KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 88 (3/2024)
73
BÀI BÁO KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT
TRONG CÁC GIỒNG CÁT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BẾN TRE
BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH SỐ
Trần Văn Quang
1
, Nguyễn Thị Nhớ
2
, Nguyễn Huy Vượng
3
Tóm tắt: Nghiên cứu này tnh bày kết quđánh giá tài ngun ớc ới đất cho thấu nh nước nhạt
trongc giồng cát tỉnh Bến Tre. Kết quả cho thấy, thấu kính ớc nht trong giồng cát thành phn chủ
yếu cát hạt mn, u vàng, m ghi thuộc thống Holocen nguồn gốc biển gió (mvQ
23
). ớc ngt tồn tại
trong giồng cát dng tầng chứaớc l hổng, không áp, nguồn c cung cấp chủ yếu từ nướca i trên
bề mặt thm xung, mực nước ngầm thay đổi theo mùa và thay đổi từ 0,1 đến 2,5m. Tài ngun c i
đất củac thu kính nước trong các giồng cát tỉnh Bến Tre là 47746 m
3
/ngđ, trữ lượng thể khai thác đ
đảm bảo an tn là 11040 m
3
/ngđ, chiếm 23,1% trữ lượng tài nguyên ớc dưới đất.
Từ khóa: Tài nguyên nước dưới đất, trữ lượng có thể khai thác, giồng cát, Bến Tre.
1. ĐẶT VẤN Đ
*
Vùng khan hiếm nước ven biển tinh Bến Tre
gồm: huyện Bình Đại, Ba Tri và Thạnh Phú cùa
tỉnh Bến Tre, phần cuối cùng giáp biền cùa ba
lao với din tích tự nhiên khoảng 116.700 ha,
dân s của vùng khoáng 4.571.707 người. Tình
hình sử dụng nước sinh hoạt cùa nhân dân đây
còn vô cùng khó khăn, nhất vào những tháng
khô hạn trong những năm qua. Trên địa bàn tỉnh
Bến Tre 68 công trình cấp nước do nhiều t
chức quản gồm: Công ty Cổ phần Cấp thoát
nước Bến Tre, Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh
môi trường nông thôn và các đơn vị tư nhân. Tổng
công suất của các hệ thống cấp nước hiện nay trên
200.000 m3/ngày đêm t nguồn ớc mặt, cung
cấp cho trên 240.000 hộ dân. Ngoài hệ thống công
trình cung cấp nước tập trung, thì vùng giồng
cát, ven biển các huyện nh Đại, Ba Tri, Thạnh
Phú, Giồng Trôm nguồn cung cấp một phần t
khong 4.200 giếng khoan, 6.100 giếng đào. Chất
lượng nguồn nước này tuy không đảm bảo nhưng
nguồn nước quý gtrong trường hợp hn mn,
thiếu nước ngọt diễn ra gay gắt.
Trước đây đã các nghiên cứu về hình
hoá hệ thống dòng chảy nước dưới đất khu vc
1
Viện Công nghệ môi trường và biến đổi khí hậu
2
Trường Đại học Thủy li
3
Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
ĐBSCL như: hình hóa nước ngầm để quản
nước ngầm vùng ven biển khu vực đồng bằng
sông Cửu Long, Việt Nam (Nguyen Dinh Giang
NAM, et al 2017). Đánh gtiềm năng nước dưới
đất tỉnh Bến Tre (Trung Tâm QH &ĐTTNNQG,
2018). Xâm nhập mặn ng cường các tầng
ngậm nước ven biển do khai thác nước ngầm quá
mức: nghiên cứu trường hợp đồng bằng sông
Cửu Long, Việt Nam (Đang An Tran, et al 2022).
Phát trin bền vững nước ngầm vùng ven biển Trà
Vinh Vit Nam trong điều kiện xâm nhập mặn
và biến đổi khí hậu (Yangxiao Zhou, et al 2023).
Đánh giá tài nguyên nước dưới đất trong các thành
tạo bở rời thung lũng Mường Thanh bằng phương
pháp mô hình số (Nguyn Huy Vượng, nnk 2021).
Tuy nhiên việc đánh gtrữ lượng nước dưới đất
trong các giồng cát ven biển tỉnh Bến Tre chưa
được nghiên cứu. Việc nghiên cứu, đánh giá i
nguyên ớc trong các giồng cát hết sức ý
nga trong việc quản khai thác, bảo v nguồn
tài nguyên quý giá này. Trên sở phân tích cấu
trúc địa chất thủy văn, động thái nước dưới đất, sử
dụng phần mềm Visual Modflow để thiết lập i
toán 2 chiều (2D) cho cả trạng thái ổn định
không ổn định của tầng chứa nước nghiên cứu,
trình y kết quả đánh giá tài nguyên nước dưới
đất cho các thấu kính nước nhạt trong các giồng
cát tỉnh Bến Tre.
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 88 (3/2024)
74
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đặc điểm đa chất thy n các giồng cát
Trên địa bàn tỉnh Bến Tre các giồng cát tồn tại
dưới các dải mỏng song song với nhau và song song
với đường bờ biển (hình 1) với tổng diện ch phân
b vào khoảng 12179 ha, có kích thước kc nhau
vchiều rộng, chiều dài, với chiều rộng 100-620m,
chiều dài 1200-7200m. Thấu kính nước nhạt trong
giồng t thành phần chyếu là cát hạt mịn, nâu
vàng, xám ghi thuộc thống Holocen nguồn gốc biển
gió (mvQ
23
). Nước ngọt tồn tại trong giồng cát dạng
tầng chứa nước lỗ hổng, không áp, nguồn nước cung
cấp chyếu từ nước mưa, mực nước ngầm thay đổi
theo a thường từ 0,1 đến 2,5m. Giồng cát
chiều dày thay đổi t 2,0 đến 10,0 m, trung bình
6,0m trong đó dày nhất đỉnh mỏng dần vhai
bên chân giồng.
Hình 1. Sơ đồ phân bố các giồng cát trên
địa bàn tỉnh Bến Tre
Theo kết quả kho t của đề i cho thấy địa
tầng khu vực bao gồm các lớp sau:
- Lớp 1a: Sét pha u m nâu trng thái do
mềm. Nguồn gốc biển đm lầy (mbQ
23
). Lớp
y chủ yếu pn btrên mặt hai bên cn
Giồng t bắt gặp hầu hết c hố khoan khảo
sát nằm hai bên chân ging trên bề mặt
ngoài ging cát. Bề y lớp thay đổi từ 2.0m
đến n 3.0m.
- Lớp 1: t pha mịn, u vàng u đỏ, m ghi
thuộc thống Holocen nguồn gốc biển (mvQ
22-3
):
Tầng này phân bđsâu từ 0 m đến 8,3m. Bề
dày lớp thay đổi từ 2.3m đến 8.3m
- Lớp 2: Sét, sét bột màu xám xanh, chứa di
tích vỏ sò, chiều dày chưa xác định hết qua lỗ
khoan nông; thuộc trầm tích biển tiến Holocen
giữa (mQ
22
)
Mặt cắt địa chất thủy văn đặc trưng ngang các
giồng cát được thể hiện tại (hình 2).
Hình 2. Mặt cắt địa chất thy văn đặc trưng
ngang các giồng cát tỉnh Bến Tre
Đặc đim động thái nước dưới đất trong các
giồng cát được xây dựng trên sở kết quả quan
trắc mực nước ngầm trong các giếng quan trắc từ
ngày 1/6/2022 đến ny 31/5/2023. Quan hệ giữa
lượng mưa và mực nước ngầm trong các giồng cát
được thể hiện trong các hình vẽ từ (hình 3 đến
hình 6), ợng mưa được thu thập từ các trạm
V.rain tại các khu vc bố tri giếng quan trắc.
Từ hình 3 đến hình 6 cho thấy mực nước ngầm
trong các giồng cát thay đổi theo mùa từ 0,1 đến
2,5m. Quan h gia mực nước ngầm lượng
mưa ơng đối đồng điệu ít sự trễ pha. Từ
kết quả phân tích cấu trúc địa chất thủy văn
động thái nước dưới đất cho thấy nguồn gc hình
thành của nước ngọt trong các giồng cát tỉnh Bến
Tre chủ yếu do nước mưa rơi trên bề mặt ngấm
xuống các nguồn khác không đáng kể.
Hình 3. Quan hệ giữa mực nước ngầm trong các
giồng cát huyện Thạnh Phú và lượng mưa.
(số liệu mưa ti trạm V.rain Phú Khánh)
Giồng cát
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 88 (3/2024)
75
Hình 4. Quan hệ giữa mực nước ngầm trong các
giồng cát huyện Bình Đại và lượng mưa.
(số liệu mưa ti trạm V.rain Định Trung)
Hình 5. Quan hệ giữa mực nước ngầm trong các
giồng cát huyện Ba Tri và lượng mưa.
(số liệu mưa ti trạm V.rain An Ngãi Trung)
Hình 6. Quan hệ giữa mực nước ngầm trong các
giồng cát huyện Ba Tri và lượng mưa. (lượng mưa
được thu thập tại trạm khí tượng thủy văn Ba Tri)
2.2. Phương trình dòng chảy nước dưới đất
Phương trình ng chảy NDĐ trong điều kin
môi trường không đồng nhất và dị hướng như sau:
xx yy zz s
h h h h
K K K W S
x x y y z x t
(1)
Trong đó: K
xx
, K
yy
, K
zz
: các hệ số thấm theo
phương x,y và z; S
s
: hệ snhả c; h: cao đ
mực nước tại thời điểm t; W: đun ng
ngầm, hay g trbcập, g trtht đi của
nước ngầm ti vt (x, y, z) thời điểm t; W(x,
y, z, t) hàm s phụ thuộc o thời gian và
không gian (x, y, z). Phương trình (1) cùng với
c điều kiện bn, điều kiện ban đầu của tầng
chứa nước tạo tnh một nh tn học về
ng chảy NDĐ
2.3. Mô hình số khu vực nghiên cu
Các yếu tố đầu vào cần thiết để thiết lập
hình bao gồm: (1) Bản đđa hình t lệ 1/50.000
sử dụng hệ toạ độ VN 2000; (2) Bản đđịa chất
thuvăn tỷ l1/50.000. (3) Dữ liệu chi tiết về các
thông s địa chất và thu văn. (4) Số liệu quan
trắc nước dưới đất tại các giếng và giồng cát trong
khong thời gian từ 01/6/2022 đến 30/05/2023.
a. Chia ô lưới tính toán
Vùng hình, phân chia thành các bước lưới
80m x 80m. Việc phân chia mô hình ới tính toán
cho ba khu vực nghiên cứu thể hiện tại (hình 7).
a) Khu vực huyn Ba Tri b) Khu vực huyện Bình Đại c) Khu vực huyn Thạnh Phú
Hình 7. Mô hình chia lưới tính toán
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 88 (3/2024)
76
b. Phân lớp mô hình
Mô hình phân thành 02 lớp dựa trên thành phần
thạch học như sau:
- Lớp 1: Đây là lớp chứa ớc của các giồng
cát trong trầm tích thuộc thống Holocen. Được
xác định là lớp ưu tiên trong mô hình.
- Lớp 2: Lớp y bao gồm các lớp thấm nước
yếu trong trầm tích thuộc thống Holocen
c. Điều kiện biên mô hình
- Biên b cập (Recharge) biên bốc hơi
(Evapotranspition): G trmưa bốc hơi được
lấy bằng giá trtrung nh tháng từ năm 2010 đến
2021 tại trạm Càng Long trạm Ba Tri: Lượng
mưa cung cấp cho nước dưới đất bằng 5% đến
15% lượng mưa tùy theo thảm phủ khu vực b
tông hóa. Lượng bốc hơi bề mặt được lấy bằng
30% giá trị bốc hơi, đsâu tới hạn dưới mặt đất
không còn giá trị bốc hơi là 3m.
- Biên Constant-Head: Mục tiêu là tính toán trữ
lượng cho các giồng cát. vậy chúng tôi chọn
giá trị mực nước bằng 0m tại các sông suối, kênh,
rạch trong khu vực.
- Biên Constant Concentration (biên mặn):
Theo s liệu tổng hợp kết quả điều tra, thu thập
cho thấy vùng mặn (M>1,5g/l). Do đó, tại các
vùng mặn thể coi biên Constant
Concentration. Biên mặn được gán cho các sông,
suối, kênh, rạch ven biển.
- Biên khai thác được phỏng bằng các
giếng khai thác: B trí phỏng các giếng khoan
khai thác trên các giồng cát để tính toán trữ lượng
có thkhai thác như (hình 8).
a) Khu vực huyn Ba Tri b) Khu vực huyện. Bình Đại c) Khu vực huyn Thạnh Phú
Hình 8. Các giếng khoan mô phỏng trên giồng cát
Các thông số địa chất thủy văn đầu vào:
Hệ số thấm của lớp chứa ớc (lớp 1) lớp
thấm ớc yếu (lớp 2) giá trị trung nh của kết
quả thí nghiệm hiện trường theo phương pháp đ
nước thí nghiệm hố đào thí nghiệm hút nước trong
các lỗ khoan. Kết quả được tnh bày tại (bảng 1).
Bảng 1. Hệ số thấm các lớp đất các khu vực nghiên cứu
Khu vc Thạnh P
(m/ngày)
Khu vc Bình Đại
(m/ngày)
Khu vc Ba Tri
(m/ngày)
Lớp 1 Lớp 2 Lớp 1 Lớp 2 Lớp 1 Lớp 2
4,22 0,4 5,32 0,5 3,64 0,4
Hệ số nhả trọng lực của tầng chứa nước được
lấy =0,2; Độ lỗ rỗng của tầng chứa nước 0,3
(30%); độ lỗ rỗng hữu hiệu 0,15.
d. Kết quả chỉnh lý mô hình
Phương pháp chỉnh lý: chỉnh lý số liệu đầu vào
gồm hệ s nh nước, hệ số thấm. Sau mỗi lần
chỉnh thông số tiến hành so sánh số liệu quan
trắc thực tại giếng khoan quan trắc với số liệu mc
nước tính toán từ hình, sao cho sai s giữa
mực ớc tính toán và s liệu thực quan trắc
nhỏ nhất.
Qua kết quả nhiều ợt chạy hình không n
định để lựa chọn lưu lượng khai thác nước dưới
đất tối ưu nhất cho các giếng khai thác phỏng.
Nhằm đảm bảo khai thác bền vng nước dưới đất
tại các giồng cát.
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 88 (3/2024)
77
3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TÀI NGUYÊN
NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRỮ LƯỢNG
THỂ KHAI THÁC
Kết quả mô phỏng mực nước tính toán các giồng
cát được th hiện hình 9, hình 10 và hình 11.
Sau 30 ngày
Sau 365 ngày
Sau 730 ngày
Hình 9. Kết quả mô phỏng mực nước tính toán huyện Bình Đại
Sau 30 ngày
Sau 365 ngày
Sau 730 ngày
Hình 10. Kết quả mô phỏng mực nước tính toán huyện Ba Tri
Sau 30 ngày
Sau 365 ngày
Sau 730 ngày
Hình 11. Kết quả mô phỏng mực nước tính toán huyện Thạnh P
Kết qu phng giải bài tn hình
không ổn đnh cho thấy tài nguyên ớc dưi
đất của thấu nh ớc nhạt trong các ging t
tỉnh bến tre 47746 m
3
/ngđ, trong đó khu vực
nh Đại, Ba Tri Thạnh P lần lượt
13918 m
3
/ngđ; 17069 m
3
/ngđ 16759 m
3
/ngđ.
Tr lượng có th khai thác đ đảm bảo an tn
11040 m
3
/ngđ, chiếm 23,1% lượng tài ngun
nước dưi đất. Trữ lượng có thể khai thác c
khu vực Bình Đại, Ba Tri Thnh P lần t
4507 m
3
/ngđ; 3364 m
3
/ngđ 3169 m
3
/ngđ,
đạt 32,3%; 19,7%, 18,9% tổng tr ợng tài
nguyên. Chi tiết i nguyên nước dưi đất tr
lượng thể khai thác của các giồng cát trên địa
n tnh Bến Tre được trình y tại (bng 2,
bảng 3, bng 4).