Nghiên cứu động thái và cân bằng nước dưới đất

Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 443<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Foster s., Hirata R. 1988. Groundĩvater polỉution risk assessment: a Guiđeline on the Treatment of Forests in Protectìon Areas for<br /> methodology using avaiỉable data. VVHO-PAHO/HPE-CEPIS Drinking YVater Reservoirs (Richtỉinie w 105 - Behanđlutĩg des<br /> Technical manual, Lima, Peru. 81 pgs. Waldes in Schutxgebieten fủ r Trinkiưassertalsperren, D V G W 1981).<br /> <br /> Groundwater Protection in Europe, the new groundiuater direc- Hirata, R. & Rebouẹas, A. 1999. La protección de los recursos<br /> tive - consolidating the EU reguỉatory Frattieivork, 2006. hídricos subterráneosiuna visión integrada, basada en<br /> <br /> Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the perímetros de protección de pozos y vulnerabilidad de<br /> acuííeros. Boletin Geologico Mitĩero. Vol. 110(4):423-236.<br /> Council of 23 October 2000 - a íramevvork for Community ac-<br /> tion in the field of water policy: a) Guidance Document No. 2 Johansson, P-O. & Hirata, R. 2001. Rating of groundvvater con-<br /> Identiíication of Water Bodies (2003); b) Guidance Document tamination sources. In: Zaporozec, A. (editor) Groundwater<br /> No. 3 Analysis of Pressures and Impacts Impress (2003). contamination inventory. A methodological guideline. U N ­<br /> ESCO. Paris. 87-105.<br /> Guidelines on Drinking YVater Protection Areas, Part I:<br /> Groundvvater Protection Areas, Technical Rule, Code of World Health Organization. (WHO). 1982. Rapid assessm ent of<br /> Practice w 101, June 2006, D V G W German Technical and Scien- sources of air, vvater, and land pollution. W H O Offset Publica-<br /> tific Association fo r Gas and Water. tion 62:113 pgs.<br /> <br /> Guideline on Protection Areas for Drinking VVater Reservoirs<br /> (Richtlinie w 102 - Schutzgebiete fủ r Trinkĩvassertalsperren,<br /> D V G W 2002).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Nghiên cứu động thái và cân bằng nước dưới đất<br /> Đoàn Văn Cánh.<br /> Trường Đại học M ỏ - Địa chất.<br /> <br /> <br /> <br /> G iớ i th iệ u<br /> <br /> N g h iên cứu đ ộ n g thái và cân bằng nước d ư ới Sự biến đ ộn g tài n guyên nước dư ới đất theo thời<br /> đâ't là m ột trong n h ữ n g n hiệm vụ trọng tâm của địa<br /> gian gọi là đ ộ n g thái nước dư ới đâ't. Cụ th ể hơn -<br /> châ't th ủ y văn khu vực. N g h iên cứu đ ộn g thái nước<br /> Đ ộ n g thái nư ớc dư ới đất là sự thay đ ổi (dao động)<br /> d ư ới đất là n gh iên cứu sự biến đ ộ n g tài n gu yên<br /> các đặc trung v ể s ố lượng và chất lượng của nước<br /> nư ớc theo k hôn g gian và thời gian. N g h iên cứu cân<br /> dư ới đất (m ực nước, lu n lượng, nhiệt độ, thành phần<br /> băng n ư ớc d ư ới đất cho ta biết các n gu ồn tham gia<br /> hóa học và khí, v.v...) theo thời gian.<br /> h ình thành nước d ư ới đất - n gu ồn chính, n guồn<br /> phụ. Kết quả n gh iên cứu đ ộ n g thái và cân bằng N gh iên cứu và phân tích đ ộn g thái nước dưới đất<br /> nư ớc d ư ớ i đất cho ch ú n g ta cơ sở đ ể khai thác sử cho phép xác định m ối liên hệ giữa n hữ n g nhân tô<br /> d ụ n g h ợp lý tài n g u y ên nước d ư ới đất đ ổ n g thời cơ bản hình thành đ ộng thái với các yếu tố đ ộng<br /> đưa ra đ ư ợc các giải p háp bảo vệ tài n gu yên nư ớc thái, làm sáng tỏ n hữ ng quy luật thay đối của chúng<br /> dư ới đất khòi bị cạn kiệt và ô nhiêm . theo thời gian và không gian. Làm sáng tỏ nhữ ng<br /> ngu yên nhân dẫn đến sự thay đổi, cơ c h ế tương tác,<br /> Đ ộ n g th á i và cân b ằ n g n ư ớ c d ư ớ i đ ấ t quy luật xuất hiện đ ế có th ể d ự báo đ ú n g đắn sự<br /> Động thái nước dưới đắt thay đổi của d òn g thấm theo thời gian, xây d ự n g m ô<br /> hình tối ưu sử d ụn g nước dư ới đất và đ iểu tiết d òn g<br /> N ước dưới đất là tài n guyên đặc biệt quan trọng,<br /> thấm theo yêu cẩu của con người.<br /> là thành phần thiết yếu của sự sốn g và m ôi trường.<br /> Tài nguyên nước dưới đất góp phẩn vào sự phát triến N g h iên cứu đ ộn g thái nước dưới đất còn cho<br /> của xã hội và nhu cẩu khai thác sử dụng nước dưới p hép giải quyết các bài toán thực t ế trong Địa chất<br /> đât ngày càng gia tăng. Trong khi đ ó tài nguyên nước thủy văn, như xác định các thông s ố thấm, đánh giá<br /> dưới đất không phải là vô hạn, việc khai thác ổ ạt đà đ iều kiện biên của tẩng chứa nước, xác định giá trị<br /> gây ra nhiểu tác đ ộn g gây su y thoái, cạn kiệt và ô cu n g cấp thấm cho nước dưới đâ't, xác định m ối<br /> nhiễm nguồn nước dưới đâ't. N hừ n g thông tin, số liệu quan hệ thủy lực giừa nước trên mặt với nước dưới<br /> v ể sụ biến động tài nguyên nước dưới đât là đặc biệt đâ't, giữa các tầng chứa nước với nhau, đánh giá ảnh<br /> quan trọng đ ế ra quyết định đ úng đắn trong công tác h ư ởng tác đ ộ n g của con người tới điểu kiện địa chât<br /> quản lý tài nguyên nước dưới đâ't. thủy văn và m ôi trường xung quanh.<br /> 444 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Một trong nhũ ng nhiệm vụ cơ bàn khi nghiên N gu yên . N g à y nay m ạng quan trắc này đ ang được<br /> cứu đ ộn g thái nước dưới đâ't là xác định các nhân tố đẩu tư m ờ rộng ra các v ù n g khác.<br /> ảnh hư ờng và điểu kiện hình thành đ ộ n g thái nước<br /> dưới đất. N hừ n g nhân tố cơ bản hình thành đ ộng Phân dạng mạng quan trắc tài nguyên nước dưới đất<br /> thái nước dưới đâ't có thê phân ra 6 nhóm - địa chất,<br /> Tùy thuộc vào q uy m ô m ạng quan trắc, m ục đích,<br /> vũ trụ, khí hậu, sinh vật - thổ nhưỡng, thủy văn,<br /> ý nghĩa, nội d u n g quan trắc, tham khảo m ạng quan<br /> nhân tạo. Trong phân tích đ ộn g thái nước dưới đất,<br /> trắc tại các nước khác; các m ạng quan trắc đ ộ n g thái<br /> việc xác định các nhân tố cơ bản hình thành động<br /> nước dưới đâ't khu vự c và m ạng quan trắc ch u yên đã<br /> thái và khoảng thời gian tác đ ộn g của chúng có ý<br /> được đ ề xuât như dư ới đây.<br /> nghĩa rât quan trọng. Đ ó chính là đ ộn g lực quyết<br /> định đặc trưng hay m ột trong nhửng nét đặc trung M ạng quan trắc khu vực (m ạng quan trắc cơ sở) là<br /> của đ ộng thái nước dưới đất. m ạng quan trắc được thiết lập đ ể quan trắc, nghiên<br /> cửu đ ộng thái nước dưới đâ't trên m ột khu v ự c rộng<br /> Thông tin v ề đ ộng thái nước dưới đất được thu<br /> lớn của m ột nước, m ột địa phư ơng, m ột lưu vực,<br /> thập từ m ạng lưới quan trắc tài n gu yên nước dưới<br /> nhằm cung câp n hữ ng thông tin nền v ề đ ộ n g thái<br /> đất. M ạng lưới quan trắc là tập hợp các trạm, điểm<br /> nước dưới đất.<br /> và công trình quan trắc được b ố trí theo m ột trật tự<br /> Tùy thuộc vào m ục đích quan trắc và quv m ô mạng<br /> nhất định và thực hiện việc đ o đạc, quan trắc theo<br /> quan trắc, mạng quan trắc khu vực có thế là m ạng quan<br /> m ột quy trình thống nhất nhằm thu thập các thông<br /> trắc quốc gia hoặc m ạng quan trắc địa phương.<br /> tin, SỐ liệu phục vụ các m ục tiêu, nhiệm vụ quản lý<br /> nhà nước v ề tài n guyên nước và các m ục đích khác. M ạng quan trắc CỊUỐC gia là m ạng quan trắc được<br /> N ăm 1845, m ạng quan trắc m ực nước dư ới đất đã thiết k ế bao trùm toàn bộ diện tích lãnh thô quốc gia,<br /> được thiết lặp ở xứ YVales (nước Anh). Ớ Pháp m ạng hay diện tích m ột câu trúc địa chât, m ột bổn thu nước,<br /> lưới quan trắc chất lượng nước dưới đâ't đư ợc thiết m ột lưu vực sông, v .v ... nhằm cung câp thông tin nền<br /> cho nghiên cứu đ ộng thái tài nguyên nước dưới đâ't<br /> lập năm 1902 và củng là lần đẩu tiên ở lục địa Châu<br /> nói riêng và m ối quan hệ giữa tài n guyên nư ớc dưới<br /> Âu. H ệ thống quan trắc đ ộn g thái nước dưới đ ấ t ở<br /> đất với tài nguyên nước mưa, nước mặt nói chung.<br /> các nước khác thuộc Châu Âu bắt đẩu trong giai<br /> Mạng này được thiết k ế có chú ý đến các m ạng quan<br /> đoạn 1950 - 1980. N hiều dữ liệu m ực nước dưới đâ't<br /> trắc tài n guyên nước mưa, nước mặt.<br /> có chuỗi SỔliệu dài 20 - 30 năm.<br /> M ạny quan trắc địa phương là m ạng quan trắc tài<br /> Q uan trắc nước dưới đất tại Hoa Kỳ đư ợc bắt đầu<br /> n guyên nước dưới đất tại m ột địa phương nhằm<br /> từ đầu của th ế kỷ 20 (ƯSGS, 1985). N hằm đáp ứng<br /> nghiên cứu đánh giá đ ộng thái tài nguyên nư ớc dưới<br /> nhu cầu mới và m ạnh m ẽ hơn cho cung cấp thông<br /> đâ't ở địa phương đó. Vì cùng chung một m ục đích,<br /> tin và việc sử d ụn g hiệu quả n guổn nước dưới đất, nên m ạng quan trắc này khi thiết k ế phai trên nền<br /> việc quan trắc m ực nước dưới đất trong các giếng m ạng quan trắc quốc gia đã có trong vùng, hoặc làm<br /> khoan bắt đẩu ở N ew Jersey vào năm 1923 và ở nền cho xây dự ng m ạng quốc gia sau này đ ể giảm<br /> P ennsylvania vào năm 1925. Bán đ ổ nước dưới đâ't thiếu chi phí xây d ự ng vận hành và quàn lý mạng.<br /> đẩu tiên, m ang tên 'T hân vù n g nước dưới đất ở Mỹ"<br /> M ạng quan trắc chuyên (m ạng quan trắc vận hành)<br /> được M einzer thành lập năm 1923. M ạng lưới lỗ<br /> là m ạng quan trắc đư ợc thiết lập đê quan trắc,<br /> khoan quan trắc m ực nước dưới đất đã được m ở<br /> nghiên cứu, giám sát sự biến đổi của một hoặc một<br /> rộng trên toàn nước Mỹ vào cuối n h ũ n g năm 1960.<br /> vài thông SỐ quan trắc mà sự biến đổi của các thông<br /> Ờ nhiều nước đang phát triển công tác quan trắc SỐ này liên quan đến việc khai thác, sử dụng nước<br /> động thái nước dưới đất chỉ được bắt đầu bằng các dự dư ới đất hoặc các tác đ ộn g của hoạt đ ộng kinh tế - xã<br /> án quốc t ế về câp nưóc đ ô thị tử nguồn nước dưới đâ't, hội của con người đ ến tài n gu yên nư ớc dưới đất. Ví<br /> đánh dâu bước đầu trong việc quan trắc nước dưới dụ, m ạng quan trắc đ ộn g thái phá h ủy do khai thác<br /> đất. Đ áng tiếc, các dự án này thường chi thực hiện nước dưới đất trong các đô thị; m ạng quan trắc động<br /> trong thời gian ngắn, chuỗi s ố liệu không dài và cũng thái nước dư ới đất trong v ù n g hoạt đ ộng của hổ<br /> ngửng hoạt động không lâu sau khi kết thúc dự án. chứa; m ạng quan trắc trong v ù n g tưới, trong vùng<br /> H iện trạng và sự phát triển m ạng lưới quan trắc khai thác mỏ, v.v...; quan trắc nước khoáng - nước<br /> nước dưới đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một mặt, nóng, m ạng quan trắc đư ợc thiết lập trong các đ ể án,<br /> m ạng lưới quan trắc được điểu chình đê phát triển d ự án điểu tra nước dưới đất.<br /> khai thác n guồn nước dưới đất và đánh giá các tác<br /> đ ộng ngày càng tăng đối với m ôi trường. N hận thức Mục tiêu của công tác quan trắc động thái nước<br /> vai trò quan trọng của công tác quan trắc đ ộn g thái dưới đắt<br /> nước dưới đât, từ năm 1985 N hà nước Việt N am đã C ông tác quan trắc đ ộn g thái nước d ư ới đâ't<br /> tiến hành đầu tư, xây dự ng và đưa vào vận hành 3 nhằm các m ục tiêu dưới đây.<br /> m ạng quốc gia quan trắc đ ộng thái nước dư ới đất tại * Xác định quy luật biến đổi của các yếu tố động<br /> đ ổng bằng Bắc Bộ, đ ổn g bằng N am Bộ và Tây thái v ể s ố lượng, chât lượng nước theo thời gian, tử đ ó<br />  Đ ỊA CHẤT THU Ỷ V Ă N 445<br /> <br /> <br /> <br /> xác định mối quan hệ giừa các yếu tố đ ộng thái với Tần suắt quan trắc<br /> nhau, giữa các yếu tô động thái và các yếu tố hình<br /> N hìn chung cẩn hài hòa tẩn suât lấy mâu chât<br /> thành động thái (hình thành nước dưới đâ't) như quan<br /> lượng nước với tần su ấ t quan trắc thủ công mực<br /> hệ với mưa, với nước mặt, quan hệ giừa các tẩng chứa<br /> nước đ ê thực hiện được cùng lúc cả hai nhiệm vụ<br /> nước với nhau, v.v...<br /> nhằm tiết kiệm thời gian và nguồn lực (nhừng trạm<br /> * C ung câp thông tin cho tính toán cân bằng nước quan trắc m ực nước tự đ ộng thì tẩn su ấ t quan trăc<br /> và từ đó giúp cho việc xác định các n guồn hình được cài đặt trước).<br /> thành trừ lượng đ ộn g tự nhiên của nước dưới đằt. Tẩn suât lấy mẫu và phân tích chât lượng nước<br /> * Đánh giá tác động cua khai thác nước dưới đât và tôi thiếu: 2 lẩn m ột năm vào giừa m ùa khô và cuổi<br /> các hoạt động kinh tế đến số lượng, châ't lượng nước m ùa m ưa trong đa s ố trường hợp.<br /> dưới đất. Tần suât 2 lần/năm vào cuối m ùa m ưa và mùa<br /> khô ở n hữ ng nơi sau đây.<br /> * Đ ánh giá xu thế, diễn biến số lượng, chất lượng<br /> + Chât lư ợng nước ít thay đối v ể thành phẩn<br /> nước dưới đât theo thời gian phục vụ quy hoạch<br /> hóa học;<br /> khai thác sử d ụng nước dưới đâ't m ột cách hợp lý, đ ể<br /> + Các tầng chứa nước phân b ố sâu (trên lOOm),<br /> xuất biện pháp p hòn g ch ốn g cạn kiệt, ô nhiễm<br /> có m ức độ trao đối nước chậm.<br /> n guồn nước dưới đâ't.<br /> Tẩn suất 4 lẩn/năm (cuối m ùa mưa, giừa mùa<br /> * Phục vụ việc cấp phép thăm dò, khai thác và khô, giừa m ùa m ưa và m ùa khô, giửa m ùa m ưa) ở<br /> điều chinh c h ế độ khai thác nước dưới đất. nhừng nơi dưới đây.<br /> + Có sự ô nhiễm ở thượng nguồn (công nghiệp,<br /> Các thông số quan trắc nông nghiệp, chăn nuôi, làng nghề, nghĩa trang, v .v ...);<br /> Các thông SỐ quan trắc gồm thông s ố v ề chất + Thành phẩn hóa học của nước thay đối mạnh;<br /> lư ợn g nước và thông s ổ v ề s ố lượng nước. + Các v ù n g đất ngập nước và v ù n g ảnh hưởng<br /> triều;<br /> T h ô n g số vè c h ấ t lư ợ n g n ư ớ c<br /> + Trên nhừ ng diện tích đang triến khai các d ự án<br /> T ùy thuộc vào đặc điểm chât lượng nước và đặc điểu tra;<br /> đ iểm tự nhiên của diện tích quan trắc, các thông s ố + Trong các g iến g khoan đ ổn g thời sử d ụn g phục<br /> vật lý, hóa học thông thường v ề chất lượng nước vụ cấp nước sinh hoạt.<br /> dư ới đất được quan trắc có th ế như sau - N hiệt độ, Tại các điểm đặc biệt (tầng chứa d ễ bị tốn<br /> độ dẫn điện, pH, tổng chất rắn hòa tan, NH-t*, Ca2+, thương), tần suât lấy mẫu nước có thê d ày hơn.<br /> M g2+, Na*, Fe, Fl, C O 3 2 , Cl , HCCb', S O 4 2-, Arsen, N Ơ 2 , Lấy m ầu nước phải thực hiện theo đ ún g quy<br /> N O 3 , vi sinh (tổng coliíorm , E.coli.) trình đã được hư ớng dần trong các Q uy chuấn Việt<br /> N am , Tiêu chuẩn Việt N am hiện hành.<br /> Tuy nhiên, tùy thuộc vào đặc điểm v ề châ't lượng<br /> nước, hiện trạng ô nhiêm , tủy thuộc vào m ục đích Cân bằng nước dưới đất<br /> quan trắc có thê lựa chọn m ột s ố các thông s ố v ể châ't<br /> lư ợng nước như đã liệt kê ở trên, n hưng phải đảm Khái niệm về cân bằng nước<br /> bảo quan trắc các thông s ố tối thiểu v ề nhiệt độ, pH, Sự thay đối khối lượng và năng lượng của nước<br /> độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan, Arsen, NH4+, trong m ột thể tích nào đó của hệ thống địa châ't thủy<br /> N O r, E.coli. văn diễn ra dưới tác động của các mối quan hệ bên<br /> T h ô n g số về số lư ợ n g n ư ớ c trong và bên ngoài được gọi là trao đổi nước. Các mối<br /> quan hệ này liên quan đến sự xuất hiện áp lực thủy<br /> SỐ lư ợ n g nước d ư ới đ ấ t đ ư ợc đặc trưng bơi hai<br /> tình và áp lực địa tĩnh gây ra bời các yếu tố như: khí<br /> thông SỐ quan trắc - mực nước trong các công trình<br /> tượng, thủy văn, địa chât, kiến tạo, v.v... Các mối quan<br /> quan trắc và lưu lư ợ n g các m ạch lộ, d ò n g chảy<br /> hệ này (quá trình ngấm, thấm) tạo ra 3 dạng trao đổi<br /> quan trắc.<br /> nước cơ bản. Trong nghiên cửu cân bằng nước, những<br /> - M ự c nước dưới đất cẩn đ ư ợ c quan trắc và tính dạng trao đổi nước là đối tượng nghiên cửu chính.<br /> toán th eo đ ộ cao tư ơ n g đ ối và tuyệt đối. Trong<br /> Cân bằng nước dưới đất là m ối tương quan định<br /> trư ờ n g hợp tầng chứa n ư ớc phân b ố n ông, cẩn<br /> lượng trong một khoảng thời gian nhất định giừa các<br /> thiết p hải lắp đặt thiết bị đ o m ưa đ ể quan trắc<br /> thành phẩn đến và đi của d òng chảy. Các thành phẩn<br /> lư ợ n g m ưa trên d iện tích bô7 trí các trạm quan trắc<br /> này được nghiên cứu trong m ột diện tích (khu) cân<br /> n ư ớ c d ư ớ i đât.<br /> bằng tương ứng. Từ đó, đ ế giải quyết bài toán cân<br /> - Q uan trắc lưu lượng nguồn lộ bằng cách đặt ván bằng có th ể sử dụng m ột phẩn hoặc toàn bộ tầng chứa<br /> đo hoặc đo lưu lượng m ạch lộ bằng thùng định nước, phức hệ chứa nước hay thậm chí cả bổn địa chất<br /> lư ợng và đ ổng hổ bấm giây. H ướng dẫn chi tiết v ề thủy văn. Khu cân bang được chia theo bản đổ thủy<br /> đo m ự c nước và quan trắc n guồn lộ được trình bày đăng cao/đăng áp. Đ ê phân chia khu cân bằng cẩn<br /> trong các h ướng dân hoặc quy phạm hiện hành. vạch ra nhừng đường dòng vuông góc với các đường<br /> 446 BÁCH KHO A TH Ư Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> thủy đ ẳn g cao/đẳn g áp làm ranh giới. M ặt cắt đ ứ n g Các thành phân cân bằng n ư ớc tham gia vào<br /> trùng với n h ữ n g đ ư ờ n g ranh giới này trên bình đ ổ và p hư ơng trình cân bằng đ ư ợc xác đ ịn h m ột cách đ ộc<br /> là g ió i hạn của các th ể tích tính cân bằng. M ôi tương lập. Chính những thành phần này đ án h giá định<br /> quan giừ a các thành phẩn đ ến và đi trong cân bằng lư ợng các y ếu tố hình thành đ ộ n g thái. N ếu tâ't cả các<br /> n ước sê xem xét trên n h ừ n g ranh giới tư ơng đôi này thành phần tham gia vào cân b ằng đ ư ợ c xem như<br /> của th ế tích n ghiên cứu. v ề m ặt câu trúc, các đ iều kiện 100% tương ứng với tổng lư ợ n g đ ến và đi, thì yếu tố<br /> địa chất thủy văn của khu cân bằng cần phải m ang nào chiếm tý lệ > 50% đ ư ợc xem n h ư là y ếu tố chủ<br /> tính đ iển hình hoặc nói cách khác là có tính đại diện, yếu, và yếu tố nào chiếm tý lệ < 10% đ ư ợ c xem như<br /> nghĩa là phải th ế hiện đ ầy đủ n hử n g đặc đ iểm và tính y ếu tô thứ yếu.<br /> chât của toàn bộ h ệ thông địa chất thủy văn.<br /> Thành lập và phản tích phương trình cản bằng<br /> Cân bằng nước dưới đâ't là sự thê h iện m ột cách<br /> nước dưới đất<br /> định lư ợn g các quá trình trao đối nước d iễn ra trong<br /> hệ thống địa chât thủ y văn và m ối tư ơng quan của M ụ c đ ích<br /> ch ú ng với m ôi trường bên n goài và với các h ệ thông + Làm sán g tỏ và đánh giá đ ịn h lư ợ n g các thành<br /> địa chât thủ y văn khác. Cân bằng nước đ ư ợ c thiết lập phần cân bằng nước, tìm ra m ối quan hệ giữ a chúng,<br /> cho n h ừ n g chu kỳ/thời gian khác nhau n h ư m ùa, xác định các thành phẩn cân b ằng chính, các yếu tố<br /> năm , nhiều năm . Cân b ằng nhiều năm thư ờn g đ ư ợc chính hình thành đ ộng thái n ư ớ c d ư ới đâ't trong diện<br /> n gh iên cửu trong đ iểu kiện vận đ ộ n g ổn đ ịnh của<br /> tích nghiên cứu cân bằng;<br /> nước d ư ới đâ't, còn cân bằng năm , m ùa - áp d ụ n g<br /> + Làm sáng tỏ kiểu đ ộ n g thái nư ớc d ư ới đât,<br /> trong đ iểu kiện vận đ ộ n g k hôn g ổn định. Cân bằng<br /> phân tích xu th ế đ ộng thái m ự c n ư ớ c và lư u lượng,<br /> nước liên quan đ ến đ ộ n g thái và cũ n g thê hiện định<br /> từ đ ó dự báo đ ộng thái m ực n ư ớ c và sự thay đổi các<br /> lư ợng các yếu tố hình thành đ ộ n g thái cũ n g n hư m ối<br /> thành phần tham gia vào cân b ằng n ư ớc d ư ớ i đất;<br /> quan hệ cùa ch ú ng trong p hư ơn g trình. Các y ếu tố<br /> hình thành đ ộn g thái tổn tại trong m ột hoàn cảnh địa + Xác định và tính toán đ ịn h lư ợ n g các kiểu trao<br /> chất thủy văn nhât đ ịnh và th ể hiện bằng sự d ao đ ộ n g đối nước, xác định m ối quan hệ g iũ a cân b ằng nước<br /> m ự c nước. dưới đ ấ t với cân bằng nư ớc trong đới th ô n g khí và<br /> với cân bằng nước chung của lụ c địa.<br /> C ác thành phần cân bằng là các yếu tố xác đ ịnh sự<br /> thay đ ổi lư ợn g nước trong m ột thê tích n ào đó. C ó th ể T rình tự lậ p p h ư ơ n g trình c â n b ằ n g n ư ớ c d ư ớ i đ ấ t<br /> phân chia thành thành phần đ ến và thành phần đi Đ ế n ghiên cửu cân bằng n ư ớ c trong m ối quan hệ<br /> hoặc cu n g câp và phá hủy. C hú ng có thê là tự nhiên với nghiên cứu đ ộng thái n ư ớ c d ư ớ i đâ't, chúng ta<br /> hoặc nhân tạo, trong s ố ch ú n g có thê đ ặc trưng cho phải tiến hành theo trình tự các bư ớc n h ư sau.<br /> trao đ ổ i nước n gan g hoặc có thê trao đ ổi thẳng đ ứ n g Bước ĩ. Xác đ ịnh diện tích cân b ằn g và khoảng<br /> trong m ột phạm vi thê tích cân bằng đã phân chia. thời gian nghiên cửu cân bang.<br /> N h ừ n g thành phẩn cân b ằng có thê đặc trưng cho m ối<br /> Bước 2. Thành lập p h ư ơ n g trình cân bằng dưới<br /> tương quan giữ a hệ thốn g địa châ't thủ y văn v ớ i khí<br /> dạng SỐ học các thành phần đ ến và đi trong khoảng<br /> q uyến, với q uyển n ư ớc mặt, có th ể với hệ thống địa<br /> thời gian nghiên cứu.<br /> chât thủy văn bên cạnh. N h ư vậy, các thành phẩn cân<br /> Bước 3. Với giá trị các thông s ố có đư ợc theo kết quả<br /> bằng chính là n h ữ n g yếu tố hình thành đ ộ n g thái<br /> điểu tra nước dưới đất, xác định định lư ợng các thành<br /> n ước d ư ới đất. C hú ng đ ư ợc biểu diễn d ư ới d ạng thê<br /> phẩn đến và đi tham gia vào phư ơng trình cân bằng.<br /> tích n ư ớc (m 3) h ay chiều cao lớp nước (m m , m) trên<br /> Bước 4. Đánh giá kết quả cân bằng, tức là đánh<br /> m ột đ ơn v ị d iện tích ch o trước, hoặc là biểu d iễn bằng<br /> giá sự thay đổi trừ lượng trong khu cân b ằng do tác<br /> m /ngày, m 3/ n ă m hoặc cư ờ ng đ ộ của các y ếu tố<br /> đ ộn g cùa tâ't cả các yếu tố. T rong đ iểu kiện vận đ ộng<br /> (m /n gày, m m /n ăm , m m /n gày, m /năm ).<br /> ổn định, m ực nước trong thời gian n g h iên cứu cân<br /> T rong đ iểu kiện vận đ ộ n g ôn định, lư ợ n g n ư ớc<br /> bằng không thay đổi. Trong đ iểu kiện vận động<br /> cháy đ ến bằng lư ợ n g n ư ớ c thoát đi. T rong đ iểu kiện<br /> không ổn đ ịnh sẽ xảy ra quá trình d â n g cao hay su y<br /> vận đ ộ n g k h ôn g ôn định, hai đại lư ợ n g n ày k hôn g<br /> giảm m ự c nước (hoặc trữ lư ợn g n ư ớc d ư ớ i đâ't).<br /> b ằng nhau và có th ế đ ư ợ c th ể h iện qua s ự d â n g cao<br /> m ự c n ư ớc và lư u lư ợ n g d ò n g ch ảy gia tăng Bước 5. Làm sán g tỏ m ối quan h ệ g iữ a đ ộ n g thái<br /> (qđến>qđi); hoặc giảm lưu lư ợ n g hoặc giảm m ự c n ư ớc và cân bằng nước dưới đât; phân tích m ối quan hệ<br /> d iễn ra khi qdến < qđi. D o sự khác n hau giữ a tổng giữa thành phẩn đến và thành phẩn đi đ ế rút ra yếu<br /> lư ợ n g n ư ớ c đ ến và đi trong m ột k hoản g thời gian tố chính, yếu tố phụ hình thành đ ộ n g thái nư ớc dưới<br /> cân b ằn g đặc trưng ch o lư ợ n g n ư ớc tăng lên hay đât trong khu cân bang, từ đ ó d ễ d à n g xác đ ịnh kiêu<br /> giảm đi trong th ể tích cân b ằng. Lượng n ư ớc trong đ ộn g thái nước dư ới đất.<br /> th ế tích cân b ằng n ày phụ thu ộc vào tính nhả n ư ớc Bước 6. Phân tích hướng thay đ ổ i/d iễn biến động<br /> của đâ't đá trong h ệ th ốn g địa chât thủy văn và đ ư ợ c thái m ực nước trong diện tích n g h iên cứ u (biến đối<br /> xác đ ịn h qua h ệ s ố nhả n ư ớc trọng lự c (Sy) đ ôì với trong quá trình khai thác sử d ụ n g n ư ớ c dư ới đâ't,<br /> n ư ớ c n gẩm và h ệ s ố nhả n ư ớ c đàn hổi |i \ điều kiện cung câp và thoát nước), ảnh h ư ởng của<br />  Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N 447<br /> <br /> <br /> <br /> n hữ n g xu th ế n ày tới cân bằng nước và với môi rộng trung b ình của khu cân bằng ký h iệu là Ay, b ể<br /> trường xung quanh. dài trung bình là Ax, thời gian n g h iên cứu trong<br /> Bước 7. Phân tích d iên biến trử lượng chung của k hoản g A t = 1 năm .<br /> nước dưới đất.<br /> Xảy dựng phương trình cân bằng nước ngầm<br /> Bước 8. Phân tích, phán đoán khả năng bô sung trừ<br /> lượng nước d ư ới đất và n guồn hình thành trừ lượng Đ ể giải bài toán cân b ằn g này, ch ú n g ta sẽ tiến<br /> tự nhiên. Đ ánh giá đ ịnh lượng các quá trình trao đổi hành theo trình tự sau.<br /> nước, các dạng quan hệ và tương tác giữa chúng. - P hân tích đ iểu k iện h ìn h thành cân b ằ n g n ư ớ c<br /> Sự bổ su ng trừ lư ợ n g nước dưới đất diễn ra trong n g ầ m trên d iện tích cân b ằ n g th ế h iện trên h ìn h 1<br /> suốt thời kỳ cân b ằng nước. C húng được chia thành và xác đ ịn h các thành p hẩn tham gia v à o cân b ằng<br /> các n gu ồn tự n h iên và n g u ồ n nhân tạo liên quan đến n ư ớ c ngầm .<br /> hoạt đ ộ n g của con ngư ời. Các thành phần đến gôm:<br /> - D ò n g n gầm đ ến (Qiw) là d ò n g n gẩm chảy qua<br /> wt* ranh giớ i bên phải của khu cân bằng;<br /> r fn - C ung cấp cho nư ớc ngẩm qua đới thông khi gồm:<br /> ngấm từ nước m ưa (Qm) và ngấm từ nước tưới (Qf);<br /> - C u n g cấp cho tầng chứa nư ớc n gẩm phía trên từ<br /> tầng chứ a n ư ớ c có áp phía d ư ới d o thâm x u y ên (Qtx).<br /> Các thành phẩn chuyển đi gôm:<br /> - D ò n g n gầm chảy đi tự nhiên (Qout) theo p h ư ơ n g<br /> n g a n g v ề phía d ò n g chảy mặt;<br /> c —]ị EE32 Y /A * Er3« EE37<br /> - Mất đ i d o khai thác n ư ớ c (Qik);<br /> Hình 1. Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt diện tích nghiên cứu<br /> - BỐC hơi tù’ m ặt n ư ớc n gầm (Qbh).<br /> cân bằng.<br /> H ai thành phần đ ến và đi trong đ iểu kiện bình<br /> M ột trong n h ữ n g ưu đ iếm rất cơ bản của nghiên<br /> thư ờng trong cân bằng nư ớc phải bằng nhau, n h u n g<br /> cứu cân bằng n ư ớ c d ư ớ i đâ't là có th ể xác định được<br /> theo đầu bài, kết quả quan trắc sau m ột năm m ực<br /> n hữ n g đại lư ợ n g m à trong điểu tra địa chất thủy văn<br /> nư ớc n gẩm giảm m ột đại lư ợn g ià AH, nghĩa là xảy ra<br /> ở ngoài trời k h ôn g th ể xác định dễ dàng và chính<br /> quá trình tháo khô m ột phẩn tầng chứa nước. Lượng<br /> xác. Đ ó là đại lư ợ n g thất thoát nước dưới đâ't do bốc<br /> nư ớc này đ ư ợ c tính cho 1 năm và ký h iệu là Qtk.<br /> hơi từ mặt n ư ớc ngầm . Trong thực tế, đại lượng này<br /> - V iết p h ư ơ n g trinh cân b ằn g ch u n g của n ư ớ c<br /> có th ế đ o đ ếm đ ư ợ c trực tiếp tại các bãi thí nghiệm ,<br /> n g ầ m tron g m ộ t năm:<br /> thư ờng gọi là "sân cân bằng". Tuy nhiên các sân cân<br /> (Q in + Q m + Q t + Q tx) - (Qout + Qbh + Qỉk) = Qtk (1 )<br /> bằng không thê đại d iện cho cả m ột diện tích rộng<br /> lớn n ghiên cứ u vớ i đ iểu kiện trên mặt đất rất khác Các thành phần trong p h ư ơ n g trình cân b ằng<br /> nhau và lớp p h ủ th ô n h ư ờ n g râ't khác nhau. Vì vậy, trê n b iể u d iê n b ằ n g m 3/ n g à y .<br /> <br /> đại lư ợn g thoát n ư ớ c d ư ớ i đâ't do bốc hơi xác định Giả d ụ Qirt = Qout và m ối quan h ệ th ủ y lự c giừ a<br /> bằng n ghiên cứ u cân b ằn g nước dưới đâ't là phương n ư ớc n gẩm và n ư ớ c có áp bên d ư ới k h ô n g tổn tại<br /> pháp hiệu quả và ít tốn kém nhâ't. (Qtx = 0), đ ổ n g thời trong 1 năm tổ n g lư ợ n g d ò n g<br /> chảy đ ến b ằn g d ò n g chảy đi, m ự c n ư ớc n gầm gần<br /> Nghiên cứu lập phương trình cân bằng n h ư nằm n gan g, trong đ iều kiện đ ó p h ư ơ n g trình (1)<br /> Dữ kiện nghiên cứu cân bằng sẽ có dạng: Qm + Qt - Qbh - Q ik = 0 (2)<br /> <br /> Ví dụ v ể n gh iên cửu cân bằng nước ngầm trên diện P h ư ơ n g trình (1) và (2) ch o thây thành phần tham<br /> tích m ột thềm sôn g được thể hiện trên như hình 1. gia trong đ ó phụ thu ộc v à o các y ế u tố h ình thành<br /> Trên d iện tích n g h iên cứ u có canh tác hoa màu và sử đ ộ n g thái n ư ớc ngẩm . N ếu n hiều n g u ồ n h ìn h thành,<br /> d ụ n g nước tư ới với lưu lư ợn g tưới được ký hiệu là đ ẩy đ ủ các thành phần tham gia p h ư ơ n g trình cân<br /> Qt, có lổ khoan khai thác nước ngầm với lưu lượng là bằng thì sừ d ụ n g p h ư ơ n g trình (1), n g ư ợ c lại, khi có<br /> Qik. Đ ộ sâu phân b ố m ự c nước ngầm thay đổi theo ít các n g u ồ n h ình thành hoặc hạn c h ế thành p hẩn<br /> m ùa và trong m ột k h oản g thời gian quan sát trong tham gia thì sử d ụ n g p h ư ơ n g trình (2), tức là<br /> năm , có sự b ốc hơi từ b ề m ặt nước ngầm . Tầng chứa p h ư ơ n g trình cân b ằng p h ụ th u ộc v ào các n g u ổ n<br /> nư ớc ngầm có quan h ệ th ủ y lực với tầng chứa nước h ình thành đ ộ n g thái nư ớc d ư ới đât.<br /> có áp phân b ố phía d ư ớ i và nhận được giá trị cung - Xác đ ịn h các thàn h p hần cân b ằ n g n ư ớ c b ằn g<br /> câp bằng thấm x u y ên qua lớp thâm nước yếu với bể các p h ư ơ n g p h á p khác n hau<br /> dày m o, hệ sô' thấm ko. Trong hoàn cảnh có khai thác N h ừ n g đại lư ợ n g n h ư cu n g cấp d o n gâm từ nư ớc<br /> nước, m ực n ư ớ c n gẩm giám đi m ột đại lượng trung m ưa, n gấm từ n ư ớc tưới, từ thấm x u yên , bốc hơi tử<br /> bình là AH sau m ột năm trên diện tích nghiên cứu. b ề m ặt n ư ớc n gầm , v.v... là n h ử n g đại lư ợ n g râ't khó<br /> Gia thiết d iện tích khu n gh iên cứu cân bằng là F, bể xác định. Đ ê đánh giá ch ú n g, trong p h ư ơ n g trình cân<br /> 448 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> bằng cẩn phải biết tâ't cả các thành phẩn còn lại. Kết trong 1 năm. ỊẤ là hệ số nhả nước của đâ't đá trong<br /> quả tính toán sẽ m ang tính gần đ ún g v ì sai s ố xác diện tích diễn ra suy giảm m ực nước. D âu ± phụ<br /> định các thành phần đến và đi đểu dựa trên n h ữ n g thuộc vào điểu kiện địa chât thủy văn cụ thể, tủy<br /> giả thiết nhất định. thuộc vào n guồn hình thành nước dưới đât ở vùng<br /> Phương trình cân bằng (1) có thể biếu d iễn thôn g nghiên cứu. N ếu tổng các n guồn đến lớn hơn n guồn<br /> qua chiều cao lớp nước (m) n hư sau: (3) đi thì m ang dâu (+); ngược lại tổng các n g u ồ n thoát<br /> mà lớn hơn n guồn cung câp thì m ang dấu (-).<br /> Qi»-Q„u, Aí + _w )A , + W A t + w Al _ QịịA L = /z A / /<br /> F F<br /> Tài liệu tham khảo<br /> N ếu đặt AQ = Qin - Qout. đại lượng cu n g cấ p n gâm<br /> A National Framework for Groundvvater M onitoring in the<br /> từ nước mưa xác định theo m ực nước n g ẩ m trong<br /> United States. 2009. 74 pgs. USA.<br /> năm: Wpe = VVm - Wbh (trong đó: Wm, Wbh là cư ờ n g đ ộ<br /> Gerrit Jousma, 2008. Guideline: on Groundvvater monitoring<br /> cung cấp và bốc hơi từ m ặt nước ngầm , m /n gày).<br /> for general reíerence purposes, IGRAC, The N etherlands In­<br /> C ường độ khai thác trung bình của lỗ k hoan trén ternational Working Group I Utrecht. 90 pgs. UNESCO. Paris.<br /> diện tích F được ký hiệu q _ Qịl (m /ngày). Jousma G., Roeloísen F. ]., 2003. Ưtrecht. Inventory of existing<br /> F<br /> guidelines and protocols for groundvvater assessm ent and<br /> Phương trình (3) đưa v ề dạng: monitoring. IGRAC, The Netherlands Internationaỉ Working<br /> Group I Uừecht. 22 pgs. UNESCO. Paris.<br /> ±— A/ ± fVpeAt + W Ạt + WtxM - qlkAt = ± //A H (4 )<br /> F Jousma G., Roelofsen F.JL, 2009. VVorld-vvide mventory on<br /> <br /> Wt và Wtx là cường đ ộ ngấm tử n ư ớc tư ới và groundwater monitoring by Utrecht. IGRAC. 31 pgs. UNESCO.<br /> <br /> cường đ ộ cung cấp d o thấm xu yên đ ư ợ c xác đ ịnh Paris.<br /> <br /> theo công thức Darcy hoặc theo các p h ư ơ n g p háp đ o UlecTaKOB B. M ., 1989. MeTOAMHecKơe pyKOBOACTBO<br /> đạc trực tiếp. no BedeHMio MOHMTopMHra pecypcoB no43eMHbix B04<br /> BopoõbeBbi ĩop b i, MocKBa. reoÁOỉUHecKUU (paK yAtm erĩĩ M /y .<br /> V ế trái của phương trinh (3) và (4) thê hiện n hừ n g<br /> 2 7 CTp. MocKBa<br /> thành phần cân bằng nước hay các yếu tổ h ình thành<br /> động thái nước, v ế phải là sự biến đối trữ lư ợ n g nư ớc<br /> ngầm gây ra bởi sự su y giảm m ực nước n gầm AH<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Mạch nước<br /> Vũ Thị Minh Nguyệt. V iện Địa chất,<br /> Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.<br /> Đoàn Văn Cánh.<br /> Trường Đại học Mỏ - Địa chất.<br /> <br /> <br /> Giới thiệu<br /> <br /> Mạch nước (nguổn lộ) là nơi nước n gầm xuất lộ có loại m ạch n ư ớc chỉ chảy vào m ùa m ư a và biến<br /> tự nhiên trên b ề mặt Trái Đât, tạo thành d ò n g chảy. m ất vào m ùa khô, có loại chảy quanh n ăm v ớ i lưu<br /> D òng xuất lộ nước ngầm tự nhiên này có th ể thoát ra lư ợn g ổn định, lại có loại xuất lộ theo ch u kỳ, v .v ...<br /> từ đá gốc hay từ lớp đất phủ trên m ặt đất h oặc trên Mạch nước đ ó n g vai trò quan trọng trong phát<br /> các khu vực có nước mặt. Mạch nước k hôn g g ồ m các triển kinh t ế xã hội và bảo tổn hệ sinh thái của nhiều<br /> xuất lộ nước ngầm nhân tạo như giếng hoặc lỗ khoan. khu vực. M ạch nước lớn và tiêu biếu có khả năng<br /> M ạch nước xuât lộ theo quy m ô, đ iể u k iện và cung cấp nước sinh hoạt cho các thành phố, khu<br /> n hiều tình h u ốn g khác nhau. C ó thê gặp m ạch n ư ớ c công nghiệp lớn, các dự án tưới tiêu và các khu vui<br /> xuất lộ theo m ạch rỉ rất nhỏ (chi đủ q u an sát thây chơi giải trí.<br /> d ò n g chảy), tới các m ạch nước xuâ't lộ v ớ i lư u N g h iên cứu v ể m ạch nước có ý nghĩa q u an trọng<br /> lư ợng cực lớn. M ạch nước cũ n g có khi g ặ p trên trong Địa chất thủy văn (cung cấp các th ô n g tin v ề<br /> sườn núi, bên bờ sôn g, hay m ạch đ ù n lên thành điều kiện địa chất thủy văn) đ ồn g thời còn cu n g cấp<br /> đầm lầy hay thậm chí gặp m ạch nước n g ọ t ở n g o à i các thông tin nhằm quản lý bển v ữ n g n g u ồ n nước và<br /> biến. Đ ộn g thái của các m ạch nước rât khác n hau , bảo vệ hệ sinh thái của vùng.<br />