/9/2025

6/1/2031

11/21/2036

5/14/2042

11/4/2047

4/26/2053

Thời gian

Thời gian

Hình 5.21: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB03 (kịch bản 1)

Hình 5.22: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB03 (kịch bản 2)

5.3. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn vùng Nam Định

5.3.1. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và xác định cơ chế xâm nhập mặn NDĐ,

TCN Pleistocen vùng Nam Định cho thấy: nguyên nhân xâm nhập mặn theo phương

ngang (trong TCN Pleistocen) chủ yếu do hạ thấp mực nước, chênh lêch mực nước

giữa vùng nước nhạt và vùng nước mặn. Nguyên nhân này đóng vai trò chính, gây ra

bởi hoạt động khai thác của con người. Xâm nhập mặn theo chiều thẳng đứng từ lớp

thấm nước yếu nguồn gốc biển, gồm hai quá trình chính là khuếch tán (xảy ra khi có

chênh lệch về nồng độ) và quá trình phân dị trọng lực (xảy ra khi có chênh lệch về tỷ

trọng). Cơ chế xâm nhập mặn này diễn ra trong điều kiện tự nhiên và đóng vai trò

góp phần làm tăng hàm lượng TDS trong NDĐ, TCN Pleistocen, nguồn mặn này có

xu hướng giảm dần.

Trên cơ sở phân tích, đánh giá hiện trạng và nguyên nhân cũng như cơ chế xâm

nhập mặn trong vùng nghiên cứu, giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn được

đề xuất trên cơ sở nguyên tắc chung sau:

(cid:1) Giảm chênh lệch mực nước giữa vùng mặn và vùng nhạt; (cid:1) Ngăn chặn dòng chảy ngầm từ vùng mặn sang vùng nhạt.

Các giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn vùng Nam Định sẽ được tập

trung vào xâm nhập mặn theo phương ngang, xảy ra trong chính TCN Pleistocen.

Xâm nhập mặn này diễn ra là do gradien thủy lực gây ra, do vậy các giải pháp khắc

140

phục, hạn chế xâm nhập mặn sẽ tập trung vào nguyên nhân này; các giải pháp áp

dụng đã được nhiều nhà khoa học đề xuất, có thể kể tới:

1) Hạn chế khai thác nước ở vùng nhạt, đặc biệt là khu vực trung tâm phễu hạ

thấp hiện nay (Trực Phú - Trực Ninh), giải pháp này giúp hạn chế và có thể

khắc phục tình trạng xâm nhập mặn trong vùng nghiên cứu nếu được thực

hiện tốt;

2) Tường chắn ngầm, giảm tính thấm dọc theo biên mặn, ngăn cách giữa vùng

nước nhạt và vùng nước mặn bằng các vật liệu thấm nước kém như sét, xi

măng… Đây là giải pháp triệt để nhưng tốn kém và khó thực hiện;

3) Ép nước nhạt xuống TCN Pleistocen ở khu vực gần ranh giới mặn-nhạt (ở

vùng nhạt) giải pháp này khả thi, nhưng chi phí thực hiện tương đối cao;

4) Khai thác nước mặn, giải pháp này có thể thực hiện được nếu ở những vùng

mặn có thể triển khai việc nuôi trồng thủy sản hoặc các ngành công nghiệp

phụ trợ sử dụng nước mặn...;

5) Tăng cường công tác quản lý, quy hoạch khai thác.

Trong vùng nghiên cứu không có nhiều công trình khai thác nước tập trung,

mang tính công nghiệp. Các công trình khai thác trong vùng chủ yếu là các lỗ khoan

đường kính nhỏ (kiểu UNICEF) do nhân dân tự khoan trong diện tích đất của mỗi hộ

gia đình. Sự phân bố dân cư và mật độ dân cư đóng vai trò quyết định cho mật độ các

lỗ khoan khai thác và lưu lượng khai thác. Do vậy, việc quản lý khai thác, hạn chế lưu

lượng khai thác là có tính khả thi nhất hiện nay.

5.3.2. Giải pháp khai thác, sử dụng nước dưới đất

Qua các kết quả điều tra khảo sát cho thấy, lưu lượng khai thác từ các lỗ khoan

riêng lẻ của dân chiếm hơn 90% tổng lưu lượng khai thác trong toàn vùng. Mỗi hộ

dân trong vùng phân bố thấu kính nước nhạt có trung bình 1 lỗ khoan khai thác nước

đường kính nhỏ (D48). Theo kết quả đo vẽ bản đồ địa hình 1:50.000 cho thấy, phân

bố dân cư ở dải ven biển trong vùng nghiên cứu lớn hơn so với vùng nội đồng (hình 5.23), mật độ dân số ở vùng phân bố thấu kính nước nhạt 1.301người/km2 so với 1.196người/km2 của toàn tỉnh Nam Định (số liệu thống kê năm 2011). Khu trung tâm

phễu hạ thấp mực nước cũng là khu có mật độ dân số cao nhất.

141

TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam TØnh Hµ Nam

TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh TØnh Th¸i B×nh

TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh TP. Nam §Þnh



TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh TØnh Nam §Þnh

TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh TØnh Ninh B×nh

B i Ó n § « n g

Chó Gi¶i

Khu d©n c−

Ranh giíi tØnh

10

0

5

Km

Hình 5.23: Sơ đồ phân bố dân cư trong vùng nghiên cứu

Trong điều kiện hiện nay, việc khống chế, kiểm soát lưu lượng, chế độ khai

thác tại các lỗ khoan của các hộ gia đình là rất khó thực hiện. Do vậy, giải pháp khai

thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước dưới đất trong vùng là quy hoạch,

chuyển đổi hình thức khai thác riêng lẻ, tự do, không kiểm soát được tại các hộ dân

sang hình thức khai thác nước tập trung. Khai thác nước tập trung sẽ giúp cho các nhà

quản lý có thể điều chỉnh, khống chế lưu lượng khai thác tùy thuộc vào diễn biến mực

nước trong vùng và cân đối với nhu cầu sử dụng của nhân dân. Mặt khác, khai thác

nước tập trung có công trình xử lý đi kèm sẽ đảm bảo được chất lượng nguồn nước ăn

uống sinh hoạt của nhân dân.

Với tình hình diễn biến mực nước như hiện nay, xâm nhập mặn thấu kính nước

nhạt đã và đang diễn ra thì việc hạn chế khai thác trên toàn bộ vùng phân bố thấu kính

nước nhạt là cần thiết, đặc biệt là khu trung tâm phễu hạ thấp từ vị trí xã Trực Phú,

huyện Trực Ninh đến khu vực thị trấn Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng.

Khi chưa đủ điều kiện đầu tư các công trình khai thác nước tập trung thì các cơ

quan quản lý tài nguyên các cấp cần thúc đẩy công tác cấp phép khai thác NDĐ cho

từng chủ hộ khai thác và thu thuế tài nguyên. Có như vậy thì sẽ hạn chế được việc

khai thác và sử dụng lãng phí nguồn tài nguyên và hạn chế xâm nhập mặn thấu kính

NDĐ nhạt trong vùng.

142

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

1) Cấu trúc địa chất móng trước Kainozoi trong vùng nghiên cứu rất phức tạp, các

hệ thống đứt gãy chủ đạo theo hướng TB-ĐN và ĐB-TN đã chia móng trước

Kainozoi thành các khối nâng hạ khác nhau, trên đó được phủ bởi các trầm tích

Neogen và Đệ tứ. Hệ thống các đứt gãy đã tạo điều kiện cho sự phát triển của

karst trong hệ tầng Đồng Giao ở phía tây, tây bắc của vùng và chúng đóng vai

trò là hệ thống kênh dẫn nước nhạt từ các thành tạo Triat và các thành tạo cổ hơn

cung cấp cho thấu kính nước nhạt vùng Nam Định.

2) Trong thời kỳ Kainozoi, vùng nghiên cứu đã trải qua nhiều quá trình xâm nhập

mặn, rửa nhạt theo chu kỳ dao động của nước biển và tiến hóa trầm tích. Quá

trình hình thành thấu kính nước nhạt lần cuối cùng như hiện nay được bắt đầu

khi gradien thủy lực giữa miền cấp và vùng nghiên cứu tăng lên theo sự suy

giảm mực nước biển sau thời kỳ biển tiến Flandrian bắt đầu xảy ra vào khoảng

4.000 năm BP đến nay.

3) Phương pháp ĐVL lỗ khoan xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt theo chiều

thẳng đứng áp dụng cho vùng nghiên cứu cho kết quả đáng tin cậy, điều này

được minh chứng qua mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng Clo và tổng hàm

lượng chất rắn hòa tan của nước lỗ rỗng với độ dẫn điện của tầng (thành hệ). Kết

quả nghiên cứu phù hợp với lý thuyết và là cơ sở chắc chắn cho việc xác định

hiện trạng mặn nhạt trong các thể địa chất bão hòa nước nói chung và lớp thấm

nước yếu nguồn gốc biển nói riêng trong vùng Nam Định.

4) Việc sử dụng phương pháp trường chuyển kết hợp với các phương pháp ĐCTV

xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt TCN Pleistocen vùng Nam Định là phù

hợp với điều kiện ĐCTV của vùng. Kết hợp các phương pháp nghiên cứu khác

nhau để xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt NDĐ vùng Nam Định đã cho kết

quả đáng tin cậy trong việc chính xác hóa ranh giới mặn-nhạt và đánh giá hiện

143

trạng phân bố độ mặn theo diện cũng như theo chiều sâu. Đây là nghiên cứu cơ

bản trong việc định hướng nghiên cứu xác định các cơ chế xâm nhập mặn thấu

kính nước nhạt vùng Nam Định.

5) Xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do ảnh hưởng của lớp thấm nước yếu

(sét, sét pha) nguồn gốc biển ở vùng Nam Định bị chi phối bởi sự thay đổi của

tính thấm và độ mặn trong đó. Ở những nơi lớp trầm tích biển có hệ số thấm lớn (K ≥ 10-7m/s) thì quá trình phân dị trọng lực xảy ra và hệ số thấm càng lớn thì

vai trò của quá trình này càng chiếm ưu thế so với quá trình khuếch tán phân tử. Những nơi có hệ số thấm nhỏ (K < 10-7m/s) thì quá trình khuếch tán phân tử

đóng vai trò chủ đạo, hệ số thấm càng nhỏ thì vai trò của khuếch tán phân tử

càng chiếm ưu thế.

6) Nguyên nhân chính của xâm nhập mặn theo phương ngang (diễn ra trong TCN

Pleistocen) là do quá trình vận động của nước trong TCN, gây ra bởi dòng thấm

từ vùng nước mặn tới vùng nước nhạt. Quá trình này diễn ra càng mạnh mẽ khi

chênh lệch mực nước trong tầng tăng lên, do nhu cầu khai thác, sử dụng NDĐ

tăng nhanh.

7) Mô hình dòng chảy NDĐ và mô hình dự báo xâm nhập mặn NDĐ tầng qp cho

kết quả đáng tin cậy hơn khi sử dụng các kết quả tính toán thông số ĐCTV từ tài

liệu hút nước thí nghiệm chùm cũng như kết quả xác định hiện trạng phân bố

mặn nhạt được áp dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu khác nhau.

Kiến nghị

1) Để đánh giá, xác định phân bố của thấu kính nước nhạt cả về diện và chiều sâu

ngoài vùng thềm lục địa cần có các nghiên cứu chuyên sâu hơn về ĐCTV chuyên

môn cũng như các công tác ĐVL phục vụ điều tra khảo sát ĐCTV. Nước biển

đóng vai trò duy trì và bổ sung nguồn mặn cho lớp thấm nước yếu, là nguyên

nhân gián tiếp gây xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen. Tuy

nhiên, để xác định mức độ ảnh hưởng cần tiến hành khoan và đo ĐVL lỗ khoan

144

(phương pháp đo độ dẫn điện) xác định mức độ ảnh hưởng theo chiều sâu và theo

diện để so sánh độ mặn của nước biển và nước lỗ rỗng gần bờ và xa bờ.

2) Nghiên cứu và làm sáng tỏ mối liên hệ giữa cấu trúc địa chất, ĐCTV giữa vùng

đồng bằng (vùng phân bố thấu kính nước nhạt) và vùng núi đá vôi (vùng cấp cho

thấu kính) phía tây, tây bắc. Cần xác định chi tiết hơn nguồn và lưu lượng bổ cập

cho thấu kính nước nhạt trên cơ sở áp dụng phương pháp thả chất chỉ thị, sử dụng

nhiều chất chỉ thị khác nhau tại các vị trí khác nhau ở phía tây, tây bắc vùng Nam

Định, quan trắc, lấy mẫu phân tích trong thời gian dài.

3) Công tác quản lý khai thác NDĐ cần được quan tâm đúng mức, quy hoạch khai

thác sử dụng hợp lý sẽ làm tăng diện sử dụng cũng như khả năng sử dụng hiệu

quả nguồn nước nhạt quý giá này trong vùng.

145

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Hoàng Văn Hoan, Flemming Larsen (2007), Phương pháp xác định độ lỗ

hổng hiệu dụng, hệ số thấm của TCN và tổng hàm lượng chất rắn hoà tan

của nước bằng các phương pháp ĐVL lỗ khoan. Lấy ví dụ vùng ĐBBB, Tạp

chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 20, Hà Nội, tr 101-107.

2. Hoàng Văn Hoan, Phạm Quý Nhân (2008), Sử dụng phương pháp ĐVL điện

trong ĐCTV xác định ranh giới mặn/nhạt TCN Pleistocene vùng Phố Nối,

Hưng Yên, Tạp chí Địa chất, loạt A, số 305, 3-4/2008, Hà Nội, tr 67-71.

3. Trần Vũ Long, Phạm Quý Nhân, Flemming Larsen, Hoàng Văn Hoan

(2011), Cơ chế xâm nhập mặn cổ và ảnh hưởng của nó đến sự phân bố ranh

giới mặn - nhạt trong các TCN trầm tích Đệ tứ vùng Giao Thủy - Nam Định,

Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 34, 4/2011, tr 25-34.

4. Luu T. Tran, Flemming Larsen, Nhan Q. Pham, Anders V. Christiansen,

Nghi Tran, Hung V. Vu, Long V. Tran, Hoan V. Hoang, Klaus Hinsby

(2012), Origin and Extent of Fresh Groundwater, Salty Paleowaters and

recent Saltwater Intrusion in Red River Flood Plain Aquifers, Vietnam,

Hydrogeology Journal 20: 1295-1313.

5. Hoàng Văn Hoan, Phạm Quý Nhân, Flemming Larsen, Anders V.

Christiansen, Kiều Duy Thông, Trần Vũ Long (2013), Nghiên cứu nhiễm

mặn NDĐ trầm tích Đệ tứ khu vực cửa sông ven biển tỉnh Nam Định bằng

phương pháp trường chuyển, Tạp chí Địa chất loạt A, số 334, 3-4/2013, tr

56-67, Hà Nội.

6. Hoàng Văn Hoan, Phạm Quý Nhân, Đặng Đức Nhận, Flemming Larsen,

Wagner Frank, Roland Purtshert, Christoph Gerber (2013), Nghiên cứu

146

ĐCTV vùng Nam Định bằng kỹ thuật đồng vị, Tạp chí Các khoa học về trái

đất, số 35(2), 120-129.

7. Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Hoàng Văn Hoan (2006), Tính

toán sự dịch chuyển ranh giới mặn - nhạt của nước ngầm TCN qp Hải Triều,

Tiên Lữ, Hưng Yên, Báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 17 ĐH Mỏ - Địa chất,

Hà Nội, tr 134-138.

8. Hoang V. H, Lassen. R, Tran V. L, Vu V. H, Tran T. L, Pham Q. N And

Larsen F. (2009), Mapping of fresh and saline groundwater in coastal

aquifers in the Nam Dinh province (vietnam) by electrocal and transient electromagnetic soundings, 1st Asia-Pacific Coastal Aquifer Management

Meeting Dec. 9-10, 2009, Bangkok, Thailand.

9. Hoan V. Hoang, Nhan Q. Pham, Flemming Larsen, Long V. Tran, Frank

Wagner And Anders V. Christiansen (2011), Processes Controlling High Saline Groundwater in the Nam Dinh Province, Vietnam, 2nd Asia-Pacific

Coastal Aquifer Management Meeting October 18-21, 2011, Jeju, Korea.

10. Luu T. TRAN, Flemming LARSEN, Nhan Q. PHAM, , Anders V.

CHRISTIANSEN, Hung V. VAN, Long V. TRAN, Hoan V. HOANG and

Klaus HINSBY (2011), Scenarios for distribution of different saline groundwater types in the Red River floodplain, Vietnam, 2nd Asia-Pacific

Coastal Aquifer Management Meeting October 18-21, 2011, Jeju, Korea.

11. Flemming Larsen, Pham Quy Nhan, Tran Thi Luu, Tran Vu Long, Hoang

Van Hoan (2012), Processes controlling the presence of of salty (paleo)

groundwater in the Red River flood plain, SWIM 2012, June 17-22,

Armacao dos Buzios, Brazil.

12. Hoàng Văn Hoan, Phạm Quý Nhân, Flemming Larsen, Trần Vũ Long,

Nguyễn Thế Chuyên, Trần Thị Lựu (2012), Ảnh hưởng của quá trình khuếch

tán tới sự phân bố độ mặn của nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích biển tuổi Đệ

147

tứ khu vực Nam Định, Báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 20, ĐH Mỏ - Địa

chất, Hà Nội.

13. Wagner, F., Ludwig, R. R., Noell, U., Hoang, H. V., Pham, N. Q., Larsen, F.,

Lindenmaier, F. (2012), Genesis of economic relevant fresh groundwater

resources in Pleistocene/Neogen aquifers in Nam Dinh (Red River Delta,

Vietnam), EGU 12, European Geosciences Union, 22-27 April, 2012 in

Vienna, Austria.

14. Christoph Gerber, Roland Purtschert, Flemming Larsen, Hoan V. Hoang,

Long V. Tran, Luu T. Tran, Nhan Q. Pham, and Jürgen Sültenfuss (2013), 39Ar groundwater dating of a coastal aquifer in the Nam Dinh Province,

Vietnam EGU 13, European Geosciences Union, Vienna, Austria.

148

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Nguyễn Biểu (2001), Bản đồ địa chất ven bờ Việt Nam, Cục Địa chất và

Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.

2. Đoàn Văn Cánh (1996), Tài nguyên môi trường NDĐ vùng Nam Định-Hà

Nam, Báo cáo nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Hà Nội.

3. Đoàn Văn Cánh, Lệ Thị Lài (2004), Nghiên cứu, điều tra tổng hợp tài nguyên

NDĐ tỉnh Nam Định, đề xuất một số phương án quy hoạch khai thác, sử dụng

hợp lý và bền vững, Báo cáo đề tài, Hà Nội.

4. Nguyễn Thành Công (2004), Nghiên cứu khai thác tối ưu, khống chế xâm

nhập mặn trong NDĐ một số khu vực đặc trưng ven biển Đồng bằng Trung Bộ

Việt Nam, Luận án Tiến sĩ.

5. Đặng Tiến Dũng (2004), Nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn trong NDĐ một số

vùng ven biển bắc-trung Trung Bộ Việt Nam, Luận án Tiến sĩ.

6. Nguyễn Văn Đản (2009), Nghiên cứu, áp dụng tổ hợp các phương pháp

ĐCTV, ĐVL, mô hình số để điều tra, đánh giá nhiễm mặn và tìm kiếm các thấu

kính hoặc TCN nhạt dải ven biển Nam Định, Báo cáo đề tài, Hà Nội.

7. Nguyễn Văn Đản (2010), NDĐ vùng ven biển Nam Định và định hướng điều

tra, khai thác sử dụng, Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, kỳ 1, tháng 3/2010,

46-49, Hà Nội.

8. Nguyễn Văn Độ (1996), Bản đồ ĐCTV vùng Nam Định tỷ lệ 1:50.000, Cục địa

chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.

9. Nguyễn Văn Hoàng, Nguyễn Thành Công (2000), Lập phương trình động liên

kết với mô hình phần tử hữu hạn trong tính toán khai thác tối ưu nước TCN

không áp, TC. Địa chất 260, 51-62, Hà Nội.

149

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 Đại học và Sau đại học, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên Hà Nội.

12. Hoàng Ngọc Kỷ (1999), Bản đồ địa chất Việt Nam 1:200.000, Cục Địa chất và

Khoáng sản Việt Nam.

13. Doãn Đình Lâm (2003), Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen châu thổ Sông

Hồng, Luận án tiến sĩ Địa chất.

14. Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Thị Thanh Thủy, Hoàng Văn Hoan (2006), Tính

toán sự dịch chuyển ranh giới mặn - nhạt của nước ngầm TCN qp Hải Triều,

Tiên Lữ, Hưng Yên. Báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 17, ĐH Mỏ - Địa chất.

15. Trần Nghi (2012), Trầm tích học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

16. Phạm Quý Nhân (2000), Sự hình thành và trữ lượng NDĐ trầm tích Đệ tứ

vùng dồng bằng Sông Hồng và ý nghĩa của nó trong nền kinh tế quốc dân,

Luận án Tiến sĩ, Hà Nội.

17. Phạm Quý Nhân và nnk. (2007), 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.

18. Phạm Quý Nhân và nnk. (2010), Ứng dụng phần mềm SUTRA, xác định sự

dịch chuyển của dòng thấm với mật độ biến đổi trong TCN. Áp dụng đảo Cồn

Cỏ, Đề tài nghiên cứu cấp Bộ, MS. B2007-02-31, Hà Nội.

19. Đặng Hữu Ơn (1996), Dự báo trữ lượng khai thác và khả năng xâm nhập của

nước mặn đến công trình khai thác nước Mỹ Xuân (Bà Rịa - Vũng Tàu), Báo

cáo NCKH lần thứ 12 trường ĐH Mỏ - Địa chất, 200-203, Hà Nội.

150

20. Đặng Đình Phúc (1997), Sử dụng mô hình nhiễm bẩn một chiều để dự báo xâm

nhập mặn NDĐ, Tuyển tập các công trình KH, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

21. Đặng Đình Phúc (2000), Nghiên cứu đánh giá tiềm năng, hiện trạng khai thác

và dự báo cạn kiệt, xâm nhập mặn NDĐ khu vực Hải Hậu - Giao Thủy, thuộc

vùng duyên hải tỉnh Nam Định, Báo cáo đề tài, Hà Nội.

22. Nguyễn Sơn (2007), Dự báo sự xâm nhập mặn đến các giếng khoan lưu vực

sông Nhuệ và sông Đáy bằng phần mềm Visual Modflow 2.8.2, Tạp chí Biển

Việt Nam 5/07, tr. 15-18.

23. Nguyễn Sơn, Trịnh Ngọc Tuyến (2010), Dự báo sự xâm nhập mặn đến các

giếng khoan khai thác nước ngầm dải ven biển Quảng Bình bằng phần mềm

Visual Modflow 2.8.2, Báo cáo Hội nghị khoa học Địa lý toàn quốc lần thứ 5,

Hội Địa lý Việt Nam, Hà Nội.

24. 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.

25. 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.

26. Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam (2007), Địa chất và Tài nguyên dầu khí

Việt Nam, Hà Nội.

27. Vũ Nhật Thắng (1995), Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Thái Bình -

Nam Định tỷ lệ 1:50.000, Hà Nội.

28. Nguyễn Như Trung, Nguyễn Văn Nghĩa, Nguyễn Bá Minh (2007), Dự báo

xâm nhập mặn nước ngầm vùng Hải Phòng bằng phương pháp mô hình hóa

điện trở và ĐCTV, Tạp chí Các khoa học về Trái đất, T.29, số 3, 277-283.

29. Vũ Kim Tuyến (1995), Phương pháp đồng vị nghiên cứu tuổi và nguồn gốc

NDĐ trầm tích Đệ tứ ĐBBB, Luận án Phó Tiến sĩ khoa học Địa lý - Địa chất,

Hà Nội.

151

30. Đỗ Văn Tự (1988), Đặc điểm trầm tích và lịch sử phát triển địa chất kỷ Đệ tứ

ĐBBB, Luận án Tiến sĩ Địa lý - Địa chất, Hà Nội.

31. Cao Xuân Xuyên (1978), Bản đồ ĐCTV vùng Hà Nội - Hải Phòng - Nam

Định. Tỷ lệ 1:200.000, Cục địa chất và Khoáng sản Việt Nam.

Tiếng Anh

32. Abd-Elhamid H.F., Javadi A.A. (2011), A density-dependant finite element

model for analysis of saltwater intrusion in coastal aquifers, Journal of

Hydrology 401, 259-271.

33. Alvarado J. A. C, Purtchert R., et al. (2007), Constraining the age distribution of highly mixed groundwater using 39Ar: a Multiple environmental tracer (3H/3He, 85Kr, 39Ar, and 14C) study in the semiconfined Fontainebleau sand

aquifer, Water Resources Res., doi: 10.1029/2006WR005096.

34. Appelo C. A. J., Postma D. (2005), Geochemistry, groundwater and pollution,

A. A. Balkema Publishers, Netherlands.

35. Archie, G.W. (1942), The electrical resistivity log as an aid in determining

some reservoir characteristics, Transactions of the American Institute of

Mining and Metallurgical Engineers, 146, 54-62.

36. Banks D. A., Green R., Cliff R.A., and Yardley B. W. D. (2000), Chlorine

isotopes in fluid inclusions: Determination of the origins of salinity in

magmatic fluids, Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 64, 1785-1789.

37. Bithin Datta, Harikrishna Vennalakanti , Anirban Dhar (2009), Modeling and

control of saltwater intrusion in a coastal aquifer of Andhra Pradesh, India,

Journal of Hydro-environment Research 3, 148-159.

152

38. Bridger D. W., Allen D. M. (2006), An investigation into the effects of

diffusion on salinity distribution beneath the Fraser River Delta, Canada,

Hydrogeology Journal 14, 1423-1442.

39. Charles r. fitts (2002), groundwater science, Great Britain by The Bath Press,

Bath, London WCIX 8RR, UK.

40. Cheng JM, Chen CX. (2001), Three-Dimensional Modeling of Density-

dependent salt water Intrusion in Multilayered Coastal Aquifers in Jahe River

Basin, Shandong province, China, Groundwater, 39, 137-143.

41. Clark I., Fritz P. (1997), Environmental Isotopes in Hydrogeology, Taylor &

Francis Group Publisher, ISBN: 1566702496.

42. Cohen D, Person M, Wang P, Gable CW, et al. (2010), Origin and extent of

Fresh Paleowaters on the Atlantic Continental Shelf, USA, Ground Water vol.

48, 143-158.

43. Craig, H. (1961), Isotopic variations in meteoric waters, Science, 133.

44. Crooks, V. E., and Quigley, R. M. (1984), Saline leachate migration through

clay: A comparative laboratory and field investigation, Can. Geotech. J.,

21(2), 349-362.

45. David K. Todd, Larry W. Mays (2005), Groundwater Hydrology, John Wiley

& Sons, Inc. USA.

46. Desirée S. A. Craig (2008), The saline interface of a shallow unconfined

aquifer, Rangitikei delta, PhD. Thesis, Victoria University of Wellington.

47. 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, 363-368.

48. Diersch HJ. (1988), Finite element modeling of recirculating density driven

saltwater intrusion processes in groundwater, Adv Water Resour, 11, 25-43.

153

49. Diersch H.-J.G., Kolditz O. (2002), Variable-density flow and transport in

porous media: approaches and challenges, Water Resources 25, 899-944.

50. Doan Van Canh, Le Thi Lai, et al. (2005), Groundwater Resource of Nam

Định Province, J. of Geology, B/25.

51. Dongmei Han, Claus Kohfahl, et al. (2011), Geochemical and isotopic

evidence for palaeo-seawater intrusion into the south coast aquifer of Laizhou

Bay, China, Applied Geochemistry 26, 863-883.

52. Edet A. E., Okereke C. S. (2001), A regional study of saltwater intrusion in

southeastern Nigeria based on the analysis of geoelectrical and hydrochemical

data, Environmental Geology 40, 1278-1289.

53. Ellen P. Bonnesen, Flemming Larsen, Torben O. Sonnenborg, Kurt Klitten &

Lars Stemmerik (2009), Deep saltwater in Chalk of North-West Europe:

origin, interface characteristics and development over geological time,

Hydrogeology Journal, 17: 1643-1663 DOI 10.1007/s10040-009-0456-9.

54. Eloisa Di Sipio, Fulvio Zezza (2011), Present and future challenges of urban

systems affected by seawater and its intrusion: the case of Venice, Italy,

Hydrogeology Journal 19, 1387-1401.

55. Evgeny A. Kontar, Yuri R. Ozorovich (2006), Geo-electromagnetic survey of

the fresh/salt water interface in the coastal southeastern Sicily, Continental

Shelf Research 26, 843-851.

56. Fetter C.W. (1999), Contaminant Hydrogeology (second edition), Prentice

Hall Upper Saddle River, New jersey 07458.

57. Fick A. (1855), Poggendorff’s Annalen (in English), Phil.Mag. S.4, Vol. 10,

30-39.

58. Fitterman, D.V., Stewart, M.T. (1986), Transient electromagnetic sounding for

groundwater, Geophysics J. 51, 995-1005.

154

59. Frank Wagner, Dang Tran Trung, Hoang Dai Phuc, Falk Lindenmaier (2011),

Assessment of Groundwater Resources in Nam Dinh Province, Improvement

of groundwater protection in vietnam.

60. George D. Wardlaw, David L. Valentine (2005), Evidence for salt diffusion

from sediments contributing to increasing salinity in the Salton Sea,

California, Hydrobiologia 533, 77-85.

61. Geyh M. A. (1992), The 14C time-scale of groundwater. Correction and

linearity. In: Isotope techniques in water resource development 1991, IAEA,

Vienna: 167-177.

62. Ghyben Badon W. and Drabbe J. (1888-1889), Note in connection with the

proposed wellbore Najib Amsterdam, Journal of the Royal Institute of

Engineers, The Hague, Netherlands, 8-22.

63. Goldman M., Giladb D., A. Ronen and A. Melloulb (1991), Mapping of

seawater intrusion into the coastal aquifer of Israel by the time domain

electromagnetic method, Journal of Geoexplorution 28, 153-174.

64. Groen J., Velstra J., Meesters A.G.C.A. (2000), Salinization processes in paleowaters in coastal sediments of Suriname: evidence from δ37Cl analysis

and diffusion modelling, Journal of Hydrology 234, 1-20.

65. Hassanizadeh SM. (1986), Derivation of basic equations of mass transport in

porous media, Part 1. Macroscopic balance laws, Adv Water Re. 9, 196-206.

66. Hassanizadeh SM. (1986), Derivation of basic equations of mass transport in

porous media, Part 2. Generalized Darcy’s and Fick’s laws, Adv Water

Resour 9, 207-222.

67. Herzberg, A. (1901), Die Wasserversorgung einiger nordseebader, J.

Gasbeleucht, Wasserversorg, v. 44, 815-819.

68. Holzbecher E. (1998), Comments on “Constant-concentration boundary

condition: lessons from the HYDROCOIN variable-density groundwater

155

benchmark problem” by Konikow LF, Sanford WE, Campbell PJ, Water

Resour Res 1998;34(10), 2775-2778

69. Holzbecher E. (2005), Groundwater flow pattern in the vicinity of salt lake,

Hydrobioloia J., 233-242.

70. IAEA (1983), Guidebook on Nuclear Techniques in Hydrology, Technical

report series No 91, IAEA, Vienna.

71. IAEA (2001), Sampling procedure for hydrology. Water Resources

Programme, IAEA, Vienna.

72. Ignacio Morell et al. (2007), Characterization of the Salinisation Processes in

Aquifers Using Boron Isotopes; Application to South-Eastern Spain, Water Air

and Soil Pollution 12/2007; 187(1), 65-80.

73. Isuka S. K., Gingerich S. B. (1998), Estimation of the depth to the

freshwater/salt-water interface from vertical head gradients in wells in coastal

and island aquifers, Hydrogeology J. 6; 365-373.

74. John M. Reynolds (2002), An Introduction to Applied and Environmental

Geophysics, Published by John Wiley, England.

75. Kafri U., Goldman M., B. Lang (1997), Detection of subsurface brines,

freshwater bodies and the interface configuration in-between by the time

domain electromagnetic method in the Dead Sea Rift, Israel, Journal of

Environmental Geology 31.

76. Kalpan Choudhury, Saha D.K., Chakraborty P. (2001), Geophysical study for

saline water intrusion in a coastal alluvial terrain, Journal of Applied

Geophysics 46, 189-200.

77. Khomine A., János Sz., Balázs K. (2011), Potential solutions in prevention of

saltwater intrusion: a modelling approach, Advances in the Research of

Aquatic Environment, Vol. 1, 251-257.

156

78. Koch M. and G. Zhang (1992), Numerical simulation of the migration of

density dependent contaminant plumes, Ground Water J. vol. 5, 731-742.

79. Koch M., Zhang G. (1998), Numerical modeling and management of saltwater

seepage from coastal brackish canals in southeast Florida, Environmental

Coastal Regions C.A. Breddia (ed.), 395-404, WIT Press, Southampton, UK.

80. Kooi H., Groen J., Leijnse A. (2000), Modes of seawater intrusion during

trangressions, Water resources research, Vol. 36, No. 12, 3581-3589.

81. Lars Nielsen, Niels O. Jørgensen, Peter Gelting (2007), Mapping of the

freshwater lens in a coastal aquifer on the Keta Barrier (Ghana) by transient

electromagnetic soundings, Journal of Applied Geophysics 62.

82. Lassen RN. (2009), A geophysical and hydrogeological survey of the saltwater

intrusion in the Holocene sediments near Nam Dinh in Red River Delta,

Vietnam. MSc Thesis, Institute of Geography and Geology, University of

Copenhagen, Denmark.

83. Le JY, Song SH (2007), Groundwater chemistry and ionic ratios in a western

coastal aquifer of Buan, Korea: implications for seawater intrusion.,

Geosciences Jour., 11, 259-270.

84. Lin Ma, Anna Szynkiewicz, David Borrok And Jennifer C. Mcintosh (2012),

Using Uranium Isotopes to Determine salinity Sources in Rio Grande waters,

Goldschmidt 2012 Conference, Mineralogical Magazine.

85. Mark T. Stewart (1982), Evaluation of Electromagnetic Methods for Rapid

Mapping of Salt-Water Interfaces in Coastal Aquifers, Journal of Ground

Water Vol. 20, 538-545.

86. Mary P. Anderson, William W. Woessner (2002), Applied Groundwater

Modeling Simulation of Flow and Advective Transport, ISBN-10: 0-12-

069485-4, USA.

157

87. McNeill, J.D. (1990), Use of electromagnetic methods for groundwater

studies. In: Ward, S.H. (Ed.), Geotechnical and Environmental Geophysics,

vol. 2, Society of Exploration Geophysicists, 191-218.

88. Narayan Kumar A., Carsten Schleeberger, Keith L. Bristow (2007), Modelling

seawater intrusion in the Burdekin Delta Irrigation Area, North Queensland,

Australia agricultural water management 89, 217-228.

89. Nguyen Trong Vu, Tang Dinh Nam, A. Weller (2009), Resistivity imaging

measurements in Nam Định coastal area for delineation of aquifer, J. of

Geology, B/33.

90. Nguyen Trong Vu (2012), Geophysical investigations on the hydrogeological

situation in Nam Dinh coastal area, PhD. thesis, Technical University of

Clausthal, Germany.

91. Oki D.S. William R. Souza Edward L. Bolke and Glenn R. Bauer (1998),

Numerial analysis of the hydrogeologic controls in a layered coastal aquifer

system, Oahu, Hawaii, Hydrogeolgy, USA.

92. Paschke, N.W. and J. Hoopes (1984), Buoyant contaminant plumes in

groundwater, Water Resour. Res., 20, 1183-1192.

93. Phatcharasak Arlai (2007), Numerical modeling of possible saltwater intrusion

mechanisms in the multiple-layer coastal system of the Gulf of Thailand, PhD.

Thesis University of Kassel, Germany.

94. Peter Bauer-Gottwein, et al. (2009), Hydrogeophysical exploration of three-

dimensional salinity anomalies with the time-domain electromagnetic method

(TDEM), Journal of Hydrology, doi:10.1016/ j.hydrol.2009.11.007.

95. Poss J. A., Grattan S. R., et al. (2000), Stable carbon isotope discrimination:

an indicator of cumulative salinity and boron stress in Eucalyptus

camaldulensis, Heron Publishing - Victoria, Tree Physiology 20, 1121-1127.

158

96. Post VEA, Kooi H (2003), Rates of salinization by free convection in high-

permeability sediments: insights from numerical modeling and application to

the Dutch coastal area, Hydrogeology J. 11(5), 549-559.

97. Robert G. Maliva, Edward A. Clayton, Thomas M. Missimer (2009),

Application of advanced borehole geophysical logging to managed aquifer

recharge investigations, Hydrogeology Journal 17, 1547-1556.

98. Rowe, R. K., Caers, C. J., and Barone, F. (1988), Laboratory determination of

diffusion and distribution coefficients of contaminants using undisturbed

clayey soil, Can. Geotech. J., 25(1), 108-118.

99. Schincariol, R.A. and F.W. Schwartz (1990), An experimental investigation of

variable density flow and mixing in homogeneous and heterogeneous media,

Water. Resour. Res., 26, 2317-2329.

100. Schincariol RA, Schwartz FW, Mendoza CA. (1997), Instabilities in variable

density flows: stability and sensitivity analyses for homogeneous and

heterogeneous media, Water Resour Res, 33(1), 31-41.

101. Serigne Faye, Piotr Maloszewski, et al. (2005), Groundwater salinization in

the Saloum (Senegal) delta aquifer: minor elements and isotopic indicators,

Science of the Total Environment 343, 243- 259.

102. Shikaze S. G., Sudicky E. A. and Schwartz F. W. (1998), Density-dependent

solute transport in discretely-fractured geologic media: is prediction

possible?, J. Contam. Hydrol. 34 (10), 273-291.

103. Simmons CT, Narayan KA, Wooding RA. (1999), On a test case for density-

dependent groundwater flow and solute transport models: the salt lake

problem, Water Resour Res 35(12):36, 7-20.

104. Simmons C.T., PieriniML, Hutson JL. (2002), Laboratory investigation of

variable-density flow and solute transport in unsaturated-saturated porous

media, Transp. Porous Media, Special Issue 47(2):2, 15-44.

159

105. Simmons C.T. (2005), Variable density groundwater flow: From current

challenges to future possibilities, Hydrogeology Journal 13, 116-119.

106. Sung-Ho Song, Jin-Yong Lee, Namsik Park (2007), Use of vertical electrical

soundings to delineate seawater intrusion in a coastal area of Byunsan, Korea,

Environ Geol. 52, 1207-1219.

107. Suzanne MacLachlan, Finlo R Cottier, et al. (2007), The salinity: δ18O water

relationship in Kongsfjorden, western Spitsbergen, Polar Re. 26, 160-167.

108. Tanabe S, Hori K, Saito Y, Haruyama S, Le QD, Sato Y, Hiraide S (2003),

Sedimentary facies and radiocarbon dates of the Nam Dinh-1 core from the

Song Hong (Red River) delta, Vietnam, J. Asian Earth Sci. 21, 503-513.

109. Tanabe S, Hori K, Saito Y, Haruyama S, Van PV, Kitamura A (2003), Song

Hong (Red River) delta evolution related to millennium-scale Holocene sea-

level changes, Quat Sci. Rev. 22: 2345-2361.

110. Tanabe S, Saito Y, Quang LV, Hanebuth TJJ, Quang LN, Kitamura A (2006),

Holocene evolution of the Song Hong (Red River) delta system, northern

Vietnam, Sediment Geol 187, 29-61.

111. Tiwari Manish, Nagoji Siddhesh S., et al. (2013), Oxygen isotope salinity

relationships of discrete oceanic regions from India to Antarctica surface

hydrological processes, Journal of Marine Systems, Volume 113, 88-93.

112. Tran N, Ngo QT, Do TVT., et al. (1991), Quaternary sedimentation of the

principal deltas of Vietnam, Asian Earth Sci. 6, 103-110.

113. Vincent E.A. Post (2004), Groundwater salinization processes in the coastal

area of the Netherlands due to transgressions during the Holocene, PhD

thesis, Vrije Universiteit Amsterdam.

114. Vincent Post, Henk Kooi and Craig Simmons (2007), Using Hydraulic Head

Measurements in Variable-Density Ground Water Flow Analyses, Ground

Water Journal, vol. 45, No. 6, 664-671.

160

115. Voss A. and Koch (2001), Numerical simulations of topography-induced

saltwater upconing in the state of Brandenburg, Germany, Physics and

Chemistry of the Earth (b) 26, 353-359.

116. Vukovic, M., Soro, A. (1992), Determination of Hydraulic Conductivity of

Porous Media From Grain-size Composition, Water Resources Publications,

Littleton, 83 pp., Colorado.

117. Weixing Guo and Christian D. Langevin (2002), User’s Guide to SEAWAT: A

computer program for simulation of three-dimensional variable-density

groundwater flow, USGS, Florida, USA.

118. Wolfgang Gossel, Ahmed Sefelnasr & Peter Wycisk (2010), Modelling of

paleo-saltwater intrusion in the northern part of the Nubian Aquifer System,

Northeast Africa, Hydrogeology Journal 18, 1447-1463.

119. Yakirevich A., A. Melloul, S. Sorek, S. Shaath and V. Borisov (1998),

Simulation of saltwater intrusion into the Khan Yunis area of the Gaza Strip

coastal aquifer, Hydrogeology J. 7/2, 197-208.

120. Yurtsever Y., and Payne B. R. (1979), Application od environmental isotopes

to groundwater investigations in Qata, Isotope Hydrology, vol. II, IAEA,

Vienna, 465-490.

121. Zeynel Demirel, Cuneyt Guler (2006), Hydrogeochemical evolution of

groundwater in a Mediterranean coastal aquifer, Mersin-Erdemli basin

(Turkey), Environ. Geol. 49, 477-487.

122. Zubari W. K. (1999), The Dammam aquifer in Bahrain hydrochemical

characterization and alternative for management of groundwater quality,

Hydrogeology Journal, vol. 7, 197-208.