Mô hình dòng chảy nước dưới đất đảo Côn Sơn - Côn Đảo

Chia sẻ: Nguyễn Thảo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài báo này, phần mềm GMS 10 được lựa chọn sử dụng để mô phỏng dòng chảy nước dưới đất tại đảo Côn Sơn - huyện Côn Đảo. Dựa trên các số liệu quan trắc mực nước, khai thác, bổ cập và bốc hơi theo thời gian kết hợp cùng với lý thuyết về mô hình hóa dòng chảy theo Modflow thì mô hình dòng chảy nước dưới đất tại đảo Côn Sơn được thiết lập.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mô hình dòng chảy nước dưới đất đảo Côn Sơn - Côn Đảo

TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Phần I THUÛY NOÂNG – MOÂI TRÖÔØNG VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 1
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 2 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẢO CÔN SƠN - CÔN ĐẢO GROUNDWATER MODELLING OF CON SON ISLAND - CON DAO ThS. Nguyễn Thị Minh Trang, TS. Lê Đình Hồng, Trường Đại học Bách Khoa – Tp.HCM PGS. TS. Võ Khắc Trí Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam TÓM TẮT Để mô phỏng hệ thống nước dưới đất thì phương pháp mô hình toán thường được sử dụng. Bên cạnh chức năng mô phỏng dòng chảy cho chuỗi thời gian hiện tại thì các mô hình mô phỏng nước dưới đất còn có khả năng dự đoán các thay đổi hay tác động đến các tầng chứa nước dưới đất trong tương lai. Trong bài báo này, phần mềm GMS 10. được lựa chọn sử dụng để mô phỏng dòng chảy nước dưới đất tại đảo Côn Sơn - huyện Côn Đảo. Dựa trên các số liệu quan trắc mực nước, khai thác, bổ cập và bốc hơi theo thời gian kết hợp cùng với lý thuyết về mô hình hóa dòng chảy theo Modflow thì mô hình dòng chảy nước dưới đất tại đảo Côn Sơn được thiết lập. Từ khóa: Mô hình nước dưới đất, GMS, Modflow. ABSTRACT To simulate groundwater system, the method using mathematical models is commonly used. Besides flow simulation functionality for existing time series, groundwater models also have the ability to predict the changes or impacts to groundwater aquifers in the future. In this paper, GMS 10. is used to simulate groundwater flow in Con Son Island - Con Dao district. Based on the groundwater level monitoring data, groundwater extraction data, recharge and evapotranspiration over time combined with theory of groundwater flow modelling MODFLOW, groundwater flow of Con Son island is established. Keywords: Groundwater model, GMS, Modflow. 1. GIỚI THIỆU Mô hình dòng chảy nước dưới đất được sử dụng để mô phỏng sự thay đổi mực nước và lưu lượng dòng chảy trong cân bằng với điều kiện địa chất thủy văn được xác định trong mô hình và có thể mô phỏng sự thay đổi này trong tương lai dựa vào sự thay đổi áp lực trong các tầng chứa nước. Trong bài báo này, phần mềm sử dụng để xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất là Hệ thống mô hình nước dưới đất (Groundwater Modeling System - GMS) phiên bản 10., đây là môi trường đồ họa tổng hợp để mô phỏng dòng chảy nước dưới đất. Có hai cách xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất trong GMS: (1) cách tiếp cận lưới và (2) cách tiếp cận mô hình khái niệm. Bài báo này dùng cách tiếp cận mô VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 3
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 hình khái niệm. Các tiếp cận này liên quan đến việc sử dụng module bản đồ (Map module). Vị trí của các nguồn, điểm, thông số của các lớp như hệ số thấm, các biên mô hình, lượng bổ cập, bốc hơi và số liệu cần thiết khác cho mô hình được xác định dưới dạng các bản đồ trong module này. Mô hình khái niệm là cách thể hiện sơ đồ hóa hệ thống dòng chảy nước dưới đất dưới dạng các bản đồ, sơ đồ khối, mặt cắt làm cơ sở để xây dựng mô hình số. Thực chất của mô hình khái niệm là mô tả và tổ chức số liệu thực địa một cách thích hợp để mô phỏng chính xác nhất hệ thống nước dưới đất. Số liệu trong mô hình khái niệm được tổ chức thành các lớp có thuộc tính như sau: - Lớp nguồn/điểm (Sources/Sinks coverages) thể hiện: Biên của các tầng chứa nước, hình dạng và tương tác của sông, hồ, giếng khoan và lưu lượng khai thác, diện tích của vùng lập mô hình. - Lớp theo diện tích (Areal coverages) thể hiện: lượng bổ cập và lượng bốc hơi; hệ số thấm (nằm ngang và thẳng đứng), hệ số nhả nước trọng lực, hệ số nhả nước đàn hồi của các tầng chứa nước. - Lớp các lỗ khoan quan trắc (Observation coverages) thể hiện: các lỗ khoan quan trắc và cao trình tuyệt đối mực nước của chúng. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT (MODFLOW) Mô hình dòng chảy nước dưới đất được thiết lập từ những hiểu biết mang tính khái niệm của các vấn đề vật lý. Sau đó mô hình sẽ chuyển các vấn đề thuộc về vật lý sang dạng toán học. Theo C.W. Fetter (1992), sự thay đổi độ cao mực nước của nước dưới đất được biểu diễn bằng phương trình vi phân như sau: ∂ ∂h ∂ ∂h ∂ ∂h ∂h (1) ( K xx ) + ( K yy ) + ( K zz ) − W = S s ∂x ∂x ∂y ∂y ∂z ∂z ∂t Trong đó: • Kxx, Kyy, Kzz: hệ số thấm theo phương x, y, z (m/ngày); • h: cốt cao mực nước ở vị trí x, y, z (m) tại thời điểm t; • ∂ , ∂ , ∂ : gradient thủy lực theo 3 phương x, y, z; ∂x ∂y ∂z • W = W(x,y,z,t): modul dòng ngầm (lượng bổ cập hay thoát) của nước dưới đất tại vị trí (x,y,z) và thời điểm t; • Ss: hệ số nhả nước; • Ss = Ss(x,y,z), Kxx = Kxx(x,y,z), Kyy = Kyy(x,y,z), Kzz = Kzz(x,y,z) là các hàm phụ thuộc vào vị trí không gian x, y, z. Sự vận động của nước dưới đất trong tầng chứa nước rất đa dạng vì cấu tạo của tầng chứa nước có thể là đồng nhất hay không đồng nhất, đẳng hướng hay dị hướng, phân lớp hay không phân lớp, đáy cách nước nằm ngang hay nghiêng, chiều dày tầng chứa nước ổn định hay thay đổi, nước tầng chứa nước có áp hay không áp, có biên hay 4 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 không có biên, vận động ổn định hay không ổn định… Vì vậy, phương trình vi phân vận động của nước dưới đất trước đây mới chỉ giải quyết được một vài khía cạnh nêu trên. Tuy nhiên, phương trình (1) là mô tả động thái mực nước trong điều kiện môi trường không đồng nhất và dị hướng, có thể giải quyết được vấn đề sự vận động của nước dưới đất hợp lý nhất. Phương trình này cùng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của tầng chứa nước tạo thành một mô hình toán học về dòng chảy nước dưới đất. Để giải phương trình trên, người ta phải tìm hàm số h (x, y, z, t), thỏa mãn (1) và thỏa mãn các điều kiện biên. Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản chất của dòng chảy, từ đó có thể tính được trữ lượng động của tầng nước cũng như tính toán các hướng của dòng chảy. Việc tìm ra hàm giải tích h (x, y, z, t) cho phương trình (1) thường là rất khó. Trên thực tế, ngoại trừ một số rất ít trường hợp, phương trình (1) là phương trình không thể giải được bằng phương pháp giải tích. Do đó người ta buộc phải giải bằng phương pháp gần đúng. Một trong các phương pháp giải gần đúng ở đây được áp dụng cho bài toán này là phương pháp sai phân hữu hạn. 3. MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT (MHDCNDĐ) ĐẢO CÔN SƠN 3.1. Sơ đồ hóa vùng nghiên cứu Căn cứ điều kiện tự nhiên và đặc điểm cấu trúc địa chất thủy văn (ĐCTV) của đảo Côn Sơn, hệ thống nước dưới đất (NDĐ) của đảo được sơ đồ hóa như sau: - Vùng lập MHDCNDĐ được giới hạn bởi bờ biển phía nam và đường phân thủy của các núi đá ở các phía còn lại (xem Hình 1). - Các lớp tính toán: MHDCNDĐ được xây dựng thành 2 lớp: Lớp trên mô Hình 1. Sơ đồ hóa vùng nghiên cứu phỏng các trầm tích bở rời Kainozoi và lớp dưới mô phỏng đá Mezozoi. - Đặc điểm thủy lực và điều kiện biên (xem Hình 2): + Lớp 1: Chiếm diện tích khoảng 6 km2 ở trung tâm vùng tính toán, được xem như là lớp không áp hoặc có áp yếu cục bộ không đồng nhất về tính thấm. Phần rìa phân bố tiếp xúc với các đá Mezozoi bề dày vát mỏng và được xem là biên không dòng chảy (biên loại II - Q = 0) (xem Hình 3). Phần phía Hình 2. Điều kiện biên vùng nghiên cứu nam tiếp xúc với biển, chủ yếu là thoát nước VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 5
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 và lượng nước thoát ra phụ thuộc chênh lệch áp lực của tầng chứa nước và mực nước biển do đó sẽ được xem là biên tổng hợp (biên loại III - lưu lượng phụ thuộc mực nước). + Lớp 2: Chiếm toàn bộ diện tích vùng tính toán, được xem như là lớp không hoặc bán áp không đồng nhất về tính thấm. Phần rìa của MHDCNDĐ dọc theo đường phân thủy được xem như là biên không dòng chảy (biên loại II - Q = 0) (xem Hình 4). Phần phía nam tiếp xúc với biển, chủ yếu là thoát nước và lượng nước thoát ra phụ thuộc chênh lệch áp lực của tầng chứa nước và mực nước biển do đó sẽ được xem là biên tổng hợp (biên loại III). Hình 3. Điều kiện biên loại II của lớp 1 Hình 4. Điều kiện biên loại II của lớp 2 Ghi chú: - Biên loại II là điều kiện biên dòng chảy được xác định trước (còn gọi là điều kiện biên Neumann). Đó là các ô mà lưu lượng dòng chảy qua biên được xác định trước trong suốt bước thời gian tính toán. Trường hợp không có dòng chảy như trong bài toán này thì lưu lượng được xác định bằng không. - Biên loại III là điều kiện biên lưu lượng trên biên phụ thuộc vào mực nước (còn gọi là điều kiện biên Cauchy hoặc biên hỗn hợp). Đối với bài toán này, điều kiện biên được xem là biên tổng hợp bởi do dòng chảy qua biên phụ thuộc vào sự chênh lệch áp lực của tầng chứa nước và mực nước biển. Biên tổng hợp cho phép dòng thấm từ tầng chứa ra biển và ngược lại (xem Hình 5). Lưu lượng dòng thấm qua biên được tính theo công thức: Hình 5. Điều kiện biên tổng hợp Qb = Cb(hb - h) của lớp 1 và lớp 2 Trong đó: • Cb: hệ số sức cản thấm của biên tổng hợp; • hb: mực nước hay mực áp lực của ô lưới (i, j, k), m; • h: mực nước biển tại ô lưới (i, j, k), m. 6 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 3.2. Quy trình thực hiện MHDCNDĐ Quy trình thực hiện một MHDCNDĐ được trình bày ở Hình 6. Sai số Bước Chu kỳ Hình 6. Quy trình các bước thực hiện MHDCNDĐ 3.3. Lưới của mô hình - Lưới tính toán hai chiều (2D Grid): vùng lập mô hình có diện tích 12,5 km2, được phân thành 80 hàng và 102 cột, với các ô lưới có kích thước tương ứng là 50 x 50 m (xem Hình 7). VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 7
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 - Lưới tính toán ba chiều (3D Grid): được phân thành 80 hàng và 102 cột và số lớp là 2, được sử dụng để mô phỏng cấu trúc không gian của các tầng chứa nước (xem Hình 8). Hình 7. Lưới tính toán 2 chiều - 2D Grid Hình 8. Lưới tính toán 3 chiều - 3D Grid 3.4. Dữ liệu đầu vào mô hình - Chiều sâu phân bố các lớp: Sử dụng bản đồ địa hình tỉ lệ 1/10.000 đã được số hóa. Các đường bình độ được chuyển thành điểm cao trình kết hợp cùng các điểm cao trình sẽ được nhập vào MHDCNDĐ. - Các thông số ĐCTV cần nhập vào MHDCNDĐ gồm: hệ số thấm (thẳng đứng Kh và nằm ngang Kv), hệ số nhả nước (đàn hồi SS* và trọng lực Ss). Giá trị các thông số được chọn từ kết quả bơm thí nghiệm từ các báo cáo trước kết hợp việc phân tích độ hạt tại các lỗ khoan nghiên cứu trong vùng. - Lượng bổ cập và bốc hơi: có giá trị ban đầu được chọn theo tài liệu lượng mưa trung bình tháng của trạm khí tượng thủy văn Côn Đảo kết hợp độ hạt đất đá tại từng khu vực, độ dốc của địa hình và thảm thực vật. - Hệ thống lỗ khoan quan sát và mực nước ban đầu: Hệ thống lỗ khoan quan trắc tại Thung lũng Côn Sơn bao gồm 12 vị trí quan trắc mực nước trong lớp 1 (xem Hình 9). Mạng quan trắc tài nguyên nước tại huyện Côn Đảo được thực hiện ở 4 giai đoạn: 2005-2006; 2008-2009, 2011-2012 và 2014-2015. Cao trình mực nước ban đầu dùng cho tính toán MHDCNDĐ sẽ được sử dụng là trường dòng chảy tạo thành từ dữ liệu cao trình mực nước đo được vào thời điểm tháng 10/2005. Hình 9. Bản đồ vị trí các lỗ khoan quan trắc 8 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 4. KẾT QUẢ 4.1. Kết quả mô hình MHDCNDĐ Đảo Côn Sơn MHDCNDĐ đã được hiệu chỉnh theo 79 bước tính toán (thời gian 1 tháng/ bước) từ thời điểm 10/2005 đến hết tháng 5/2015 với sai số từng bước được trình bày ở mục 4.2 dưới đây cho thấy mức độ tin cậy của công tác mô phỏng hệ thống NDĐ ở Đảo Côn Sơn – Huyện Côn Đảo. Kết quả đã xác lập trường dòng chảy cho từng bước tính toán thể hiện trường mực nước thay đổi giữa hai mùa điển hình là mùa mưa (tháng 9) và mùa khô (tháng 4) cho các năm tương ứng với 4 giai đoạn quan trắc lấy mẫu 2005– 2006; 2008–2010; 2011–2012; 2014–1015 (xem từ Hình 10 đến Hình 17). Hình 10. Cao trình mực nước tầng Hình 11. Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 04/2006 Pleistocen tháng 09/2006 Hình 12. Cao trình mực nước tầng Hình 13. Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 04/2008 Pleistocen tháng 09/2008 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 9
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Hình 14. Cao trình mực nước tầng Hình 15. Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 04/2011 Pleistocen tháng 09/2011 Hình 16. Cao trình mực nước tầng Hình 17. Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 09/2014 Pleistocen tháng 04/2015 Nhận xét: Kết quả tính toán mô phỏng và quan trắc động thái nước tại 12 trạm quan trắc của đảo Côn Sơn cho thấy động thái của tầng chứa nước Pleistocen thay đổi theo mùa: vào mùa mưa tức là từ tháng 5 do có lượng bổ cập, mực nước bắt đầu dâng cho đến hết tháng 10, nhiều trạm quan trắc đạt mực nước cực đại vào tháng 10, còn một số khác đạt mực nước cực đại sớm hơn vào tháng 9 (tại các trạm quan trắc CS1, CS7) và muộn hơn vào tháng 11 (tại các trạm quan trắc CS2, CS4, CS5). Sau khi mực nước đạt cực đại thì mùa khô bắt đầu, lượng mưa giảm dần và không mưa, nên mực nước giảm dần đều và đạt cực tiểu vào cuối tháng 4 đến cuối tháng 5 và vượt qua vào đầu tháng 6. Như vậy mùa khô có khi kéo dài hơn thường kỳ là 1 tháng (mùa khô 7 tháng). Hiện tượng này là bất thường, có lẽ do ảnh hưởng của lượng khai thác nước dưới đất và sự biến đổi bất thường của khí hậu. 4.2. Kết quả hiệu chỉnh mô hình MHDCNDĐ Mô hình được hiệu chỉnh bằng phương pháp thử dần để giảm sự khác biệt giữa cao độ tuyệt đối mực nước dưới đất quan trắc và cao độ tuyệt đối mực nước dưới đất do 10 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 mô hình tính toán tại 12 lỗ khoan quan trắc. Trong quá trình hiệu chỉnh, hệ số thấm, hệ số nhả nước đàn hồi và cao độ tuyệt đối mực nước tại các biên mực nước xác định được điều chỉnh. Mức độ tin cậy của mô hình sau khi hiệu chỉnh, được kiểm chứng bằng 2 cách: Cách 1- So sánh giá trị chênh lệch giữa cao độ tuyệt đối mực nước dưới đất quan trắc và cao độ tuyệt đối mực nước dưới đất do mô hình tính toán tại 12 lỗ khoan quan trắc. Nếu giá trị chênh lệch nằm trong khoảng ± 1,0 m thì mô hình có thể chấp nhận được (xem Hình 18). Cách 2- Giảm đến mức nhỏ nhất có thể các loại sai số: sai số trung bình; sai số trung bình tuyệt đối; sai số trung bình quân phương (xem Bảng 1). a. Sai số trung bình: n ME = ∑ (hob. − hsim. ) i / n i =1 b. Sai số trung bình tuyệt đối: n MAE = (∑ (hob. − hsim ) i / n i =n c. Sai số trung bình quân phương: n RMSE = [∑ (hob − hsim ) i2 / n]0,5 i =1 Trong các công thức nêu trên hob. và hsim. lần lượt là mực nước quan trắc và mực nước tính toán; n là số điểm chỉnh lý. Hình 18. Đồ thị so sánh giữa giá trị cao trình mực nước quan trắc và cao trình mực nước tính toán tại trạm quan trắc CS2 điển hình trong mô hình Modflow VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 11
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 Bảng 1. Thống kê các loại sai số của mô hình tại từng thời điểm tính toán Các loại sai số Các loại sai số Thời điểm Sai số Sai số Sai số trung Thời điểm Sai số Sai số trung Sai số trung tính toán trung trung bình bình tính toán trung bình bình bình tuyệt đối quân phương bình tuyệt đối quân phương 11/2005 0,19 0,42 0,52 11/2008 -0,43 0,50 0,61 12/2005 -0,05 0,43 0,50 12/2008 -0,29 0,48 0,57 01/2006 0,07 0,37 0,45 01/2009 -0,27 0,46 0,54 02/2006 0,26 0,46 0,55 02/2009 -0,10 0,36 0,42 03/2006 0,33 0,45 0,54 03/2009 0,08 0,40 0,49 04/2006 0,32 0,39 0,50 04/2009 0,22 0,49 0,53 05/2006 0,28 0,41 0,53 05/2009 0,30 0,48 0,54 06/2006 0,30 0,37 0,48 06/2009 0,39 0,47 0,55 07/2006 0,08 0,31 0,42 07/2009 0,39 0,55 0,64 08/2006 0,02 0,46 0,56 08/2009 0,22 0,54 0,56 09/2006 -0,11 0,47 0,54 09/2009 0,00 0,53 0,60 10/2006 -0,02 0,45 0,51 10/2009 0,02 0,54 0,61 03/2008 -0,15 0,40 0,48 11/2009 -0,17 0,57 0,63 04/2008 0,10 0,40 0,50 12/2009 -0,08 0,48 0,57 05/2008 0,25 0,41 0,46 01/2010 -0,27 0,52 0,59 06/2008 0,26 0,40 0,52 02/2010 -0,13 0,48 0,54 07/2008 0,14 0,54 0,73 03/2010 0,10 0,45 0,55 08/2008 -0,15 0,49 0,59 04/2010 0,24 0,54 0,59 09/2008 -0,17 0,50 0,59 05/2010 0,34 0,52 0,58 10/2008 0,19 0,42 0,52 06/2010 0,34 0,45 0,52 07/2010 0,29 0,45 0,56 03/2012 0,05 0,31 0,41 08/2010 0,14 0,47 0,51 04/2012 0,08 0,28 0,33 09/2010 -0,08 0,53 0,59 05/2012 0,16 0,27 0,33 10/2010 -0,06 0,57 0,62 06/2012 0,23 0,35 0,42 11/2010 -0,21 0,55 0,61 07/2012 0,27 0,45 0,56 12/2010 -0,13 0,39 0,48 05/2014 0,15 0,44 0,53 01/2011 -0,19 0,45 0,51 06/2014 0,33 0,52 0,66 02/2011 -0,06 0,39 0,47 07/2014 0,22 0,43 0,52 03/2011 0,14 0,38 0,48 08/2014 0,10 0,37 0,47 04/2011 0,18 0,31 0,37 09/2014 0,04 0,42 0,50 05/2011 0,28 0,30 0,42 10/2014 -0,02 0,46 0,53 06/2011 0,30 0,36 0,45 11/2014 0,03 0,42 0,50 07/2011 0,40 0,48 0,54 12/2014 0,02 0,38 0,44 08/2011 0,36 0,45 0,53 01/2015 0,00 0,36 0,45 09/2011 0,29 0,44 0,56 02/2015 0,06 0,40 0,47 10/2011 0,25 0,52 0,57 03/2015 0,12 0,38 0,44 11/2011 0,14 0,44 0,50 04/2015 0,19 0,31 0,39 12/2011 0,01 0,47 0,52 05/2015 0,15 0,35 0,42 01/2012 -0,13 0,42 0,50 06/2015 0,23 0,37 0,44 02/2012 -0,09 0,39 0,45 12 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 5.1. Đánh giá động thái mực nước Cao trình mực nước trung bình năm từ 1,49 m (CS7) đến 3,78 m (CS5), cao trình mực nước Max từ 1,95 m (CS7) đến 4,53 m (CS8), cao trình mực nước Min từ 1,02 m (CS7) đến 3,29 m (CS5). Tại đảo Côn Sơn có hệ thống khai thác nước dưới đất gồm 20 giếng đặt ven hồ Quang Trung 1. Lượng khai thác trung bình từ 2.162 m3/ngày đến 2.947 m3/ngày, trong đó 5 giếng mới đưa vào khai thác từ tháng 5/2012 chiếm 1.109 m3/ngày. Như vậy, do khai thác mà mực nước dưới đất hạ thấp và tạo thành một phễu hạ thấp xung quang hồ Quang Trung. Ngoài ra mực nước hạ thấp mạnh vào cuối mùa khô còn bởi do không có sự cung cấp của nước mưa, bốc hơi mạnh và sự thoát nước tự nhiên ra biển. Tuy nhiên ở các khu vực bị ảnh hưởng của khai thác, mực nước hạ thấp không lớn và nằm trên mực nước hạ thấp cho phép. 5.2. Đánh xu hướng thay đổi mực nước dưới đất ở giai đoạn từ 2005-2006 đến 2014-2015 Cao trình mực nước trung bình, cao trình mực nước đạt giá trị Max và Min ở các trạm quan trắc trong giai đoạn 2014-2015 là cao hơn so với giai đoạn 2011-2012. Cao trình mực nước trung bình cao hơn từ 0,03 m đến 0,41 m, giá trị mực nước Max cao hơn từ 0,00 m đến 1,00 m, riêng trạm quan trắc CS4 và CS10 mực nước Max thấp hơn 0,01 m. Mực nước Min cao hơn từ 0,02 m đến 1,00 m. Điều này cho thấy có thể lượng khai thác nước ổn định và cũng do lượng mưa năm 2014-2015 (1.447 mm) cao hơn giai đoạn 2011-2012 (1.372 mm). Như vậy với lượng khai thác ổn định xung quanh giá trị 2.500 m3/ngày thì mực nước trung bình trong tầng chứa nước Pleistocen sẽ ổn định nếu điều kiện khí tượng không thay đổi đột biến. Tại hồ Quang Trung ở giai đoạn 2014-2015 mực nước trung bình cao hơn 0,16 m, nhưng ở hồ An Hải lại thấp hơn 0,04 m so với giai đoạn 2011-2012. So sánh cao trình mực nước trung bình, mực nước đạt giá trị Max và Min ở các trạm quan trắc trong giai đoạn 2011-2012 với giai đoạn 2005-2006 cho thấy thấp hơn. Cao trình mực nước trung bình thấp hơn từ 0,23 m đến 1,12 m, giá trị Max thấp hơn từ 0,03 m đến 1,32 m, riêng trạm quan trắc CS8 mực nước cao hơn 0,04 m. Mực nước Min thấp hơn từ 0,27 m đến 2,23 m. Điều này cho thấy có thể lượng khai thác nước gia tăng trong nhưng năm gần đây và cũng do lượng mưa năm 2011 (1.372 mm) giảm so với lượng mưa trung bình từ 1995 - 2004 (2.099 mm). Do lượng mưa giảm nên mực nước ở Hồ Quang Trung và An Hải cũng giảm. So sánh cao trình mực nước ở các trạm quan trắc giai đoạn 2008-2010 với giai đoạn 2011-2012, cao trình mực nước trung bình thấp hơn từ 0,17 m đến 2,13 m (riêng hai trạm quan trắc CS1 và CS4 gần vị trí hồ An Hải mực nước cao hơn từ 0,01 m đến 0,77 m) , giá trị Max thấp hơn từ 0,01 m đến 2,65 m. Mực nước Min thấp hơn từ 0,01 m đến 1,78 m. 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với mục tiêu chính là mô phỏng sự thay đổi mực nước và lưu lượng dòng chảy VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 13
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 trong cân bằng với điều kiện địa chất thủy văn tại thời điểm hiện tại và dự báo sự thay đổi này trong tương lai (dựa vào sự thay đổi áp lực trong các tầng chứa nước), đồng thời tạo tiền đề cho việc mô phỏng lan truyền ô nhiễm trong vùng nghiên cứu, mô hình dòng chảy nước dưới đất tại đảo Côn Sơn - Huyện Côn Đảo được thiết lập. Hệ thống nước dưới đất trong vùng lập mô hình được mô phỏng bằng 2 lớp, trong đó lớp 1 là lớp chứa nước chủ yếu và là tầng sản phẩm phục vụ các hoạt động khai thác nước dưới đất tại đảo Côn Sơn. Sau khi được hiệu chỉnh, các giá trị tính toán của mô hình nằm trong khoảng sai số chấp nhận được. Kết quả của mô hình có thể sử dụng được trong quy hoạch khai thác, trong đánh giá các ảnh hưởng đến mực nước dưới đất của các dự án khai thác nước, các phương án bố trí các bãi giếng khai thác hoặc trong nghiên cứu lan truyền ô nhiễm đến các tầng chứa nước dưới đất... Về cao trình mực nước, nhìn chung mô hình cho thấy xu hướng dòng chảy nước dưới đất tầng Pleistocen theo hướng đông – nam về phía biển. Riêng khu vực xung quanh hồ Quang Trung, do có hệ thống giếng khai thác với lưu lượng đạt gần 2.500 m3/ngày nên cao trình mực nước dưới đất hạ thấp và tạo thành một phễu hạ thấp xung quang hồ. Để tăng mức độ tin cậy của mô hình, kiến nghị thực hiện bổ sung một số công việc như sau: - Cập nhật liên tục tài liệu về sự biến đổi cao trình mực nước dưới đất theo thời gian. Đây là tài liệu quan trọng để xác định các điều kiện biên và để hiệu chỉnh mô hình. - Điều tra, thống kê và thường xuyên cập nhật hiện trạng khai thác nước dưới đất. Kết quả của công tác này sẽ cho phép đánh giá sự thay đổi theo thời gian của các ảnh hưởng khai thác nước dưới đất tới trữ lượng và chất lượng nước dưới đất. - Sử dụng mô hình đã được xây dựng để đánh giá và dự báo tác động của các kế hoạch khai thác hay các tác nhân gây ô nhiễm đến các tầng chứa nước dưới đất. Xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam đã cho phép sử dụng các tài liệu liên quan đến đặc điểm tự nhiên địa chất, địa chất thủy văn, số liệu quan trắc tại vùng Côn Đảo trong nghiên cứu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. C. W. Fetter, “Contaminant Hydrogeology,” New York: Macmillan Publishing Company, 1992. 2. Ngô Đức Chân, “Đánh giá trữ lượng nước dưới đất vùng Côn Đảo bằng phương pháp mô hình”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2009, tr. 80 - 122. 3. Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng, đề xuất các giải pháp phát triển, khai thác, sử dụng và quản lý tổng hợp tài nguyên nước cho huyện Côn Đảo’’, Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam, 2011. 4. Báo cáo vận hành mạng quan trắc tài nguyên nước trên địa bàn Huyện Côn Đảo, Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam, 2014. Người phản biện: GS. TS. Tăng Đức Thắng 14 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM