LUẬN ÁN TS. KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Chia sẻ: Pham Linh Dan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 89
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tính cấp thiết của đề tài Vùng cát ven biển Quảng Bình nằm trong miền đồng bằng chịu tác động bởi nhiều yếu tố tự nhiên khắc nghiệt như nền nhiệt cao, bão, lốc, cát bay, cát chảy, thảm thực vật kém phát triển v.v...tạo nên một đơn vị lãnh thổ địa lý có nhiều đặc điểm riêng biệt trong cả dải ven biển miền Trung. Với thành phần chủ yếu là đất cát phân bố dưới dạng dải hẹp về chiều ngang nhưng trải dài suốt phần phía đông của tỉnh. Tuy vùng nghiên cứu có ít lợi thế về tài nguyên thiên nhiên, nhưng nước...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN ÁN TS. KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Lu n án TS. Khoa h c môi trư ng và b o v môi trư ng Nghiên c u c i m hình thành và xu t hư ng s d ng h p lí tài nguyên nư c dư i t vùng cát ven bi n Qu ng Bình
ghiên cứu đặc điểm hình thành và đề xuất hướng sử dụng hợp lý tài nguyên nước dưới đất vùng cát ven biển Quảng Bình : Luận án TS. Khoa học môi trường và bảo vệ môi trường: 62 85 15 01/ Phan Văn Trường ; ghd. : GS.TS. guyễn Cao Huần, PGS.TS. guyễn Xuân Tặng 1. Tính cấp thiết của đề tài Vùng cát ven biển Quảng Bình nằm trong miền đồng bằng chịu tác động bởi nhiều yếu tố tự nhiên khắc nghiệt như nền nhiệt cao, bão, lốc, cát bay, cát chảy, thảm thực vật kém phát triển v.v...tạo nên một đơn vị lãnh thổ địa lý có nhiều đặc điểm riêng biệt trong cả dải ven biển miền Trung. Với thành phần chủ yếu là đất cát phân bố dưới dạng dải hẹp về chiều ngang nhưng trải dài suốt phần phía đông của tỉnh. Tuy vùng nghiên cứu có ít lợi thế về tài nguyên thiên nhiên, nhưng nước nhạt dưới đất được xem như nguồn tài nguyên đặc biệt, có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội (KT - XH) của địa phương. Kết quả điều tra, đánh giá về nguồn nước nói chung tại khu vực chưa nhiều, trong đó mức độ tìm kiếm, thăm dò nước dưới đất (NDĐ) chỉ mới được thực hiện ở những phạm vi hẹp và phân tán với mức độ chi tiết khác nhau, nguồn thông tin, số liệu về các đơn vị chứa NDĐ trong khu vực còn nhiều hạn chế. Việc khai thác và sử dụng NDĐ của nhân dân trong vùng còn mang tính tự phát, thiếu sự quy hoạch, quản lý cụ thể và chưa có các giải pháp bảo -1-
vệ thích hợp, nên đã xảy ra các hiện tượng suy thoái nguồn nước bởi sự xâm nhập mặn, nhiễm bNn và thất thoát, nhiều nơi đã có dấu hiệu thiếu hụt nguồn nước cấp, nhất là vào mùa khô hạn. N hằm góp phần giải quyết những vấn đề cấp thiết nêu trên, nội dung luận án “ ghiên cứu đặc điểm hình thành và đề xuất hướng sử dụng hợp lý tài nguyên nước dưới đất vùng cát ven biển Quảng Bình” sẽ tập trung nghiên cứu một cách toàn diện về điều kiện phân bố, đặc điểm hình thành trữ lượng và chất lượng cũng như các giải pháp khai thác, sử dụng và bảo vệ nguồn tài nguyên N DĐ trong vùng cát ven biển Quảng Bình. 2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu: Làm sáng tỏ đặc điểm phân bố, nguồn gốc, điều kiện hình thành trữ lượng, chất lượng N DĐ vùng cát ven biển Quảng Bình, từ đó đề xuất hướng khai thác, sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên. hiệm vụ: - Xác định các vấn đề lý luận và phương pháp nghiên cứu N DĐ trong các vùng cát ven biển. - N ghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và nhân sinh đến sự hình thành N DĐ vùng nghiên cứu. - N ghiên cứu đặc điểm phân bố, nguồn gốc, sự hình thành trữ lượng và chất lượng N DĐ vùng cát ven biển Quảng Bình. - Đánh giá hiện trạng khai thác, sử dụng và dự báo nhu cầu sử dụng N DĐ vùng nghiên cứu. - Đề xuất không gian khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên N DĐ và các giải pháp bảo vệ môi trường vùng cát ven biển Quảng Bình. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian nghiên cứu là vùng cát ven biển Quảng Bình: phía ngoài giáp với mực nước biển, phía trong đất liền đến mức địa hình 25m. - Đối tượng nghiên cứu là N DĐ trong các trầm tích Đệ tứ. 4. Điểm mới của đề tài - Lần đầu tiên nước nhạt dưới đất trong vùng cát ven biển Quảng Bình được đánh giá một cách tổng hợp, có hệ thống và tương đối định lượng bằng việc xử lý khối lượng tài liệu phong phú và tiến hành điều tra, nghiên cứu bổ sung về điều kiện hình thành các tầng chứa nước, trữ lượng khai thác tiềm năng và chất lượng nước dưới đất. -2-
- Đã xây dựng được định hướng khai thác, sử dụng nước nhạt dưới đất trong vùng nghiên cứu, đó là kết hợp giữa quy hoạch với việc áp dụng các kỹ thuật công nghệ khai thác và quản lý nguồn nước hợp lý. 5. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Vùng cát ven biển Quảng Bình với cấu trúc địa chất khá phức tạp, các hoạt động tân kiến tạo tương đối mạnh, thành phần thạch học của trầm tích Đệ tứ đa nguồn gốc, địa hình có hướng nghiêng thoải dần từ lục địa ra biển và sự phân hóa điều kiện khí hậu với nền nhiệt cao, lượng bốc hơi và lượng mưa lớn là những yếu tố đóng vai trò quyết định đến sự hình thành hai tầng chứa nước lỗ hổng Holocen (ký hiệu qh) và Pleistocen (ký hiệu qp) trong trầm tích Đệ tứ. Chế độ thủy văn, hải văn, đặc điểm thổ nhưỡng, thảm thực vật và các hoạt động nhân sinh là những yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành trữ lượng và chất lượng N DĐ trong vùng. -3-
Luận điểm 2: N ước nhạt dưới đất trong trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu được hình thành chủ yếu từ nước mưa với hệ số cung cấp ngấm đạt 15 - 16%, trữ lượng tiềm năng không lớn khoảng trên 1.850.000m3/ngày, được hình thành chủ yếu từ trữ lượng động tự nhiên (95%) và một phần từ trữ lượng tĩnh tự nhiên (5%). Tuy nhiên, nước có chất lượng tốt, có thể khai thác đáp ứng được nhu cầu về sinh hoạt và phát triển các ngành kinh tế bằng các giải pháp kết hợp quy hoạch với kỹ thuật công nghệ khai thác và bảo vệ, quản lý. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Làm sáng tỏ điều kiện hình thành, quy luật phân bố, đặc điểm trữ lượng, chất lượng nước nhạt dưới đất trong trầm tích Đệ tứ vùng cát ven biển Quảng Bình; Đề xuất các giải pháp mang tính khoa học nhằm bảo vệ nước dưới đất khỏi bị hao hụt trữ lượng và suy giảm về chất lượng. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu là tài liệu có thể sử dụng để định hướng khai thác, sử dụng nước dưới đất và hỗ trợ công tác quy hoạch cấp nước cho vùng cát ven biển Quảng Bình cũng như các vùng khác có điều kiện tương tự. 7. Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận án Luận án được xây dựng trên cơ sở nguồn tài liệu là các báo cáo điều tra tài nguyên nước, các đề tài, dự án nghiên cứu đánh giá tài nguyên N DĐ và các hợp phần tài nguyên khác liên quan thuộc phạm vi nghiên cứu; các tạp chí, báo cáo khoa học chuyên ngành tài nguyên nước, địa lý, địa chất, địa chất thủy văn (ĐCTV), địa mạo, môi trường trong và ngoài nước, đặc biệt là đề tài cấp N hà nước mã số KC09.08/06.10 (2010), KC08.21 (2005), các đề tài KHCN cấp tỉnh Quảng Bình năm 2005, 2007 và các công trình nghiên cứu khoa học của tác giả về lĩnh vực N DĐ từ năm 2005 đến nay. N goài phần Mở đầu và Kết luận, cấu trúc luận án gồm 4 chương như sau: Chương 1: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu nước dưới đất vùng cát ven biển. Chương 2: Điều kiện hình thành và các nhân tố ảnh hưởng đến nước dưới đất vùng cát ven biển Quảng Bình Chương 3: Đặc điểm nước dưới đất vùng cát ven biển Quảng Bình Chương 4: Định hướng khai thác, sử dụng nước dưới đất vùng cát ven biển Quảng Bình. -4-
CHƯƠ G 1 CƠ SỞ LÝ LUẬ VÀ PHƯƠ G PHÁP GHIÊ CỨU ƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙ G CÁT VE BIỂ 1.1. Tổng quan nghiên cứu về sự hình thành nước dưới đất vùng cát ven biển 1.1.1. Trên thế giới N DĐ vùng đồng bằng ven biển đã được nghiên cứu khai thác sử dụng từ rất sớm trên nhiều vùng của thế giới. Đến nay việc nghiên cứu về N DĐ trong các miền đồng bằng ven biển đã đạt được nhiều kết quả quan trọng. N ổi bật là các hướng chuyên sâu về nguồn gốc (Girinxki N .N , 1948; Smiles và Stokes, 1976; Li, 2004; Hebert D. và Bui Hoc, 1992; Burnett, 2001;...), về sự hình thành thành phần hóa học của N DĐ (Lomonoxov M.V., 1765; Bunsen R., 1871; Fresenius, 1857; Than K., 1864 và Arrhenius S., 1887; Fetter C.W., 1993;...), về đánh giá chất lượng theo từng mục đích sử dụng (Ranwell, 1972; Pettijohn, 1987; Paterson, 1997; Oosting và Billings, 1982; Asprey và Loveless, 1958; Martin, 1959 và Sauer, 1976;...), về sự hình thành trữ lượng, sự vận động của N DĐ cũng như xác định cấu trúc chứa nước,... (Girinxki N .N ., 1948; Cooper, 1959; Levassor, 1978; Cote, 1993; Bonard và Gảdel, 1998). Sự nghiên cứu N DĐ phần lớn vận dụng các phương pháp dựa trên nguyên lý toán học, hóa học và vật lý. N hững thành tựu to lớn về nghiên cứu N DĐ đã chứng minh rằng, N DĐ vùng ven biển là nguồn tài nguyên có giá trị cao và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của con người và sinh vật. 1.1.2. Ở Việt am Các công trình nghiên cứu N DĐ của các cơ quan chuyên ngành được triển khai trên hầu khắp lãnh thổ Việt N am với nhiều vấn đề khác nhau, gồm có ĐCTV khu vực (N guyễn Thượng Hùng, 1967; N guyễn Văn Túc, 1974; N guyễn Kim Cương, 1988 - 1995; Đặng Hữu Ơn, 1995,..); thủy địa -5-
hóa (Vũ N gọc Kỷ, 1975,1988,1992; N guyễn Kim N gọc, 1983 - 1988),... Giai đoạn 1976 - 1980 có nhiều chương trình cấp N hà nước và đề tài nghiên cứu tổng hợp ĐCTV lãnh thổ ra đời. Đề tài “ DĐ Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt am” đã phản ánh khách quan điều kiện ĐCTV của đất nước và đã đánh giá đầy đủ các khía cạnh của lĩnh vực ĐCTV và N DĐ trong mấy chục năm qua. Khu vực ven biển miền Trung có hàng loạt các công trình điều tra về N DĐ phục vụ cho công tác thành lập bản đồ chuyên đề, điển hình là “ DĐ các đồng bằng ven biển miền Trung và am Trung Bộ” (N guyễn Trường Giang, 1992), “Báo cáo lập bản đồ ĐCTV Việt am tỷ lệ 1:500.000” (Trần Hồng Phú, 1988). Công tác điều tra cơ bản về tài nguyên, môi trường, đánh giá tổng hợp hiện trạng chất lượng nước và khả năng cung cấp nước ở dải ven biển miền Trung đã được tiến hành bởi N gô Đình Tuấn (1995), N gô N gọc Cát (1999), N guyễn Xuân Tặng (2008), Phạm Văn Thanh (2005), Lê Thị Thanh Tâm (2009). Đới bờ biển Quảng Bình - Quảng Trị - Thừa Thiên Huế đã được nghiên cứu xác lập luận chứng khoa học về điều kiện tự nhiên, tài nguyên, KT-XH, môi trường và tai biến thiên nhiên, mâu thuẫn trong khai thác và sử dụng tài nguyên làm căn cứ đầu vào cho phân vùng chức năng để xác lập mô hình quản lý tổng hợp và phát triển bền vững (N guyễn Cao Huần, 2010). Công tác tìm kiếm N DĐ vùng Đồng Hới và Quảng Trạch đã xác lập và phân chia các tầng chứa nước và tính toán trữ lượng khai thác dự báo và đánh giá chất lượng N DĐ (N guyễn Trường Đỉu, 1984; N guyễn Trường Giang, 1995). Một số kết quả điều tra cấp nước phạm vi thuộc các vùng ven biển Quảng Bình đã đánh giá trữ lượng khai thác tiềm năng và chất lượng N DĐ trong dải cát ven biển tuổi mvQ23 và đã định hướng khai thác sử dụng N DĐ phục vụ phát triển các mục đích KT-XH (Trần Văn Ý, 2004; Lại Vĩnh CNm, N guyễn Xuân Tặng, 2007; N guyễn Văn Canh, 2009). N hững kết quả nghiên cứu N DĐ trong khu vực mới chỉ phần nào đóng góp cho việc khai thác sử dụng tài nguyên phục vụ phát triển KT - XH của một vài địa điểm trong vùng, do vậy, cần phải nghiên cứu sâu hơn, toàn diện hơn về điều kiện phân bố, nguồn gốc, điều kiện hình thành trữ lượng và chất lượng cũng như mức độ ảnh hưởng của các hợp phần tự -6-
nhiên và nhân sinh đối với N DĐ làm cơ sở cho định hướng khai thác, sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên môi trường. 1.2. Các cơ sở khoa học về nghiên cứu nước dưới đất 1.2.1. Khái niệm và phân loại nước dưới đất Khái niệm: N DĐ là nguồn tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, tính linh động cao và có khả năng tái tạo. N DĐ có vai trò vô cùng quan trọng trong sự phát triển tự nhiên, đời sống loài người và sinh vật. N DĐ được xem là toàn bộ nước thiên nhiên ở tất cả các dạng: lỏng, hơi, rắn tồn tại trong lòng đất, bao gồm cả nước trong đới bão hòa (có áp và không áp) và đới thông khí (hơi nước, nước ngưng tụ, nước thổ nhưỡng, nước thượng tầng, nước đóng băng). N DĐ tồn tại trong các tầng chứa nước được đánh giá dưới 3 dạng trữ lượng khác nhau gồm trữ lượng tĩnh tự nhiên, trữ lượng động tự nhiên và trữ lượng khai thác tiềm năng. Phân loại nước dưới đất: Trên cơ sở điều kiện thế nằm, đặc điểm áp lực, đặc điểm động thái, nguồn gốc và khả năng sử dụng nước trong mục đích phát triển KT-XH, cách phân loại N DĐ của Ovtsinnicov A.M. - Klimentov P.P (1967) là tương đối phù hợp, N DĐ được phân thành nước trong đới thông khí, nước ngầm và nước acterzi. 1.2.2. guồn gốc và sự hình thành trữ lượng nước dưới đất guồn gốc nước dưới đất: N DĐ có thể có nguồn gốc ngấm, ngưng tụ, nguồn gốc khoáng vật, nguồn gốc trầm tích hay nguồn gốc chôn vùi. Trong môi trường các trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng ven biển, nước có nguồn gốc ngấm phổ biến hơn cả và đóng vai trò quan trọng nhất. Các quá trình cơ bản quyết định thành phần hóa học của nước ngấm là sự hòa tan và rửa lũa đất đá, hỗn hợp với nước biển, trầm đọng chất khoáng, vi sinh vật và các quá trình hóa lý. Sự hình thành trữ lượng nước dưới đất: Sự hình thành trữ lượng N DĐ thông qua các quá trình cung cấp ngấm, thấm xuyên,...và được quyết định bởi cấu trúc, kiến tạo địa chất, thành phần thạch học, địa hình, khí hậu và chịu sự chi phối của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh. N guồn cung cấp cho tầng chứa nước khu vực ven biển phần lớn từ nước mưa, động thái N DĐ phụ thuộc chặt chẽ vào các yếu tố khí hậu. -7-
Miền thoát của N DĐ vùng cát ven biển là bốc hơi qua bề mặt, thảm thực vật và thoát theo các dòng bên sườn theo hướng dốc, thế nằm của tầng chứa nước và tiêu thoát theo cơ chế trộn lẫn với nước mặn dưới đất ở đới chuyển tiếp hoặc thấm qua lớp bán thấm. Ở những nơi địa hình thấp của các cồn và đụn cát, thường tạo nên dòng mặt tạm thời và các hồ chứa. Sự hình thành chất lượng nước dưới đất: Sự hình thành thành phần hóa học cũng như chất lượng của N DĐ diễn ra phụ thuộc vào điều kiện hình thành, quá trình vận động, thành phần và đặc tính hóa lý của môi trường thạch học cũng như các chất mà nó tiếp xúc. Các quá trình chính xảy ra trong N DĐ là quá trình thủy phân và rữa lũa các đất đá, hấp phụ và trao đổi ion, khuếch tán và quá trình pha trộn. 1.2.3. Quan điểm tiếp cận Trên quan điểm phát triển bền vững tài nguyên N DĐ và tiếp cận theo hướng tổng hợp - hệ thống và không gian - thời gian nhằm làm sáng tỏ bản chất sự hình thành trữ lượng, thành phần hóa học, nguồn gốc cũng như thành phần vật chất trong N DĐ đồng thời thể hiện sự phân bố N DĐ theo từng vùng đặc trưng, làm cơ sở cho việc định hướng khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường. 1.2.4. Quy trình nghiên cứu Quy trình nghiên cứu đề tài luận án gồm các bước sau: 1-N ghiên cứu tổng quan các kết quả nghiên cứu nhằm xác định mục tiêu, nhiệm vụ và lựa chọn phương pháp nghiên cứu; 2-Từng bước xác định điều kiện hình thành, các nhân tố ảnh hưởng đến N DĐ nhằm tiến tới nghiên cứu đặc điểm hình thành trữ lượng và chất lượng N DĐ; 3- Đề xuất hướng khai thác sử dụng, bảo vệ tài nguyên N DĐ trên cơ sở nghiên cứu định hướng phát triển KT- XH, nhu cầu sử dụng nước và đánh giá khả năng cung cấp nước cũng như các biện pháp khai thác sử dụng. 1.2.5. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng tổng hợp nhóm phương pháp nghiên cứu sự hình thành N DĐ truyền thống gồm phương pháp giải tích nghiên cứu sự bổ cập của nước mưa cho N DĐ, phương pháp cân bằng nghiên cứu các thành phần tham gia hình thành trữ lượng khai thác tiềm năng N DĐ và phương pháp tương tự nghiên cứu tổng thể vùng dựa trên tính tương đồng của các cấu trúc tầng chứa nước. -8-
Trong quá trình nghiên cứu, luận án đã sử dụng tổng hợp các phương pháp hỗ trợ khác gồm phương pháp kế thừa, phương pháp điều tra khảo sát thực địa, xử lý, tổng hợp tài liệu và phương pháp bản đồ và GIS. Trong nghiên cứu sự hình thành thành phần hóa học và đánh giá chất lượng N DĐ, đề tài đã sử dụng phương pháp điều tra, phân tích thành phần các ion trong N DĐ, sau đó tiến hành xác định nguồn gốc và sự hình thành của chúng. Các chỉ tiêu cơ bản gồm tổng chất rắn hòa tan, hàm lượng các ion chủ yếu H+, N a+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42-, HCO3-, thành phần thứ yếu: các vi nguyên tố, hợp chất của nitơ, chỉ tiêu hóa sinh, vi trùng và độc tố. Kết luận chương 1: N DĐ vùng cát ven biển là đối tượng được nhiều nước trên thế giới tập trung nghiên cứu. N hững mục tiêu chính là xác định nguồn gốc hình thành, đặc điểm trữ lượng, chất lượng và nghiên cứu đề xuất các hướng khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước phục vụ cho các ngành kinh tế và phát triển xã hội. Ở Việt N am, nghiên cứu N DĐ trên cả nước nói chung và vùng ven biển nói riêng mới được chú trọng từ sau năm 1954 và đã đạt được những kết quả nhất định. Riêng đối với vùng cát ven biển Quảng Bình, nghiên cứu về N DĐ chưa nhiều, bước đầu xác định được cấu trúc ĐCTV tầng chứa nước và một số định hướng khai thác sử dụng cấp nước cho dân sinh trên cơ sở đánh giá tiềm năng N DĐ tại một số khu vực nhỏ trong phạm vi nghiên cứu. Vì vậy, việc nghiên cứu chuyên sâu và đồng bộ về N DĐ trên vùng cát ven biển Quảng Bình nhằm làm sáng tỏ nguồn gốc, đặc điểm phân bố, điều kiện hình thành trữ lượng và chất lượng cũng như mức độ ảnh hưởng của các hợp phần tự nhiên và nhân sinh đối với N DĐ để từ đó đề xuất định hướng khai thác, sử dụng tài nguyên N DĐ phục vụ phát triển bền vững KT-XH của tỉnh cũng như khu vực này là rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn. -9-
CHƯƠ G 2 ĐIỀU KIỆ HÌ H THÀ H VÀ CÁC HÂ TỐ Ả H HƯỞ G ĐẾ ƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙ G CÁT VE BIỂ QUẢ G BÌ H 2.1. Vị trí địa lý và tính đặc thù vùng nghiên cứu Khu vực nghiên cứu thuộc đồng bằng ven biển Quảng Bình giới hạn trong phạm vi từ 17010’ - 17043’ vĩ độ bắc và từ 106030’ - 106050’ kinh độ đông, phía bắc bị chắn bởi Đèo N gang - một nhánh Hoành Sơn của dãy Trường Sơn, phía đông tiếp giáp với biển Đông có đường bờ biển dài hơn 116km, phía tây là vùng trung du đến mức địa hình 25 mét và phía nam giới hạn bởi ranh giới hành chính với tỉnh Quảng Trị. - 10 -
Diện tích tự nhiên của vùng khoảng 1.100km2, phân bố dạng dải kéo dài song song theo bờ biển, hẹp về chiều ngang, bề mặt địa hình không bằng phẳng, trong đó dạng cồn cát ven biển chiếm 30% diện tích của vùng và bị chia cắt bởi các cửa sông ven biển của sông Roòn, sông Gianh, sông Lý Hòa, sông Dinh và sông N hật Lệ. Dưới tác động của nhiều yếu tố tự nhiên khắc nghiệt và là nơi tập hợp của nhiều hệ sinh thái rất nhạy cảm với điều kiện môi trường tự nhiên, kể cả sự phân bố dân cư cũng tuân theo sự phân hóa tự nhiên đã tạo nên một đơn vị lãnh thổ địa lý có nhiều nét đặc thù của miền Trung. N DĐ cùng với một số dạng tài nguyên khác đóng vai trò quyết định đến sự phát triển về KT - XH vùng nghiên cứu. Chính vì những nét đặc thù nêu trên, “Vùng cát ven biển Quảng Bình” đã trở thành tên gọi đặc trưng cho vùng đồng bằng ven biển Quảng Bình. 2.2. Điều kiện hình thành nước dưới đất 2.2.1. Cơ chế hình thành các thấu kính nước nhạt vùng cát ven biển N ước nhạt dưới đất trong trầm tích Đệ tứ trong vùng nghiên cứu được hình thành chủ yếu bằng con đường thấm của nước mưa, nước mặt qua lớp cát cung cấp cho tầng chứa nước. N ước mưa và nước mặt ngấm qua lớp cát và dưới tác động của trọng lực và tỷ trọng của nước thông qua cơ chế chèn ép nước mặn ra khỏi tầng chứa nước. 2.2.2. Tính toán độ sâu lý thuyết phân bố ranh giới “mặn nhạt” Đối với tầng chứa nước đồng nhất 2 z về tính thấm, khi biết 1 độ cao mực N DĐ so h với mực nước biển là h-z h-z z thì việc xác định 3 chiều dày của nó (h) A B (hình 1) có thể dựa guồn: theo Giben – Herzberg (1901) Formatted: Right Hình 1: Sơ đồ quan hệ giữa nước nhạt dưới đất trên nguyên lý và nước mặn vùng cát ven biển Giben-Herzberg: (hình 2.3 trong luận án) h = 42z 1. Mực nước biển; 2. Bề mặt tự do của nước nhạt dưới đất; 3. Ranh giới mặn - nhạt - 11 -
2.3. Các yếu tố quyết định đến sự hình thành trữ lượng nước dưới đất 2.3.1. Địa chất Cấu trúc - kiến tạo Vùng nghiên cứu nằm trên hai đới cấu trúc Long Đại và Hoành Sơn, thuộc miền uốn nếp Lào Việt. Chúng được cấu thành bởi đầy đủ các phức hệ thạch kiến tạo, trong đó, phức hệ Kainozoi có diện phân bố hầu khắp vùng cát ven biển, gồm thành tạo N eogen và Đệ tứ, chúng phản ánh các hoạt động tân kiến tạo khá mạnh. Các đới cấu trúc trong khu vực gồm Đới Hoành Sơn: N ằm về phía bắc tỉnh Quảng Bình cấu tạo bởi các đá magma phun trào và xâm nhập tuổi Mesozoi sớm. Phía đông nam của đới là trũng sụt Kainozoi đồng bằng Ba Đồn, được lấp đầy các thành tạo trầm tích lục nguyên và lục địa. Trong đó, trầm tích Đệ tứ đa nguồn gốc, chiều dày từ 30 - 70m, chiều dày tăng dần từ rìa đồng bằng về phía biển; Đới Long Đại: nằm về phía nam đứt gẫy sông Rào N ậy, gồm các phức hệ đá phức tạp có tuổi từ Paleozoi đến Kainozoi. Thành phần đất đá hệ Đệ tứ gồm sạn sỏi, cát sét cấu tạo rời rạc. N hìn chung, cấu trúc địa chất và hoạt động tân kiến tạo trong khu vực tạo nên hình thái đồng bằng ven biển, có hướng nghiêng thoải từ tây sang đông và là điều kiện hình thành nên hai tầng chứa nước có triển vọng khai thác là tầng Pleistocen và tầng Holocen. Thành phần thạch học Các tầng chứa nước vùng nghiên cứu được hình thành chủ yếu gồm các trầm tích Đệ tứ (Q) đa nguồn gốc: nguồn gốc sông (aQ23), biển - gió (mvQ23), sông - biển (amQ1, amQ22) và tàn tích, sườn tích (edQ1). Các trầm tích Holocen với thành phần chủ yếu là cát (chiếm trên 84%), phần còn lại là bột, sét, bùn, dăm sạn có chiều dày trung bình 5 - 13m, điển hình là phần cồn cát ven biển có khả năng chứa nước tốt hơn so với các lớp trầm tích Pleistocen. Lịch sử phát triển địa chất với mối tương quan hình thành các tầng chứa nước trong trầm tích Đệ tứ vùng cát ven biển Quảng Bình Sự hình thành các đơn vị chứa nước trong vùng cát ven biển Quảng Bình có diện phân bố trùng khớp với các trầm tích Đệ tứ và có liên quan chặt chẽ với các hoạt động tân kiến tạo, thay đổi mực nước biển trong các kỳ băng hà, gian băng. - 12 -
2.3.2. Đặc điểm địa mạo Đặc điểm chung của dải đồng bằng ven biển Quảng Bình là hẹp và dốc nghiêng dần từ tây sang đông, phía đông được giới hạn với biển bởi các đụn cát, các cửa sông đều hẹp và thường bị thu lại đáng kể vào mùa khô bởi sự kéo dài của các doi cát biển. Với dạng địa hình này là điều kiện hình thành miền cung cấp cho N DĐ từ bề mặt, từ bên sườn đá gốc và tạo nên sự vận động của dòng ngầm. Đặc biệt, nơi địa hình cồn cát N DĐ có dạng thấu kính, bề mặt địa hình thường hay bị biến đổi do quá trình thổi mòn hoặc tích tụ và thường xuất hiện các dòng tạm thời vào mùa mưa. Đặc trưng hình thái địa hình với sườn dốc, nhiều trũng là điều kiện để nước mưa cung cấp cho các tầng chứa nước. 2.3.3. Đặc điểm khí hậu Khu vực nghiên cứu mang đặc trưng của vùng nhiệt đới gió mùa phân hóa thành hai mùa, mùa mưa nhiều (tháng VIII - XII) với lượng mưa chiếm 77% lượng mưa cả năm. Tổng lượng mưa năm trung bình đạt 2.010mm. Trong mùa khô (tháng I - VII) lượng bốc hơi lớn, mưa ít, nền nhiệt cao, gió mạnh đã gây ra thời tiết khô hạn ở khu vực, điều này có ảnh hưởng rất lớn gây biến đổi trữ lượng và chất lượng N DĐ. 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến nước dưới đất 2.4.1. Chế độ thủy văn, hải văn Chế độ thủy văn: Quảng Bình có mạng lưới sông suối khá dày, với năm lưu vực sông gồm Sông Ròn, sông Gianh, sông Lý Hoà, sông Dinh và sông N hật Lệ. Mật độ sông suối vùng ven biển 0,45 - 0,5km/km2. N ước sông nhạt và nước hồ nhìn chung có chất lượng tốt. N DĐ và nước mặt trong vùng cát có mối quan hệ thủy lực với nhau. N ước mặt là nhân tố làm phong phú trữ lượng N DĐ của vùng. Chế độ hải văn: Chế độ triều vùng biển Quảng Bình có đặc điểm bán nhật triều và nhật triều không đều. Ảnh hưởng của thủy triều tới N DĐ qua sự truyền áp và tạo nên kiểu động thái khí hậu - thủy triều của N DĐ vùng ven biển và gây nên xâm nhập mặn tầng chứa nước. 2.4.2. Thổ nhưỡng Đất đồng bằng Quảng Bình chiếm phần lớn đất cát (trên 4,7 vạn ha) phân bố dọc bờ biển từ Quảng Trạch đến Lệ Thuỷ, nhóm đất mặn (3,9 nghìn ha) phân bố phần lớn ở các cửa sông, nhóm đất phù sa (2,3 vạn ha) phân bố ở dải đồng bằng và các thung lũng sông và một số loại đất khác - 13 -
(đất lầy thụt và đất than bùn) phân bố ở các vùng trũng, ngập nước thuộc các huyện Lệ Thuỷ, Quảng N inh. N hìn chung, đất ở vùng nghiên cứu nghèo dinh dưỡng, thành phần cơ giới rời rạc. Đất trong vùng là môi trường tự nhiên quan trọng góp phần hình thành trữ lượng, thành phần hóa học N DĐ và làm thay đổi cả về thành phần lẫn hàm lượng các ion. 2.4.3. Thảm thực vật Thảm thực vật ảnh hưởng đến vận tốc thấm của nước mưa hay bốc hơi nước trong đới thông khí và hàm lượng muối trong lớp thổ nhưỡng. Vùng nghiên cứu có thảm thực vật tự nhiên kém phát triển, chủ yếu là cây thân gỗ, cỏ, cây bụi chịu hạn,...; cây trồng chiếm tỷ lệ lớn nhất dưới dạng cây lương thực, thực phNm. Độ che phủ của thảm thực vật trên các cồn cát tương đối ổn định từ 20 - 35 % và trên miền bằng (trảng cát) có độ che phủ khoảng 40%. 2.4.4. Các nhân tố nhân sinh Phần lớn dân cư trong vùng phân bố rải rác dọc ven biển và các cửa sông, chiếm trên 62% dân số toàn tỉnh, tạo nên một sức ép đáng kể tới tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Trong đó, các hoạt động về khai thác, sử dụng nước, phát triển kinh tế - xã hội đã tác động đến trữ lượng và chất lượng N DĐ trong khu vực. Kết luận chương 2 Vùng cát ven biển Quảng Bình có diện tích gần 1.100km2, chiếm khoảng 40% diện tích tự nhiên tỉnh Quảng Bình và trải rộng trên 4 huyện Quảng Trạch, Bố Trạch, Quảng N inh, Lệ Thủy và thành phố Đồng Hới tạo nên một vùng địa lý đặc trưng của dải ven biển miền Trung. Sự hình thành N DĐ trong trầm tích Đệ tứ vùng nghiên cứu được quyết định bởi các nhân tố cấu trúc, kiến tạo địa chất, thành phần thạch học, địa hình và khí hậu. Chúng hình thành nên hai tầng chứa nước qh, qp và quyết định đến nguồn gốc, dạng tồn tại, mức độ chứa nước cũng như sự hình thành trữ lượng và thành phần hóa học của N DĐ. Các đặc trưng của các nhân tố tự nhiên khác như thủy văn, hải văn, lớp phủ thổ nhưỡng, thảm thực vật cùng với việc khai thác sử dụng nước phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội ở khu vực đã ảnh hưởng đến động thái, điều kiện cung cấp, tiêu thoát và biến đổi trữ lượng, chất lượng N DĐ. - 14 -
CHƯƠ G 3 ĐẶC ĐIỂM ƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙ G CÁT VE BIỂ QUẢ G BÌ H 3.1. Đặc điểm phân bố nước dưới đất 3.1.1. Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Holocen Tầng chứa nước Holocen phân bố chủ yếu dọc theo các bờ sông phía hạ lưu giáp với biển (lớp chứa nước aQ23) và dạng dải song song với đường bờ biển (lớp chứa nước mvQ23, amQ22). Bề dày của các lớp chứa nước trung bình khu vực Quảng Trạch là 13m, Đồng Hới là 9,71m, phần phía nam từ sông N hật Lệ đến Lệ Thủy là 20 - 30m. N ước trong tầng qh lớp trên (aQ23, mvQ23) thuộc loại không áp có hình thể dạng thấu kính. Lớp dưới (amQ21-2) có diện phân bố khá rộng, phần ven biển bị phủ bởi các trầm tích mvQ23, mức độ chứa nước kém, chiều dày thay đổi 1 - 5m. 3.1.2. Phân bố nước dưới đất trong các trầm tích Pleistocen Tầng chứa nước qp trùng với thể địa chất Pleistocen (amQ1), diện phân bố khá rộng, phần lớn diện tích của tầng qp bị phủ bởi tầng qh, chúng chỉ lộ ra ở phía tây Đồng Hới và Quảng Trạch, N DĐ đôi nơi có áp lực yếu. Tầng qp thường có dạng hình nêm, mỏng về phía lục địa và dày lên về phía biển. 3.2. Đặc điểm động thái nước dưới đất 3.2.1. Khu vực động thái khí tượng Phân bố hầu hết diện tích vùng cát ven biển (trừ khu vực giáp biển và cửa sông ven biển) thuộc các lớp chứa nước mvQ23, amQ1 và am,mQ22. Mực N DĐ có chu kỳ dao động đồng pha với lượng mưa và ngược pha với lượng bốc hơi. 3.2.2. Khu vực động thái thủy văn Vùng cát ven biển bị chi phối bởi yếu tố thủy văn trên diện tích không lớn, biên độ dao động mực nước biến đổi theo mùa. Mực nước trong hồ và N DĐ dao động đồng pha theo mùa mưa và mùa khô trong năm. Khu vực thấp trũng thuộc lưu vực sông N hật Lệ biểu hiện kiểu động - 15 -
thái này do sông là chủ yếu. 3.2.3. Khu vực động thái triều Phân bố với dải hẹp dọc ven bờ biển và cửa sông ven biển. N hân tố tác động lớn nhất là thủy triều, sau đó là yếu tố khí tượng và thủy văn gây nên sự dao động đồng pha giữa mực N DĐ và mực triều. Biểu hiện rõ nhất trong các lớp chứa nước mvQ23 (phân bố giáp biển) và aQ2 (phân bố dọc cửa sông ven biển). Dưới ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu toàn cầu, mực nước biển dâng sẽ tác động đến động thái vùng cát ven biển, đặc biệt là kiểu động thái triều sẽ gia tăng diện phân bố. Mực N DĐ trong các lớp chứa nước sẽ tăng cao, đồng thời thể tích tầng chứa nước vùng nghiên cứu bị thu hẹp. 3.3. Sự hình thành trữ lượng nước dưới đất 3.3.1 Cơ sở lý thuyết Các tầng chứa nước nhạt vùng nghiên cứu có diện phân bố trùng với miền cung cấp, nước mưa là nguồn chính hình thành nên trữ lượng động tự nhiên của N DĐ. Thành lập mối Mực nước H (m) quan hệ của mực nước B D theo thời gian dưới Bi ∆H Di dạng đồ thị đường A ∆Hi ∆t C Ai cong gồm nhiều đỉnh ∆t C ∆ ti i ∆Z ∆ti (hình 3), mô tả thời kỳ ∆Zi E Ei nước bắt đầu ngấm Thời gian T (ngày) xuống (đoạn đường cong đi lên và đạt cực guồn: theo Bindeman . (1963) Hình 3: Phân tích biểu đồ dao động mực DĐ đại tại đỉnh) và thời kỳ (Hình 3.3 trong luận án) lượng nước cung cấp chấm dứt (đoạn đường cong đi xuống). Mỗi đợt mưa sẽ tạo ra một trị số dâng cao mực nước là ∆Hi + ∆Zi tương ứng với một lớp nước cung cấp dày µ(∆Hi + ∆Zi), µ là hệ số nhả nước trọng lực. Tổng lượng nước mưa W (mm) cung cấp (n đợt) cho N DĐ sẽ là: n W = µ.∑ (∆H i + ∆Zi ) i =1 - 16 -
Các thành phần tham gia hình thành trữ lượng khai thác tiềm năng được đảm bảo theo cân bằng trong phương trình sau: VT QKTT = QT + α t KT - 17 -
Trong đó: QKTTN (m3/ng) - Trữ lượng khai thác tiềm năng; QTN (m /ng) - Trữ lượng động tự nhiên, QTN = W.F; VTN (m3) - Trữ lượng tĩnh tự 3 nhiên: trữ lượng tĩnh trọng lực: Vtl = µ.h.F và trữ lượng tĩnh đàn hồi: Vđh = µ*.h.F (µ* - độ nhả nước đàn hồi); h (m) - chiều dày trung bình tầng chứa nước; tKT - Thời gian khai thác, chọn tKT = 104ngày; α - Hệ số xâm phạm vào trữ lượng tĩnh tự nhiên (chọn α = 0,3 và F - Diện tích phân bố tầng chứa nước (m). 3.3.2. Các nguồn hình thành trữ lượng nước dưới đất Trữ lượng động tự nhiên: Trữ lượng động tự nhiên N DĐ vùng nghiên cứu có thể phân thành hai giai đoạn hình thành ứng với thời kỳ mưa nhiều từ tháng VIII đến đầu tháng XII và thời kỳ ít mưa từ nửa sau tháng XII đến cuối tháng VII năm sau. Kết quả xác định lượng cung cấp ngấm từ nước mưa cho N DĐ trung bình đạt 15 - 16%. Trữ lượng khai thác tiềm năng: Tổng trữ lượng khai thác tiềm năng N DĐ vùng cát ven biển Quảng Bình đạt 1.850.000m3/ng, được hình thành từ trữ lượng tĩnh tự nhiên 68.000m3/ngày (5%) và toàn bộ trữ lượng động tự nhiên 1.781.000m3/ngày (95%). Do chế độ mưa vùng nghiên cứu có tính phân đới theo mùa, vào mùa mưa nhiều lượng nước chiếm trên 77% tổng lượng mưa cả năm, lượng nước cung cấp cho các tầng chứa nước vì thế cũng có sự phân hóa tương đồng, lưu lượng N DĐ vào mùa mưa đạt 1.425.000m3/ngày và mùa khô 425.000m3/ngày. Đây là một trong những cơ sở để lập kế hoạch khai thác, sử dụng hợp lý N DĐ theo thời gian trong năm (bảng 1). 3.4. guồn gốc và sự hình thành chất lượng nước dưới đất 3.4.1. guồn gốc nước dưới đất N DĐ vùng nghiên cứu được xác định có hai nguồn gốc chính là nguồn gốc ngấm có diện phân bố trùng với các tầng nước nhạt dưới đất và nguồn gốc biển phân bố ở vùng cửa sông ven biển. 3.4.2. Sự hình thành các ion chủ yếu trong nước dưới đất Các ion phổ biến trong N DĐ vùng ven biển thường có (N a + K)+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3- và SO42- và đặc trưng bởi tổng chất rắn hòa tan (TDS). Sự hình thành các ion trong N DĐ chủ yếu thông qua các quá trình hỗn hợp nước, phân tán và tác động của các vi sinh vật. - 18 -
N DĐ trong các tầng chứa nước chịu ảnh hưởng của quá trình ngấm từ nước mưa. Các thành phần của nước mưa tham gia vào N DĐ chủ yếu là các ion Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3- và N a+. Bảng 1: Các thành phần tham gia hình thành trữ lượng tiềm năng nước dưới đất QTN (m3/ngày) QKTTN (m3/ngày) Lưu Tầng Lớp VTN vực chứa chứa 3 (1.000m ) Tổng mùa mưa mùa khô Tổng mùa mưa mùa khô sông nước nước mvQ23 8.833 12.864 9.905 2.959 13.129 10.109 3.020 qh amQ22 Roòn 8.851 73.572 56.650 16.921 73.837 56.855 16.983 qp amQ1 128.778 67.140 51.697 15.442 71.003 54.672 16.331 3 mvQ2 48.467 27.138 20.896 6.242 28.592 22.016 6.576 qh amQ22 583.336 169.875 130.804 39.071 187.375 144.279 43.096 Gianh qp amQ1 83.839 150.756 116.082 34.674 153.271 118.018 35.252 mvQ23 6.020 7.577 5.835 1.743 7.758 5.974 1.784 qh Lý 2 amQ2 46.695 60.531 46.609 13.922 61.932 47.688 14.244 Hòa qp amQ1 37.590 94.630 72.865 21.765 95.757 73.733 22.024 mvQ23 38.085 20.970 16.147 4.823 22.113 17.027 5.086 qh amQ22 Dinh 21.867 36.477 28.088 8.390 37.133 28.593 8.541 qp amQ1 154.840 69.607 53.597 16.010 74.252 57.174 17.078 3 mvQ2 448.819 200.312 154.240 46.072 213.776 164.608 49.169 N hật qh amQ22 166.513 399.147 307.344 91.804 404.143 360.855 107.788 Lệ qp amQ1 518.018 390.711 300.847 89.864 406.251 367.877 109.885 Tổng 2.262.000 1.781.000 1.371.000 409.700 1.850.000 1.250.000 425.000 3.4.3. Thành phần một số nguyên tố thứ yếu trong nước dưới đất N goài các chỉ tiêu chủ yếu trong N DĐ, các nguyên tố thứ yếu gồm các hợp chất của nitơ (N O2-, N O3- và N H4+), thành phần các kim loại, thành phần vi sinh - hóa sinh, độ cứng, nhóm độc tố đã được đánh giá theo các mục đích sử dụng nước. N hìn chung, hàm lượng của chúng thấp, đáp ứng tiêu chuNn cấp nước cho sinh hoạt và các hoạt động KT-XH. 3.4.4. Loại hình hóa học nước dưới đất N DĐ trong vùng nghiên cứu có 3 loại hình hóa học chính: loại hình clorua phân bố dọc cửa sông và vùng tiếp giáp với biển; loại hình bicacbonat phân bố những nơi địa hình thấp trũng ngập nước và loại hình hỗn hợp phân bố trong tầng qp đa phần thuộc loại hình clorua - bicacbonat còn trong tầng qh thuộc loại hình bicacbonat - clorua (hình 4). - 19 -