Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu ứng dụng mô hình dòng ngầm ba chiều để xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác của nước dưới đất khu vực các tỉnh phía Tây sông Hậu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỤC QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC

Tập thể tác giả: ThS. Trần Thị Huệ PGS.TS Đoàn Văn Cánh ThS. Nguyễn Văn Đức ThS. Nguyễn Văn Nghĩa ThS. Trương Quảng Đại KS. Nguyễn Thị Vân

b¸o c¸o tæng kÕt

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DÒNG NGẦM BA CHIỀU ĐỂ XÁC ĐỊNH LƯỢNG CUNG CẤP VÀ TRỮ LƯỢNG CÓ THỂ KHAI THÁC CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA TÂY SÔNG HẬU

KT. CỤC TRƯỞNG PHÓ CỤC TRƯỞNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Lê Bắc Huỳnh Trần Thị Huệ

7044 05/12/2008

HÀ NỘI, 2007

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................3 CHƯƠNG I......................................................................................................................6 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH, TÌNH HÌNH ÁP DỤNG MÔ HÌNH TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN, ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM.................................................................6 1.1. Tổng quan về phương pháp mô hình ...................................................................6 1.1.1. Phương trình dòng chảy nước dưới đất........................................................9 1.1.2. Phương trình lan truyền vật chất................................................................16 1.1.3. Quy trình và các bước tiến hành khi giải bài toán Địa chất thủy văn bằng phương pháp mô hình ...........................................................................................19 1.1.4. Các bước tiến hành khi giải bài toán mô hình Địa chất thủy văn bằng phần mềm Visual Modflow ............................................................................................24 1.2. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất trên thế giới.........................................26 1.3. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất ở Việt Nam .........................................28 CHƯƠNG 2...................................................................................................................32 ĐẶC ĐIỂM CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA TÂY SÔNG HẬU...............................................................................................................................32 2.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu Địa chất thủy văn đồng bằng Nam Bộ ..............32 2.1.1. Giai đoạn trước năm l975...........................................................................32 2.1.2. Giai đoạn từ năm 1975 đến nay..................................................................33 2.2. Tình hình áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá nước dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ....................................................................................................41 2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn các tỉnh phía Tây sông Hậu...................................44 2.2.1. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích đa nguồn gốc Holocen (qh)..45 2.2.2.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen giữa - muộn (qp2-3) ...46 2.2.3.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen sớm (qp1) ..................49 2.2.4.Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen (m4)...........................52 2.2.5. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Miocen muộn (m3-3)..............53 CHƯƠNG 3...................................................................................................................57 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH BA CHIỀU XÁC ĐỊNH LƯỢNG CUNG CẤP THẤM VÀ TRỮ LƯỢNG CÓ THỂ KHAI THÁC CỦA CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC PHÍA TÂY SÔNG HẬU ...............................................................................................57 3.1. Cơ sở tài liệu xây dựng mô hình ........................................................................57 3.2. Mô hình khái niệm .............................................................................................58 3.2.1. Sơ lược điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu...............................................58 3.2.2. Địa chất.......................................................................................................59 3.2.3. Địa tầng địa chất thủy văn..........................................................................60 3.2.4. Xác định diện tích lập mô hình ...................................................................60 3.2.5. Thông số và điều kiện biên .........................................................................61 3.3. Mô hình hóa, hiệu chỉnh mô hình ......................................................................62

MỤC LỤC

3.2.1. Mô hình dòng chảy .....................................................................................62 3.2.2. Mô hình lan truyền vật chất........................................................................74 3.2.3. Kết quả bài toán chỉnh lý mô hình..............................................................76 3.4. Kết quả xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước ................................91 3.4.1. Các phương án khai thác............................................................................91 3.4.2. Kết quả xác định lượng cung cấp cho nước dưới đất.................................94 3.5. Kết quả xác định lượng trữ lượng có thể khai thác..........................................113 3.5.1. Phương án xác định trữ lượng có thể khai thác .......................................114 3.5.2. Kết quả xác định trữ lượng có thể khai thác ............................................115 CHƯƠNG 4.................................................................................................................127 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NHỮNG ĐỀ XUẤT, KIẾN NGHỊ .....................................................................................................................................127 4.1. Những kết quả đạt được của đề tài...................................................................127 4.2. Những hạn chế, tồn tại .....................................................................................128 4.3. Đề xuất kiến nghị .............................................................................................129 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................130

MỞ ĐẦU

Đồng bằng phía Tây sông Hậu là một phần của đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm các tỉnh: Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, An Giang, Bạc Liêu, Kiên Giang và Cà Mau. Diện tích tự nhiên toàn vùng khoảng 23.470 km2 với dân số khoảng 8.383.000 người*. Đây là vùng kinh tế quan trọng và là vựa lúa của cả nước, đồng thời là vùng nuôi trồng thuỷ sản lớn với sản lượng hàng triệu tấn năm.

Điều kiện địa hình vùng Tây sông Hậu khá bằng phẳng, hướng nghiêng thoải từ Tây - Tây Nam sang Đông - Đông Bắc; độ cao địa hình nhìn chung là thấp và thường bị ngập nước trong mùa lũ.

Vùng phía Tây sông Hậu là phần cuối của châu thổ sông Mê Kông, vì vậy nguồn nước mặt trong vùng khá dồi dào, với các hệ thống sông, kênh rạch dày đặc. Tuy nhiên, nguồn nước mặt ở đây thường có độ đục lớn, phần lớn bị chua phèn, nhiễm mặn và nhiễm bẩn nên không thuận lợi đối với các mục đích sử dụng nước cho ăn uống sinh hoạt và công nghiệp.

* số liệu thống kê năm 2005

Nguồn nước dưới đất có trữ lượng lớn. Theo các tài liệu điều tra, nghiên cứu địa chất thủy văn trong vùng, mặt cắt đồng bằng phía Tây sông Hậu gồm 5 tầng chứa nước trong trầm tích Kainozoi, các tầng chứa nước đều có chiều dày và mức độ chứa nước lớn.. Tuy nhiên, do quá trình hình thành đồng bằng trải qua nhiều giai đoạn hoạt động địa chất phức tạp, với nhiều đợt thăng trầm nâng hạ của vỏ trái đất tạo nên các đợt biển tiến - thoái trong quá khứ, cùng với ảnh hưởng mạnh của hoạt động thủy triều, chế độ thủy văn của hệ thống sông Mê Kông nên nước dưới đất ở đồng bằng sông Cửu Long nói chung và đồng bằng phía Tây sông Hậu nói riêng có đặc điểm thủy động lực và thuỷ địa hoá hết sức phức tạp, tốc độ vận động của nước chậm chạp, hệ số trao đổi nước nhỏ, mặn nhạt xen kẽ nhau theo cả chiều thẳng đứng và chiều ngang. Trong khi các công trình nghiên cứu, điều tra, đánh giá nguồn nước dưới đất trên đồng bằng nói chung còn rất hạn chế. Việc điều tra, đánh giá chi tiết nguồn nước chủ yếu tại các công trình thăm dò, khai thác nước dưới đất phân tán rải rác trên đồng bằng. Các nghiên cứu mang tính khu vực còn ít, số lượng điểm nghiên cứu đối với mỗi công trình rất hạn chế, đặc biệt các nghiên cứu về nguồn gốc, trữ lượng và điều kiện hình thành trữ lượng nước dưới đất, diễn biến xâm nhập mặn, chất lượng nước, mối quan hệ nước mặt - nước dưới đất đều chưa đầy đủ.

Về tình trạng khai thác sử dụng nước dưới đất: do phần lớn nguồn nước mặt bị mặn, phèn và nhiễm bẩn nên nguồn nước dưới đất đã trở thành nguồn cấp nước quan trọng cho ăn uống, sinh hoạt và sản xuất công nghiệp của vùng. Chỉ trừ một số khu vực ở phần phía Tây (thuộc các tỉnh An Giang, Kiên Giang, Cần Thơ, Hậu Giang) có nguồn nước mặt đáp ứng yêu cầu cho ăn uống, sinh hoạt và sản xuất, còn lại đều phụ thuộc vào nguồn nước dưới đất, đặc biệt tại các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, nước dưới đất là nguồn cấp chủ yếu cho ăn uống, sinh hoạt và sản xuất tại các đô thị và vùng nông thôn trong khu vực này. Lượng nước dưới đất khai thác ngày càng tăng đã gây ra hạ thấp lớn và xâm nhập mặn ở một số khu vực, điển hình như tại thị xã Cà Mau, Sóc Trăng. Tại Cà Mau trước đây mực nước nằm cao hơn mặt đất khoảng 1 mét nhưng hiện tại mực nước dưới đất đã nằm dưới mặt đất khoảng 30 mét và liên tục bị hạ thấp với tốc độ hạ thấp khoảng 0,2 - 0,5m /năm. Tại các công trình khai thác nước dưới đất của thị xã Sóc Trăng, Cà Mau, Bạc Liêu đều đã xảy ra hiện tượng xâm nhập mặn vào công trình khai thác, một số giếng đã phải hủy bỏ hoặc giảm lưu lượng khai thác....

Các vấn đề nêu trên đã gây không ít khó khăn cho công tác quản lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất trong khu vực, đặc biệt là khó khăn trong việc phân bổ, cấp phép khai thác, sử dụng hợp lý nguồn nước.

Để từng bước giải quyết các vấn đề nêu trên, phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước dưới đất trong khu vực, tháng 7 năm 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã giao cho Cục Quản lý tài nguyên nước triển khai thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng mô hình dòng ngầm ba chiều để xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác của nước dưới đất khu vực các tỉnh phía Tây sông Hậu”. Mục tiêu chủ yếu của đề tài nhằm: nghiên cứu điều kiện hình thành trữ lượng khai thác, nguồn cung cấp cho nước dưới đất ở khu vực các tỉnh phía Tây sông Hậu; ứng dụng mô hình dòng ngầm xác định định lượng lượng cung cấp cho nước dưới đất và trữ lượng có thể khai thác của một số khu vực trong vùng nghiên cứu, phục vụ áp dụng mở rộng cho các khu vực khác trên đồng bằng, phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước dưới đất; góp phần làm rõ hơn về điều kiện địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu; và nâng cao năng lực và kỹ thuật sử dụng mô hình cho cán bộ làm công tác quản lý tài nguyên nước ở Cục Quản lý tài nguyên nước cũng như ở các tỉnh trong vùng nghiên cứu.

nước dưới đất trong khu vực nghiên cứu để lựa chọn diện tích mô hình và xác lập, xây dựng mô hình dòng ngầm ba chiều bằng bộ phần mềm Visual Modflow.

Trên cơ sở kết quả xây dựng và chạy mô hình nêu trên cùng với các kết quả nghiên cứu khác trong phạm vi thực hiện đề tài và ý kiến góp ý của các chuyên gia trong lĩnh vực tài nguyên nước, chúng tôi đã xây dựng hoàn thiện Báo cáo tổng kết kết quả thực hiện đề tài với các nội dung, chương mục chủ yếu như sau:

Chương 1. Tổng quan về phương pháp mô hình, tình hình áp dụng mô hình trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn, đánh giá tài nguyên nước trên ở thế giới và Việt Nam

Chương 2. Đặc điểm các tầng chứa nước khu vực phía tây sông Hậu

Chương 3. Ứng dụng mô hình ba chiều xác định lượng cung cấp thấm và

trữ lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước khu vực phía tây sông Hậu

Chương 4. Đánh giá kết quả thực hiện đề tài và những đề xuất, kiến nghị

Kết luận: đánh giá chung về kết quả thực hiện đề tài, những kết quả cụ thể của đề tài và kiến nghị áp dụng trong công tác quản lý tài nguyên nước dưới đất, cũng như những nội dung kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu trong thời gian tới.

Nhân dịp kết thúc đề tài, chúng tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Tài nguyên và Môi trường, Vụ Khoa học Công nghệ đã tạo điều kiện cho chúng tôi được thực hiện đề tài nêu trên và giúp đỡ chúng tôi hoàn thành các nội dung nghiên cứu của đề tài.

Chúng tôi cũng xin tỏ sự cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học, các chuyên gia ở trong và ngoài Bộ, các đồng nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu, góp phần vào việc xây dựng các luận cứ khoa học của đề tài cũng như hoàn thiện các kết quả của đề tài.

Chúng tôi cũng mong muốn nhận được các ý kiến nhận xét, đánh giá, góp ý bổ sung của các nhà khoa học, đồng nghiệp để báo cáo được hoàn thiện một cách tốt nhất.

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH, TÌNH HÌNH ÁP DỤNG MÔ HÌNH TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN, ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1. Tổng quan về phương pháp mô hình

Với khái niệm chung nhất, mô hình hoá là sự phản ánh thực tế tồn tại bằng phương pháp nào đó để nghiên cứu quy luật khách quan vốn có của sự vật, hiện tượng trong thế giới khách quan. Phương pháp mô hình được xem là một phương pháp nhận thức khoa học về thế giới khách quan, chúng đã được ứng dụng nhiều trong các ngành khoa học và ứng dụng hiệu quả trong thực tế. Các mô hình mà các ngành khoa học kỹ thuật ứng dụng có thể kể đến là các mô hình truyền nhiệt trong ngành nhiệt, mô hình phần tử hữu hạn áp dụng trong tính toán kết cấu xây dựng, mô hình điện trong ngành điện, mô hình dự báo bão, mô hình dòng chảy mặt trong nghiên cứu thuỷ văn, mô hình dòng chảy nước dưới đất, mô hình lan truyền vật chất nhiễm bẩn trong môi trường nước trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn và đánh giá tài nguyên nước dưới đất.

Trong Địa chất thuỷ văn, phương pháp mô hình được ứng dụng để giải quyết những nhiệm vụ cụ thể như: nghiên cứu địa chất thuỷ văn khu vực, nghiên cứu lý thuyết, đánh giá trữ lượng nước dưới đất, nghiên cứu dịch chuyển khối lượng của các chất nhiễm bẩn trong môi trường nước dưới đất, quá trình truyền nhiệt trong môi trường nước dưới đất, các quá trình thấm mất nước hồ đập, nghiên cứu đánh giá lượng nước chảy vào các khu mỏ...

Ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp mô hình là thay vì nghiên cứu trực tiếp đối tượng, chúng ta có thể phục hồi được trên các mô hình chuyên môn những quá trình & hiện tượng khác nhau. Khi mô hình hóa, quá trình nghiên cứu được thay bằng quá trình khác thiết lập đơn giản và rõ ràng hơn trong phòng thí nghiệm hoặc trên máy tính. Sự thay thế đó có thể thực hiện được bởi vì có rất nhiều quá trình đặc trưng bởi cùng một phương trình toán học. Sự tương tự của các quá trình là do sự thống nhất của thế giới vật chất và có cùng quy luật của chuyển động vật chất.

Trên cơ sở phân loại mô hình theo đặc trưng mô hình hóa vật chất có thể chia ra làm 4 loại: Đồ giải, vật lý, toán và tự nhiên. Bản chất của chúng tương đối khác nhau:

Mô hình hóa đồ giải phản ánh đối tượng nghiên cứu bằng các bản vẽ. Mô hình hóa đồ giải được sử dụng để tổng hợp những tài liệu nhận được khi điều tra làm sáng tỏ những đặc điểm, quy luật cơ bản của đối tượng nghiên cứu và những quá trình hiện tượng đặc trưng của nó. Mô hình đồ giải có thể là mô hình mặt cắt, mô hình mặt bằng và mô hình khối.

Mô hình hóa vật lý là sự phục hồi trên các mô hình chuyên môn đối tượng Địa chất thủy văn nhưng vẫn giữ nguyên sự tương tự về mặt vật lý giữa mô hình và đối tượng nghiên cứu nhờ hệ số tỉ lệ về kích thước hình học và các thông số vật lý. Theo mục đích nghiên cứu, mô hình vật lý có thể chia thành 2 nhóm: nhóm thứ nhất nghiên cứu những quá trình vật lý (máng thấm, mô hình thấm...); nhóm thứ hai nghiên cứu tính chất của các đối tượng địa chất thủy văn (dụng cụ nghiên cứu tính thấm và thủy tính đất đá).

Mô hình toán học là sự phục hồi trên các mô hình chuyên môn những đối tượng địa chất thủy văn khi có sự đồng nhất về phương trình mô tả đối tượng nghiên cứu và mô hình. Theo nguyên tắc xây dựng và hoạt động mô hình toán có thể chia ra thành ba nhóm: tương tự, số, xibenetic.

Mô hình tương tự được chia ra làm 2 loại là mô hình tương tự vật lý và

mô hình tương tự toán học.

- Mô hình tương tự vật lý là sự mô phỏng sự tương tự về mặt vật lý giữa đối tượng nghiên cứu và đối tượng mô hình hoá. Quá trình thấm được khống chế bởi các phương trình vật lý tương tự như quá trình truyền nhiệt, truyền điện. Bởi vậy thay bằng nghiên cứu các qúa trình xảy ra trong môi trường nước dưới đất người ta tiến hành nghiên cứu các quá trình truyền điện, truyền nhiệt trên các đối tượng mô hình hoá tương đương với đối tượng nghiên cứu. Phương pháp mô hình tương tự được sử dụng khá rộng rãi trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn những năm 60 – 70. Ví dụ như mô hình giấy dẫn điện, mô hình điện và mô hình điện ô mạng. Mô hình điện (Anderson, 1972; Spieker, 1968) được làm bằng các điện trở theo tỷ lệ để biểu thị cơ cấu các tầng chứa nước, còn tụ điện được mô phỏng cho độ trữ nước. Cường độ dòng điện trong ampe kế của mô hình biểu thị lưu lượng dòng thấm. Điện thế trong mô hình biểu thị mực nước, còn thể tích nước trong mô hình được thể hiện bằng tổng lượng điện tích. Điện trở tỷ lệ nghịch với hệ số thấm của tầng chứa nước trong khi điện dung điện mạng lưới tỷ lệ với độ chứa nước. Các số đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong mạng thể hiện lưu lượng và mực nước trong các tầng chứa nước. Các mô hình điện tương tự có thể mô phỏng cho dòng chảy hai chiều hoặc ba chiều, đối với dòng ba chiều được mô phỏng bằng cách nối tiếp một số nhóm nằm ngang với nhau.

Tuy nhiên mô hình điện tương tự không mô phỏng được các quá trình phân tán, khuyếch tán trong bài toán lan truyền vật chất.

- Mô hình tương tự toán học dựa trên các lời giải cơ bản của dòng nước dưới đất, dòng nhiệt và dòng vận chuyển khối. Mô hình toán học đơn giản nhất của dòng nước dưới đất là định luật Đacxi. Để áp dụng định luật Đacxi chúng ta cần có một mô hình nhận thức của tầng chứa nước và các số liệu về tính chất vật lý của hệ tầng chứa nước (hệ số thấm, hệ số nhả nước, độ lỗ hổng). Định luật Đacxi là một ví dụ của mô hình giải tích. Để giải một mô hình giải tích chúng ta phải biết điều kiện ban đầu và điều kiện biên của bài toán thấm. Các điều kiện này phải đủ đơn giản để có thể giải trực tiếp phương trình thấm bằng máy tính. Các mô hình giải tích có thể được giải nhanh chóng, chính xác và không tốn kém trên các máy tính hoặc máy tích phân được lập sẵn chương trình.

Mô hình số là dùng máy tính để giải các phương trình vi phân mô tả các quá trình của đối tượng nghiên cứu. Bản chất của chúng là giải phương trình vi phân vận động của nước dưới đất, phương trình lan truyền chất nhiễm bẩn bằng phương pháp số. Phương pháp số là phương pháp giải gần đúng các phương trình vi phân đạo hàm riêng bao gồm sai phân hữu hạn hoặc phần tử hữu hạn. Vấn đề này đã được Trescott đề cập lần đầu tiên vào năm 1975, sau đó tiếp tục được phát triển thành chương trình máy tính bởi Trescott, Pider và Larson năm 1976. Kế thừa những kết quả nghiên cứu này nhóm nghiên cứu gồm có Arlen W.Harbaugh và Michael G.McDonald phát triển thành chương trình hoàn thiện gọi là MODFLOW-96 mô phỏng dòng chảy 3 chiều trong môi trường nước dưới đất (Modular Finite Difference Groundwater Flow Model) vào năm 1996 và chúng còn tiếp tục được hoàn thiện vào năm 2000 với phiên bản MODFLOW- 2000. Đến nay hầu hết các phần mềm thương mại về mô hình nước dưới đất trên thế giới đều sử dụng chương trình MODFLOW làm nòng cốt. Bản chất của phương pháp mô hình số là giải phương trình vi phân đạo hàm riêng vận động của nước dưới đất trong không gian 3 chiều bằng phương pháp sai phân hữu hạn.

Xibenetic là một thiết bị tổ hợp tương tự - số phức tạp làm việc theo một chương trình logic nhất định. Thiết bị sẽ nhận được những thông tin về đối tượng nghiên cứu và sử dụng nó để tự hoàn thiện mô hình theo mối liên hệ ngược giữa mô hình và đối tượng. Những thiết bị này được trang bị và sử dụng phổ biến ở Liên Xô vào những năm 70 như Xibenetic(ASVK), Xatun.

Mô hình hóa tự nhiên là sự chuyển sang ngang về lượng trên cơ sở lý thuyết tương tự giữa đối tượng nghiên cứu với mô hình tự nhiên trên đối tượng

đó. Mô hình tự nhiên nằm trong tự nhiên, nó được coi như là một đối tượng có thể quan sát sự biến đối, các hiện tượng quá trình xảy ra bên trong. Mô hình loại này có thể kể đến là các sân cân bằng, khu cân bằng ... Mô hình tự nhiên có thể được chia thành 3 nhóm là: mô hình sản xuất, thí nghiệm – sản xuất và mô hình tương tự tự nhiên.

Nội dung nghiên cứu của Đề tài này là ứng dụng mô hình dòng ngầm 3 chiều để đánh giá tài nguyên nước dưới đất cho các tỉnh đồng bằng phía Tây sông Hậu. Mô hình dòng ngầm 3 chiều về bản chất là mô hình số nghiên cứu quá trình vận động của nước dưới đất trong không gian 3 chiều bằng cách giải phương trình vi phân vận động của nước dưới đất, phương trình lan truyền vật chất bằng phương pháp sai phân hữu hạn. Toàn bộ việc giải phương trình trên cũng như giao diện đồ họa nhập số liệu đầu vào, nhận kết quả đầu ra đã được các Công ty phần mềm thiết kế thành các phần mềm chuyên dụng. Các phần mềm này đã được thương mại hóa, sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam, phải kể đến là các phần mềm Visual Modflow của Công ty Waterloo Hydrogeologic Inc. Canada; GMS (Groundwatre Model Sytem) của Trường đại học Bigham Young University kết hợp với công ty U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station sản xuất; phần mềm MIKE SHE của Công ty Denmark Hydrogeology Institute Water and Enviroment. Tuy nhiên sử dụng phổ biến, rộng rãi nhất hiện nay là phần mềm Visual Modflow của Công ty Waterloo Hydrogeologic Inc. Canada, theo thống kê là hơn 80% các quốc gia sử dụng.

Sau đây chúng tôi xin trình bày tóm lược việc giải phương trình vi phân vận động của nước dưới đất, phương trình lan truyền vật chất bằng phương pháp sai phân hữu hạn.

1.1.1. Phương trình dòng chảy nước dưới đất

SW =

Phương trình vi phân vận động của nước dưới đất được thể hiện như sau:

∂ x ∂

h ∂ x ∂

∂ y ∂

h ∂ y ∂

∂ z ∂

h ∂ z ∂

h ∂ t ∂

⎛ ⎜ ⎝

⎞ +⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

⎞ −⎟ ⎠

⎛ ⎜⎜ ⎝

⎞ +⎟⎟ ⎠

(1.1)

Ở đây:

- Kxx , Kyy , Kzz là các hệ số thấm theo phương x,y và z.

- Ss là hệ số nhả nước.

- h là cao độ mực nước tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t.

- W là mô đun dòng ngầm, hay là các giá trị bổ cập, giá trị thoát đi của nước ngầm tính tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t. W = W(x,y,z,t) là hàm số phụ thuộc thời gian và không gian (x,y,z)

Trong đó K và Ss là hàm số phụ thuộc vào vị trí không gian (x,y,z).

Để giải phương trình (1.1) cần phải tìm hàm số h(x,y,z,t), thoả mãn các điều kiện biên và điều kiện ban đầu. Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản chất của dòng chảy và sử dụng để tính toán định lượng phục vụ cho các mục đích khác nhau như: đánh giá trữ lượng, nghiên cứu cân bằng... Phương trình (1.1) là phương trình vi phân phi tuyến nên việc tìm ra hàm h(x,y,z,t) từ phương trình (1.1) thường rất khó, ngoại trừ một số rất ít trường hợp đặc biệt đơn giản mới có thể tìm ra lời giải giải tích cho phương trình. Do vậy 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.

Phương pháp sai phân hữu hạn thay vì tìm lời giải cho hàm liên tục h(x,y,z,t), người ta chia nhỏ không gian thành các ô lưới (phần tử), và chia nhỏ bước thời gian tính toán. Ở mỗi phần tử trong một bước thời gian các giá trị tham gia vào phương trình được coi là đồng nhất tại mỗi thời điểm trong ô lưới người ta coi cả thông là không thay đổi. Thiết lập cân bằng nước cho từng ô lưới sai phân và kết hợp chúng lại tạo thành một hệ phương trình đại số tuyến tính. Giải hệ phương trình đại số này ta sẽ tìm được nghiệm là hàm h(x,y,z,t) rời rạc..

Hình 1.1 mô tả quá trình rời rạc hoá không gian, vùng nghiên cứu được phân chia theo chiều thẳng đứng z thành các lớp chứa nước, thấm nước kém. Mỗi lớp chứa nước lại được chia thành các ô nhỏ hơn. Vùng hoạt động của nước ngầm trong mỗi tầng chứa nước sẽ được đánh dấu “hoạt động”, ở đó mực nước biến thiên và nó sẽ tham gia vào tính toán trong phương trình. Những ô thuộc vùng không chứa nước hoặc nước không thể thấm qua, hoặc ô ngoài miền tính toán được thì được đánh dấu là “không hoạt động”.

∆ ν k

1

2 T Ç n g c h ø a n − í c ( K )

3

∆ c i

4

∆ r j

B i ª n c ñ a t Ç n g c h ø a n − í c

¤ t h a m t h a m g i a t Ý n h t o ¸ n m « h × n h

¤ k h « n g t h a m g i a t Ý n h t o ¸ n m « h × n h

∆ r j C h i Ò u x c ñ a c é t t h ø j ∆ c i C h i Ò u y c ñ a h µ n g t h ø i

∆ ν k C h i Ò u z c ñ a t Ç n g t h ø k

Hình 1.1. Sơ đồ rời rạc hoá không gian trong mô hình

∆

Hệ phương trình sai phân nhận được từ phương trình (1.1) được thành lập trên cơ sở các qui tắc cân bằng: Tổng tất cả dòng chảy vào và chảy ra từ một ô phải bằng sự thay đổi thể tích nước có trong ô. Giả thiết rằng mật độ của nước, môi trường chứa nước không đổi thì cân bằng dòng chảy cho một ô được thể hiện bằng phương trình sau:

=∑ SQ i

h ∆ t ∆

(1.2)

- Qi là lượng nước chảy vào ô (nếu chảy ra thì Q lấy giá trị âm)

- SS là giá trị của hệ số nhả nước, nó chính là giá trị Ss(x,y,z)

- ∆V là thể tích ô.

- ∆h là giá trị biến thiên của h trong thời gian ∆t tại ô lưới đang xét.

i,j,k-1

i-1,j,k

i,j,k

i,j-1,k

i,j+1,k

i+1,j,k

i,j,k+1

Hình 1.2 mô tả cho một ô lưới (i,j,k) và 6 ô bên cạnh: (i-1,j,k), (i+1,j,k), (i,j-1,k), (i,j+1,k), (i,j,k-1), (i,j,k+1). Dòng chảy từ ô (i,j,k) sang các ô bên cạnh (ở đây ngầm định nếu dòng chảy vào ô mang dấu dương, ngược lại ra khỏi ô mang dấu âm).

Hình 1.2. Ô lưới i,j,k và 6 ô xung quanh

Theo định luật Darcy, lượng nước qi,j-1/2,k chảy từ ô (i,j-1,k) sang ô (i,j,k)

(

)

−

h i

kj ,

,2/1

c ∆∆ i

−

,2/1 −

sẽ tính được theo phương trình sau:

,1 k − r ∆

2/1

−

(1.3)

Trong đó:

- hi,j,k là mực nước tại ô (i,j,k)

- qi,j-1/2,k là thể tích nước chảy qua mặt tiếp giáp giữa ô (i,j,k) và ô (i,j-1,k)

- KRi,j-1/2,k là hệ số thấm dọc theo dòng chảy giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j-1,k)

- ∆ci∆vk là diện tích bề mặt vuông góc với phương dòng chảy

- ∆rj-1/2 là khoảng cách giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j-1,k)

Tương tự ta có các phương trình cân bằng tính cho các nút lưới lân cận

(

)

−

h ji ,

h kji , ,

ji ,

vc ∆∆ i

,2/1 +

khác. Dòng chảy chảy qua giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j+1,k) sẽ là:

,1 k + r ∆

2/1

(1.4)

(

)

−

h i

h kji , ,

kj ,

r ∆∆ j

,2/1 +

Dòng chảy chảy qua các nút lưới (i,j,k) và (i+1,j,k) sẽ là:

, kj ,1 + c ∆

2/1

(1.5)

(

)

−

h i

h kji , ,

kj ,

r ∆∆ j

,2/1 −

và từ nút lưới (i-1,j,k) vào (i,j,k) là:

kj , ,1 − c ∆

2/1 −

(1.6)

)

(

−

h kji , ,

kji , ,

r ∆∆ j

c i

2/1 +

Dòng chảy theo phương thẳng đứng qua nút lưới (i,j,k) và (i,j,k+1) là:

h kji 1 , , + v ∆

2/1

(1.7)

)

(

−

h kji , ,

kji , ,

r ∆∆ j

c i

2/1 −

và từ nút lưới (i,j,k-1)) và (i,j,k) là:

h kji 1 , , − v ∆

2/1 −

(1.8)

Nếu chúng ta thay tích số kích thước các bước lưới và hệ số thấm bằng giá trị sức cản thấm nào đó, chẳng hạn như sức cản thấm theo phương nằm ngang từ nút lưới (i,j-1,k) đến (i,j,k) sẽ là:

(1.9) CRi,j-1/2,k=KRi,j-1/2,k∆ci∆vk/∆rj-1/2

Trong đó:

- CRi,j-1/2,k: là sức cản thấm trong hàng thứ i, lớp k giữa các nút lưới (i,j-

1,k) và (i,j,k).

Tương tự như vậy ta sẽ có các giá trị sức cản thấm tương ứng:

(1.10) qi,j-1/2,k=CRi,j-1/2,k(hi,j-1,k-hi,j,k)

(1.11) qi,j+1/2,k=CRi,j+1/2,k(hi,j+1,k-hi,j,k)

(1.12) qi-1/2,j,k=CCi-1/2,j,k(hi-1,j,k-hi,j,k)

(1.13) qi+1/2,j,k=CCi+1/2,j,k(hi+1,j,k-hi,j,k)

(1.14) qi,j,k-1/2=CVi,j,k-1/2(hi,j,k-1-hi,j,k)

(1.15) qi,j,k+1/2=CVi,j,k+1/2(hi,j,k+1-hi,j,k)

Lưu lượng cung cấp từ biên vào ô được xác định theo phương trình tổng

quát sau:

(1.16) ai,j,k,n = pi,j,k,n hi,j,k + qi,j,k,n

Trong đó:

- ai,j,k,n biểu diễn dòng chảy từ nguồn thứ n vào trong nút lưới (i,j,k)

- hi,j,k mực nước của nút (i,j,k) - pi,j,k,n , qi,j,k,n là các hệ số có thứ nguyên (L2t-1) và (L3t-1) tương ứng của

phương trình

Sau đây, chúng ta sẽ mô tả một số điều kiện biên có thể được viết dưới dạng tổng quát như trên: Giả sử có một ô lưới nhận được cung cấp từ hai nguồn: lỗ khoan và sông. Đối với nguồn cấp thứ nhất (n=1) là từ lỗ khoan, lưu lượng dòng chảy từ lỗ khoan thường độc lập với mực nước lúc đó hệ số pi,j,k,1 =0 và qi,j,k,1là lưu lượng của lỗ khoan. Lúc này, phương trình (1.16) được viết:

(1.17) ai,j,k1 = qi,j,k1

Đối với nguồn cấp thứ hai (n=2), giả sử rằng mối quan hệ giữa tầng chứa nước và sông thông qua một giá trị sức cản thấm đáy lòng. Như vậy, lưu lượng

dòng thấm giữa sông và nút lưới (i,j,k) sẽ tỷ lệ với mực nước của ô lưới và mực nước trong sông, hay là:

(1.18) ai,j,k2 = CRIVi,j,k2(Ri,j,k-hi,j,k)

Trong đó:

- Ri,j,k là mực nước trong sông.

- CRIVi,j,k,2 là giá trị sức cản thấm.

Từ (1.18) suy ra:

(1.19) ai,j,k,2 = -CRIVi,j,k2hi,j,k + CRIVi,j,k2Ri,j,k

Như vậy thành phần thứ nhất của vế phải chính là pi,j,k,2 và thành phần thứ

hai chính là qi,j,k,2 trong phương trình (1.16)

Một cách tổng quát, nếu có N nguồn cấp vào trong ô lưới, lưu lượng tổng

là QSi,j,k thì:

(1.20) QSi,j,k = Pi,j,k hi,j,k + Qi,j,k

Trong đó:

(1.21) Pi,j,k =Σpi,j,k,n ; Qi,j,k =Σqi,j,k,n

Thay các phương trình từ (1.10) đến (1.15) và phương trình (1.20 vào

CRi,j-1/2,k(hi,j-1,k-hi,j,k)+CRi,j+1/2,k(hi,j+1,k-hi,j,k)+CCi-1/2,j,k(hi-1,j,k-hi,j,k)+CCi+1/2,j,k(hi+1,j,k-hi,j,k)

+CVi,j,k-1/2(hi,j,k-1-hi,j,k)+CVi,j,k+1/2(hi,j,k+1-hi,j,k)+Pi,j,khi,j,k-1+Qi,j,k=SSi,j,k(∆rj∆cj∆vk)∆hi,j,k/∆t (1.21)

phương trình (1.2) ta có:

,j,k/∆t ta có:

−

∆

m h i ,

1 − kj ,

kj ,

Sai phân giá trị ∆hi

m h i , t

−

h i , kj , t ∆

1 −

⎞ =⎟⎟ ⎠

⎛ ⎜⎜ ⎝

(1.22)

Trong đó:

m-1 là giá trị mực nước của ô (i,j,k) tại thời điểm m và (m-1).

tmvà tm-1: thời điểm m và m-1.

m và hi,j,k

hi,j,k

CRi,j-1/2,k(hi,j-1,k-hi,j,k)+CRi,j+1/2,k(hi,j+1,k-hi,j,k)+CCi-1/2,j,k(hi-1,j,k-hi,j,k)+CCi+1/2,j,k(hi+1,j,k-hi,j,k) + m-hi,j,k (m-1)) (1.23)

CVi,j,k-1/2(hi,j,k-1-hi,j,k)+CVi,j,k+1/2(hi,j,k+1-hi,j,k)+Pi,j,khi,j,k-1+Qi,j,k = SSi,j,k(∆rj∆cj∆vk)(hi,j,k /(tm -tm-1)

Thay phương trình (1.22) vào (1.21) từ bước thời gian tm-1 đến tm ta có:

(m-1) ta sẽ xác định được mực nước hi,j,k

Phương trình trên sẽ được viết cho tất cả các ô có mực nước thay đổi theo thời gian. Như vậy, ta sẽ lập được một hệ phương trình có số phương trình bằng số ô lưới. Giải hệ phương trình này với điều kiện ban đầu biết trước mực nước m. Cứ lần lượt tại thời điểm t(m-1) là hi,j,k như vậy, ta có thể xác định được mực nước cho bất kỳ thời điểm nào

C è t c a o m ù c n − í c tÝn h ® − î c c h o b − í c th ê i g ia n m -1

Hệ phương trình trên được giải bằng phương pháp lặp, người ta tiến hành chia nhỏ khoảng thời gian (tm-1,tm) kết quả nhận được là lời giải gần đúng của hệ phương trình. Khi thời gian tăng lên thì h sẽ thay đổi. Khi h đạt được sự ổn định (chênh lệch h tính được giữa 2 thời điểm kế cận nhau nhỏ hơn một giá trị cho phép) thì mực nước đạt được sự cân bằng động và tại đây kết thúc một bước tính toán. Để phương pháp lặp hội tụ, người ta chọn bước thời gian tăng theo cấp số nhân, khi đó thừa số 1/(tm-1 - tm) sẽ tiến nhanh tới 0 do đó các tổng có liên quan đến thừa số này hội tụ. Có thể hình dung cách giải hệ phương trình bằng phương pháp lặp như sau:

h m -1 = h m -1 ,n

B ¾ t ® Ç u tÝn h to ¸ n c h o b − í c th ê i g ia n m + 1

K Õ t th ó c tÝn h to ¸ n c h o b − í c th ê i g ia n m

h m ,n

N Õ u d a o ® é n g | h m ,n – h m ,n -1 | n h á h ¬ n g i¸ trÞ c h ª n h lÖ c h c h o p h Ð p th × q u ¸ tr×n h tÝn h to ¸ n ® − î c c o i lµ h o µ n tÊ t ë ® © y

h m ,n -1

h m ,1

h m ,0

B ¾ t ® Ç u tÝn h to ¸ n c h o b − í c th ê i g ia n m

K Õ t th ó c tÝn h to ¸ n c h o b − í c th ê i g ia n m -1

C è t c a o m ù c n − í c tÝn h ® − î c ch o b − í c th ê i g ian m -1

h m -1 = h m -1 ,n

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý lặp khi giải hệ phương trình

Trong thực tế, không cần thiết phải viết phương trình (1.23) cho tất cả các ô lưới mà tại những ô lưới có thể thiết lập các điều kiện biên. Có 3 loại điều kiện biên gồm:

- Điều kiện biên loại I là điều kiện biên mực nước được xác định trước (còn gọi là điều kiện biên Dirichlet). Đó là ô mà mực nước được xác định trước và giá trị này không đổi trong suốt bước thời gian tính toán.

- Điều kiện 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 thì lưu lượng được xác định bằng không

- Điều kiện 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). Có một vài dạng biên loại III này như sau:

Tùy thuộc vào biên trong thực tế là sông, suối, barie đá cách nước, lượng bổ cập, bốc hơi nước ngầm, lỗ khoan hút nước... mà người ta mô phỏng trên mô hình là biên loại I, loại II hoặc loại III.

1.1.2. Phương trình lan truyền vật chất

Phương trình vi phân mô phỏng quá trình lan truyền vật chất trong môi

−

C [ λ

trường nước dưới đất:

)

( Cv x

ρ b

∂ x ∂

S ] θ

C ∂ t ∂

C s θ

∂ x ∂

C ∂ y ∂

⎞ −⎟⎟ ⎠

⎛ ⎜⎜ ⎝

(1.24)

Nếu bỏ qua sự suy giảm nồng độ vật chất do phản ứng hoá học, hoặc phân

huỷ phóng xạ thì phương trình (1.24) trở thành:

)

(1.25)

( Cv x

∂ x ∂

C ∂ y ∂

∂ x ∂

C s θ

C ∂ t ∂

⎛ ⎜⎜ ⎝

⎞ −⎟⎟ ⎠

Trong đó:

Dxy: Hệ số phân tán thuỷ động lực.

vx: Vận tốc thực của dòng chảy nước dưới đất.

C: Nồng độ chất dịch chuyển.

C s θ

: Nguồn bổ sung chất dịch chuyển.

R: Hệ số trễ.

Phương trình (1.25) thể hiện quá trình dịch chuyển vật chất bao gồm 2 cơ

chế khuyếch tán (diffustion) và cuốn theo (advection). Khi di chuyển trong môi

trường lỗ hổng của đất đá thì quá trình phân tán (dispertion) có tác động pha

loãng và làm hạ thấp nồng độ các chất hoà tan. Đối với những chất hoà tan có

khả năng bị hấp thụ trong môi trường lỗ hổng có thể làm chậm lại quá trình dịch

chuyển gây ra hiện tượng trễ.

Khuếch tán phân tử được mô tả bằng các định luật Fick. Trong trạng thái

vận động không ổn định thì quá trình khuyếch tán phân tử tuân theo định luật

Fick II:

C ∂ t ∂

C ∂ 2 x ∂

(1.26)

Trong môi trường lỗ hổng quá trình khuyếch tán không xảy ra nhanh như

ở trong nước vì các ion phải đi quãng đường dài hơn xung quanh bề mặt các hạt

khoáng vật. Đồng thời, sự khuyếch tán chỉ có thể sảy ra trong các lỗ hổng mở vì

các hạt khoáng chặn một phần đường đi của chất dịch chuyển. Trong trường hợp

này thay vì dùng hệ số khuyếch tán chúng ta phải sử dụng hệ số khuyếch tán

hiệu quả D* được xác định như sau:

D* = w.D (1.27)

Trong đó: w là hệ số kinh nghiệm được xác định trong phòng thí nghiệm.

Đối với nhóm chất hoà tan không bị hấp phụ thì w nằm trong khoảng từ 0,5 đến

0,01 (theo Freeze & Cherry, 1979).

Sự cuốn theo là sự dịch chuyển cùng vận tốc dòng chảy nước dưới đất của

các chất hoà tan. Vận tốc dòng chảy nước dưới đất được xác định bằng định luật

Dacxi:

K n

h ∂ l ∂

(1.28)

Trong đó:

vx: Vận tốc dòng chảy của nước dưới đất

ne: Độ lỗ hổng hiệu quả.

K: Hệ số thấm của đất đá chứa nước.

h ∂ : Gradien thuỷ lực dòng thấm. l ∂

Phân tán cơ học được thể hiện khi chất hoà tan pha trộn với nước. Do quá

trình phân tán chất hoà tan bị pha loãng. Sự pha trộn xảy ra dọc theo hướng

dòng chảy gọi là phân tán dọc còn vuông góc với hướng dòng chảy gọi là phân

tán ngang. Thông số đặc trưng cho quá trình phân tán cơ học là hệ số phân tán

động lực aL. Trị số của phân tán cơ học là tích số giữa vận tốc của dòng chảy

nước dưới đất (vx) với hệ số phân tán động lực (aL) là vx. aL.

Khi nghiên cứu quá trình dịch chuyển của chất hoà tan trong môi trường

lỗ hổng khó có thể tách biệt riêng rẽ hai quá trình khyếch tán phân tử và phân

tán cơ học nên khi tính toán thường đưa vào một hệ số chung gọi là hệ số phân

tán thuỷ động lực (Dxy) để thể hiện cho cả hai quá trình nêu trên và được xác

định như sau:

(1.29) Dxy = aL.vx + D*

Trong đó:

aL: Độ phân tán động lực.

vx: Vận tốc dòng chảy của nước dưới đất.

D*: Hệ số khuyếch tán hiệu quả.

Ngoài ra, đối với những chất hoà tan bị hấp thụ bởi các khoáng vật nằm

trong môi trường lỗ rỗng còn phải kể đến hiện tượng trễ nghĩa là quá trình làm

chậm do chất hoà tan bị hấp phụ trên bề mặt khoáng vật. Đặc trưng cho hiện

tượng trễ người ta đưa và vế phải của phương trình (1.25) thông số trễ R có giá

trị từ 0 đến 1 (bằng 0 là hấp phụ hoàn toàn, bằng 1 là không bị hấp phụ). Thông

số R phụ thuộc vào nhiều mật độ của đất đá, độ ẩm của đất và hệ số phân bố

chất hoà tan của chất tan trong đất. Khi đánh giá sự dịch chuyển của ranh giới

mặn (TDS) trong môi trường nước dưới đất người ta thường bỏ qua sự hấp phụ

và coi R = 1.

Khi giải bài toán dịch chuyển của chất hoà tan trong môi trường lỗ hổng

thì các thông số cần phải xác định là độ lỗ hổng hiệu quả (ne), hệ số phân tán

động lực (aL), hệ số khuyếch tán hiệu quả (D*).

Phương trình (1.25) cũng được giải bằng phương pháp sai phân tương tự

như giải phương trình (1.1). Cũng giống như bài toán thuỷ động lực cũng không

cần mô phỏng phương trình cân bằng cho tất cả các ô lưới mà tại một số ô lưới

có thể xác lập điều kiện biên trên đó. Trong bài toán lan truyền vật chất cũng

gồm 3 loại biên:

- Biên Dirichle C = C0 trên Γc

∂ C ∂ n

- Biên Neumann trên Γc

υ n

DC − n

υυ C 0 n

∂ C n ∂

- Biên Cauchy trên Γqc

Trong đó:

vn, C là vận tốc dòng chất lỏng và nồng độ vật chất của chất lỏng qua

Γc: Miền xác định của biên.

biên.

Với điều kiện ban đầu là sự phân bố nồng độ chất hoà tan trong môi trường nước ở thời điểm ban đầu ta cũng có thể xác định sự phân bố nồng độ của chất hoà tan ở thời điểm bất kỳ trong các bước thời gian tiếp theo.

1.1.3. Quy trình và các bước tiến hành khi giải bài toán Địa chất thủy

văn bằng phương pháp mô hình

Khi tiến hành thiết lập giải bài toán Địa chất thủy văn bằng phương pháp mô hình hóa cần tiến hành theo các bước được mô phỏng bởi sơ đồ hình (1.4) dưới đây:

+ Xác định mục tiêu

Xác định mục tiêu khi xây dựng mô hình là bước đầu tiên quan trọng nhất khi giải bài toán ĐCTV bằng phương pháp mô hình. Bước này nhằm trả lời cho câu hỏi “xây dựng mô hình để làm gì? giải quyết vấn đề gì”.

Các vấn đề có thể giải quyết được bằng mô hình trong ĐCTV rất đa dạng.

Sau đây là một số vấn đề được giải quyết tốt bằng mô hình:

- Sử dụng mô hình để đánh giá trữ lượng nước dưới đất phục vụ các mục

đích khác nhau.

- Nghiên cứu, đánh giá quá trình thấm mất nước qua đập, hồ chứa.

- Đánh giá lượng cung cấp cho nước dưới đất.

- Dự báo động thái nước dưới đất.

- Tối ưu hóa công trình khai thác nước dưới đất.

- Đánh giá cân bằng nước khu vực.

- Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ khai thác khoáng sản.

- Đánh giá, dự báo sự lan truyền vật chất, chất nhiễm bẩn trong môi

trường nước dưới đất.

Hình 1.4. Sơ đồ quy trình giải bài toán ĐCTV bằng mô hình

+ Thu thập số liệu

Các tài liệu cần thu thập phục vụ làm số liệu đầu vào cho mô hình gồm:

- Số liệu về địa tầng lỗ khoan phục vụ việc phân chia lớp mô hình.

- Các thông số địa chất thủy văn của các tầng chứa nước, cách nước.

- Bản đồ mực nước (thủy đẳng cao, thủy đẳng áp) các tầng chứa nước để

làm số liệu đầu vào, chỉnh lý mô hình.

- Tài liệu về cấu trúc địa chất, sự phân bố các dòng mặt để xác lập điều

kiện biên cho mô hình.

- Lượng mưa, lượng bốc hơi để xác định lượng bổ cập và thoát.

- Tài liệu quan trắc động thái nước dưới đất để chỉnh lý, hiệu chỉnh mô

hình.

- Quan trắc mực nước, động thái dòng mặt để xác định các thông số trên

biên của các tầng chứa nước.

- Các thông số đặc trưng cho bài toán dịch chuyển vật chất.

Các số liệu trên sẽ được thu thập, tổng hợp và chỉnh sửa sơ bộ để loại bỏ các sai số thô. Sau đó chúng sẽ được xử lý, số hóa thành dạng file số liệu phù hợp để đưa vào mô hình. Tùy theo phần mềm sử dụng mà các file số liệu này sẽ được xử lý đưa về định dạng file phù hợp.

+ Xây dựng mô hình khái niệm

Đây là bước rất quan trọng khi tiến hành giải bài toán ĐCTV bằng phương pháp mô hình. Mục đích của mô hình khái niệm là để đơn giản bài toán thực tế và tổ chức các số liệu thực đo có liên quan sao cho hệ thống có thể được phân tích một cách dễ dàng. Chất lượng kết quả dự báo phụ thuộc rất nhiều vào bước xây dựng mô hình khái niệm. Mô hình khái niệm càng sát thực thế thì kết quả dự báo sẽ càng chuẩn xác. Những việc cần làm khi xây dựng mô hình khái niệm gồm:

- Xác định các điều kiện trong vùng nghiên cứu, yếu tố nào là quan trọng,

yếu tố nào có thể xem nhẹ, bỏ qua.

- Đối tượng mô hình nào là đối tượng điển hình, khách quan. Ví dụ nguồn

nào có khả năng gây ô nhiễm cao, chất nào có khả năng di chuyển cao.

Trên cơ sở đó sơ bộ xác định các yếu tố nhằm xác lập mô hình như:

- Xác định kích thước, diện tích xây dựng mô hình.

- Dự kiến số lớp, số ô lưới và kích thước ô lưới.

- Mô hình có biên hay không có biên.

- Các tầng chứa nước là đồng nhất hay không đồng nhất.

- Vận động ổn định hay không ổn định ..v.v.

Cân nhắc và chỉnh sửa mô hình khái niệm trước khi xây dựng, phát triển

thành mô hình số.

+ Xây dựng mô hình số

Trên cơ sở mô hình khái niệm để xây dựng mô hình số, cân nhắc kiếm tra các số liệu khi đưa vào mô hình. Các công việc cần làm khi xây dựng mô hình số gồm:

- Phân chia ô lưới, lớp của mô hình.

- Nhập các bề mặt đẳng của bề mặt địa hình, đáy các lớp chứa nước và

cách nước.

- Nhập các thông số ĐCTV, thông số dịch chuyển cho các lớp của mô

hình.

- Xác định điều kiện biên (biên dòng chảy, biên dịch chuyến vật chất) và

nhập số liệu vào mô hình (loại biên, hình dáng, số liệu thông số trên biên).

- Lượng bổ cập, thoát do bốc hơi từ bề mặt nước ngầm.

- Các lỗ khoan hút nước khai thác nước.

- Mực nước ban đầu.

+ Chỉnh lý hiệu chỉnh mô hình

Chỉnh lý mô hình được thực hiện bằng bài toán ngược và bài toán nghịch và được gọi chung là bài toán ngược chỉnh lý mô hình. Nội dung của bài toán ngược là xác định điều kiện ứng với trạng thái nào đó của đối tượng nghiên cứu khi biết trước giá trị của hàm động lực. Nội dung của bài toán nghịch là tìm những đặc trưng vật lý của môi trường đối tượng mô hình hóa khi biết điều kiện ranh giới và sự phân bố của hàm áp lực trong phạm vi miền mô hình hóa.

Trước hết cần tiến hành phân tích để loại bỏ những sai số thô, khắc phục các lỗi nhập số liệu. Sau đó chuẩn bị các tài liệu quan trắc thực tế để làm cơ sở đánh giá khi tiến hành chỉnh lý, hiệu chỉnh mô hình. Mô hình được hiệu chỉnh bằng bài toán ngược bao gồm bài toán ngược ổn định và bài toán ngược không ổn định.

Bài toán ngược ổn định được chỉnh lý các thông số tại thời điểm nước dưới đất vận động ổn định, nghĩa là các yếu tố động lực của dòng thấm (mực nước, lưu lượng) không biến đổi theo thời gian. Mục đích của bài toán ngược ổn định là chỉnh lý hệ số thấm của các tầng chứa nước cách nước khi biết trước sự phân bố mực nước trong các tầng chứa nước và điều kiện biên.

Bài toán ngược không ổn định nhằm chỉnh lý, chính xác hóa các thông số vật lý của trường thấm là hệ số thấm, hệ số nhả nước. Chỉnh lý điều kiện biên và

các thông số trên biên. Bài toán ngược không ổn định được giải trong một khoảng thời gian tối thiểu là 1 chu kỳ biến đổi mực nước của nước dưới đất.

Cả hai bài toán ngược ổn định và không ổn định đều được giải bằng phương pháp lặp nghĩa là phải giải nhiều lần bài toán thuận. Mỗi lần giải bài toán thuận các thông số vật lý của trường thấm, điều kiện biên của miền thấm được thay đổi. Việc thử dần các thông số đầu vào sẽ dừng lại khi bản đồ mực nước tính toán trên mô hình nhận được gần trùng với bản đồ mực nước xây dựng theo kết quả quan trắc, đo được trong thực tế, nghĩa là sai số nằm trong giới hạn cho phép. Để đánh giá sai số khi chỉnh lý mô hình cho đến nay vẫn chưa có một tiêu chuẩn cụ thể nào được đưa ra (National Research Council, 1990). Việc đánh giá sai số mực nước giữa mô hình và quan trắc là một chỉ tiêu rất tốt, tuy nhiên không phải lúc nào cũng thực hiện dễ dàng. Mục đích cuối cùng của bài toán chỉnh lý là cực tiểu hóa giá trị sai số. Có 3 loại sai số để đánh giá sự sai khác mực nước giữa quan trắc và mô hình là:

- Sai số trung bình (ME) là sai số trung bình giữa mực nước quan trắc (hm)

và mực nước mô hình (hs):

(1.30) ME = 1/n ∑(hm - hs)

Trong đó: n là số điểm chỉnh lý

Kết quả này ít có giá trị tham khảo và không được sử dụng rộng rãi để đánh giá sai số bởi vì đôi khi giá trị sai khác mang dấu âm và dương sẽ loại trừ nhau và cuối cùng vẫn có thể đạt trị số ME cực tiểu

- Sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là giá trị trung bình tuyệt đối giữa

hiệu số mực nước quan trắc và mực nước mô hình:

(1.31) MAE = 1/n ∑⎜(hm - hs)⎜

- Sai số trung bình quân phương (RMS) hay là độ lệch chuẩn được tính

theo công thức:

(1.32) RMS = [1/n ∑(hm - hs)2]0.5

Sai số MAE và RMS là chỉ tiêu tốt để đánh giá chất lượng của mô hình.

+ Giải thích kết quả

Sau khi chỉnh lý mô hình các thông số vật lý của trường thấm, các điều kiện biên của mô hình đã được chỉnh lý tương đối sát với điều kiện trong tự nhiên. Sử dụng các điều kiện này làm số liệu đâu vào để chạy bài toán thuận để nhận được các kết quả tính toán là mực nước, lưu lượng của các tầng chứa nước.

Phân tích, giải thích các kết quả thu được, nếu kết quả là phù hợp thì chúng ta có thể sử dụng mô hình này cùng với các thông số, điều kiện biên để tiến hành chạy bài toán thuận dự báo phục vụ cho các mục tiêu nghiên cứu đề ra. Trong trường hợp ngược lại, các kết quả chưa phù hợp thì cần phải quay lại các bước trước đây để tiến hành xây dựng và hiệu chỉnh lại từ đầu.

+ Bài toán dự báo

Dự báo là bước cuối cùng khi giải bài toán địa chất thủy văn bằng mô hình. Bài toán dự báo có thể tiến hành trong thời gian ngắn hoặc dài tùy theo mục tiêu đề ra. Đồng thời trong quá trình dự báo có thể chạy tiến hành song song nhiều bài toán dự báo: bài toán thủy động lực, tính toán cân bằng nước, bài toán dự báo dịch chuyển chất nhiễm bẩn... tùy theo yêu cầu, mục tiêu đề ra trước khi tiến hành xây dựng mô hình.

1.1.4. Các bước tiến hành khi giải bài toán mô hình Địa chất thủy văn

bằng phần mềm Visual Modflow

Như đã nêu ở phần trên, hiện nay trên thế giới có khá nhiều phần mềm được thương mại hóa phục vụ việc giải bài toán Địa chất thủy văn bằng phương pháp mô hình như Visual Modflow, GMS, MIKE SHE... Mỗi phần mềm đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

GMS (Groundwatre Model Sytem) của Trường đại học Bigham Young University kết hợp với công ty U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station sản xuất và phát triển. Điểm mạnh của phần mềm này là được tích hợp các mô dul GIS để phục vụ công tác nhập số liệu tuy nhiên không được thiết kế theo hướng mở để có thể giao tiếp số liệu thuận lợi với các phần mềm khác. GMS cũng được thiết kế trên nền tảng MODFLOW-96 và MODFLOW – 2000 nhưng việc nhập số liệu vào mô hình bằng GMS thường khá phức tạp và khó chỉnh sửa. Giá thương mại của phần mềm khá cao, theo thống kê trên thế giới có khoảng 18% các nước sử dụng phần mềm này. Ở Việt Nam, GMS được một số Cơ quan trong miền Nam sử dụng.

Visual Modflow của Công ty Waterloo Hydrogeologic Inc. Canada xây dựng và phát triển. Đây là phần mềm rất dễ sử dụng, tính linh động cao vì có thể giao tiếp được với nhiều phần mềm chuyên dụng khác như Mapinfow, ArcGIS, Sufer, Excel, MicroStation... Việc nhập và hiệu chỉnh số liệu đầu vào cho mô hình bằng phần mềm này được tiến hành một cách dễ dàng, tốc độ tính toán khá nhanh. Đồng thời giá thương mại của phần mềm vừa phải nên được sử dụng khá rộng rãi. Theo thống kê có tới 80% số quốc gia sử dụng phần mềm này trong

nghiên cứu Địa chất thủy văn. Ở Việt Nam, từ những năm 80 phần mềm này đã được du nhập và sử dụng rất rộng rãi.

MIKE SHE là phần mềm tổng hợp sử dụng cả nước mặt và nước dưới đất do Công ty Denmark Hydrogeology Institute Water and Enviroment xây dựng và phát triển. Nhược điểm của MIKE SHE là tốc tộ tính toán chậm, hơn nữa phần mềm này mới được xây dựng và phát triển nên hiện nay mới có khoảng 2% số nước trên thế giới sử dụng phần mềm này. Ở Việt Nam, MIKE SHE lần đầu tiên được sử dụng để xây dựng mô hình NDD cho vùng bazan của tỉnh ĐakLak trong dự án hợp tác giữa Việt Nam và Úc.

Hình 1.5. Sơ đồ các bước tiến hành khi giải bài toán mô hình bằng phần

mềm Visual Modflow

Với những ưu điểm vượt trội như đã nêu nên trong Đề tài khoa học này chúng tôi đã sử dụng bộ phần mềm Visual Modflow để xây dựng mô hình cho vùng nghiên cứu. Các bước tiến hành khi giải bài toán mô hình bằng phần mềm Visual Modflow gồm:

- Thu thập và hiệu chỉnh sơ bộ số liệu đầu vào.

- Mô hình hóa.

- Xây dựng, chỉnh sửa mô hình khái niệm.

- Xây dựng mô hình số gồm mô hình dòng chảy và mô hình vận chuyển

vật chất.

- Giải các bài toán Địa chất thủy văn theo yêu cầu bằng phần mềm.

- Xuất kết quả tính toán thông qua các giao diện biểu đồ, đồ thị 2D, 3D.

Toàn bộ quy trình giải bài toán mô hình bằng phần mềm Visual Modflow

được trình bày trong sơ đồ hình 1.5. 1.2. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất trên thế giới

Trên thế giới việc áp dụng phương pháp mô hình hóa để nghiên cứu các đối tượng Địa chất thủy văn đã bắt đầu từ thế kỷ trước. Nó phát triển rất nhanh, mạnh ở các nước công nghiệp phát triển như Liên Xô cũ (nay là Nga và các nước Cộng hòa khác), Mỹ, Pháp, Canada, Đan Mạch .... Ở nước ta, nó mới được áp dụng trong những năm 70, 80 của thế kỷ trước. Lịch sử phát triển của mô hình hóa Địa chất thủy văn có thể được chia làm 6 giai đoạn:

Giai đoạn 1 kéo dài từ thế kỷ 19 đến những năm 20 của thế kỷ 20. Trong

giai đoạn này, nó được áp dụng để nghiên cứu các bài toán thấm cơ bản.

Giai đoạn 2 kéo dài từ những năm 20 đến những năm 40 của thế kỷ 20. Trong giai đoạn này đã phát triển một số mô hình vật lý và mô hình điện tương tự (EGĐA) để luận chứng thiết kế một số công trình thủy lợi ở Liên Xô. Một số phòng thí nghiệm thấm được hình thành ở Liên Xô như VNIIG, VODGEO, MGRI do Giáo sư G.N.Kamenxki chỉ đạo.

Giai đoạn 3 bắt đầu từ sau chiến tranh thế giới II (cuối những năm 40) đến cuối những năm 50 của thế kỷ 20. Giai đoạn này đặc trưng bởi sự phát triển mạnh của phương pháp EGĐA. Nó được sử dụng để giải các bài toán thấm dưới móng đập, xác định dòng chảy đến giếng và lò, giếng mỏ... Cũng trong giai đoạn này người ta cũng dùng phương pháp EGĐA để nghiên cứu dự đoán động thái, cân bằng nước ngầm ở các vùng tưới như Davogia, Dovongie, Bắc Keprad, Trung Á, Ukraina. Sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn và tích phân thủy lực V.X.Lukianov để giải các bài toán thấm. Các bài toán thấm 1 chiều, hai chiều và không gian dưới nền đập, quanh hồ chứa và kênh đào đã được nghiên cứu. Lần đầu tiên giải bài toán ngược xác định thông số Địa chất thủy văn và giá trị cung cấp thấm đối với dòng một chiều cũng như dòng thấm phẳng hai chiều. Trong giai đoạn này phương pháp mô hình đã được đưa vào chương trình giảng dạy tại một số trường Đại học như trường MGRI, MGU (năm 1954) và trường Kiev, Tasken, Mỏ Leningrat, Bách khoa Anmaata (những năm 1961).

Giai đoạn 4 kéo dài trong những năm 60 của thế kỷ 20. Đây là giai đoạn mô hình toán học phát triển mạnh mẽ, chủ yếu là máy tính tích phân điện ô mạng. Nhờ các máy tích phân, nhiều bài toán phức tạp đã được giải như: Đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất, dự đoán nước ngầm vùng tưới, luận chứng hợp lý các dạng kênh thoát để cải tạo đất, tính toán các hệ thống lỗ khoan hạ thấp mực nước khi khai thác khoáng sản... kỹ thuật và phương pháp mô hình được hoàn thiện và phát triển. Mô hình địa chất thủy văn được ứng dụng để nghiên cứu điều tra địa chất thủy văn trong các khu vực rộng lớn, chỉnh lý các thông tin ĐCTV trong các giai đoạn điều tra. Phương pháp luận và lý thuyết giải bài toán ngược phát triển, nhiều thiết bị chuyên môn được chế tạo. Lần đầu tiên những công trình khoa học mang tính chất tổng kết về phương pháp mô hình ĐCTV được trình bày hội thảo trong những hội nghị Quốc tế.

Giai đoạn 5 bắt đầu từ cuối những năm 60 đến những năm 70. Nó đặc trưng bởi sự xuất hiện nhiều lĩnh vực mới trong lý thuyết về mô hình hóa và ứng dụng nó để giải quyết những nhiệm vụ thực tế ĐCTV. Lần đầu tiên tổ hợp tương tự - số đã được hình thành. Phương pháp sử dụng kết hợp giữa AVM và ESVM bắt đầu phát triển. Lời giải của các bài toán về điều kiện lựa chọn hợp lý các điều kiện khai thác mỏ nước dưới đất, lựa chọn tối ưu để khai thác nhiệt từ lòng đất... đã được áp dụng trong thực tế, sản xuất. Đồng thời trong giai đoạn này vấn đề áp dụng phương pháp mô hình để nghiên cứu cổ ĐCTV, sự hình thành của nước dưới đất cũng được nghiên cứu và cũng đã đạt được những thành tựu đáng kể. Các vùng đã áp dụng phương pháp mô hình như VXEGINGEO, MGU, KGU, GIDROINGEO (Liên Xô)...

Giai đoạn 6 bắt đầu từ cuối những năm 70 thế kỷ 20 đến ngày nay. Đây là giai đoạn phát triển mạnh nhất của mô hình số. Nhiều bài toán thủy động lực cũng như các bài toán về vận chuyển vật chất, vận chuyển nhiệt trong địa chất thủy văn được áp dụng rộng rãi. Phương pháp luận và cơ sở lý thuyết phương pháp mô hình số (mô hình sai phân) được hoàn thiện và áp dụng vào trong thực tế phục vụ các vấn đề về địa chất thủy văn, quản lý và quy hoạch nguồn nước dưới đất. Đồng thời trong giai đoạn này, với những tính năng vượt trội mô hình số đã dần thay thế những mô hình vật lý, mô hình tương tự cổ điển trước đây. Những nước phát triển như Mỹ, Nga (Liên Xô trước đây), Đan Mạch, Canada, Úc... đã áp dụng mô hình số để giải quyết hầu hết các vấn đề ĐCTV, đồng thời còn sử dụng mô hình số để phục vụ công tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước trong lãnh thổ. Những nước ở Châu Á, Đông Nam Á cũng đã áp dụng mô hình số để đánh giá và quản lý tài nguyên nước trên lãnh thổ của mình. Ở Việt Nam,

mô hình số nước dưới đất được sử dụng từ những năm 1980 của thế kỷ trước và cũng có nhiều bước tiến đáng kể cho đến ngày nay.

Năm 1999, để phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước cho vùng Nam bang Florida, Cục Địa chất Mỹ đã xây dựng mô hình số cho vùng Nam bang Floria và sử dụng mô hình này để quản lý nguồn nước dưới đất cho toàn bang. Phần mềm sử dụng để xây dựng mô hình là GMS.

Năm 2000 cũng tại Cục Địa chất Mỹ đã triển khai dự án nhằm đánh giá lượng bổ cập cho nước dưới đất tại bang Texas cũng đã sử dụng phương pháp mô hình số. Kết quả đã tính toán xác định được cân bằng nước trên toàn bang, đánh giá được lượng bổ cập cho nước dưới đất từ các nguồn nước mưa và nước mặt. Kết quả đánh giá xác định được nguồn bổ cập cho nước dưới đất chiếm 15% tổng lượng mưa. Phần mềm được sử dụng để xây dựng mô hình là Visual Modflow của công ty Waterloo Hydrogeologic Inc. Canada.

Năm 2000, Công ty Waterloo đã ứng dụng phần mềm Visual Modflow xây dựng mô hình số để đánh giá lượng thấm mất nước qua vai đập tại đập Chemwest vùng phía Tây nước Mỹ. Đập được xây dựng trên sông Norman.

Tại Đan Mạch, để phục vụ công tác Quản lý tài nguyên nước dưới đất trên toàn lãnh thổ, các cơ quan quản lý tài nguyên nước Chính phủ Đan Mạch đã xây dựng mô hình số nước dưới đất cho toàn lãnh thổ, thời gian xây dựng là 5 năm từ 2000 đến 2005. Phần mềm sử dụng để xây dựng mô hình là MIKE SHE.

Và cho tới nay, hầu hết các nước trên thế giới đều đã sử dụng công cụ là mô hình số để phục vụ công tác đánh giá tài nguyên cũng như để giải quyết các vấn đề thực tế đề ra trong lĩnh vực Địa chất thủy văn. Mô hình số cũng được áp dụng rộng rãi để quản lý tài nguyên nước dưới đất trên lãnh thổ. 1.3. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất ở Việt Nam

Từ những năm kháng chiến cho đến thời kỳ giải phóng Việt Nam đã cử rất nhiều học sinh sang học tập, thực tập sinh, làm luận án tiến sĩ ở Liên bang Xô Viết (Liên Xô). Chính những học sinh, nghiên cứu sinh đó đã được học tập về cơ sở lý thuyết phương pháp mô hình trong nghiên cứu ĐCTV và đem chúng về áp dụng ở Việt Nam. Trong thời gian này (khoảng từ năm 1975 – 1985), trường Đại học Mỏ - Địa chất cũng đã đưa môn học cơ sở lý thuyết mô hình số vào giảng dạy bậc Sau đại học và môn học đó vẫn tồn tại và phát triển vững mạnh cho đến nay. Hiện nay, phòng thí nghiệm Bộ môn ĐCTV vẫn còn máy tích phân điện EGDA nhập từ Liên Xô trước đây nhưng hiện nay không còn sử dụng mà thay vào đó là chương trình mô hình số.

Mô hình số được áp dụng vào Việt Nam lần đầu tiên là năm 1984 để đánh giá trữ lượng nước dưới đất trong phương án thăm dò tỉ mỉ nước dưới đất vùng Hà Nội do Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT Miền Bắc chủ trì. Đơn vị thực hiện chạy mô hình là Viện Cơ học Việt Nam. Phần mềm sử dụng để mô hình hóa là Visual Moflows 2.0 chạy trên môi trường DOS.

Năm 1985, trong chuyên khảo Nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ do Vũ Văn Nghi chủ biên đã đánh giá trữ lượng khai thác dự báo cho toàn đồng bằng Nam Bộ bằng phương pháp mô hình số. Tuy nhiên trong đề án này đã không sử dụng phần mềm lập sẵn mà tự lập trình thành chương trình tính toán trên cơ sở giải phương trình vi phân vận động của nước dưới đất, dòng chảy 2 chiều bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Năm 1993, trong phương án thăm dò tỉ mỉ nước dưới đất vùng Hà Nội mở rộng do Trần Minh chủ trì cũng đã sử dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng cho vùng Hà Nội. Phần mềm sử dụng để mô hình hóa cũng là Visual Modflow 2.0.

Đề tài nghiên cứu khoa học đánh giá sự ô nhiễm nhiễm bẩn vùng Hà Nội của Đặng Đình Phúc cũng đã áp dụng mô hình dịch chuyển vật chất bằng phần mềm Visual Modflow 2.82 để đánh giá sự dịch chuyển của các chất nhiễm bẩn trong môi trường nước dưới đất vùng Hà Nội.

Trong chuyên khảo nước dưới đất đồng bằng Bắc Bộ cũng đã áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng động cho toàn vùng nghiên cứu. Phần mềm sử dụng là Visual Modflow 2.82.

Năm 1997 chương trình hợp tác giữa chính phủ Hà Lan và Việt Nam để thực hiện triển khai dự án Nghiên cứu nước ngầm vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Đơn vị thực hiện, lập báo cáo tổng kết dự án là Công ty tư vấn kỹ thuật và kiến trúc HASKONING (Hà Lan) phối hợp với Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT Miền Nam cũng đã áp dụng mô hình số để đánh giá trữ lượng nước dưới đất cho toàn vùng đồng bằng Sông Cửu Long. Phần mềm sử dụng là GMS phiên bản 3.0.

Và từ đó cho đến nay, trong các phương án thăm dò nước dưới đất phục vụ khai thác nước dưới đất ở một số đô thị, nhà máy nước đều đã áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng khai thác. Theo thói quen, các tỉnh khu vực phía Nam Việt Nam thường sử dụng phần mềm GMS để thực hiện việc mô hình hóa, ở Miền Bắc Việt Nam thường sử dụng phần mềm Visual Modflow để tiến hành mô hình hóa. Các nhà máy nước ở Hà Nội như: Yên Phụ mở rộng, Cáo Đỉnh, Gia Lâm, Thượng Cát, Sài Đồng, Lương Yên, Nam Dư... trong giai đoạn thăm dò, lập báo cáo thăm dò cũng đều sử dụng phương pháp

mô hình số để đánh giá trữ lượng nước dưới đất. Phần mềm sử dụng là Visual Modflow. Báo cáo thăm dò nước dưới đất thuộc các tỉnh phía Nam như: Cà Mau, Sóc Trăng, Bến Cầu (Tây Ninh), Bạc Liêu, Cần Thơ ... để phục vụ xây dựng nhà máy nước đều sử dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng khai thác cho nước dưới đất. Ngoài ra còn một số đề án thăm dò khu vực phía Bắc như bãi giếng Túc Duyên (Thái Nguyên), Phúc Yên (Vĩnh Phúc)... cũng đều áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất.

Năm 2005, dự án hợp tác giữa Việt Nam và Úc cũng đã áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng nước ngầm cho vùng bazan trên địa bàn tỉnh Đak Lak.

Ngoài những đề án phục vụ sản xuất thực tế còn có hàng vài chục các đề tài nguyên cứu khoa học cũng đã áp dụng phương pháp mô hình số phục vụ các nghiên cứu địa chất thủy văn khu vực như: Đề tài nghiên cứu khoa học cứu Phân chia địa tầng N – Q và nghiên cứu cấu trúc địa chất đồng bằng Nam Bộ, đề tài đánh giá tiềm năng nước dưới đất thấu kính nước nhạt vùng Nam Định....

Việc áp dụng phương pháp mô hình số còn được tiến hành trong các luận

án thạc sỹ, tiến sỹ ngành Địa chất thủy văn thuộc trường Đại học Mỏ Địa chất.

Thực tế đã chứng minh tính ưu việt của phương pháp mô hình số, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Quản lý Tài nguyên nước cũng đã khuyến khích việc sử dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng cho các đề án thăm dò nước dưới đất phục vụ công tác cấp nước trên phạm vi toàn quốc, nhất là đối với những công trình có quy mô lớn hoặc vùng thăm dò có điều kiện địa chất thủy văn phức tạp hoặc những vùng đang khai thác. Điều này được thể hiện chi tiết trong thông tư 02/2005/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và môi trường.

Ngoài ra, để phục vụ công tác Quản lý nhà nước về tài nguyên nước, đối với nước ngầm, Cục Quản lý Tài nguyên nước cũng đã áp dụng mô hình số để quản lý tài nguyên nước ngầm tại 2 đồng bằng lớn là Đồng bằng Bắc Bộ và Đồng bằng Nam Bộ.

Trong khuôn khổ của đề tài đã đặt ra mục tiêu áp dụng những kết quả đánh giá bằng mô hình số cho công tác quản lý tài nguyên nước dưới đất cho các tỉnh phía Tây sông Hậu. Khi xây dựng mô hình số cho vùng nghiên cứu chúng tôi sử dụng bộ phần mềm Visual Modflows phiên bản 4.2 của Công ty Waterloo Hydrogeology INC. Canada, đây là phần mềm được sử dụng khá phổ biến trong nghiên cứu ĐCTV, tài nguyên nước ở Việt Nam. Những ưu điểm của phần mềm Visual Modflow so với các phần mềm mô hình khác (GMS, MIKE SHE) là:

- Tốc độ tính toán của phần mềm là khá nhanh so với các phần mềm khác, với cùng một số lượng các ô lưới tính toán như nhau thì tốc độ biên dịch và chạy mô hình khi sử dụng Modflows tiết kiệm được 20% thời gian so với chạy mô hình GMS và khoảng 60 % so với chạy mô hình bằng phần mềm MIKE SHE, đồng thời giao diện của chương trình trực quan, khoa học và dễ sử dụng.

- Nhập số liệu và chỉnh sửa số liệu đầu vào khi sử dụng phần mềm Modflows là khá thuận tiện. Lấy các kết quả đầu ra được thiết kế khoa học, thuận tiện, giao diện đồ họa 3D, dễ sử dụng. Giá cả phần mềm có tính cạnh tranh so với các phần mềm khác.

- Phần mềm Visual Modflows liên tục được nâng cấp nên các phiên bản cao hơn ngày càng thân thiện với người sử dụng. Phần mềm có thể nhận được trực tiếp các file số liệu từ các phần mềm khác như Excel, Access, Mapinfow, Surfer, Microstation, và một các phần mềm GIS khác nên rất thuận tiện cho việc trao đổi xuất, nhập dữ liệu.

Chính những ưu điểm vừa nêu trên mà phần mềm Visual Modflows được sử dụng khá rộng rãi ở trên thế giới. Theo thống hiện nay trên thế giới có khoảng 80% sử dụng phần mềm này khi giải các bài toán ĐCTV, đánh giá tài nguyên nước bằng phương pháp mô hình hóa. Chính vì vậy khi xây dựng mô hình nước dưới đất cho khu vực các tỉnh phía Tây sông Hậu chúng tôi đã lựa chọn phần mềm VisualModflows phiên bản 4.2.

CHƯƠNG 2

ĐẶC ĐIỂM CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA TÂY SÔNG HẬU

2.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu Địa chất thủy văn đồng bằng Nam Bộ

2.1.1. Giai đoạn trước năm l975

Ngay từ đầu thế kỷ 20, các công trình khai thác nước dưới đất đã được thi công và sử dụng cấp nước cho sinh hoạt. Tại Sài Gòn năm 1907 đã có các công tnình khai thác nước công suất 4.600 m3/ngày ở Tân Sơn Nhất và sau đó mở rộng lên Gò Vấp khai thác với công suất là 10.200 m3/ngày. Các lỗ khoan khai thác nước ở Cà Mau được khoan năm 1930 do công ty người Pháp thực hiện, lỗ khoan sâu 170 m, lấy nước trong tầng nước áp lực, lưu lượng 1.800 m3/ngày. Tiếp theo những năm sau đó 1932-1933, các giếng khai thác ở Bạc Liêu (sâu 89m), Sóc Trăng (133 m) được đưa vào hoạt động. Từ năm 1960 trở đi hầu hết các thị xã khu dân cư, khu quân sự đều có lỗ khoan được khoan thăm dò ừa khai thác. Tài liệu ghi lại các lỗ khoan ở Vị Thanh, Rạch Giá, Kiên Lương, Kênh B (Hậu Giang), Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh. Các lỗ khoan sâu gặp nước mặn phải bỏ như Ba Tri (sâu 408 m), Bến Tre (sâu 355 m), Gò Công (sâu 380 m), Mỹ Tho (sâu 360m), Cần Giuộc (sâu 50m). Một số lỗ khoan thành công đưa vào khai thác tại Đạo Thạnh (Mỹ Tho) sâu 390m, Chợ Gạo (sâu 220m), Tân Hiệp (220m), Gò Đen (l80 m), Bình Chánh (l80m)... Thời gian này tại Sài Gòn có tới 40 giếng khoan hoạt động khai thác khoảng 162.000 m3/ngày (các công trình này chủ yếu tập trung tại tầng Pleistoxen). Với lưu lượng này nước nhạt không đủ cấp, bãi giếng của thành phố, các tầng chứa nước có nguy cơ cạn kiệt, bị nước mặn xâm nhập hủy hoại một phần tầng chứa nước. Do đó người ta đã chuyển hướng sử dụng nước sông Đồng Nai, xử lý qua nhà máy nước Thủ Đức, công suất thiết kế 48000 m3/ngày. Nhà máy nước được xây dựng từ năm 1962 đến 1967.

Năm 1964 các nhà địa chất Mỹ có nhiều chuyến khảo sát ở Nam Bộ và

tổng hợp thành các báo cáo công bố vào năm 1966, đáng chú ý là :

- W.C.Raslnussen, 1966 - Geohydrology of Lower Mekong.

- W. C. Rasmussen, 1966 - Review of Groundwater potential of Sotlth Vietnam with reference to the delta (đánh giá tài nguyên nước ngầm ở vùng châu thổ NamViệt Nam). Tác giả đưa ra nhận định hợp lý về khả năng khai thác nước bằng các giếng khoan sâu 10- 100 m. ở miền Đông Nam Bộ và tìm kiếm trong các tầng aluvi cổ ở trũng Cửu Long. Trong phần đề xuất của mình, tác giá

nêu hướng nghiên cứu kết hợp các phương pháp như ảnh hàng không, địa vật lý đo sâu diện và địa vật lý lỗ khoan (karota), mẫu cổ sinh, địa tầng và kỹ thuật khoan giếng ở vùng châu thổ.

Năm 1969 H.R.Anderson đã tổng hợp và viết nhiều báo cáo đánh giá tầng

nước tự lưu ở vùng hạ lưu sông Mê Kông. Cụ thể là:

+1969: Altesian aquifer

lower region of in

+ The occurence of artesian water in the 450 sand at Bai San - 10. 1969.

the Mekong delta, Groundwater condition in the hundred metre artesian aquifer in Bac Lieu province.

+ Availabilily of groundwater along the Cambodian border in the Mekong

delta.

Các tài liệu của Anderson ghi chép thực tế và nhận định sâu sắc việc thực

hiện các công trình cấp nước ở các vùng khác nhau trong vùng châu thổ.

Phối hợp với các nhà địa chất nước ngoài, các nhà địa chất Việt Nam cũng tham gia có: Từ Quy, Nguyễn Văn Re, Victor phạm cũng đã có những thông tin ngắn về nguồn nước ngầm tại Bạc Liêu, Biên Hoà, Sài Gòn. Năm 1913 đoàn chuyên viên Nhật Bản khảo sát vùng Hóc Môn do Muranatabe, nhằm thành lập đề án khai thác bổ sung cho thành phố Sài Gòn, mục tiêu 200000 m3/ngày. Đề án được thực hiện bước 1 dở dang thì miền Nam được giải phóng năm 1975.

Tóm lại: giai đoạn này công tác điều tra địa chất thủy văn phát triển không cân đối. Các báo cáo được đề cập phần lớn ghi lại kết quả tìm kiếm khai thác nước ở các điểm cụ thể. Không có phương án nghiên cứu toàn diện, chưa có báo cáo nào đánh giá trữ lượng của vùng hay công trình khai thác. Các loại bản đồ tối thiểu cần thiết về địa chất thủy văn cũng chưa được lập.

2.1.2. Giai đoạn từ năm 1975 đến nay

Sau ngày miền Nam giải phóng, công tác nghiên cứu điều tra cơ bản điều kiện tự nhiên ở đồng bằng Nam Bộ được triển khai của nhiều cơ quan như Bộ Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp, Bộ xây dựng, Tổng cục địa chất, các ban ngành chuyên môn của các tỉnh phối hợp. Công ty xây dựng cấp thoát nước số 2 (Bộ Xây dựng) là cơ sở tiếp nhận tài liệu địa chất thủy văn, khoan cấp nước trước đây của chính quyền cũ để lại, nơi quản lý và xây dựng các công trình khai thác nước ở các địa phương. Năm 1980 Phan Đình Điệp và Vương Văn Phổ Danh viết "Nước ngầm ở đồng bằng sông Cửu Long" đánh giá hiện trạng khoan cấp nước ở đồng bằng. Với 252 lỗ khoan, các tác giả thống kê phân chia ra các vùng

có tỷ lệ thành công khác nhau, trong đó vùng Vĩnh Long, Bến Tre, Đồng Tháp Mười được đánh giá không có triển vọng có nước nhạt.

Năm 1983, bản đồ địa chất thủy văn tỉ lệ 1/500.000 toàn quốc do PTS Trần Hồng Phú chủ biên được hoàn thành, công trình đã thu thập được lượng thông tin và tài liệu phong phú có hệ thống bước đầu đánh giá điều kiện địa chất thủy văn đồng bằng một cách tổng hợp và rút ra các qui luật địa chất thủy văn. Đây là công trình nghiên cứu địa chất thủy văn bài bản và có ý nghĩa khoa học đầu tiên được tiến hành trên vùng Nam Bộ.

Năm 1983, cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế phối hợp với Viện năng lượng nguyên tử quốc gia và sau đó có sự cộng tác của Liên đoàn 8 đã tiến hành nghiên cứu thủy văn đồng vị ở đồng bằng. Kết quả lấy mẫu và phân tích mẫu đã tổng hợp thành 2 báo cáo chính. Báo cáo thứ nhất do tiến sĩ Aranyorosy và TS Trần Kim Thạch lập năm 1986, báo cáo thứ hai do Hồ Hữu Dũng và Vũ Văn Nghi viết năm 1992. Các báo cáo đã cho kết luận về tuổi và nguồn gốc nước đưới đất của các tầng chứa nước tại đồng bằng sông Nam Bộ. Báo cáo này đã được các nhà chuyên gia của cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế đánh giá cao về mặt khoa học và lưu hành như tài liệu chính thức trong hệ thống tài liệu khu vực của cơ quan quốc tế này. Đây là những tài liệu ứng dụng có ý nghĩa bổ xung cho những nghiên cứu địa chất thủy văn ở đồng bằng bằng các phương pháp hiện đại đánh giá nguồn hình thành trữ lượng nước nhạt Nam Bộ.

Năm 1985 Nguyền Đông Lâm và những người khác đánh giá điều kiện địa chất thủy văn Đông Nam Bộ, một phần trong chương trình qui hoạch của Bộ xây dựng mã số 28.03.02.

Năm 1986 Vũ Văn Nghi và Tiến sĩ Georger Sentez đã lập báo cáo kết quả điều tra và tính trữ lượng nước dưới đất vùng Đồng Tháp Mười cho UNDP và Chính phủ Việt Nam theo dự án VIE-81-004.

Năm 1986 PTS Trần Hồng Phú đã hoàn thành đề tài “ Nước dưới đất đồng bằng sông Cửu Long” một phần trong chương trình 44.04 “Nước dưới đất Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam” mang mã số 44.04.01.03.

Năm 1986 KS Trần Lã hoàn thành báo cáo nghiên cứu khoa học “Hướng dẫn phương pháp tìm kiếm, thăm dò, đánh giá trữ lượng khai thác các mỏ nước ở Việt Nam”, trong đó có phần chuyên về nước bồn Actêzi Nam Bộ, mã số 44.04.03.02.

Năm 1989 Vũ Văn Nghi hoàn thành đề tài mang mã số 8.03.86 “Soạn thảo phương pháp tính thông số địa chất thủy văn và trữ lượng nước dưới đất ở

đồng bằng sông Cửu Long”. Ba đề tài trên là những thông tin khá đầy đủ có ý nghĩa cả về mặt lý thuyết và thực tiễn nghiên cứu địa chất thủy văn tại đồng bằng Nam Bộ.

Từ năm 1980, “Chương trình điều tra tổng hợp vùng đồng bằng sông Cửu Long” cấp nhà nước được thực hiện do GS.TS Nguyễn Ngọc Trân chủ trì. Chương trình 60.01, 60.02 và 60.02b. các chương trình này nghiên cứu toàn diện về các qui luật tự nhiên, kinh tế xã hội. Trong đó có đề cập đến điều kiện địa chất thủy văn, địa chất, địa chất thủy văn, đưa ra các qui luật và yếu tố ảnh hưởng.

Năm 1991 Vũ Văn Nghi và Hans Weslling tiến hành đánh giá tổng hợp tiềm năng nước dưới đất và lập các dự án cấp nước cho vùng đồng bằng sông Cửu Long phục vụ cho dự án Mekong Delta Master Plan của nhà nước Việt Nam do Công ty tư vấn kỹ thuật Nedeco thực hiện.

Trên lãnh thổ đồng bằng Nam Bộ từ năm 1982 đến nay, Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT Miền Nam và các bộ ngành khác đã thực hiện nhiều công trình tìm kiếm, thăm dò nước dưới đất, đầu tư khối lượng lớn công trình ở các vùng như: tìm kiếm Hà Tiên (1984), thăm dò Rạch Giá (1987), thăm dò Trà Vinh (1989), tìm kiếm Tân An (1990), tìm kiếm Mỹ Tho (1989), thăm dò Thành Tuy Hạ (1989), thăm dò Hóc Môn (1991), tìm kiếm Vĩnh Long - Sa Đéc (1989), Gò Công (1990), Bến Tre (1991), thăm dò Bà Rịa (1992), đánh giá Sóc Trăng, đánh giá Cao Lãnh, đánh giá Mỹ Tho, vv...và hiện nay vẫn tiếp tục tiến hành điều tra nhiều vùng như Cần Thơ, Long Xuyên, Cao Lãnh, vv...

Đặc biệt từ năm 1983 đến năm 1992 Bùi Thế Định và tập thể các tác giả Liên đoàn 8 đã hoàn thành tờ bản đồ địa chất thủy văn Nam Bộ tỷ lệ 1 : 200000. Đây là công trình nghiên cứu mang tính chất tổng hợp và chi tiết nhất từ trước tới nay trong vùng. Trong báo cáo này đặc biệt là phần chuyên đề tài nguyên nước dưới đất do Bùi Thế Định và Vũ Văn Nghi viết đã nêu những quan điểm cơ bản cũng như đánh giá khá chi tiết về tài nguyên nước dưới đất của vùng. Về mặt địa tầng đã theo kết quả nghiên cứu địa chất mới làm cơ sở địa chất cho chuyên khảo này. Về phân vùng đã phân chia chi tiết theo truyền thống trong đó chủ yếu là theo cấu trúc và địa tầng Địa chất thủy văn.

Về nguồn gốc tác giả cũng vẫn cho rằng Nam Bộ là bồn Actezi nước

được hình thành từ lâu và luôn được bổ sung từ nước khí quyển và trẻ hoá.

Chương trình nước sạch nông thôn do UNICEF hỗ trợ trong những năm qua đã khoan 60.000 lỗ khoan (theo Chuyên khảo nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ) cấp nước nhỏ cho các cụm dân cư trên đồng bằng. Các cơ quan, xí

nghiệp có thiết bị khoan khai thác nước đã khoan hàng trăm giếng khoan khai thác công nghiệp, giải quyết yêu cầu đòi hỏi về nước trong nhịp độ phát triển kinh tế hiện nay. Các tài liệu này được thu thập trong quá trình kháo sát tại thực địa, lấy mẫu nước, nhưng số liệu không đầy đủ. Tài liệu mang tính tham khảo bổ sung cho các lỗ khoan chuẩn của phương án bản đồ đã thi công góp phần làm phong phú và sáng tỏ điều kiện địa chất thủy văn khu vực.

Thực tế vùng đồng bằng Nam Bộ hãy còn hạn chế những công trình nghiên cứu mang tính lý thuyết và thực tiễn tính trữ lượng nước dưới đất. Thời kỳ trước năm 1975 có thể nói không có công trình lớn mang tính chất nghiên cứu chi tiết tại vùng này. Hầu hết chỉ là những bài báo hoặc những báo cáo tổng kết những kết quả khai thác của một số giếng khoan khai thác tại vùng. Chưa có báo cáo nào đánh giá hoặc nêu ra những con số trữ lượng nước dưới đất của vùng, ngay cả những dự đoán về tiềm năng. Những công trình của Rasmussen, Andeson, Victor Phạm, vv...chỉ là những báo cáo đánh giá sự tồn tại của các tầng chứa nước ở các vùng khoan khai thác như Sài Gòn, Bãi Sậy, Cà Mau- Bạc Liêu vv...

Sau năm 1975 và mãi tới những năm 80 thì mới hình thành các nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và lý thuyết nghiên cứu về trữ lượng nước dưới đất của vùng đồng bằng. Năm 1978, TS Tô Văn Nhụ đã tiến hành thăm dò nước dưới đất vùng Hóc Môn nhưng thực tế mãi tới 1984 báo cáo mới được hoàn thành nhưng trữ lượng vẫn chưa được duyệt.

Từ năm 1983 hàng loạt các phương án tìm kiếm ở các vùng như Rạch Giá, Mỹ Tho, Tân An, Tuy Hạ,Trà Vinh vv...đã được thực hiện và sau đó đến năm 1985 thì mới có các phương án thăm dò đánh giá trữ lượng qui mô và đúng với những qui định của nhà nước và chuyên môn. Các công trình điển hình là báo cáo thăm dò Rạch Giá- năm 1988 của Phạm Văn Giắng, Tuy Hạ - 1989 của Lương Quang Luân, Trà Vinh – 1990 của Ông Ngọc Khoát, Hóc Môn- 1989 của Vũ Văn Nghi, Củ Chi- Hóc Môn- 1991 của Nguyễn Quốc Dũng và các báo cáo đánh giá tài nguyên nước dưới đất dạng thăm dò khai thác như Mỹ Tho- 1991 của Vũ Văn Nghi, Cao Lãnh- 1992 của Vũ Văn Nghi, Sóc Trăng- 1993 cũng của Vũ Văn Nghi. Tất cả các báo cáo này tiến hành dựa vào kết quả thi công các phương án thăm dò thuộc các cơ quan chuyên ngành phê duyệt nên bảo đảm đạt yêu cầu về lý thuyết chuyên môn đồng thời cũng mang ý nghĩa thực tiễn lớn vì nó đánh giá chính xác được trữ lượng của các vùng nghiên cứu và góp phần tích cực vào củng cố những thuyết về nguồn hình thành trữ lượng, các cấp trữ lượng có thể khai thác. Những công trình này được nghiên cứu và tổng hợp rất chi tiết

bằng hàng loạt các phương pháp hiện đại lại được chỉnh lý tổng hợp rất công phu nên đã rút ra được những lý thuyết luận về sự hình thành trữ lượng nước dưới đất, phương pháp tính các thông số địa chất thuỷ văn cũng như về nguồn hình thành trữ lượng nước dưới đất của vùng công tác nhưng chỉ ở phạm vi nhỏ và chi tiết về nguồn hình thành trữ lượng vẫn là câu hỏi còn đó. Tuy vậy những báo cáo này là một trong những nguồn tài liệu quan trọng giúp cho tiến hành thực hiện nghiên cứu này.

Năm 1986 hai đề tài cấp nhà nước là 44.04.01.03 của PTS Trần Hồng Phú về tài nguyên nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cửu Long và 44.04.03.02 của Kỹ sư Trần Lã về hướng dẫn phương pháp tìm kiếm thăm dò nước dưới đất. Trong đề tài này phần đánh giá trữ lượng do Vũ Văn Nghi và Trần Hồng Phú đã tiến hành đánh giá trữ lượng nước dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ khi đó xác định trữ lượng tiềm năng của đồng bằng là 19 triệu m3/ngày và cho rằng nước các tầng chứa nước đồng bằng có nguồn hình thành từ miền đông và Campuchia. Con số đánh giá này hạn chế vì còn rất ít công trình nghiên cứu chưa có các thông số địa chất thuỷ văn chính xác. ở đề tài sau phần đồng bằng Nam Bộ do Vũ Văn Nghi và Trần Lã tiến hành và đã khẳng định nước các tầng ở vùng đồng bằng là nước thuộc dạng bồn Actêzi kiểu bồn trũng lớn, nguồn hình thành trữ lượng gồm trữ lượng động, đàn hồi và trữ lượng tĩnh trọng lực trong đó trữ lượng đàn hồi đóng vai trò quan trọng nhất.

Từ năm 1987 đến năm 1989 Vũ Văn Nghi- Liên đoàn 8 đã tiến hành đề tài “Hướng dẫn phương pháp tính thông số Địa chất thuỷ văn và trữ lượng nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cửu Long”. Đây là một trong những công trình có tính chất hệ thống nhất từ trước tới nay về trữ lượng nước dưới đất của đồng bằng. Báo cáo này đã phân loại các mỏ nước có trong vùng gồm mỏ dạng bồn Actezi, mỏ thung lũng sông, mỏ ở các cồn cát và mỏ ở đới nứt nẻ. Trên cơ sở phân chia đó đã chọn các phương pháp tính thông số và trữ lượng cho từng loại mỏ riêng biệt. Báo cáo cũng thống kê kết quả tính trữ lượng của vùng qua các phương án tìm kiếm thăm dò đồng đánh giá trữ lượng tiềm năng của vùng đồng bằng. Về trữ lượng tiềm năng báo cáo này cũng chỉ dừng lại ở mức đánh giá tương tự như đề tài 44.04.01.03 là xác định các thành phần trữ lượng động thiên nhiên, tĩnh trọng lực và đàn hồi.

Năm 1991 Vũ Văn Nghi và Hans Weslling (Dell Institute)đã tiến hành đánh giá tổng hợp tài nguyên nước dưới đất của đồng bằng sông Cửu Long thuộc dự án qui hoạch tổng thể vùng do Công ty tư vấn NEDECO của Hà Lan thực hiện. Báo cáo này với mục tiêu chính là đánh giá tài nguyên nước ngầm và

tập các dự án cấp nước phục vụ phát triển kinh tế của toàn đồng bằng. Trong phần đánh giá trữ lượng nước dưới đất đã tiến hành đánh giá toàn bộ trữ lượng nước ngầm kể cả nước nhạt lẫn nước mặn của vùng công tác. căn cứ vào kết quả nghiên cứu lần đầu tiên các tác giả đã xác định các thành phần hình thành trữ lượng nước dưới đất của toàn vùng. Đặc biệt các tác giả đã nhấn mạnh tới trữ lượng bảo đảm cho toàn bộ khu vực cũng như trữ lượng có khả năng khai thác trong điều kiện ổn định cho phép. Những thành phần chủ yếu tham gia vào nguồn hình thành trữ lượng gồm ba thành phần như trên và hai yếu tố bổ xung là trữ lượng động bổ cập từ các dòng mặt và lượng thấm qua các tầng thấm nước yếu trên mặt. Kết quả đánh giá cho thấy trữ lượng tiềm năng của vùng là 91 triệu m3/ngày trong đó trữ lượng bảo đảm chỉ có trên 1triệu m3/ngày và trữ lượng có khả năng khai thác an toàn là 5 triệu m3/ngày. tuy vậy trữ lượng bảo đảm ở báo cáo này cũng chỉ mới tính cho diện lộ có mặt tại vùng đồng bằng trong khi đó thực tế trữ lượng này phải xét tới toàn diện là miền cung cấp của nó tại miền đông nam bộ và một phần lãnh thổ Campuchia. Đây là những thông tin cần được nghiên cứu bổ xung trong thời gian tới.

Về quan điểm nguồn gốc hình thành trữ lượng các tác giả đã đánh giá nước dưới đất phụ thuộc các tầng áp lực ở đồng bằng sông Cửu Long có nguồn gốc từ nước mưa là chủ yếu nó luôn luôn được bổ cập từ bề mặt và vận động với tốc độ rất nhỏ. Miền bổ cập của chúng chủ yếu từ xa. Các vùng nước mặn có nguồn gốc chôn vùi còn vùng nước lợ có nguồn gốc chôn vùi nhưng được bổ cập nên đã được nhạt hoá dần.

Ngoài những công trình trên, Giáo sư Nguyễn Kim Cương và các nhà ĐCTV khác cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về trữ lượng cũng như nguồn hình thành trữ lượng nước dưới đất của vùng. Trong đó GS. Nguyễn Kim Cương có quan điểm khác với các nhà ĐCTV khác về nguồn hình thành trữ lượng nước dưới đất các tầng Actêzi Cửu Long. Giáo sư cho rằng chúng chỉ có nguồn gốc chôn vùi, không nhận được bất cứ nguồn bổ cập nào vì vậy khi khai thác tầng chứa nước sẽ bị cạn kiệt. Vì vậy giáo sư đã có nhiều thông báo SOS cho toàn vùng về vấn đề khai thác nước dưới đất. Tất nhiên về mặt quan điểm chúng ta cần phải tôn trọng và tranh luận nhiều bằng những thông tin nghiên cứu chi tiết và mới nhất nhưng chúng tôi thấy rằng các số liệu khai thác sử dụng nước dưới đất hiện nay của đồng bằng rất lớn trên 550.000m3/ngày nhưng mực nước tự nhiên cũng không bị giảm ở các vị trí ngoài vùng bán kính ảnh hưởng, nghĩa là các tầng chứa nước vẫn có nguồn bổ cập hàng ngày. Đặc biệt là kết quả nghiên cứu mới đây của các đề án thăm dò, quan trắc động thái chứng minh khá

rõ quan điểm của chúng tôi về nguồn bổ cập của sông, các diện lộ vào các tầng chứa nước Nam Bộ.

Đồng thời với những nghiên cứu đánh giá là các công trình tìm kiếm, thăm dò nước dưới đất được tiến hành từ năm 1986 đến nay cũng đã góp phần để làm rõ điều kiện ĐCTV, trữ lượng nước dưới đất trong vùng nghiên cứu. Phải kể đến là các công trình như:

- Năm 1986 đến năm 1988 đã tiến hành thực hiện phương án “Tìm kiếm và thăm dò nước dưới đất vùng Rạch Giá” trên phạm vi 120 km2. Kết quả đánh giá trong phương án này đã xác định được trữ lượng cấp B:8000 m3/ng, cấp C1:13200 m3/ng, cấp C2 là 14390 m3/ng.

- Năm 1989 đã tiến hành thực hiện phương án “Thăm dò sơ bộ nước dưới đất vùng Rạch Giá – Kiên Giang”. Diện tích thăm dò là 240 km2, kết quả phương án đã đáng giá được trữ lượng cấp B là 4000 m3/ng, cấp C1 là 172000 m3/ng, cấp C2 là 14400 m3/ng.

- Năm 1991 đến năm 1994 thực hiện phương án “Tìm kiếm nước dưới đất vùng Sóc Trăng” tiến hành trên diện tích 616 km2. Kết quả đánh giá tại phương án này cho trữ lượng cấp B là 27200 m3/ng, cấp C1 là 12800 m3/ng, cấp C2 là 270000 m3/ng.

- Năm 1993 đến năm 1996 đã tiến hành thực hiện phương án “Tìm kiếm nước dưới đất vùng Long Xuyên” trên diện tích 440 km2. Kết quả thực hiện phương án này đã đánh giá được trữ lượng cấp C1 là 30800 m3/ng, cấp C2 là 120200 m3/ng.

- Năm 1995 đã tiến hành thực hiện phương án “Tìm kiếm nước dưới đất và lập bản đồ ĐCCT tỉ lệ 1:25000 vùng Cần Thơ – Ô Môn” trên diện tích 300 km2. Kết quả thực hiện phương án đã đánh giá được trữ lượng cho tầng chứa nước pleistocen giữa – trên là cấp C1 là 60000 m3/ng, cấp C2 là 688000 m3/ng.

- Năm 1997 đã tiến hành thực hiện phương án “Điều tra nguồn nước dưới đất vùng Thạnh Phú – Mỹ Xuyên – Sóc Trăng” trên diện tích 280 km2. Kết quả thực hiện phương án đã đánh giá được trữ lượng cấp C1 là 4500 m3/ng, cấp C2 là 83800 m3/ng.

- Năm 1998 đã tiến hành thực hiện phương án “Tìm kiếm và đánh giá

nước dưới đất vùng Cà Mau” trên diện tích 578 km2.

- Năm 2004 đã tiến hành thực hiện phương án “Đánh giá nguồn nước dưới đất vùng thị xã Cà Mau” trên diện tích 452 km2. Kết quả thực hiện phương

án đã đánh giá được trữ lượng A+B là 10216 m3/ng, cấp C1 là 12079 m3/ng, cấp C2 là 108836 m3/ng

- Năm 2005 đã tiến hành thực hiện đề án “Đánh giá nguồn nước dưới đất vùng thị xã Bạc Liêu” đã tiến hành đánh giá trên diện tích 288 km2. Kết quả thực hiện phương án đã đánh giá được trữ lượng cấp A+B là 16081 m3/ng, cấp C1là 6135 m3/ng, cấp C2 là 69405 m3/ng.

Như vậy, tính từ năm 1986 đến nay đã có 9 công trình điều tra, tìm kiếm thăm dò đánh giá nước dưới đất trên địa bàn vùng nghiên cứu. Tổng diện tích điều tra đánh giá là 3438 km2. Diện tích điều tra đánh giá mới chỉ chiếm khoảng 15% diện tích của vùng. Đồng thời diện tích điều tra đánh giá chi tiết nước dưới đất ở tỉ lệ 1: 50000 mới chỉ chiếm một diện tích rất khiêm tốn.

Kết quả đánh giá trữ lượng cấp công nghiệp A+B trên toàn vùng nghiên

cứu là 54697 m3/ng, cấp C1 là 298314 m3/ng, cấp C2 là 1369031 m3/ng.

Ngoài ra trong vùng nghiên cứu cũng đã tiến hành một số phương án điều

tra địa chất đô thị tại một số thành phố, thị xã:

- Điều tra địa chất đô thị Rạch Giá – Kiên Giang.

- Điều tra địa chất đô thị Cần Thơ.

- Điều tra địa chất đô thị Sóc Trăng.

- Điều tra địa chất đô thị Cà Mau.

Tóm lại, vùng đồng bằng Nam Bộ công trình nghiên cứu đánh giá trữ lượng nước dưới đất mới chỉ tiến hành được trong thời gian khoảng 10 năm trở lại đây. Hầu hết các công trình tập trung vào một số cơ quan nên số liệu còn hạn chế nhưng lại tập trung. Nhưng thực tế nhu cầu sử dụng nước dưới đất ngày càng tăng, do vậy vấn đề đặt ra giải quyết những hạn chế về mặt thực tiễn cũng như lý thuyết cho công tác này là nhu cầu thực tế rất cần thiết.

Lịch sử nghiên cứu ĐCTV khu vực đồng bằng Nam Bộ nói chung và phần phía Tây sông Hậu nói riêng cho thấy đã được nhiều công trình đầu tư nghiên cứu khá. Tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu một cách chi tiết về sự hình thành trữ lượng động và trữ lượng khai thác của vùng cụ thể trong khu vực đồng bằng Nam Bộ. Đây là đề tài bước đầu tập trung đi vào giải quyết vấn đề nêy trên, bởi vậy nó sẽ có một ý nghĩa thực tiện và khoa học to lớn.

2.2. Tình hình áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá nước

dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ

Việc áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá tài nguyên nước dưới đất tại đồng bằng Nam Bộ nói chung và các tỉnh phía Tây sông Hậu nói riêng được thực hiện lần đầu tiên vào năm 1995 trong công trình nghiên cứu của Vũ Văn Nghi và nnk, chuyên khảo “Nước dưới đất vùng Nam Bộ”. Ngoài những nội dung chính trong chuyên khảo này đã tiến hành xây dựng mô hình số để đánh giá trữ lượng khai thác cho các tầng chứa nước vùng đồng bằng Nam Bộ. Tuy nhiên mô hình còn khá sơ lược và chủ yếu dựa trên việc giải phương trình vi phân bằng phương pháp số bằng chương trình máy tính do các tác giả tự xây dựng. Ngoài các kết quả nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất thủy văn, đánh giá trữ lượng, chất lượng và một số kết quả nghiên cứu bước đầu về đồng vị trong báo cáo này còn đưa các kết quả đánh giá trữ lượng khai thác bằng phương pháp mô hình số.

Mô hình số đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ mô phỏng cho toàn bộ trầm tích bở rời. Phương pháp được áp dụng để giải phương trình vi phân là phương pháp phần tử hữu hạn lưới tam giác. Toàn bộ vùng nghiên cứu được phân chia thành 237 phần tử tương ứng với143 nút. Sau khi viết phương trình cân bằng cho từng nút lưới các tác giả đã sử dụng ngôn ngữ lập trình FORTRAN để viết chương trình giải hệ phương trình. Kết quả dự báo cho thấy đối với tầng chứa nước qp2-3 ứng với tổng lượng khai thác là 182.000 m3/ng trên 7 bãi giếng khai thác nước tập trung, sau thời gian khai thác là 106 ngày thì hạ thấp mực nước lớn nhất tại Hóc Môn là 21 m. Đối với tầng chứa nước qp1 ứng với công suất khai thác là 145.000 m3/ng trên 5 bãi giếng khai thác, sau thời gian 106 ngày mực nước hạ thấp lớn nhất là 25,2 m. Phức hệ chứa nước pliocen với lượng khai thác là 274.000 m3/ng trên 12 bãi giếng, sau thời gian khai thác 106 ngày thì mực nước hạ thấp lớn nhất là 25,72m. Phức hệ chứa nước miocen với lượng khai thác là 50.000 m3/ng trên 6 bãi giếng thì mực nước hạ thấp lớn nhất sau 106 ngày khai thác tại Sóc Trăng là 46,5m. Như vậy tổng lượng khai thác trên toàn đồng bằng Nam Bộ là 651.000 m3/ng thì sau 106 ngày khai thác mực nước hạ thấp đều chưa vượt quá mực nước hạ thấp cho phép.

Các kết quả nghiên cứu đánh giá trữ lượng bằng phương pháp mô hình trong chuyên khảo “Nước dưới đất vùng Nam Bộ” là một trong những mô hình số đầu tiên được áp dụng thành công để đánh giá trữ lượng cho nước dưới đất ở

Việt Nam. Bên cạnh những thành công thì mô hình số nước dưới đất trong chuyên khảo còn một số điểm hạn chế như sau:

- Các tác giả đã mô phỏng trường thấm là 1 lớp, rộng vô hạn và không có thấm xuyên, đồng nhất về tính thấm, chứa nước. Như vậy không phù hợp với điểu kiện thực tế vì tại đồng bằng Nam Bộ thì sự bất đồng nhất rất lớn cả theo diện tích và theo chiều sâu. Hơn nữa giữa các tầng chứa nước ở đồng bằng Nam Bộ đều có sự liên hệ nhau về thủy lực nên việc mô phỏng các tần chứa nước không có thấm xuyên là chưa hợp lý.

- Khi đánh giá trữ lượng, dự báo hạ thấp mực nước thì trong mô hình chỉ mới tính toán dự báo cho các bãi giếng khai thác lớn (tổng lưu lượng là 651.000 m3/ng) mà chưa tính đến lượng khai thác từ các giếng khai thác đơn lẻ và các giếng đường kính nhỏ khai thác nước phục vụ cho gia đình.

- Khi tiến hành đánh giá trữ lượng chưa chú ý đến việc dự báo sự biến đối

chất lượng nước, đặc biệt là xâm nhập mặn.

- Trong mô hình, toàn bộ đồng bằng Nam Bộ được chia thành 237 phần tử

và 143 nút lưới là quá thưa so với diện tích đồng bằng.

Tuy có một số hạn chế như đã nêu nhưng mô hình nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ cũng có một số kết quả đạt được đáng ghi nhận, tạo tiền đề cho những bước nghiên cứu tiếp theo.

Năm 2000, Công ty Haskonning phối hợp với Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT Miền Nam đã hoàn thành báo cáo “Nghiên cứu nước ngầm đồng bằng sông Cứu Long”. Trong báo cáo này ngoài các kết quả nghiên cứu đánh giá về điều kiện địa chất thủy văn, đặc điểm phân bố trữ lượng, chất lượng nước của các tầng chứa nước trong trầm tích bở rời vùng đồng bằng sông Cửu Long các tác giả cũng đã tiến hành xây dựng mô hình để đánh giá trữ lượng khai thác cho các tầng chứa nước.

Mô hình nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cứu Long đã sử dụng phần mềm GMS 3.1 để thực hiện mô hình hóa và giải bài toán đánh giá trữ lượng. Vùng nghiên cứu được mô hình hóa thành mô hình 11 lớp tương ứng với các tầng chứa nước và thấm nước yếu, toàn bộ vùng nghiên cứu được chia thành ... ô lưới, kích thước ô lưới là 5km x 5km. Sau khi tiến hành xây dựng và chỉnh lý mô hình theo bài toán ngược ổn định và không ổn định đã tiến hành đánh giá trữ lượng cho các tầng chứa nước. Kết quả đánh giá trữ lượng như sau:

- Trữ lượng động toàn đồng bằng: 6.971.000 m3/ng.

- Trữ lượng tĩnh trọng lực toàn đồng bằng: 78.033.000 m3/ng.

- Trữ lượng tĩnh đàn hồi toàn đồng bằng: 6.753.000 m3/ng.

Kết quả tính toán cân bằng nước cho toàn đồng bằng trong trạng thái ổn định đã xác định được lượng cung cấp cho các tầng chứa nước (từ mưa, tưới ở phía Đông) chiếm 63%; từ kênh mương, sông suối và nước mặt chiếm 20%; lượng bổ cập ngang qua biên giới Campuchia là 17%.

Nhìn chung mô hình nước dưới đất do Haskoning tiến hành đã đạt được một số kết quả quan trọng như đã đánh giá được các loại trữ lượng cho các tầng chứa nước, đã tính toán được cân bằng nước trong trạng thái ổn định. Tuy vậy mô hình nước dưới đất cũng còn một số điểm hạn chế sau:

- Chưa chú ý đến việc tính toán dự báo xâm nhập mặn theo thời gian.

- Việc phân chia ô lưới thưa, 5 x 5 km cho 1 ô lưới.

- Chưa đánh giá được trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa nước đồng thời cũng chưa xác định được lượng cung cấp trong trạng thái không ổn định, định lượng các thành phần tham gia vào cân bằng nước trong trạng thái vận động không ổn định.

Năm 2003, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam phối hợp với Liên đoàn Địa chất Thủy văn - Địa chất công trình miền Nam thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học “Phân chia địa tầng N-Q và nghiên cứu cấu trúc đồng bằng Nam Bộ”, nội dung nghiên cứu chính của đề tài là phân chia cấu trúc địa tầng địa chất, tuy vậy trong phần nghiên cứu ĐCTV các tác giả cũng đánh giá trữ lượng đã xác định được trữ lượng tiềm năng cho toàn đồng bằng là 26.754.764 m3/ngày, trong đó trữ lượng động là 4.045.095 m3/ngày, trữ lượng tĩnh (cả đàn hồi và trọng lực) là 22.709.669 m3/ngày. Ngoài ra, các tác giả cũng đã xây dựng mô hình số để đánh giá trữ lượng nước dưới đất cho vùng Trà Vinh.

Ngoài các nghiên cứu xây dựng mô hình có tính chất khu vực thì trong các dự án tìm kiếm, thăm dò nước dưới đất cũng đã áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá trữ lượng cho một số bãi giếng cụ thể như bãi giếng Cà Mau (35.000 m3/ng), bãi giếng Sóc Trăng (30.000 m3/ng), bãi giếng Bạc Liêu (12.000 m3/ng)... hoặc các mô hình cho từng tỉnh phục vụ mục đích quy hoạch tài nguyên nước như mô hình nước dưới đất TP. Hồ Chí Minh, mô hình NDĐ các tỉnh Đồng Tháp, Long An...

Như vậy việc áp dụng mô hình số để nghiên cứu đánh giá nước dưới đất tại đồng bằng Nam Bộ đã được triển khai theo 2 hướng là nghiên cứu tổng quan cho toàn vùng và nghiên cứu chi tiết phục vụ cho một mục đích cụ thể. Các hướng nghiên cứu này đều có những hạn chế nhất định:

- Với nghiên cứu tổng quan, diện tích mô hình chọn lựa là quá lớn bao trùm trên toàn bộ diện tích đồng bằng chính vì vậy việc phân chia ô lưới thường lớn và các kết quả thu được thường có độ tin cậy khá hạn chế. Trong các nghiên cứu đánh giá tổng quan bằng mô hình số đều chưa chú ý đến việc đánh giá xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước. Việc tính toán cân bằng nước xác định lượng cung cấp và đánh giá trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa nước đều chưa được chú ý.

- Đối với các mô hình đánh giá trữ lượng cho từng bãi giếng với mục đích đánh giá dự báo trữ lượng cho từng bãi giếng cụ thể phục vụ cho mục đích khai thác, cung cấp nước. Chính vì vậy các mô hình này thường có diện tích mô hình không lớn và chỉ đại diện được cho từng vùng nhỏ.

Mô hình số trong không gian ba chiều nước dưới đất các tỉnh phía Tây

sông Hậu đã giải quyết được một số các tồn tại đã nêu trên. Cụ thể:

- Mô hình nước dưới đất vùng phía Tây sông Hậu tập trung vào việc xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa tại một số tỉnh phía Tây sông Hậu, diện tích vùng nghiên cứu vừa phải nên việc phân chia các ô lưới với kích thước 1,5x1,5km thì các kết quả thu được đảm bảo độ chính xác cần thiết.

- Mô hình nước dưới đất vùng phía Tây sông Hậu ngoài việc tập trung vào đánh giá trữ lượng và lượng cung cấp còn chú ý tới việc đánh giá xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ứng với các sơ đồ khai thác khác nhau.

- Mô hình cũng đã cập nhật được khá đầy đủ hiện trạng khai thác nước trong khu vực nghiên cứu gồm hiện trạng khai thác nước phục vụ cấp nước đô thị, khai thác đơn lẻ bằng các giếng công nghiệp đường kính lớn và khai thác nước quy mô nhỏ bằng các giếng khoan UNICEF, giếng đào phục vụ cấp nước gia đình.

2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn các tỉnh phía Tây sông Hậu

Các tỉnh phía Tây sông Hậu nằm trong bồn trầm tích Cửu Long có chiều dày trầm tích lớn hàng vài nghìn mét. Phạm vi nghiên cứu của mô hình giới hạn ở độ sâu khoảng 400 - 600m tương ứng với chiều sâu phân bố của trầm tích miocen muộn. Trong báo cáo này, chúng tôi dựa vào các kết quả nghiên cứu trong báo cáo thuyết minh lập bản đồ Địa chất thủy văn vùng Nam Bộ tỉ lệ 1:200.000 do kỹ sư Bùi Thế Định chủ biên và chuyên khảo “Nước dưới đất vùng Nam Bộ” do Vũ Văn Nghi chủ biên. Ngoài ra còn tham khảo một số kết quả nghiên cứu trong đề tài “Phân chia địa tầng N-Q và nghiên cứu cấu trúc

đồng bằng Nam Bộ”. Vùng các tỉnh đồng bằng phía Tâu sông Hậu gồm 2 tầng, 3 phức hệ chứa nước.

2.2.1. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích đa nguồn gốc Holocen

(qh)

Phức hệ chứa nước lỗ hổng các trầm tích holocen lộ ra trên mặt và bao phủ hầu hết diện tích khu vực nghiên cứu với diện tích phân bố khoảng 23.880 km2. Thành phần của phức hệ được cấu tạo bởi các trầm tích sau:

- Trầm tích holocen sớm (qh1-2) phát triển rộng rãi trên diện tích đồng bằng phía Tây sông Hậu. Thành phần thạch học gồm : bột sét xen các ổ cát mịn và mùn thực vật. Đường đẳng cấp hạt > 0,1 mm phân bố khoảng 15 – 25 % ở Hậu Giang, Minh Hải, tứ giác Long Xuyên (gồm Kiên Giang, An Giang).

- Các trầm tích Holocen trung – thượng nguồn gốc biển, phù sa ven bờ (qh2-3) gồm bột, sét, cát mịn và cát hạt trung nổi cáo tạo thành các giồng cát (dấu vết của bờ biển cổ).

- Các trầm tích Holocen muộn (qh3) tích tụ trong thung lũng sông, bề mặt

địa hình trũng, phát triển đến ngày nay gồm : bột pha sét, cát mịn.

Trên mặt cắt địa chất, các thành tạo trầm tích (qh1-2) chiếm ưu thế và tỉ lệ

hạt mịn là chủ yếu, do đó ảnh hưởng đến mức độ chứa nước.

Chiều dày các trầm tích Holocen có xu hướng tăng dần từ Tây sang Đông và Bắc xuống Nam. Phần ven rìa chiều dày trầm tích khoảng 2 – 5 m, chiều dày khoảng 20 – 25 m vùng phía Tây Nam sông Hậu. Phần giữa sông Tiền và sông Hậu có chiều dày khoảng 48 m. Tại LK 209 – phà Cần Thơ chiều dày trầm tích Holocen đạt tới 76 m.

Mực nước của tầng nằm ở độ sâu 0,5 – 3 m. Lưu lượng các giếng thường từ 0,1 đến 2 l/s, tỉ lưu lượng nhỏ, thường từ 0,05 – 0,1 l/sm. Nhìn chung tầng chứa nước thuộc loại nghèo nước.

Hiện nay chưa có nhiều công trình hút nước thí nghiệm để xác định các thông số ĐCTV cho tầng chứa nước này. Một số kết quả hút nước thí nghiệm trong Đề án xây dựng mạng lưới quan trắc Quốc gia vùng đồng bằng Nam Bộ cho thấy hệ số thấm biến đổi trong khoảng 0,15 – 1 m/ng, hệ số nhả nước trọng lực khoảng 0,01 – 0,1.

Về chất lượng nước, phức hệ chứa nước Holocen hầu hết bị mặn với độ tổng khoáng hóa biến đổi khá mạnh từ 1g/l đến trên 10 g/l. Phần lớn diện tích vùng phía Tây sông Hậu có độ tổng khoáng hóa phổ biến từ 1 – 3 g/l, đặc biệt

phần từ phía Nam Kiên Giang, toàn bộ diện tích tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu nước dưới đất trong tầng phức hệ chứa nước qh đều có độ tổng khoáng hóa lớn hơn 10 g/l. Loại hình hóa học chủ yếu của nước là clorua – natri, đôi chỗ có gặp nước có loại hình bicacbonat – natri ,can xi. Nước nhạt chỉ tồn tại trong diện tích nhỏ phân bố dọc sông Hậu từ Tân Châu (An Giang) đến Ô Môn (Cần Thơ).

Về động thái, nước dưới đất trong tầng chủ yếu chịu sự chi phối của hệ thống các sông và mạng lưới kênh rạch dày đặc phân bố trên toàn vùng. Dao động mực nước của tầng chứa nước có chu kỳ tương tự như chu kỳ dao động mực nước trên các sông suối, chu kỳ dao động hằng năm biến đổi từ 0,39 – 1,29 m. Các tỉnh phía Tây sông Hậu là vùng có tổng lượng mưa hàng năm tương đối lớn (khoảng 2000 mm/năm), tuy vậy do mạng lưới hệ thống sông, kênh rạch lại rất dày đặc và đều cắt trực tiếp vào tầng chứa nước này. Sông Tiền và sông Hậu cắt qua tầng chứa nước này và có thể cắt sâu vào các tầng chứa nước nằm dưới, sâu hơn. Về mùa lũ, bề mặt vùng nghiên cứu thường bị ngập lũ nên tầng chứa nước holocen không nhận được lượng cung cấp trực tiếp từ nước mưa mà nước mưa thường chảy ra hệ thống các sông, kênh rạch và thấm vào cung cấp cho các tầng chứa nước.

Tóm lại tầng chứa nước Holocen là tầng nghèo nước, chiều dày nhỏ, nước bị nhiễm mặn và không có ý nghĩa cho việc cung cấp nước. Động thái của tầng chứa nước phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố thủy văn, hải văn. Nguồn cấp chủ yếu cho tầng chứa nước là từ hệ thống mạng lưới các sông, kênh rạch.

2.2.2.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen giữa - muộn

(qp2-3)

Tầng chứa nước này phân bố rộng rãi, không lộ ra trong vùng nghiên cứu mà bị các trầm tích Holocen phủ lên. Chiều sâu mái tầng chứa nước thay đổi từ 20 - 40 m ở vùng ven rìa phía Tây vùng nghiên cứu (Kiên Giang, An Giang) đến 50 - 60 m ở trung tâm (Hậu Giang, Sóc Trăng). Tầng chứa nước pleistocen giữa - muộn được cấu tạo bởi các trầm tích Pleistocen muộn hệ tầng Củ Chi (qp2) gồm cát, cuội sỏi lẫn nhiều sét cao lanh, tương đương hệ tầng Mộc Hoá ở Trung Nam Bộ và hệ tầng Long Mỹ ở Tây Nam sông Hậu. Các trầm tích Pleistocen giữa - muộn (qp2-3) bao gồm hệ tầng Long Toàn ở vùng trũng sâu trung tâm, hệ tầng Rạch Giá ở Tây Nam Bộ, hệ tầng Thuỷ Đông ở phía Bắc sông Tiền.

Chiều sâu mái tầng chứa nước từ 5 - 20 m ở phần rìa phía Tây vùng nghiên cứu Tri Tôn, Hà Tiên, Rạch Giá - Kiên Giang, Châu Đốc - An Giang. Khu vực phía Đông Bắc, giáp với sông Hậu (Long Xuyên - An Giang, Cần Thơ,

Sóc Trăng, Bạc Liêu) tầng chứa nước phân bố ở độ sâu 40 - 60m. Tại Cà Mau tầng chứa nước phân bố ở độ sâu 60 - 80m.

Chiều dày tầng chứa nước từ 10-120 m và phân bố không đều. Khu vực trung tâm dày 100 - 120 m (Long Xuyên, Cần Thơ, Long Mỹ), phần rìa ở Châu Đốc, Hà Tiên chiều dày tầng chứa nước 10 - 20 m. Tại Bạc Liêu, Sóc Trăng chiều dày tầng chứa nước từ 20 - 40m. Tại Cà Mau tầng chứa nước có chiều dày 10 - 20m.

Hình 2.1. Mặt cắt ĐCTV tuyến Cà Mau – Kiên Giang – An Giang

Các trầm tích qp2-3 bị phủ, phân bố trên diện tích rộng, bề dày tầng chứa nước 28 - 43 m, mực nước tĩnh từ 3,7 - 7,5 m. Thí nghiệm qua 2 lỗ khoan 203 và 204 (tại An Giang) cho tỉ lưu lượng từ 0,3 - 0,54 l/sm. Các lỗ khoan khai thác trên trục đường từ Long Xuyên đến Tri Tôn sâu đến 90m, nước có chất lượng xấu, bị mặn. Tổng độ khoáng hoá từ 1,18 đến 3,11 g/l.

- Tại vùng Gò Quao - Sóc Trăng các trầm tích Pleistocen giữa muộn (qp2- 3) phân bố ở độ sâu từ 20 m ở Rạch Giá, nghiêng thoải dần về phía Đông và phía Nam đến 40 và 45 m ở Sóc Trăng, Bạc Liêu. Bề dày tầng chứa nước từ 30 đến 60m ở Rạch Giá, 100 đến 120 m ở Tân Hiệp - Ô Môn đến 84 và 87 m ở Bạc Liêu, Sóc Trăng. Các điểm nghiên cứu gồm lỗ khoan của phương án tìm kiếm nước vùng Rạch Giá, phương án Sóc Trăng, các phương án lập bản đồ và nhiều công trình khai thác nước của địa phương.

Tỷ lưu lượng các lỗ khoan từ 0,198 đến 4,239 l/sm, thường gặp lớn hơn 0,5 l/s.m chiếm tỷ lệ 80 %. Tầng chứa nước phong phú, mực nước tĩnh từ 0,2 đến 1,55 m, thường gặp từ 0,2 đến 0,9 m (chiếm 84%).

Trong vùng chủ yếu nước nhạt, độ tổng khoáng hoá nhỏ hơn 1 g/l (chiếm 79%). Nước có độ tổng khoáng hoá 1-1,5 g/l gặp ở một số điểm tạo thành các thấu kính nhiễm mặn hẹp.

Nước trong tầng chứa nước qp2-3 đang được khai thác và sử dụng phổ biến trong vùng. Khai thác với quy mô công nghiệp được tiến hành ở Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu. Các nhà máy nước có quy mô từ 5000 đến 35000 m3/ng. Ngoài ra hiện nay ở các tỉnh Kiên Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng còn được khai thác bằng các giếng khoan đường kính nhỏ phục vụ cấp nước quy mô gia đình.

- Tại khu vực Cà Mau - Năm Căn chiều sâu mái tầng chứa nước từ 40 - 100m và có xu hướng nghiêng dần về phía Tây Nam. Trầm tích chứa nước hạt mịn chiếm ưu thế. Bề dày tầng chứa nước từ 52,9 m ở Gia Rai đến 32 m ở Cà Mau và 18 m ở Năm Căn.

Các lỗ khoan thí nghiệm cho thấy tầng chứa nước khá phong phú. Mực nước tĩnh khu vực Cà Mau và phía Bắc từ 1 - 3,5 m. Diện tích còn lại về phía Tây và Nam, mực nước cao hơn mặt đất từ 0,1 - 0,5 m. Điểm khảo sát phần lớn là các lỗ khoan khai thác của chương trình cấp nước nông thôn, đường kính lỗ khoan nhỏ, bơm thủ công, bịt kín. Chưa có nhiều các lỗ khoan điều tra nên các thông số địa chất thuỷ văn chưa được nghiên cứu chi tiết.

Tầng chứa nước trong trầm tích Pleistocen giữa – trên là đối tượng khai thác nước chính trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long nên được nghiên cứu khá chi tiết. Trên toàn vùng có 57 công trình bơm hút nước thí nghiệm xác định các thông số ĐCTV. Các kết quả chỉnh lý tài liệu hút nước thí nghiệm cho thấy hệ số thấm của tầng biến đổi từ 3,8 đến 85 m/ng. Hệ số nhả nước biến đổi từ 0,00013 đến 0,0217.

Về chất lượng nước, phần lớn diện tích tầng chứa nước là chứa nước nhạt. Nước mặn có độ tổng khoáng hóa lớn hơn 1g/l chỉ phân bố tại các khoảnh nhó. Khoảnh thứ nhất phân bố ở trên các huyện Trần Văn Thời, Ngọc Hiển, Năm Căn (Cà Mau), một phần nhỏ diện tích huyện Thới Bình và thành phố Cà Mau. Khoảnh 2 có diện tích khoảng 500 km2 phân bố tại các huyện Mỹ Tú, Ngã Năm, Huỳnh Hữu Nghĩa (Sóc Trăng). Khoảnh 3 là khoảng lớn nhất bao trùm phần lớn diện tích tỉnh Kiên Giang và An Giang.

Tầng chứa nước được khai thác, sử dụng rộng rãi đóng vai trò quan trọng trong việc cấp nước cho vùng quanh năm ngập mặn này. Các hợp chất nhiễm - gặp khá phổ biến trong các mẫu phân tích, 65% mẫu có hàm lượng bẩn NO3 - gặp từ vết đến 0,65 mg/l (chiếm vượt quá chỉ tiêu cho phép. Hàm lượng NO2 12%).

Miền cung cấp của tầng chứa nước chủ yếu là từ sông Hậu và thấm xuyên từ tầng chứa nước nằm trên qua hệ thống các kênh rạch cắt sâu vào tầng chứa nước. Theo chuyên khảo nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ đã chỉ ra sông Hậu cắt sâu vào tầng chứa nước Holocen và Pleistocen và cung cấp nước cho các tầng chứa nước này. Biên độ dao động mực nước giữa mùa mưa và mùa khô tầng chứa nước pleistocen giữa - trên là 0,7 - 0,9 m.

Miền thoát của tầng chứa nước là tại Vịnh Rạch Giá, nước có hướng vận động theo hướng Tây - Tây Nam. Mực nước quan trắc được ở Cà Mau là từ 18 - 20 m về mùa khô và từ 12 - 13 m về mùa mưa. Sự hạ thấp mực nước này là do khai thác nước dưới đất tại Cà Mau có lưu lượng khai thác ngày càng tăng.

Về động thái, tại Kiên Giang mực nước dưới đất của tầng chứa nước chịu ảnh hưởng của dao động triều. Động thái NDĐ vùng này bị chi phối chủ yếu bởi chế độ bán nhật triều nên mực nước hầu hết đều có chu kỳ dao động nửa ngày. Độ cao mực nước tháng 10 trung bình là -0,36 m, tháng 4 là -0,48m. Tại vùng Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Hậu Giang và một phần các tỉnh Cần Thơ, Kiên Giang, động thái mực nước chịu sự ảnh hưởng của việc khai thác mạnh mẽ. Đây là khu vực nước áp lực bị chi phối bởi chế độ triều của biển Đông và biển Tây. Mực nước trong ngày dao động có hai điểm cực tiểu và hai điểm cực đại. Do ảnh hưởng của việc khai thác NDĐ mạnh nên mực nước có xu hướng giảm rõ rệt theo thời gian với tốc độ hạ thấp trong khu động thái trung bình từ 0,30m/năm trở lên. Tại công trình quan trắc Q403020 tốc độ hạ thấp mực nước là 0,32 m/năm, tại Q177020 là 0,72 m/năm, còn độ cao mực nước tháng 10 năm 2004 tại hai công trình này là -0, 87m và -11,25m, nhưng vào tháng 4 năm 2005 là -1, 65m và -12,34m. Biên độ dao động mực nước lớn nhất thời kỳ 1995-2004 biến đổi từ 0,84m đến 2,17m.

2.2.3.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen sớm (qp1)

Các trầm tích pleistocen sớm chỉ lộ ra thành các dải hẹp ở miền Đông Nam Bộ trên các thềm bậc III. Tại vùng nghiên cứu tầng chứa nước này bị phủ bởi tầng chứa nước Pleistocen giữa – muộn (qp2-3).

Tầng chứa nước phân bố ở độ sâu từ 50 đến 150 m và có xu hướng chìm sâu dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam vùng nghiên cứu. Tại Hà Tiên, Châu Đốc,

Tri Tôn thuộc Kiên Giang, An Giang tầng chứa nước phân bố ở độ sâu 40 – 50m, từ 80 – 100 m ở Rạch Giá, Long Xuyên, Tân Thạnh, Bến Lức.

Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 20 – 100m. Tại Hà Tiên, Châu Đốc tầng chứa nước có chiều dày 20 – 40 m và có xu hướng tăng dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Chiều dày tầng chứa nước dày nhất là tại Cà Mau, Bạc Liêu Sóc Trăng chiều dày từ 80 – 100 m.

Thành phần trầm tích cấu tạo lên tầng chứa nước có nguồn gốc sông là chủ yếu, thành phần thạch học gồm cát, cuội, sỏi rời rạc (ở vùng lộ – miền Đông có lần sét caolin). Riêng ở mũi Cà Mau trầm tích có nguồn gốc biển ven bờ, thành phần hạt mịn chiếm ưu thế.

Các lỗ khoan ở Rạch Giá, Long Mỹ, Sóc Trăng được thí nghiệm cho thấy tỷ lưu lượng > 0,5 l/sm chiếm khoảng 53%. Các lỗ khoan có mức độ giàu nước kém như ở Go Quao, Cái Tắc, Kế Sách tỷ lưu lượng từ 0,1 – 0,2 l/sm. ở bán đảo Cà Mau các lỗ khoan ở Cái Nước, Giá Rai và Sông Ông Đốc có tỷ lưu lượng đạt 0,33 đến 1,22 l/sm.

Hình 2.2. Mặt cắt ĐCTV tuyến Kiên Giang – Cà Mau – Sóc Trăng

Mực nước tĩnh cùa tầng chứa nước thay đổi từ 0 – 1 m (chiếm 75%), ở thị xã Cà Mau và lân cận các lỗ khoan nghiên cứu có mực nước tĩnh từ 1,5 – 3,5 m. Phía Nam thị xã Cà Mau mực nước tĩnh nằm ngang mặt đất.

Ở Hà Tiên tầng chứa nước trầm tích Pleistocen sớm phân bố ở Hòn Đất, Kiên Lương. Chiều sâu mái tầng chứa nước từ 40 – 50m, bề dày tầng chứa nước từ 10 – 20m. Đất đá chứa nước là cát, sạn, cuội chứa các thấu kính bột sét.

Các lỗ khoan có tỷ lưu lượng từ 0,2 đến 1,4 l/sm, đặc biệt lỗ khoan 829 ở

Hà Tiên là 3,5 l/sm. Mực nước tĩnh từ 0,5 – 2,4 m.

Độ tổng khoáng hoá từ 0,1 – 1,0 g/l (chiếm 60%). Nước nhạt phân bố trên diện tích rộng chiếm 80% diện tích vùng Tây Nam Bộ. Nước lợ và mặn phân bố ở phía Bắc.

Loại hình hoá học nước phần nước nhạt chủ yếu là bicacbonat – natri

magie, phần nước lợ và nước mặn nước có loại hình clorua – natri.

- gặp ở hầu hết các mẫu phân tích, giá trị thường biến đổi - ít gặp (30%) từ 0,01 –

Nhiễm bẩn NO3

từ 0,97 đến 5,33 mg/l (60% số mẫu). Nhiễm bẩn NO2 0,011 mg/l.

Tầng chứa nước qp1 đang được khai thác với lưu lượng lớn ở Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu. Quan trắc động thái nước dưới đất cho thấy mực nước của tầng này dao động theo thuỷ triều hàng ngày lên xuống 2 lần với biên độ dao động từ 0,5 – 1 cm trong ngày. Hàng năm mực nước cao nhất vào tháng 10 và thấp nhất vào tháng 6. Chênh lệch mực nước giữa giá trị cao nhất và thấp nhất tại lỗ khoan quan trắc là 0,42 m.

Tầng chứa nước Pleistocen dưới hiện nay có 45 điểm được bơm hút nước thí nghiệm và xác định thông số ĐCTV. Kết quả xác định thông số cho thấy hệ số thấm biến đổi từ 1,5 đến 92 m/ng. Hệ số nhả nước biến đổi từ 0,00017 đến 0,0208.

Về động thái nước dưới đất, vùng động thái phá hủy do khai thác phân bố chủ yếu ở các tỉnh Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu, một phần tỉnh Hậu Giang, Kiên Giang. Động thái NDĐ ở đây bị chi phối bởi áp lực triều, mực nước có chu kỳ dao động nửa ngày và nửa tháng và chịu ảnh hưởng mạnh của việc khai thác nước trong các đô thị và các khu công nghiệp. Mực nước có xu hướng giảm mạnh với tốc độ trung bình từ 0,47m/năm tại công trình (Q40403T) đến 1,16 m/năm (Q188030). Độ cao mực nước tháng 10 năm 2004 trong các công trình trên tương ứng là -2, 22m và -14,83m nhưng vào tháng 4 năm 2005 là -3, 13m và -16,50m. Biên độ dao động mực nước lớn nhất trong thời kỳ quan trắc 1995- 2004 từ 0,57m đến 3,40m.

Nguồn cấp chủ yếu cho tầng chứa nước là từ phía Đông Nam Bộ, nơi mà tầng chứa nước qp1 lộ ra, đồng thời tại những vùng khai thác nước có cường độ

lớn như ở Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu còn được cung cấp bởi thấm xuyên từ tầng trên và tầng dưới cung cấp.

Miền thoát của tầng chứa nước hiện nay chưa có tài liệu xác định một cách chính xác, tuy nhiên khi phân tích hướng vận động tự nhiên của nước dưới đất thì cho thấy miền thoát có thể là vịnh Rạch Giá. Tuy vậy trong điều kiện tự nhiên, tốc độ vận động của nước dưới đất trong tầng chứa nước Pleistocen dưới là rất chậm chạp.

2.2.4.Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen (m4)

Phức hệ chứa nước trong các trầm tích pliocen được cấu tạo bởi các trầm tích hệ tầng Cần Thơ và hệ tầng Năm Căn gồm chủ yếu là cát, cuội sỏi, các lớp bột sét và có mặt các sinh vật biển.

Phức hệ chứa nước không lộ ra tại vùng nghiên cứu và bị các tầng chứa nước khác phủ lên. Tại vùng Hòn Đất, Kiên Lương và một phần ở phía Bắc Rạch Giá vắng mặt phức hệ chứa nước này.

Độ sâu phân bố mái của phức hệ có xu hướng tăng dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam và từ Tây Nam ra phía sông Hậu. Tại vùng nghiên cứu tầng chứa nước phân bố ở độ sâu từ 150 – 200m.

Trên mặt cắt phức hệ chứa nước được ngăn cách bởi lớp bột sét có chiều dày trung bình là 15 m phân bố không liên tục trên mặt cắt tạo thành các cửa sổ địa chất thuỷ văn. Về mặt thuỷ lực phức hệ chứa nước trong trầm tích pliocen bị phân cắt thành 2 lớp chứa nước:

2) có chiều sâu phân bố từ 13 – 315 m, chiều dày trung bình 70,2 m. Thành phần thạch học chủ yếu là cát hạt mịn, cát hạt mịn lẫn sạn, cát pha sét bột.... Các lỗ khoan thí nghiệm thường cho lưu lượng >10l/s (riêng vùng Cà Mau, các lỗ khoan khai thác đều cho Q>20l/s); mực nước tĩnh thông thường từ 0,7 - 2,2m (vùng Cà Mau 5 - 7m); độ tổng khoáng hóa thay đổi từ 0,71 - 20,78g/l, phổ biến M = 0,8 - 3,0g/l; độ pH thường gặp từ 7,6 - 8,3; độ cứng thay đổi từ 1,5 - 4,6mge/l; loại hình hóa học nước HCO3-Na và Cl-Na.

+ Lớp chứa nước nằm trên (m4

Trên một số tuyến mặt cắt đã bắt gặp các cửa sổ thuỷ lực liên hệ giữa phần trên của phức hệ chứa nước tại 5 lỗ khoan: 209-IV-NB, TN1, 31-III-NB, 807-TP, 815B-TP. Tại những vị trí này, nước của phần trên phức hệ chứa nước pliocen có quan hệ thủy lực với tầng chứa nước Pleistocen dưới.

Phần trên của phức hệ chứa nước Pliocen có 65 điểm được bơm hút nước thí nghiệm và xác định các thông số ĐCTV. Kết quả xác định cho thấy hệ số

thấm biến đổi từ 0,5 đến 79 m/ng. Hệ số nhả nước biến đổi từ 0,000072 đến 0,0195.

1) có chiều sâu phân bố từ 197 – 492 m, chiều dày trung bình 86 m. Thành phần thạch học là cát, sạn, sỏi, cát lẫn bột sét... độ gắn kết yếu. Các lỗ khoan thí nghiệm thường cho lưu lượng 3,7 - 8,9l/s; mực nước tĩnh thông thường <1,5m, có chỗ gặp nước dâng lên khỏi mặt đất +1,18m (lỗ khoan Q21104Z); độ tổng khoáng hóa thay đổi từ 0,33 - 24,93g/l, phổ biến M = 0,7 - 2,4g/l; độ pH từ 7,3 - 8,8; độ cứng thường gặp <6mge/l; loại hình hóa học nước chủ yếu Cl-Na và HCO3-Na.

+ Lớp chứa nước nằm dưới (m4

- thông thường <2mg/l, và NO2

+ và Fe2

Phần dưới của phức hệ chứa nước Pliocen có 50 điểm được thí nghiệm để xác định các thông số ĐCTV. Kết quả xác định hệ số thấm biến đổi từ 1 đến 84 m/ng. Hệ số nhả nước biến đổi từ 0,000094 đến 0,00233.

Kết quả phân tích các mẫu nước đều gặp các hợp chất của nitơ. Hàm + thường gặp từ 0,0 - 0,2g/l, cá biệt lỗ khoan Q214030 hàm lượng này lượng NH4 - <0,2mg/l. Tổng đạt tới 40mg/l. Hàm lượng NO3 + trong nước thường <0,1mg/l. Cá biệt lỗ khoan Q821040 hàm lượng Fe3 tổng hàm lượng này đạt tới 156,61mg/l và lỗ khoan 816B-TP đạt tới 114,92mg/l. Nguồn cung cấp cho phức hệ là nước mưa được tiếp nhận ở các vùng lộ, sau đó thấm và vận động xuống tầng sâu, hoặc thấm xuyên từ các tầng nằm kề. Tầng chứa nước này hiện đang được khai thác ở nhiều nơi để phục vụ ăn uống, sinh hoạt như: Cần Thơ, An Giang, Sóc Trăng, Cà Mau.

Quan trắc động thái nước dưới đất ở một số lỗ khoan cho thấy mực nước

của tầng dao động theo mùa, biên độ dao động năm từ 0,29 - 1,74m.

Tại vùng nghiên cứu mức độ chứa nước của tầng vào loại giàu đến trung bình. Các lỗ khoan thí nghiệm cho tỉ lưu lượng từ 0,2 – 0,5 l/sm. Hệ số thấm 15 – 35 m/ng.

Kết quả quan trắc động thái nước dưới đất cho kết quả mực nước cao nhất vào tháng 1 và thấp nhất vào tháng 7. Biên độ dao động mực nước từ 0,27 đến 0,74 m. Dao động mực nước chịu ảnh hưởng của thuỷ triều.

2.2.5. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Miocen muộn (m3-3)

Phức hệ chứa nước trong phức hệ miocen muộn (m3-3) được cấu tạo bởi hệ tầng Phụng Hiệp. Các tài liệu nghiên cứu địa chất chỉ mới nghiên cứu lớp trên của hệ tầng, thành phần thạch học gồm phần trên là các lớp sét, sét bột phong hoá laterit cứng chắc và có kết vón hạt đậu, sét bột màu nâu vàng, tím rắn

chắc không chứa nước. Phần dưới là cát hạt mịn màu xám xanh, lẫn sạn sỏi, có nơi gặp cuội, xem kẹp các lớp sét bột bị ép nén rắn chắc, chứa nước tốt.

Hình 2.3. Mặt cắt ĐCTV tuyến Cà Mau - Bạc Liêu – Sóc Trăng

Trên giới hạn diện tích vùng nghiên cứu phức hệ chứa nước chỉ có mặt ở phía Đông - Đông Nam vùng nghiên cứu kéo dài từ Long Xuyên đến U Minh (Cà Mau) ra phía biển tỉnh Bạc Liêu, Sóc Trăng. Độ sâu phân bố từ 350 đến 400 m và có xu hướng sâu dần về phía biển Đông.

Chiều dày phức hệ biến đổi từ 40 – 100 m, chiều dày của phức hệ trong vùng nghiên cứu chưa xác định được chính xác vì chưa có công trình nghiên cứu đầy đủ.

Trong 15 lỗ khoan được thí nghiệm, tỷ lưu lượng lớn hơn 0,5 l/sm chiếm 50 % số lỗ khoan nghiên cứu. Khu vực phong phú nước phân bố ở Vĩnh Long, Hậu Giang.

Các lỗ khoan nghiên cứu cho thấy mực nước trong phức hệ thường nằm cao hơn mặt đất. Mực nước dao động theo mùa, mực nước sâu nhất thường vào mùa khô và mùa mưa mực nước nằm cao. Biên độ dao động mực nước trung bình khoảng 0,3 m.

Phức hệ chứa nước trong trầm tích Miocen phân bố khá sâu, chiều dày của tầng chứa nước chưa xác định do chưa có lỗ khoan khoan hết chiều dày tầng chứa nước. Thành phần thạch học là cát hạt mịn màu xám xanh, lẫn sạn sỏi, có nơi gặp cuội, xem kẹp các lớp sét bột bị ép nén rắn chắc, chứa nước tốt. Phần

lớn tỉnh Kiên Giang, An Giang tầng chứa nước Miocen bị vắng mặt. Kết quả xác định hệ số thấm tại một số lỗ khoan cho thấy hệ số thấm biến đổi từ 4,5 – 15 m/ng. Hệ số nhả nước biển đổi từ 10-4 đến 10-3.

Về chất lượng nước hầu hết nước trong phức hệ chứa nước đều bị mặn. Nước nhạt chỉ phân bố thành dạng thấu kính có diện tích khoảng 660 km2 phân bố tại Sóc Trăng. Nhìn chung tại thấu kính nước nhạt nước có chất lượng tốt đảm bảo tiêu chuẩn cấp nước cho ăn uống sinh hoạt. Loại hình hóa học chủ yếu của nước là bicacbonat clorua – natri. Các hợp chất của nitơ ít gặp trong nước, hoặc có nhưng với hàm lượng rất nhỏ so với giới hạn cho phép. Tổng hàm lượng Fe3+ và Fe2+ trong nước thường <0,1mg/l. Nước ít bị nhiễm bẩn.

Kết quả quan trắc động thái tại lỗ khoan Q598050 cho thấy mực nước tĩnh biến đổi từ 0,6 – 1,22 m, nhiều nơi mực nước tĩnh còn nằm cao hơn mặt đất. Chu kì dao động mực nước cũng biến đổi theo chu kỳ của khí tượng thủy văn, tuy nhiên chu kì dao động của mực nước tĩnh thường khá nhỏ, không vượt quá 0,5 m/1năm. Nhìn chung phức hệ chứa nước Miocen có chiều sâu phân bố lớn, hiện nay ít có tài liệu nghiên cứu chi tiết và các công trình khai thác trong phức hệ chứa nước này. Tuy vậy, mực nước dưới đất của phức hệ chứa nước cũng bị ảnh hưởng đáng kể của việc khai thác nước tầng chứa nước nằm trên do có sự thấm xuyên “ngược” để cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên, bằng chứng là mực nước của phức hệ miocen cũng bị suy giảm theo thời gian.

Tóm lại vùng phía Tây sông Hậu tồn tại 5 đơn vị chứa nước lỗ hổng (2 tầng chứa nước và 3 phức hệ) trong trầm tích bở rời có tuổi từ miocen đến holocen với mức độ chứa nước khác nhau và được ngăn cách bởi các lớp thấm nước yếu. Đặc điểm nổi bật trong các tầng chứa nước đồng bằng Nam Bộ nói chung và vùng phía Tây sông Hậu nói riêng là có đặc điểm thủy địa hoá rất phức tạp, nước nhạt và nước mặn nằm xen kẽ nhau. Các kết quả nghiên cứu bằng đồng vị và thành phần hóa học của nước cho thấy các tầng chứa nước nằm sâu có nguồn gốc “chôn vùi”. Về đặc điểm thuỷ động lực các tầng chứa nước là có tốc độ trao đổi nước chậm chạp, tốc độ dòng chảy không lớn, đặc biệt các tầng sâu. Tầng chứa nước Holocen và Pleistocen giữa – muộn được cung cấp bởi nước sông Hậu và từ mạng lưới các hệ thống sông nhỏ và kênh rạch trong vùng nghiên cứu.

nước mặt tại vùng phía Đông Nam Bộ, nơi mà tầng chứa nước được lộ ra trên các thềm bậc II và bậc III. Tại vùng nghiên cứu các phức hệ chứa nước Pliocen và Miocen cũng có thể được cung cấp và trao đổi nước với các tầng chứa nước nằm trên do thấm xuyên hoặc do quá trình khai thác từ các tầng chứa nước tạo nên trạng thái nước “hỗn hợp”. Các nhân tố trên là các điều kiện hình thành lên trữ lượng nước dưới đất trong các tầng chứa nước tại khu vực nghiên cứu.

CHƯƠNG 3

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH BA CHIỀU XÁC ĐỊNH LƯỢNG CUNG CẤP THẤM VÀ TRỮ LƯỢNG CÓ THỂ KHAI THÁC CỦA CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC PHÍA TÂY SÔNG HẬU

3.1. Cơ sở tài liệu xây dựng mô hình

Để phục vụ công các thiết lập mô hình số phục vụ đánh giá lượng cung cấp thấm và trữ lượng có thể khai thác các tầng chứa nước khu vực phía Tây sông Hậu chúng tôi đã tiến hành thu thập, tổng hợp, số hóa và chỉnh biên các tài liệu nghiên cứu đã được thực hiện trong khu vực. Các tài liệu thu thập phục vụ thiết lập mô hình gồm :

- Bản đồ địa hình tỉ lệ 1:250.000 toàn khu vực phía Tây sông Hậu (tài liệu Bản đồ địa hình toàn quốc - Nhà xuất bản Bản đồ năm ). Bản đồ DEM 90 (Digital Elevation Model) vùng đồng bằng Nam Bộ (lấy từ mạng Internet).

- Bản đồ, báo cáo thuyết minh bản đồ ĐCTV toàn quốc tỉ lệ 1:500.000 năm 1986 do Trần Hồng Phú chủ biên; bản đồ cùng báo cáo thuyết minh bản đồ ĐCTV vùng đồng bằng Nam Bộ tỉ lệ 1:200.000 năm 1982 do Bùi Thế Định chủ biên.

- Cột địa tầng các lỗ khoan trong các đề án tìm kiếm, thăm dò địa chất, địa chất thuỷ văn của khu vực phía Tây sông Hậu đã tiến hành trước đây và được lưu trữ tại Viện thông tin lưu trữ địa chất (nay được lưu trữ tại Cục Quản lý tài nguyên nước), gồm 142 lỗ khoan.

- Cột địa tầng và tài liệu quan trắc mực nước dưới đất trong mạng quan trắc Quốc gia đồng bằng Nam Bộ từ năm 1995 đến nay, gồm 69 giếng quan trắc.

- Tài liệu khí tượng, thuỷ văn tại các trạm quan trắc phân bố trong khu vực phía Tây sông Hậu với liệt số liệu quan trắc từ năm 1995 đến năm 2005 do Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia cung cấp, gồm 12 trạm thủy văn và 8 trạm khí tượng.

- Tài liệu nghiên cứu thiết lập mô hình nước ngầm đồng bằng Nam Bộ của Haskoning - Là Lan thực hiện năm 2000, gồm toàn bộ cơ sở dữ liệu đầu vào của mô hình toàn đồng bằng.

- Chuyên khảo Nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ năm 1995 do TS. Vũ

Văn Nghi chủ biên, gồm 1 báo cáo chính.

- Tài liệu điều tra khảo sát bổ sung về hiện trạng khai thác, tình hình sử

dụng nước dưới đất trong khuôn khổ đề tài.

- Các báo cáo hiện trạng khai thác nước dưới đất của các tỉnh; tài liệu hiện

trạng cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn đến 2005.

- Các báo cáo kết quả thăm dò, khai thác nước dưới đất các tỉnh Cần Thơ, Bạc Liêu, Cà Mau, Sóc Trăng, Kiên Giang, Hậu Giang, An Giang do các chủ đầu tư khác nhau tiến hành.

- Báo cáo đề tài nghiên cứu Phân chia địa tầng N – Q và nghiên cứu cấu trúc địa chất đồng bằng Nam Bộ tỉ lệ 1:500.000 của Cục địa chất và khoáng sản năm 2005.

3.2. Mô hình khái niệm

3.2.1. Sơ lược điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu gồm 7 tỉnh là An Giang, Kiên Giang, TP. Cần Thơ, Hậu Giang, Cà Mau, Bạc Liêu và Sóc Trăng có diện tích tự nhiên khoảng 23800 km2 được giới hạn bởi phía Đông Nam, phía Nam và Tây Nam là biển Đông; phía Tây giáp biên giới Việt Nam – Campuchia với chiều dài đường biên giới khoảng 102 km; phía Đông Bắc được giới hạn bởi sông Hậu (xem hình 3.1).

Hình 3.1. Diện tích, giới hạn vùng nghiên cứu

Về địa hình, vùng nghiên cứu là vùng trũng nhất của đồng bằng Nam Bộ với độ cao địa hình phổ biến thường nhỏ hơn 3m, nhiều nơi có địa hình khá thấp

(cao độ tuyệt đối <0,5m). Nơi có địa hình cao nhất vùng nằm giáp biên giới Campuchia (tỉnh An Giang, Kiên Giang). Mặt cắt địa hình dốc dần từ Tây, Tây Bắc xuống Đông, Đông Nam.

Vùng nghiên cứu có đặc điểm khí hậu chung của đồng bằng Nam Bộ. Một năm thường có 2 mùa là mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến cuối tháng 10 (kéo dài khoảng 6 tháng), lượng mưa thường tập trung nhất vào cuối mùa mưa (tháng 10), tổng lượng mưa vào mùa mưa chiếm khoảng 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô kéo dài 6 tháng (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau), tháng khô hạn nhất thường là tháng 1 và tháng 2. Tổng lượng mưa trung bình năm khoảng 1960 mm/năm.

Tổng lượng bốc hơi trung bình của vùng là 1067 mm/năm, tháng có lượng

bốc hơi lớn nhất là tháng 3 (khoảng 100 - 130 mm/tháng).

Về thuỷ văn, ngoài sông lớn là sông Hậu vùng nghiên cứu còn có mạng lưới kênh rạch dày đặc phân bố đều trên toàn vùng. Các hệ thống kênh mương được liên thông với nhau và luôn luôn có nước. Về mùa lũ phần lớn diện tích vùng nghiên cứu bị ngập lũ đã tác động rất lớn làm thay đổi các điều kiện tự nhiên của vùng. Ngược lại, về mùa cạn mực nước trên các hệ thống thủy văn thường thấp tạo điều kiện tăng cường quá trình xâm nhập mặn vào đất liền.

Đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn của vùng được nghiên cứu từ khá sớm (từ những năm 1900) tuy nhiên cho đến nay vẫn còn khá nhiều vấn đề chưa được làm sáng tỏ. Các kết quả nghiên cứu cho thấy chiều dày trầm tích Kainozoi khá dày (khoảng trên 1000 m) được cấu tạo chủ yếu bởi các trầm tích bở rời, trên mặt cắt có sự xen kẽ giữa trầm tích hạt thô và trầm tích hạt mịn tạo thành các lớp chứa nước và thấm nước yếu. Theo các kết quả nghiên cứu đã xác định được 5 đơn vị chứa nước bao gồm 2 tầng chứa nước và 3 phức hệ chứa nước trong trầm tích bở rời. Chất lượng nước dưới đất trong các tầng chứa nước biến đổi phức tạp, nước nhạt và nước mặn xem kẽ nhau dạng "da báo".

3.2.2. Địa chất

Vùng nghiên cứu nằm trong bồn trầm tích đồng bằng sông Cửu Long với chiều dày trầm tích bở rời lên tới hàng 1000m và được thành tạo với những nguồn gốc khác nhau. Các phân vị địa tầng được hình thành trong những chu kỳ hoạt động kiến tạo khác nhau, chủ yếu do hoạt động nâng lên hạ xuống của bề mặt vỏ lục địa. Sự nâng hạ của bồn trầm tích đồng bằng Nam Bộ có biên độ nhịp nhàng, điều này được thể hiện chiều dày các lớp trầm tích trong cùng một giai đoạn thành tạo có chiều dày tương đối đồng đều, tuy nhiên do được hình

thành trong những điều kiện khác nhau nên trong cùng một phân vị địa tầng có sự khác biệt tương đối rõ về đặc điểm thành phần thạch học.

3.2.3. Địa tầng địa chất thủy văn

Do trầm tích vùng đồng bằng phía Tây sông Hậu đều là các trầm tích bở rời nên các tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu là các tầng chứa nước lỗ hổng. Theo các kết quả nghiên cứu ĐCTV cho thấy vùng nghiên cứu gồm 5 tầng chứa nước được ngăn cách nhau bằng các lớp sét thấm nước yếu phân bố tương đối liên tục. Đặc điểm phân bố, chiều sâu, chiều dày, đặc tính thấm nước của các tầng chứa nước và thấm nước yếu được trình bày chi tiết tại chương 2 của báo cáo này.

Đặc điểm nổi bật quan trọng nhất khi nói đến các tầng chứa nước đồng bằng phía Tây sông Hậu là sự phân bố phức tạp của chất lượng nước. Nước mặn thường nằm xen kẽ với nước nhạt hình thành dạng ‘‘da báo’’ rất phức tạp.

3.2.4. Xác định diện tích lập mô hình

Nguyên tắc lựa chọn diện tích mô hình số:

- Diện tích mô hình cần phải lớn hơn bán kính ảnh hưởng của các công

trình khai thác được thiết lập trong mô hình.

- Diện tích mô hình tốt nhất nên bao trùm toàn bộ một lưu vực sông. Nếu

lưu vực sông quá lớn thì diện tích mô hình có thể lấy nhỏ hơn.

- Nếu trong vùng nghiên cứu có biên giới, các tầng chứa nước là tầng bán

vô hạn thì diện tích mô hình phải lấy bao trùm tới các biên.

- Diện tích mô hình nếu có thể nên bao trùm toàn bộ diện tích phân bố của

các tầng chứa nước, các cấu trúc địa chất thuỷ văn.

- Khi đã có bản đồ thuỷ đẳng cao (hoặc thuỷ đẳng áp) của nước dưới đất

thì diện tích mô hình cần phải mở rộng tới đường phân thuỷ của nước dưới đất.

- Khi cấu trúc địa chất thuỷ văn, các tầng chứa nước có nguồn cấp thì diện

tích mô hình cần phải mở rộng cho đến miền cấp.

Khi chọn diện tích thiết lập mô hình cần dựa trên cơ sở phân tích, đánh giá từ các nguồn tài liệu điều tra thu thập được từ các giai đoạn trước. Tuỳ theo mục đích đánh giá và yêu cầu độ chính xác của mô hình mà có thể lựa chọn diện tích chạy mô hình phù hợp đáp ứng được các yêu cầu đặt ra. Ví dụ để đánh giá tổng quan về tài nguyên nước dưới đất, diện tích mô hình cần phải lớn bao trùm toàn bộ cấu trúc ĐCTV, các tầng chứa nước. Nếu chỉ thiết lập mô hình để đánh giá trữ lượng cho một bãi giếng hoặc một khu vực khai thác nước thì diện tích

mô hình chỉ cần bao trùm toàn bộ bán kính ảnh hưởng của bãi giếng hoặc khu vực khai thác nước dưới đất.

Trên cơ sở các nguyên tắc trên chúng tôi lựa chọn diện tích thiết lập mô

hình cho vùng phía Tây sông Hậu như sau:

- Mục tiêu của đề tài là xác định lượng cung cấp (trữ lượng động) và trữ lượng có thể khai thác của vùng phía Tây sông Hậu nên diện tích mô hình ít nhất là phải bao trùm được toàn bộ khu vực nghiên cứu gồm 7 tỉnh phía Tây sông Hậu.

- Về điều kiện tự nhiên, điều kiện ĐC - ĐCTV của khu vực phía Tây sông Hậu được giới hạn bởi phía Đông, phía Nam và Tây Nam là biển Đông. Phía Tây, Tây Bắc là biên giới Campuchia. Phía Bắc được giới hạn bởi sông Hậu, đây là con sông lớn và là một biên cấp nước nên diện tích mô hình được lựa chọn là bao trùm toàn bộ giới hạn phân bố của vùng nghiên cứu. Diện tích này cũng đã đảm bảo được các nguyên tắc vừa nêu trên (xem hình 1.8)

3.2.5. Thông số và điều kiện biên

Tổng hợp các tài liệu nghiên cứu thông số của các tầng chứa nước cho

thấy giá trị các thông số biến đổi như sau :

- Phức hệ chứa nước qh hệ số thấm biến đổi từ 0,15 – 1m/ng, trung bình

là 0,5 m/ng. Hệ số nhả nước trọng lực trung bình là 0,05.

- Tầng chứa nước qp2-3 có hệ số thấm biến đổi từ 3,8 – 85,31 m/ng, trung bình 36,74 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi từ 1,3.10-4 – 2,17.10-4 trung bình 7,45.10-3. Hệ số nhả nước trọng lực chưa có tài liệu xác định chính xác, thông số này được lấy trung bình trên cơ sở các tài liệu xác định độ lỗ hổng hữu hiệu đã tiến hành trên toàn vùng, chúng dao động từ 0,1 – 0,2.

- Tầng chứa nước qp1 hệ số thấm biến đổi từ 1,49 – 92 m/ng, trung bình 37,74 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi từ 1,7.10-4 –2,08.10-4, trung bình 3,07.10-3. Hệ số nhả nước trọng lực cũng chưa được xác định nên lấy theo tài liệu xác định độ lỗ hổng hữu hiệu là 0,1 – 0,2.

- Phức hệ chứa nước n2 gồm 2 lớp được ngăn cách với nhau bằng lớp sét thấm nước kém khá liên tục. Lớp 1 có hệ số thấm biến đổi từ 0,38 – 79,15 m/ng, trung bình 26,41 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi 0,72.10-4 –1,95.10-4, trung bình 2,33.10-3. Hệ số nhả nước trọng lực cũng chưa có tài liệu xác định và cũng lấy theo kết quả xác định độ lỗ hổng hữu hiệu là biến đổi từ 0,1 – 0,2. Lớp 2 có hệ số thấm biến đổi từ 1,01 – 83,72 m/ng, trung bình 21,4 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi 0,94.10-4 – 2,33.10-4, trung bình 1,12.10-3. Hệ số nhả nước

trọng lực cũng chưa có tài liệu xác định và cũng lấy theo kết quả xác định độ lỗ hổng hữu hiệu là biến đổi từ 0,1 – 0,2.

3 ít có tài liệu nghiên cứu vì tầng này nằm sâu nên rất ít các lỗ khoan nghiên cứu. Hệ số thấm khoảng từ 6 – 8 m/ng, hệ số nhả nước trọng lực và đàn hồi hầu như chưa có tài liệu xác định và sẽ được tra bảng chuyên môn khi đưa vào mô hình số.

- Tầng chứa nước n1

- Hệ số thấm K của các lớp thấm nước yếu biến đổi từ 10-5 đến 10-1 tùy

theo mỗi lớp.

Vùng nghiên cứu có giới hạn bởi biển Đông ở phía Đông và phía Nam. Sông Hậu ở phía Bắc và phía Tây là biên giới Campuchia, tại vùng biên giới, theo các tài liệu địa chất cho thấy vùng được nâng lên, bằng chứng là đã xuất lộ tầng đá gốc. Ngoài ra trong vùng còn có hệ thống kênh rạch chằng chịt. Tất cả các yếu tố này sẽ được mô phỏng thành các điều kiện biên trong mô hình. Trong vùng nghiên cứu có lượng mưa khá lớn, bốc hơi bề mặt nước cũng đáng kể, tuy nhiên do vùng có mạng lưới kênh rạch dày đặc nên đã làm hạn chế bổ cập cho nước dưới đất cũng như thoát do bốc hơi của tầng chứa nước.

3.3. Mô hình hóa, hiệu chỉnh mô hình

3.2.1. Mô hình dòng chảy

+ Trên mặt bằng

Vùng nghiên cứu xây dựng mô hình được giới hạn bởi toạ độ: X = 18433400 đến 18654000 ;

Y = 943900 đến 1186200

Toàn bộ vùng nghiên cứu được chia thành 147 cột và 161 hàng với kích

thước 1 ô lưới là 1500 x 1500 m (hình 3.2).

Hình 3.2. Giới hạn xây dựng mô hình trên mặt bằng

+ Trên mặt cắt

Vùng nghiên cứu gồm 5 đơn vị chứa nước, trong đó phức hệ chứa nước trong trầm tích Pliocen được phân chia thành 2 lớp chứa nước. Mỗi đơn vị chứa nước đều được ngăn cách bởi các lớp thấm nước yếu. Trên mô hình vùng nghiên cứu được mô phỏng thành 11 lớp tương ứng với các lớp chứa nước và cách nước. Mặt cắt vùng nghiên cứu được thể hiện trong hình 3.3.

- Lớp 1 : Lớp chứa nước trong trầm tích holocen tương ứng với phức hệ

chứa nước lỗ hổng trong trầm tích holocen.

- Lớp 2: Lớp thấm nước yếu trong trầm tích holocen và pleistocen tương ứng với phần dưới lớp trầm tích hạt mịn holocen và lớp trầm tích hạt mịn phần trên của trầm tích pleistocen giữa - trên.

- Lớp 3 : Lớp chứa nước tương ứng với tầng chứa nước lỗ hổng trong

trầm tích pleistocen giữa - trên.

- Lớp 4 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với phần trên của trầm tích hạt

mịn pleistocen sớm.

- Lớp 5 : Lớp chứa nước tương ứng với tầng chứa nước lỗ hổng trong

trầm tích pleistocen dưới.

Hình 3.3. Giới hạn mô hình trên mặt cắt

- Lớp 6 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp trầm tích hạt mịn, phân

trên của phức hệ chứa nước pliocen.

- Lớp 7 : Lớp chứa nước tương ứng lớp trầm tích hạt thô, phần trên của

phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pliocen.

- Lớp 8 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp trầm tích hạt mịn của

phần dưới phức hệ trầm tích pliocen.

- Lớp 9 : Lớp chứa nước tương ứng lớp trầm tích hạt thô, phần dưới của

phức hệ chứa nước chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pliocen.

- Lớp 10 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp hạt mịn trong phức hệ

trầm tích miocen.

- Lớp 11 : Lớp chứa nước tương ứng với phức hệ chứa nước trong trầm

tích miocen.

+ Điều kiện biên

Căn cứ vào việc phân tích các mặt cắt địa chất thuỷ văn trong vùng nghiên cứu, phân tích tài liệu quan trắc nước mặt, nước dưới đất điều kiện biên giới của vùng nghiên cứu được mô phỏng như sau:

- Biển Đông: Như đã nêu ở phân trên, vùng nghiên cứu được giới hạn bởi phía Đông và phía Nam là biển Đông, các tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu có khả năng phân bố kéo dài ra phía biển. Tuy nhiên chưa có nhiều tài liệu nghiên cứu về giới hạn phân bố của các tầng chứa nước ngoài biển. Các tài liệu quan trắc động thái mực nước cho thấy trong các tầng chứa nước đều xu hướng vận động chảy ra biển. Các lỗ khoan quan trắc trong mạng lưới quan trắc quốc gia trong tầng chứa nước Holocen (lớp trên và lớp dưới) đều cho thấy dao động mực nước tại các lỗ khoan này đồng pha với dao động mực nước thuỷ triều.

Chính vì vậy biển Đông được mô phỏng là biên loại I (H = const) cho lớp 1, lớp 2 của mô hình. Mực nước trên biên lấy trung bình là H = 0m.Trong bài toán tính toán lan truyền vật chất thì biển Đông được mô phỏng là biên C = const, nồng độ trên biên C = 30.000 mg/l.

Hình 3.4. Điều kiện biên

- Sông Hậu: Vai trò của sông Hậu đối với các tầng chứa nước được xác định trên cơ sở phân tích các số liệu đo mặt cắt sông và phân tích địa tầng tại vị trí lỗ khoan liền kề vị trí đo mặt cắt. Trên toàn bộ chiều dài sông Hậu (đoạn chảy qua Việt Nam) chúng tôi xác định vẽ 3 mặt cắt sông, đó là mặt cắt tại Châu Đốc, mặt cắt tại Vàm Nao và mặt cắt tại Cần Thơ.

+ Mặt cắt ngang sông Hậu tại Châu Đốc (hình 3.5) cho thấy tại đây sông có chiều rộng khoảng 500m. Vị trí sâu nhất đáy sông có cao độ tuyệt đối là -

1418 cm (chiều sâu khoảng 14 – 16m so với mặt đất).

Tại vị trí gần trạm Châu Đốc có lỗ khoan quan trắc quốc gia số hiệu

Q203040 quan trắc trong tầng chứa nước pliocen. Địa tầng tại lỗ khoan Q203040 trình bày trong hình 3.6. Địa tầng lỗ khoan này cho thấy cao độ tuyệt đối của mái tầng chứa nước qp2-3 là -2,16. Điều này chứng tỏ sông Hậu đã cắt

khá sâu vào tầng chứa nước qp2-3. Độ sâu sông Hậu cắt vào tầng chứa nước qp2-3 tại Châu Đốc là 12,02 m.

MÆt c¾t ngang s«ng HËu t¹i tr¹m Ch©u §èc

kho¶ng c¸ch (m)

-50

150

250

350

450

550

530

-470

-970

-1470

-1970

chiÒu s©u (cm)

Hình 3.5. Mặt cắt ngang sông Hậu tại trạm Châu Đốc

Hình 3.6. Cột địa tầng lỗ khoan quan trắc Q203040 và Q204040

+ Mặt cắt ngang sông Hậu tại Vàm Nao được trình bày trong hình 3.7.

Chiều rộng của sông Hậu tại Vàm Nao khoảng 540 m. Cao độ đáy sông tại điểm

sâu nhất là -2030 cm.

Tại Vàm Nao có lỗ khoan quan trắc Q204040 chiều sâu 216,77 m quan

trắc trong tầng chứa nước pliocen. Cột địa tầng lỗ khoan thể hiện trong hình 3.6. Địa tầng tại lỗ khoan này cho thấy cao độ mái tầng chứa nước q2-3 là -20 m, chứng tỏ sông Hậu đã cắt vào tầng chứa nước.

MÆt c¾t ngang s«ng HËu t¹i tr¹m Vµm Nao

-50

150

450

550

650

kho¶ng c¸ch (m) 350

250

530

-470

-970

-1470

-1970

-2470 chiÒu s©u (cm)

Hình 3.7. Mặt cắt ngang sông Hậu tại trạm Vàm Nao

MÆt c¾t ngang s«ng HËu t¹i CÇn Th¬

Kho¶ng c¸ch (m)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

200

-300 -800

-1300 -1800

-2300 -2800

-3300 ChiÒu s©u (cm)

Hình 3.8. Mặt cắt ngang sông Hậu tại trạm Cần Thơ

+ Tại Cần Thơ, mặt cắt ngang sông Hậu cho thấy đáy sông không đối

xứng, đáy sông dốc dần về phía tả ngạn sông. Chiều rộng của sông tại Cần Thơ khoảng 1450 m. Cao độ đáy sông tại vị trí sâu nhất là -2889 cm. Tại Cần Thơ có lỗ khoan quan trắc Q20904Z sâu 384,78 m và quan trắc trong tầng chứa nước

pliocen. Cột địa tầng lỗ khoan này được trình bày trong hình 3.9. Cao độ mái tầng chứa nước qp2-3 khoảng -75 m. Chứng tỏ tại Cần Thơ sông chưa cắt vào tầng chứa nước qp2-3 mà chỉ cắt vào tầng chứa nước qh.

Hình 3.9. Cột địa tầng lỗ khoan Q20904Z tại Cần Thơ

Trên cơ sở phân tích 3 mặt cắt ngang sông và phân tích địa tầng tại các vị trí tương ứng cho phép chúng ta xác định điều kiện biên trên sông Hậu đối với

các tầng chứa nước. Tầng chứa nước holocen (qh) bị sông Hậu cắt qua hết chiều dày tầng chứa nước kéo dài theo hết chiều dài sông. Còn tầng chứa nước pleistocen giữa – trên sông Hậu chỉ cắt vào một phần của tầng chứa nước.

Phân tích tài liệu quan trắc tại các lỗ khoan quan trắc động thái trong mạng Quan trắc quốc gia tại các lỗ khoan Q204010, Q206010, Q209010 (tầng

chứa nước holocen) cho thấy dao động mực nước trong tầng chứa nước đồng

pha với dao động mực nước sông. Cao độ mực nước dưới đất đo được tại các lỗ

khoan này gần bằng cao độ mực nước trên sông tại thời điểm tương ứng. Căn cứ vào đặc điểm này chúng tôi mô phỏng Sông Hậu là biên H=const cho tầng

chứa nước holocen (tương ứng với lớp 1 của mô hình).

Tài liệu quan tại các lỗ khoan Q40802A, Q209020, Q206020 (tầng chứa nước pleistocen giữa – trên) cho thấy dao động mực nước tại các lỗ khoan và

dao động mực nước trên sông trùng pha nhau, tuy nhiên mực nước tại các lỗ khoan này thường không bằng mực nước trên các sông mà thường lớn hơn vào mùa khô và nhỏ hơn vào mùa mưa. Trên mô hình chúng tôi mô phỏng Sông

Hậu là biên loại III (biên sông – river) cho tầng chứa nước pleistocen giữa -

trên (tương ứng với lớp 3 của mô hình).

Các thông số mực nước, sức cản thấm được xác định theo kết quả quan trắc mực nước tại các trạm thuỷ văn và tính toán theo kết quả phân tích hệ số

thấm lớp trầm tích đáy lòng sông đã được tiến hành.

Trong bài toán dịch chuyển, căn cứ vào tài liệu xác định mức độ xâm nhập mặn trên các sông chúng tôi mô phỏng những đoạn sông bị nhiễm mặn là

biên nồng độ không đổi cho bài toán xâm nhập mặn.

- Mạng lưới kênh rạch: Mạng lưới kênh rạch các tỉnh phía Tây Sông Hậu khá dày đặc với chiều sâu đáy kênh khá lớn. Mực nước trên kênh tương đối ổn định, kể cả về mùa khô. Theo số liệu đo mặt cắt tại 20 điểm đo bố trí trên một số kênh chính phân bố trong vùng nghiên cứu do Viện quy hoạch Thuỷ lợi Miền Nam cho thấy chiều sâu đáy kênh biến đổi từ 2 – 15m, tương ứng cắt vào lớp trầm tích thấm nước kém của phức hệ holocen và tầng pleistocen. Các số liệu khảo sát cũng cho thấy chiều dày lớp bùn đáy lòng của các kênh tương đối dày, phổ biến trong khoảng từ 1 – 3 m.

Với những đặc điểm trên, trên mô hình chúng tôi mô phỏng hệ thống kênh

mương là biên loại III (Q=f(H)) cho lớp 1 và lớp 2 của mô hình. Sức cản trầm tích đáy lòng được xác định theo các công thức tính toán và được chính xác hoá

- Biên giới phía Tây (Campuchia): Các nghiên cứu ở giai đoạn trước đã khẳng định biên giới phía Tây (biên giới Campuchia) của khu vực đồng bằng sông Cửu Long nước dưới đất nhận được được cung cấp, đặc biệt là tại biên giới ở miền Đông Nam Bộ. Điều này đã được trình bày trong chuyên khảo nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ. Tuy nhiên phân tích các mặt cắt ĐCTV cắt qua vùng biên giới Việt Nam – Campuchia tại các tỉnh An Giang và Kiên Giang đều cho

thông qua việc giải bài toán ngược chỉnh lý mô hình.

thấy chiều dày các trầm tích bở rời khá mỏng. Tại những vùng này đá gốc có tuổi PZ+MZ với thành phần là các đá cứng nứt nẻ kém, không thấm nước lộ ra, điển hình là tại vùng Tri Tôn (An Giang), Hà Tiên (Kiên Giang) thành các chỏm núi sót (xem mặt cắt hình 2.2).

Phân tích bản đồ đẳng áp của các tầng chứa nước vẽ trên số liệu từ các lỗ khoan quan trắc trong mạng quan trắc Quốc gia cho thấy các đường đẳng áp gần

như thẳng góc với biên giới phía Tây (Campuchia) tại khu vực nghiên cứu.

Chính vì vậy, trên mô hình biên giới phía Tây được mô phỏng là biên loại

II cách nước Q = 0.

Điều kiện biên của vùng nghiên cứu được thể hiện trên hình 3.4.

- Lượng bổ cập, bốc hơi: Vùng nghiên cứu có lượng mưa trung bình năm khoảng 2000 mm/năm thuộc vùng có lượng mưa khá lớn trong cả nước và phân bố không đều theo thời gian. Vùng nghiên cứu cũng có mạng lưới sông và kênh rạch khá dày đặc, các kênh mương đều có chiều rộng, chiều sâu khá lớn cắt sâu vào các tầng chứa nước. Khi có mưa thì lượng nước tập trung trên mặt đổ ra các kênh rạch có tốc độ lớn hơn lượng nước thấm xuống cung cấp cho nước ngầm. Đồng thời vùng nghiên cứu là vùng thường xuyên bị ngập lũ hằng năm, khoảng từ tháng 7 đến tháng 12 phần lớn diện tích các tỉnh phía Tây sông Hậu đều bị ngập lũ với mức độ ngập khác nhau. Như vậy có thể thấy nước mưa không cung cấp trực tiếp cho nước dưới đất mà cung cấp một cách gián tiếp thông qua hệ thống các kênh rạch phân bố trên bề mặt. Chính vì vậy trong mô hình chúng tôi mô phỏng lượng bổ cập cho nước dưới đất từ nước mưa là bằng 0.

Tương tự, lượng bốc hơi từ bề mặt nước ngầm cũng bị hạn chế bởi sự phân bố của mạng lưới kênh rạch. Bốc hơi chủ yếu chỉ xảy đối với nước mặt. Vì vậy trong mô hình chúng tôi cũng mô phỏng lượng bốc hơi bằng 0.

+ Các thông số địa chất thủy văn

Các thông số địa chất thuỷ văn được mô phỏng trên mô hình gồm hệ số thấm (K) và hệ số nhả nước (µ). Để thành lập bản đồ phân vùng thông số ĐCTV của các tầng chứa nước chúng tôi căn cứ vào các số liệu thu thập được từ tài liệu bơm hút nước thí nghiệm trong các phương án tìm kiếm - thăm dò nước dưới đất đã tiến hành trong vùng. Sau đó cập nhật các bản đồ vào mô hình số và tiến hành chỉnh lý bằng bài toán ngược ổn định và không ổn định. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm, hệ số nhả nước của các tầng chứa nước sau khi chỉnh lý được thể hiện trên hình 3.10 đến hình 3.21. Đối với các lớp thấm nước yếu, giá trị hệ số thấm là giá trị trung bình cho toàn lớp (bảng 3.1).

Vùng1: Kx = Ky =0.2m/ng,Kz = 0.05m/ng Vùng2: Kx = Ky =0.1m/ng,Kz = 0.02m/ng Vùng3: Kx = Ky =0.15m/ng,Kz = 0.03m/ng

Hình 3.10. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 1

Hình 3.11. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 1 Vùng1: µ* = 0.00015; µ = 0.02 Vùng2: µ* = 0.00013; µ = 0.04 Vùng3: µ* = 0.00011; µ = 0.06

Vùng1: Kx = Ky =22m/ng,Kz = 0.1m/ng Vùng2: Kx = Ky =18m/ng,Kz = 0.65m/ng Vùng3: Kx = Ky =13.5m/ng,Kz = 0.67m/ng

Hình 3.12. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 3

Hình 3.13. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 3 Vùng1: µ* = 0.000125; µ = 0.1 Vùng2: µ* = 0.000112; µ = 0.13 Vùng3: µ* = 0.000106; µ = 0.15

Vùng1: Kx = Ky = 40 m/ng,Kz = 4 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 30 m/ng,Kz = 3m/ng Vùng3: Kx = Ky = 20 m/ng,Kz = 2m/ng

Hình 3.14. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 5

Hình 3.15. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 5 Vùng1: µ* = 0.000157; µ = 0.14 Vùng2: µ* = 0.000162; µ = 0.16 Vùng3: µ* = 0.000183; µ = 0.18

Hình 3.16. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 7 Vùng1: Kx = Ky = 18 m/ng,Kz = 1.8 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 15 m/ng,Kz = 1.5 m/ng Vùng3: Kx = Ky = 20 m/ng,Kz = 2 m/ng Hình 3.17. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 7 Vùng1: µ* = 0.00012; µ = 0.11 Vùng2: µ* = 0.00014; µ = 0.15 Vùng3: µ* = 0.00016; µ = 0.18

Hình 3.19. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 9

Vùng1: µ* = 0.00017; µ = 0.16 Vùng2: µ* = 0.00022; µ = 0.18

Hình 3.18. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 9 Vùng1: Kx = Ky = 35 m/ng,Kz = 1.2 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 30 m/ng,Kz = 1.5 m/ng

Vùng1: Kx = Ky = 6 m/ng,Kz = 0.6 m/ng Vùng2: Kx = Ky = 8 m/ng,Kz = 0.8 m/ng

Vùng1: µ* = 0.00012; µ = 0.14 Vùng2: µ* = 0.00014; µ = 0.16

Hình 3.20. Bản đồ phân vùng hệ số thấm lớp 11 Hình 3.21. Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước lớp 11

µ*

Bảng 3.1. Thông số ĐCTV của các lớp cách nước

Tầng chứa nước

Hệ số thấm (m/ng) Ky 0,002 0,02 0,1 0,2 0,001 Kz 0,00015 0,01 0,05 0,002 0,0001 Kx 0,002 0,02 0,1 0,2 0,001 1E-5 1,12E-5 1,2E-5 1,1E-5 1,1E-5 0,03 0,02 0,01 0,03 0,03 Lớp 2 Lớp 4 Lớp 6 Lớp 8 Lớp 10

+ Điều kiện ban đầu

Điều kiện ban đầu là bản đồ cao độ mực nước dưới đất các tầng chứa nước mùa tháng 4 năm 1990 vẽ trên các số liệu điều tra khi thi công Đề án mạng Quan trắc Quốc gia động thái nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ.

3.2.2. Mô hình lan truyền vật chất

Mô hình lan truyền vật chất được chạy đồng thời với mô hình dòng chảy. Nội dung mô hình lan truyền vật chất là dự báo quá trình diễn biến xâm nhập mặn (độ tổng khoáng hóa) theo thời gian.

Mô hình lan truyền vật chất được chạy đồng thời với mô hình dòng chảy, ngoài các số liệu đầu vào như thông số ĐCTV các tầng chứa nước, cách nước, điều kiện biên khi chạy mô hình lan truyền vật chất bổ sung các thông số sau :

- Thông khuyếch tán hiệu quả D* của chất gây ô nhiễm là độ tổng khoáng hóa được tra trong phần mềm chuyên môn Eviroment Base (của Công ty Waterloo Hydrogeologic Inc. Canada).

- Hệ số phân tán động lực (aL) của các lớp đất đá cũng được tra trong bảng chuyên môn trong phần mềm Eviro Base. Hệ số phân tán động lực phụ thuộc vào thành phần của đất đá.

- Điều kiện biên của bài toán lan truyền vật chất, biển Đông và phần hạ lưu sông Hậu, hệ thống các kênh mương bị nhiễm mặn được mô phỏng là biên Constant Concentration (nồng độ không đổi). Giá trị nồng độ trên biên là nồng độ của tương ứng của nước mặt. Điều kiện biên nồng độ không đổi được trình bày trong hình 3.22.

- Điều kiện ban đầu là bản đồ đẳng độ tổng khoáng hóa của các lớp chứa nước và thấm nước yếu trên toàn vùng nghiên cứu vẽ tại thời điểm năm 2005 (tham khảo trong đề tài nghiên cứu khoa học “Phân chia địa tầng N – Q và cấu trúc đồng bằng Nam Bộ” do Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT Miền Nam thực hiện).

- Khi giải bài toán mô hình lan truyền vật chất, đối với chất nhiễm bẩn là độ tổng khoáng hóa chúng tôi bỏ qua sự hấp phụ của môi trường đất đá. Nghĩa là không có quá trình làm chậm, hệ số trễ R=1.

Các thông số được trình bày trong bảng 3.2 dưới đây :

Lớp

Tỉ số aV/aH

Độ lỗ hổng hữu hiệu n0

Hệ số khuyếch tán động lực aL (m)

Hệ số khuyếch tán hiệu quả D* (m2/ng)

Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Lớp 7 Lớp 8 Lớp 9 Lớp 10 Lớp 11

0.173 0.173 0.302 0.173 0.302 0.173 0.302 0.173 0.302 0.173 0.302

0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01 0.1/0.01

0.02 – 0.06 0.03 0.15 0.02 0.2 0.01 0.2 0.03 0.2 0.03 0.18

25 30 6.5 30 6.5 30 6.5 30 6.5 30 6.5

Bảng 3.2. Thông số các lớp trong bài toán lan truyền nhiễm mặn

Hình 3.22. Điều kiện biên C = const

3.2.3. Kết quả bài toán chỉnh lý mô hình

Để chỉnh lý các thông số đầu vào và hiệu chỉnh mô hình chúng tôi tiến hành giải 2 bài toán là bài toán ngược ổn định và không ổn định. Bài toán ngược ổn định được giải trong trường hợp không khai thác và trường hợp có khai thác.

+ Kết quả bài toán ngược ổn định

Mục đích của bài toán ngược ổn định nhằm sơ bộ chỉnh lý hệ số thấm và điều kiện biên của các tầng chứa nước bằng việc khôi phục lại mực nước trong điều kiện tự nhiên. Bài toán ngược ổn định được giải bằng phương pháp lặp, ban đầu đưa các số liệu đầu vào mô hình bao gồm các thông số ĐCTV, biên và các thông số trên biên sau đó tiến hành chạy mô hình và lấy ra kết quả mực nước tại các ô lưới trên toàn bộ mô hình. So sánh mực nước trên mô hình với mực nước quan trắc thực tế, nếu mực nước tính toán trên mô hình đạt được sai số cho phép thì quá trình lặp kết thúc.

Bài toán ngược ổn định không khai thác nhằm khôi phục mực nước trung bình thấp nhất vào tháng 4 năm 1990 (giả thiết là thời điểm trước năm 1990 lượng khai thác nước dưới đất không đáng kể và lấy bằng 0, khai thác nước được tính từ năm 1990 trở về sau). Kết quả sai số đạt được khi chỉnh lý bài toán ngược ổn định không khai thác được thu được kết quả là cao độ mực nước các tầng chứa nước để làm số liệu đầu vào cho bài toán ngược có khai thác.

+ Kết quả bài toán ngược ổn định có khai thác

Bài toán chỉnh lý ổn định có khai thác được thực hiện sau bài toán ổn định không khai thác. Đầu vào của bài toán ổn định có khai thác là nghiệm từ bài toán ổn định không khai thác. Mực nước các tầng chứa nước ngày 15 tháng 4 năm 1994 được chọn làm tài liệu mực nước để chỉnh lý (tham khảo tài liệu trong chuyên khảo nước dưới đất Đồng bằng Nam Bộ).

Lưu lượng khai thác toàn vùng Tây sông Hậu tính đến năm 1994 khoảng 278,010 m3/ng gồm các hình thức khai thác tập trung (các nhà máy nước, các lỗ khoan công nghiệp) là 149,370 m3/ng (chiếm 54% tổng lượng khai thác); khai thác đơn lẻ (các giếng UNICEF) là 128,640 m3/ng. Trên mô hình các lỗ khoan UNICEF trong 1 xã được gộp trung thành 1 số lỗ khoan khai thác tập trung đặt ở trung tâm xã. Tổng lưu lượng các lỗ khoan tập trung này bằng tổng lưu lượng của các lỗ khoan UNICEF trong xã đó, tổng lượng khai thác từ các giếng khoan UNICEF là . Sơ đồ các lỗ khoan khai thác được trình bày trong hình 3.23.

Bản đồ mực nước trên mô hình các tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu tương đối phù hợp với mực nước quan trắc thực tế. Sai số giữa mực nước quan trắc và mực nước tính toán đều nhỏ hơn giá trị cho phép.

Hình 3.23. Sơ đồ các lỗ khoan khai thác nước trên mô hình đến năm 1994

Sai số giữa mực nước quan trắc và tính toán lớp 3 (xem hình 3.24).

- Standard Error: 0.12 m.

- Root Mean Squared: 0.442 m.

- RMS : 7.37 %.

Sai số giữa mực nước quan trắc và tính toán lớp 5 (xem hình 3.25)

- Standard Error: 0.14 m.

- Root Mean Squared: 0.49 m.

- RMS : 9.88 %.

Sai số giữa mực nước quan trắc và tính toán lớp 7 (xem hình 3.26)

- Standard Error: 0.13 m.

- Root Mean Squared: 0.32 m. - RMS : 8.08 %.

Hình 3.24. Đồ thị sai số giữa mực nước trên mô hình và mực nước lớp 3

Hình 3.25. Đồ thị sai số giữa mực nước trên mô hình và mực nước lớp 5

Hình 3.26. Đồ thị sai số giữa mực nước trên mô hình và mực nước lớp 7

+ Bài toán ngược không ổn định

Tài liệu sử dụng để chỉnh lý mô hình bằng bài toán ngược không ổn định là số liệu quan trắc mực nước tại các lỗ khoan quan trắc trong mạng quan trắc động thái quốc gia. Sơ đồ vị trí các lỗ khoan quan trắc chỉ ra trong hình 3.27.

Hình 3.27. Sơ đồ vị trí các lỗ khoan quan trắc

Vị trí

Tầng chứa nước

Số liệu quan trắc mực nước được sử dụng để chỉnh lý mô hình là chuỗi số liệu quan trắc từ năm 1990 đến năm 2005. Số hiệu lỗ khoan và thời gian quan trắc được trình bày trong bảng 3.3.

C.độ mực nước năm 2007, m (max-min)

Thời gian quan trắc (từ - đến)

Huyện

Bảng 3.3. Bảng thống kê lỗ khoan và thời gian quan trắc Số hiệu LK

Holocen

Pleistocen giữa -

1995 - 2007 1995 – 2007 1995 - 2007 1995 - 2007 1991 - 2007 1994 - 2007 1994 - 2007 1993 - 1997 1993 - 1997 1995 - 2007 1991 - 2007

Q211010 Long Mỹ Q17701T TX.Cà Mau Q17701Z TX.Cà Mau Q199010 Ngọc Hiển Q204010 Châu Thành Q59801T TX.Sóc Trăng Q59801Z TX.Sóc Trăng Q80401T TX.Rạch Giá Q80401Z TX.Rạch Giá Q177020 TX.Cà Mau Q188020 TX.Cà Mau

Tỉnh Cần Thơ Cà Mau Cà Mau Cà Mau An Giang Sóc Trăng Sóc Trăng Kiên Giang Kiên Giang Cà Mau Cà Mau

1.08 ∼ 0.79 1.09 ∼ -0.42 -1.75 ∼ -2.31 1.64 ∼1.41 1.64 ∼ 0.41 -6.37 ∼ -6.76 -8.31 ∼ -8.86 -1.17 ∼ -1.51 5.4 ∼ -3.60 -11.96 ∼ -13.47 -16.05 ∼ -17.19

trên

Pleistocen dưới

1995 - 2007 1998 - 2007 1998 - 2007 1995 - 2007 1994 – 2007 1991 – 2007 1995 – 2007 1994 – 2007 1993 - 1997 1995 - 2007 1995 - 2007 1995 - 2007 1995 - 2007 1991 - 2007 1991 – 2007 1991 - 2007 1995 - 2007 1995 - 2007 1994 – 2007 1994 - 2007 1993 – 1997 1995 - 2007

Cà Mau An Giang An Giang Bạc Liêu Sóc Trăng Cà Mau Bạc Liêu Sóc Trăng Kiên Giang Cà Mau Cà Mau Cà Mau Cà Mau An Giang Cần Thơ Cần Thơ Bạc Liêu Bạc Liêu Sóc Trăng Sóc Trăng Kiên Giang Hậu Giang

-8.39 ∼ -9.75 2.33 ∼ 0.89 2.35 ∼ 0.96 -3.78 ∼ -4.68 -5.43 ∼ -5.85 -16.90 ∼ -17.96 -4.85 ∼ -6.40 -5.91 ∼ -6.43 0.73 ∼ -0.1 -13.85 ∼ -17.10 -12.93 ∼ -13.81 -8.10 ∼ -9.53 -3.29 ∼ -4.02 2.35 ∼ 0.88 2.7 ∼ 1.76 3.27 ∼ 2.26 -4.93 ∼ -6.21 -2.34 ∼ -2.75 1.69 ∼ -0.32 -1.62 ∼ -2.41 -1.59 ∼ -2.11 -3.80 ∼ -4.22

Q199020 Ngọc Hiển Q20402T Châu Thành Q20402Z Châu Thành Q597020 TX.Bạc Liêu Q598020 TX.Sóc Trăng Q188030 TX.Cà Mau Q597030 TX.Bạc Liêu Q598030 TX.Sóc Trăng Q804030 TX.Rạch Giá Q17704T TX.Cà Mau Q17704Z TX.Cà Mau Q19904T Ngọc Hiển Q19904Z Ngọc Hiển Q204040 Châu Thành Q22104T Long Mỹ Q22104Z Long Mỹ Q59704T TX.Bạc Liêu Q59704Z TX.Bạc Liêu Q59804T TX.Sóc Trăng Q59804Z TX.Sóc Trăng Q804040 TX.Rạch Sỏi Miocen Q017050 Châu Thành

Để chỉnh lý các số liệu đầu vào của mô hình ngoài các tài liệu quan trắc động thái mực nước tại các lỗ khoan trong mạng lưới quan trắc quốc gia chúng tôi còn sử dụng tài liệu hiện trạng khai thác nước dưới đất trong khu vực từ năm 1990 đến năm 2005. Các hình thức khai thác nước dưới đất trong khu vực bao gồm: các giếng khoan khai thác nước phục vụ cấp nước đô thị (các nhà máy nước, các trạm cấp nước tập trung), các giếng khoan đơn lẻ cung cấp nước cho các nhà máy, xí nghiệp, cụm dân cư và các giếng khoan UNICEF. Trên mô hình các giếng khoan UNICEF trong 1 xã được gộp thành 1 giếng khoan đặt tại trung tâm xã, lưu lượng của lỗ khoan bằng tổng lưu lượng của các giếng khoan UNICEF trong xã đó. Lưu lượng khai thác theo thời gian được xác định theo các tài liệu thu thập và tính toán dựa trên tốc độ tăng dân số, tốc độ phát triển kinh tế. Bảng 3.4 là bảng tổng hợp hiện trạng khai thác nước dưới đất trong khu vực nghiên cứu khi đưa vào mô hình.

STT Tên tỉnh

Bảng 3.4. Bảng tổng hợp hiện trạng khai thác nước dưới đất Lưu lượng khai thác (m3/ng)

An Giang

Hình thức khai thác Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF

1990 1000 2000 972

1995 3000 5000 4863

2000 5000 10000 9726

2005 10020 21762 15562

Kiên Giang

Cần Thơ

Hậu Giang

Cà Mau

Sóc Trăng

Bạc Liêu

Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF Cấp nước đô thi GK khai thác lẻ Giếng UNICEF

1800 2500 4468 0 0 3900 0 0 3974 14000 2500 5900 12200 0 2870 6000 10000 5750

1800 6500 22342 0 10000 19500 0 25000 19872 14000 8600 29500 12200 0 14300 10500 15000 28700

5131 30000 44685 0 25000 39000 0 40000 39744 35000 20000 59000 14700 0 28700 13500 40000 57500

9810 52495 71496 0 30638 62400 0 66479 63591 41800 25660 94400 26700 0 45900 17650 54960 92100

Sơ đồ các lỗ khoan khai thác được thể hiện trong hình 3.28.

Hình 3.28. Sơ đồ các lỗ khoan khai thác nước trên mô hình

Bài toán ngược không ổn định nhằm khôi phục mực nước trên mô hình từ năm 1994 đến 2005. Trong quá trình giải bài toán ngược, các thông số của tầng

chứa nước, điều kiện biên được thay đổi đến khi mực nước tính toán trên mô hình tương đối phù hợp với mực nước quan trắc thì kết thúc việc chỉnh lý.

Hình 3.29. Đồ thị sai số mực nước quan trắc và mực nước lớp 3

Hình 3.30. Đồ thị sai số mực nước quan trắc và mực nước tính toán lớp 5

Hình 3.31. Đồ thị sai số mực nước quan trắc và mực nước tính toán lớp 7

Hình 3.32. Đồ thị sai số mực nước quan trắc và mực nước lớp 9

Hình 3.33. Đồ thị sai số mực nước quan trắc và tính toán tất cả các lớp

Sai số của bài toán ngược không ổn định cho toàn mô hình đều đạt giá trị

sai số cho phép (hình 3.33):

- Standard Error: 0,051 m.

- Root Mean Squared: 1,79 m.

- RMS : 8,53 %.

Đồ thị so sánh dao động mực nước quan trắc và mực nước tính toán trên mô hình theo thời gian tại một số điểm quan trắc được trình bày trong các hình 3.34 đến hình 3.42. Kết quả so sánh mực nước tính toán trên mô hình và mực nước quan trắc được trình bày trong bảng 3.5.

Hình 3.35. Đồ thị dao động mực nước tính toán và quan trắc tại lỗ khoan Q598010 (Sóc Trăng), lớp 1

Hình 3.36. Đồ thị dao động mực nước tính toán và quan trắc tại lỗ khoan Q177020 (TX. Cà Mau), lớp 3

Hình 3.37. Đồ thị dao động mực nước tính toán và quan trắc tại lỗ khoan Q211030 (Hậu Giang), lớp 5

Hình 3.38. Đồ thị dao động mực nước tính toán và quan trắc tại lỗ khoan Q17704T (TX. Cà Mau), lớp 7

Hình 3.39. Đồ thị dao động mực nước tính toán và quan trắc tại lỗ khoan Q17704Z (TX. Cà Mau), lớp 9

Hình 3.40. Đồ thị dao động mực nước tính toán và quan trắc tại lỗ khoan Q017050 (TX. Cà Mau), lớp 11

Hình 3.41. Đồ thị phân bố chuẩn sai số giữa mực nước tính toán và mực nước quan trắc trên mô hình khi chỉnh lý bài toán ngược không ổn định

Hình 3.42. Đồ thị sai số trung bình quân phương tại các lỗ khoan quan trắc theo thời gian khi chỉnh lý bài toán ngược không ổn định

Mực nước tại các lỗ khoan, m

Q598010

Q177020

Q211030

Thời gian

(ngày)

Sai số

Tính toán

Quan trắc

Tính toán

Quan trắc

Tính toán

Quan trắc

0.32

1127 1158

0.37 0.12

0.05

Bảng 3.6. Bảng so sánh mực nước tính toán trên mô hình và mực nước quan trắc khi chỉnh lý bài toán ngược không ổn định

-0.40

0.11

0.90

1.38

0.82

0.30

-0.45

-0.03 0.03 0.03 -0.04 0.06 -0.01 -0.02

-8.00

-0.06

-1.08

-0.08

-0.10

-0.01

-7.15

0.02

0.60

0.03

-0.06

-0.02

-6.53

0.03

1.24

0.02

-0.02

0.02

-5.83

-0.08

0.72

0.02

-0.04

-0.02

-7.6

-0.05

0.12

-0.08

-0.15

0.01

-8.79

0.02

-0.76

-0.03

-0.38

0.12

-8.48

0.03

0.62

0.18

-0.30

0.06

-8.26

-0.01

1.08

-0.05

-0.24

-0.11 -0.09 -0.08 -0.05 0.00 0.05 -0.06 -0.12 -0.14 -0.23 -0.26 -0.25 -0.24 -0.23 -0.27

-0.03

-7.65

-0.04

1.14

0.02

-0.12

-0.03

-7.35

0.05

1.08

-0.23

-0.24

-0.02

-8.48

0.11

0.20

0.01

-0.40

-0.01

-9.28

0.02

-0.60

-0.05

-0.52

-0.03

-9.42

0.10

-8.06 -7.87 -7.13 -6.27 -6.50 -6.31 -5.91 -6.96 -7.65 -8.02 -8.77 -9.01 -8.45 -8.37 -8.27 -7.62 -7.69 -7.37 -7.30 -7.74 -8.37 -8.89 -9.26 -9.52 -9.32

-0.40

-0.03

-0.66

0.05

-8.90

-0.04

1.02

-0.02

-0.52

-0.02

-9.10

-0.04

1.28

-0.02

-0.51

-0.03

-9.21

-0.01

0.54

0.04

-8.94 -9.00 -9.14 -9.22 -9.22 -9.97

-0.65

-0.04

-10.53

0.01

0.06

-0.14

-0.44

-0.04

-11.30

0.00

0.06

-1.15

-0.69

0.02

-11.60

-0.07

0.26

0.02

-0.88

0.02

-11.43

0.02

0.95

0.01

-0.64

0.02

-11.16

0.01

-10.52 -11.00 -11.30 -11.57 -11.67 -11.21 -11.41 -11.60 -11.15

1186 1217 1247 1278 1308 1339 1370 1400 1431 1461 1492 1523 1551 1582 1612 1643 1673 1704 1735 1765 1826 1857 1888 1917 1948 1978 2009 2039 2070 2101 2131 2162 2192 2223 2254 2282 2313 2343 2374 2404 2435 2466 2496 2527 2557 2588 2619 2647 2678 2708 2739 2769 2800 2831 2861

1.44

-0.43 -0.50 0.14 0.77 0.93 1.16 1.34 1.39 0.88 0.61 0.29 0.03 -0.47 -0.92 -1.16 0.17 0.63 1.00 1.26 1.27 0.74 0.35 0.04 -0.45 -0.79 -0.23 0.80 1.07 1.03 1.14 1.16 1.13 0.85 0.51 0.21 -0.22 -0.65 -0.86 -0.43 0.69 1.00 1.14 1.26 1.20 0.58 0.39 -0.08 -0.58 -1.09 -0.98 0.28 0.80 0.96 1.19 1.46

0.02

-9.74

0.00

-0.15 -0.10 -0.26 -0.35 -0.41 -0.50 -0.55 -0.59 -0.61 -0.53 -0.54 -0.56 -0.54 -0.56 -0.69 -0.42 -0.48 -0.59 -0.67 -0.82 -0.86 -0.72 -0.62 -0.21 0.01

0.01

-9.82

0.02

1.18

-0.01

-0.22

-0.02

-10.90

-0.03

0.56

0.02

-0.58

0.04

-11.20

0.01

0.87

0.02

-0.83

0.01

-10.74

-0.02

1.43

0.02

-0.93

0.03

-10.75

-0.03

1.51

0.00

-0.94

-0.02

-10.70

-0.02

1.53

0.01

-1.02

-0.06

-10.02

-0.06

1.24

0.04

-0.90

-0.03

-10.65

-0.06

0.58

-0.04

-1.05

-0.07

-11.06

-0.12

0.19

-0.02

-1.23

-0.01

-11.12

-0.04

0.87

-0.05

-1.28

0.03

-10.90

-0.08

1.35

-0.02

-1.22

-0.06

-11.06

-0.22

1.62

-0.03

-1.12

-0.06

-10.90

-0.03

1.34

-0.14

-1.23

-0.05

-11.63

0.00

0.54

-0.03

-1.40

-0.09

-11.00

-0.04

0.40

0.00

-1.50

-0.05

-11.52

0.02

0.69

-0.01

-1.63

0.04

-10.88

-0.04

1.18

-0.02

-1.48

-0.05

-11.50

-0.05

1.50

-0.01

-1.48

0.05

-11.60

-0.06

0.94

0.04

-1.63

0.02

-12.30

-0.04

0.43

-0.01

-1.58

-0.15

-12.98

0.05

-0.25

0.01

-1.83

-0.04

-12.96

0.03

0.82

0.01

-1.99

0.08

-12.68

0.07

0.97

-0.03

-1.82

-0.04

-12.46

0.07

1.29

-0.01

-1.86

-0.02

-12.34

0.05

1.02

0.01

-1.94

-0.05

-11.78

0.06

0.32

0.07

-2.22

0.10

-12.83

0.04

-0.31

-0.02

-2.38

0.02

2892 2922 2953 2984 3012 3043 3073 3104 3134 3165 3196 3226 3257 3287 3318 3349 3378 3409 3439 3470 3500 3531 3562 3592 3623 3653 3684 3715 3743 3774 3804 3835 3865 3896 3927 3957 3988 4018 4049 4080 4108 4139 4169 4200 4230 4261 4292 4322 4353 4383 4414 4445 4473 4504 4534

1.37 1.17 0.82 0.58 0.21 0.89 1.21 1.45 1.51 1.51 1.45 1.54 1.48 1.28 0.83 0.54 0.21 0.17 0.50 0.82 1.16 1.33 1.36 1.59 1.32 1.20 0.79 0.51 0.44 0.40 0.55 0.68 0.96 1.16 1.20 1.49 1.39 0.98 0.71 0.42 0.08 -0.24 -0.09 0.83 0.66 0.94 1.11 1.28 1.29 1.03 0.63 0.39 0.05 -0.33 -0.15

-13.25

-9.80 -10.22 -10.93 -11.07 -11.19 -11.10 -10.76 -10.92 -10.78 -10.77 -10.72 -10.59 -10.08 -10.33 -10.71 -11.05 -11.18 -11.16 -11.16 -10.95 -10.98 -11.07 -11.28 -11.05 -10.93 -11.40 -11.63 -11.42 -11.04 -11.31 -11.50 -11.31 -10.92 -11.30 -11.55 -11.44 -11.66 -12.07 -12.34 -12.57 -12.93 -13.01 -12.93 -12.57 -12.61 -12.56 -12.39 -12.31 -12.29 -12.52 -11.72 -12.82 -12.79 -13.02 -13.12

0.13

-0.25 -0.24 -0.47 -0.54 -0.64 -0.82 -0.85 -0.90 -0.92 -0.96 -1.02 -1.08 -0.91 -0.93 -1.08 -1.12 -1.19 -1.24 -1.25 -1.25 -1.27 -1.28 -1.27 -1.18 -1.17 -1.28 -1.48 -1.49 -1.57 -1.55 -1.58 -1.59 -1.58 -1.53 -1.52 -1.43 -1.47 -1.61 -1.64 -1.73 -1.79 -1.87 -1.92 -1.91 -1.93 -1.86 -1.89 -1.88 -1.90 -1.99 -2.03 -2.12 -2.22 -2.36 -2.38

0.34

0.02

-2.46

0.01

-12.68

0.05

1.04

-0.02

-2.35

-0.03

-12.38

0.06

1.68

-0.04

-2.38

0.04

-12.48

0.05

0.82

0.11

-2.54

0.03

-12.79

0.02

0.41

-0.08

-2.68

0.03

-13.30

0.03

-0.43

0.01

-2.83

-0.01

4565 4595 4626 4657 4687 4718 4748 4779 4810 4839 4870 4900 4931

0.01

0.36 0.87 1.02 1.16 1.64 1.31 0.93 0.61 0.33 -0.04 -0.42 -0.51 0.02

-12.93 -12.63 -12.45 -12.32 -12.36 -12.43 -12.56 -12.77 -12.98 -13.27 -13.04 -12.88 -12.68

-2.80

-2.45 -2.40 -2.38 -2.37 -2.34 -2.47 -2.51 -2.58 -2.65 -2.72 -2.84 -2.82 -2.78

0.01

-12.93 -12.74

0.02

0.05 0.06 Mực nước tại các lỗ khoan, m

Q17704T

Q17704Z

Q017050

Thời gian

(ngày)

Sai số

Tính toán

Quan trắc

Tính toán

Quan trắc

Tính toán

Quan trắc

0.53

0.33

0.72

0.10

-3.60

0.04

-3.24

0.01

0.75

0.04

-3.48

0.05

-3.20

0.02

1.48

-0.04

-3.36

0.05

-3.12

-0.02

1.53

-0.07

-3.20

0.22

-2.80

0.01

1.56

-0.10

-3.48

-3.56 -3.62 -3.43 -3.31 -3.31 -3.04 -2.98 -3.33 -3.57

-0.09

-3.42

0.09

1.38

-0.11

-3.55

0.00

-3.62

1.32

-0.08

-0.30

-3.23 -3.33 -3.18 -3.13 -3.14 -2.89 -2.79 -3.10 -3.33 -3.45 -3.55 -3.59

-3.43

-0.10

-3.58

0.01

1.42

-0.21

-3.36

-0.12

-3.48

-0.02

1.21

-0.04

-3.38

-0.03

-3.42

0.05

1.44

-0.09

0.86 0.86 0.82 0.80 0.79 0.78 1.44 1.45 1.46 1.55 1.46 1.39 1.27 1.26 1.24 1.22 1.21 1.19 1.17 1.20 1.35 1.35

-3.90

-0.09

-3.40

1.21

-0.05

-4.66

0.14

-3.68

-0.30

1.06

0.00

-4.90

0.09

-4.20

-0.01

1.08

-0.05

-4.83

0.23

-4.12

-0.03

1.12

-0.11

-4.48

0.13

-4.01

-0.01

1.02

-0.03

-4.69

0.13

-4.09

-0.02

1.06

-0.07

-5.73

0.83

-4.43

0.01

1492 1523 1551 1582 1612 1643 1673 1704 1735 1765 1826 1857 1888 1917 1948 1978 2009 2039 2070 2101 2131 2162 2192 2223 2254 2282 2313 2343 2374 2404 2435 2466 2496 2527 2557 2588

-3.92 -3.69 -3.53 -3.56 -3.48 -3.49 -3.41 -3.65 -3.99 -4.18 -4.52 -4.62 -4.81 -4.81 -4.60 -4.43 -4.35 -4.53 -4.56 -4.50 -4.90 -5.55

1.72

-3.57 -3.58 -3.50 -3.49 -3.37 -3.39 -3.49 -3.71 -3.98 -4.10 -4.21 -4.23 -4.15 -4.05 -4.02 -4.07 -4.11 -4.15 -4.42 -4.74

1.16 1.09 1.06 1.03 1.03 1.02 1.01 0.98 0.99 1.04 0.99 0.90 1.64

-0.08

-5.76

0.03

-5.18

0.08

1.88

-0.33

-6.08

0.03

-5.33

0.02

1.63

-0.16

-6.26

0.06

-5.43

0.04

1.66

-0.22

-6.08

0.07

-5.49

0.16

1.67

-0.25

-5.79

0.00

-5.18

0.04

1.48

-0.07

-5.82

-0.02

-5.32

0.10

1.49

-0.18

-6.56

-0.01

-5.92

0.10

1.38

-0.13

-6.53

-0.02

-5.91

0.00

1.76

-0.54

-6.43

-0.09

-5.88

0.06

1.29

-0.12

-6.72

0.18

-5.90

0.10

1.34

-0.19

-6.67

0.06

-5.99

0.10

1.49

-0.22

0.03

-5.75

-0.13

-6.64

1.15

-0.05

-7.01

-0.01

-6.39

0.12

1.06

-0.07

-7.40

0.02

-6.82

0.23

1.09

-0.12

-7.02

-0.04

-6.52

0.13

1.02

-0.06

-7.09

0.04

-6.58

0.16

1.08

-0.07

-7.01

-0.01

-6.42

0.01

1.05

-0.01

-7.83

0.03

-6.99

0.05

1.01

-0.12

-7.83

0.05

-6.85

-0.13

1.02

-0.25

-7.98

0.04

-7.18

0.05

1.03

-0.37

-7.99

0.08

-7.29

0.07

0.94

-0.25

-8.22

0.00

-7.43

0.08

0.96

-0.21

-8.32

0.10

-7.48

0.12

0.91

-0.16

-8.50

0.03

-7.82

0.25

0.62

-0.06

-9.21

0.09

-8.05

-0.01

0.58

-0.08

-9.48

-0.02

-8.52

0.10

0.72

-0.27

-9.72

0.06

-8.72

0.04

0.76

-0.32

2619 2647 2678 2708 2739 2769 2800 2831 2861 2892 2922 2953 2984 3012 3043 3073 3104 3134 3165 3196 3226 3257 3287 3318 3349 3378 3409 3439 3470 3500 3531 3562 3592 3623 3653 3684 3715 3743 3774 3804 3835 3865 3896 3927 3957 3988 4018 4049 4080 4108 4139 4169 4200 4230 4261

-9.78

-5.73 -5.91 -6.05 -6.19 -6.20 -6.01 -6.01 -5.78 -5.79 -5.76 -5.84 -6.95 -6.57 -6.75 -6.55 -6.73 -6.52 -6.58 -6.54 -6.63 -6.61 -6.52 -6.61 -6.84 -7.02 -7.24 -7.38 -7.24 -7.06 -7.01 -7.05 -7.18 -7.02 -7.31 -7.80 -7.61 -7.78 -7.87 -7.94 -7.98 -7.91 -8.17 -8.22 -8.35 -8.22 -8.33 -8.47 -8.83 -9.12 -9.28 -9.50 -9.15 -9.66 -9.91 -9.74

0.04

-8.72

-5.10 -5.20 -5.31 -5.43 -5.39 -5.29 -5.33 -5.22 -5.14 -4.98 -5.22 -5.98 -5.82 -5.95 -5.91 -5.92 -5.82 -5.83 -5.80 -5.86 -5.89 -5.82 -5.88 -6.09 -6.27 -6.46 -6.59 -6.50 -6.39 -6.37 -6.42 -6.51 -6.41 -6.56 -6.94 -6.83 -6.98 -7.07 -7.13 -7.20 -7.22 -7.34 -7.35 -7.44 -7.36 -7.51 -7.57 -7.84 -8.06 -8.19 -8.42 -8.55 -8.68 -8.80 -8.66

0.06

1.56 1.55 1.53 1.47 1.44 1.44 1.41 1.42 1.47 1.41 1.38 1.31 1.25 1.25 1.25 1.22 1.15 1.17 1.15 1.15 1.26 1.27 1.20 1.10 1.03 0.99 0.99 0.97 0.98 0.96 0.94 1.01 1.07 1.04 0.94 0.89 0.83 0.77 0.73 0.66 0.66 0.69 0.72 0.75 0.81 0.75 0.61 0.56 0.54 0.50 0.47 0.45 0.44 0.44 0.45

-9.85

0.83

-0.35

-10.21

-10.15

0.06

-8.90

0.04

0.86

-0.39

-10.08

-0.07

-8.88

0.05

0.34

-0.03

-10.52

0.02

-9.19

0.06

0.36

-0.14

-10.79

0.02

-9.60

0.05

0.16

-0.05

0.04

-9.76

-0.02

-10.88

0.12

-0.05

-10.82

0.04

-9.82

0.12

0.03

0.04

-10.63

0.03

-9.68

0.10

0.06

-0.03

-10.81

0.02

-9.73

0.06

-0.11

-0.02

-11.60

0.07

-10.41

0.17

-0.26

0.04

-12.05

0.04

-10.72

0.06

4292 4322 4353 4383 4414 4445 4473 4504 4534 4565 4595 4626 4657 4687 4718 4748 4779 4810 4839 4870 4900 4931

-12.14

-9.93 -10.15 -10.27 -10.50 -10.69 -10.77 -10.71 -10.84 -10.74 -10.78 -10.68 -10.60 -10.67 -10.79 -11.20 -11.53 -11.84 -12.01 -12.09 -12.10

0.04

-10.96

-8.71 -8.86 -8.80 -8.83 -8.97 -9.13 -9.27 -9.55 -9.63 -9.78 -9.67 -9.70 -9.64 -9.58 -9.58 -9.67 -10.09 -10.24 -10.52 -10.66 -10.82 -10.82

-0.34 -0.36

0.14

0.48 0.52 0.47 0.38 0.31 0.25 0.22 0.15 0.11 0.08 0.07 0.07 0.07 0.09 0.03 -0.05 -0.13 -0.18 -0.22 -0.31 -0.34 -0.35

0.00 0.01

Hạn chế lớn nhất của việc chỉnh lý bằng bài toán ngược không ổn định là không có số liệu chính xác về lưu lượng khai thác tại các giếng khoan khai thác nước trong khu vực theo từng năm. Đồng thời mạng lưới các lỗ khoan quan trắc trong vùng nghiên cứu còn khá thưa nên gây khó khăn cho công tác chỉnh lý số liệu đầu vào. Tuy nhiên, mục đích của mô hình chỉ dừng lại ở mức độ đánh giá tổng quan nên những sai số gây ra bởi các nguyên nhân trên không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của mô hình số.

Kết quả chỉnh lý, hiệu chỉnh các thông số ĐCTV, điều kiện biên được trình bày trên các hình vẽ trong mục 3.2.2 như đã nêu ở phần trên. Mô hình số sau khi chỉnh lý được sử dụng để chạy các bài toán dự báo để giải quyết các mục tiêu đề ra của đề tài là xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác các tầng chứa nước vùng đồng bằng các tỉnh phía Tây sông Hậu.

3.4. Kết quả xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước

3.4.1. Các phương án khai thác

Để xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước chúng tôi thiết kế 2

phương án khai thác:

- Phương án I là phương án khai thác với lưu lượng và sơ đồ như thực tế hiện nay. Mục đích của phương án này là kiểm chứng sự tính hợp lý của sơ đồ khai thác như hiện tại, đồng thời xác định lượng cung cấp khi khai thác với sơ đồ này. Nội dung khi chạy mô hình theo phương án I là dự báo sự biến đổi mực nước và quá trình xâm nhâp mặn theo thời gian tại tầng chứa nước, tính toán cân

bằng nước và xác định các nguồn cung cấp cho các tầng chứa nước, nguồn hình thành trữ lượng khai thác.

- Phương án II là phương án khai thác có lưu lượng khai thác tăng dần theo thời gian tương ứng với nhu cầu sử dụng nước. Các bãi giếng khai thác hiện tại được mở rộng và nâng công suất tương ứng với nhu cầu sử dụng nước, ngoài ra các điểm khai thác lẻ bằng các giếng công nghiệp và số lượng các giếng UNICEF cũng được tính toán phù hợp với nhu cầu sử dụng nước tại các thời điểm trong tương lai. Mục đích của phương án này nhằm đánh giá khả năng tăng lưu lượng khai thác nước ngầm của vùng nghiên cứu trong tương lai để phục vụ các nhu cầu phát triển kinh tế xã hội. Nội dung tiến hành chạy mô hình theo phương án II cũng tương tự như các nội dung như đã trình bày trong phương án I là dự báo biển đổi mực nước, xâm nhập mặn và tính toán cân bằng nước xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước. Cụ thể về sơ đồ, tổng lưu lượng khai thác theo các phương án được trình bày chi tiết trong các phần dưới đây.

+ Phương án I

Cấp nước nông thôn

Cấp nước đô thị

Trong phương án này chúng tôi tiến hành chạy mô hình dự báo hạ thấp mực nước, xâm nhập mặn và xác định lượng cung cấp với hiện trạng khai thác nước như hiện tại, thời điểm dự báo là năm 2010 và 2020. Hiện trạng khai thác nước dưới đất được chỉ ra trong bảng dưới đây:

Tỉnh

Tổng (m3/ng)

Công trình /số giếng

Số giếng /số xã

Công trình /số giếng

Lưu lượng (m3/ng)

Bảng 3.6. Hiện trạng khai thác nước theo phương án I Cấp nước từ các lỗ khoan khai thác đơn lẻ

7/8 3/8 0/0 0/0 5/16 7/9 2/41 24/82

37,425 68,158 46,301 82,142 0 70,623 41,323 345,972

29/30 41/72 55/70 60/102 0/0 54/60 21/25 260/359

77,882 30,437 7,133/99 153,462 75,494 71,500/36 93,596 47,295 31,216/35 129,840 47,698 31,792/33 84,298 45,934/40 57,598 178,205 89,932 92,126/41 174,714 91,591 94,496/46 440,048 374,197/330 892,000

10,020 9,810 0 0 26,700 17,650 41,800 105,980

An Giang Kiên Giang Cần Thơ Hậu Giang Sóc Trăng Bạc Liêu Cà Mau Tổng

Khi đưa số liệu khai thác vào mô hình số chúng tôi thực hiện như sau:

- Các giếng khoan trong hệ thống cấp nước đô thị, cấp nước đơn lẻ được đưa trực tiếp vào mô hình. Các số liệu gồm toạ độ, lưu lượng khai thác từng

giếng khoan, tầng chứa nước khai thác, chiều sâu đoạn đặt ống lọc, thời gian khai thác.

- Các giếng UNICEF trong 1 xã được gộp chung thành 1 giếng khai thác tập trung đặt tại trung tâm xã, lưu lượng giếng tập trung bằng tổng lưu lượng các giếng UNICEF. Tại những xã có số lượng giếng khoan lớn, tổng lưu lượng khai thác lớn hơn khả năng khai thác thực tế trong vùng thì được tách thành 2 hoặc 3 giếng khai thác. Các số liệu đầu vào gồm toạ độ, lưu lượng khai thác từng giếng khoan, tầng chứa nước khai thác, chiều sâu đoạn đặt ống lọc, thời gian khai thác.

Sơ đồ khai thác theo phương án I được trình bày trong hình 3.43 dưới đây.

Hình 3.43. Sơ đồ công trình khai thác theo phương án I

+ Phương án II

Phương án II chúng tôi chạy mô hình với hiện trạng khai thác nước dưới đất tăng theo kết quả dự báo nhu cầu sử dụng nước đến năm 2010 và 2020. Lưu lượng khai thác nước dưới đất được chỉ ra trong bảng 3.7.

Trên mô hình, hiện trạng khai thác được mô phỏng thành các lỗ khoan khai thác nước tập trung như chỉ ra trong phương án I. Sơ đồ vị trí các lỗ khoan được bổ sung trên cơ sở sơ đồ các lỗ khoan khai thác hiện tại. Lưu lượng các giếng khoan tăng dần theo các bước thời gian tương ứng với các thời điểm năm 2010 và 2020. Sơ đồ các giếng khai thác nước được trình bày trong hình 3.44 dưới đây.

Tên tỉnh

Bảng 3.7. Lưu lượng khai thác nước dưới đất theo phương án II Tổng lưu lượng khai thác nước dưới đất (m3/ng) 2005 2020 168,926 77,882 225,868 153,462 215,260 93,596 111,904 100,840 223,611 113,298 173,878 158,205 308,348 194,714 1,427,795 892,000

2010 155,187 213,981 198,880 108,979 205,602 161,958 289,205 1,333,792

An Giang Kiên Giang Cần Thơ Hậu Giang Sóc Trăng Bạc Liêu Cà Mau Tổng

Hình 3.44. Sơ đồ công trình khai thác theo phương án II

3.4.2. Kết quả xác định lượng cung cấp cho nước dưới đất

Để xác định lượng cung cấp ứng với các sơ đồ khai thác như đã nêu chúng tôi thiết lập các zone cân bằng cho từng lớp. Sau đó xác định các thành phần tham gia vào (đến và đi) cân bằng nước cho mỗi zone.

Trong một zone cân bằng, lượng cung cấp từ một nguồn là hiệu giữa phần đến và đi ra khỏi zone, nếu giá trị này mang dấu âm có nghĩa là zone cân bằng đó không nhận được sự cung cấp, ngược lại chúng còn bị thoát đi.

a. Kết quả dự báo theo phương án I

Kết quả xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước được trình bày cho từng tầng chứa nước riêng biệt và được thống kê trong bảng từ 3.8 đến 3.12. Tổng lượng khai thác theo phương án I là 892,000 m3/ng.

+ Tầng chứa nước pleistocen giữa-trên

Bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo cho phương án I thời điểm mùa cạn năm 2020 được thể hiện trong hình 3.45. Cao độ mực nước thấp nhất ở Cà Mau là -20 m.

Hình 3.45. Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp2-3 mùa khô năm 2020

Hình 3.46 thể hiện bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa dự báo năm 2020 cho tầng chứa nước qp2-3. Kết quả dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian cho thấy diện tích phần nước nhạt trong tầng dần bị thu hẹp. Diện tích có tốc độ xâm nhập mặn lớn nhất là tại Cà Mau và Sóc Trăng. Nếu giữ nguyên hiện trạng khai thác như thời điểm hiện tại thì đến khoảng năm 2015 phần lớn diện tích tầng chứa nước pleistocen tỉnh Cà Mau bị nhiễm mặn. Tại Sóc Trăng quá trình xâm nhập mặn diễn ra theo chiều thẳng đứng có tốc độ lớn hơn tốc độ xâm nhập mặn theo chiều ngang, trên bản đồ độ tổng khoáng hoá dự báo tại Sóc Trăng xuất hiện thấu kính nước mặn có diện tích phát triển lớn dần theo thời gian, cụ thể đến năm 2020 toàn bộ diện tích tầng chứa nước pleistocen phía Tây của Sóc Trăng bị nhiễm mặn.

Ngoài ra ở Kiên Giang cũng bị hiện tượng xâm nhập mặn xảy ra nhưng chủ yếu xuất hiện xâm nhập mặn theo chiều ngang, trên bản đồ đẳng độ tổng khoáng hoá sự báo cho thấy diện tích nước mặn tiến dần vào phía đất liền (khu vực phía Tây) của tỉnh.

Hình 3.46. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô năm 2020 tầng chứa nước qp2-3 theo phương án I

Bảng 3.7 thể hiện kết quả tính toán cân bằng nước và xác định lượng cung cấp cho tầng chứa nước qp2-3. Kết quả tại bảng 3.8 cho thấy tầng chứa nước pleistocen giữa – trên được cung cấp bởi 5 nguồn là từ hệ thống sông - kênh rạch, từ biển, từ trữ lượng tĩnh của tầng chứa nước và thấm xuyên từ tầng trên và tầng dưới.

Bảng 3.8. Nguồn và lượng cung cấp cho tầng chứa nước qp2-3, m3/ngày

2015

Mùa lũ

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa Từ sông, kênh Từ Biển TX. từ tầng trên TX. từ tầng dưới Khai thác Cân bằng

2010 Mùa lũ Mùa cạn 135,470 133,946 277,660 50,174 96,740 -693,990 0

50,858 252,760 270,908 50,304 69,160 -693,990 0

-12,810 305,727 326,003 62,340 12,730 -693,990 0

Mùa cạn 134,525 102,127 329,900 60,218 67,220 -693,990 0

2020 Mùa lũ Mùa cạn 81,137 164,106 362,560 66,647 19,540 -693,990 0

-8,328 284,565 359,849 67,744 9,890 -693,990 0

Với tổng lượng khai thác trong tầng là 693,990 m3/ng, thời điểm mùa cạn năm 2020 tầng chứa nước qp2-3 nhận được một lượng cung cấp từ tầng chứa (trữ

lượng tĩnh) là 81,134 m3/ng (chiếm 11.69%), từ các hệ thống sông – kênh rạch là 164,106 m3/ng (chiếm 23.64%), từ biển là 362,560 m3/ng (chiếm 52.24%) và lượng thấm xuyên từ tầng trên là 66,647 m3/ng (chiếm 9.6%), thấm xuyên từ tầng dưới là 19,540 m3/ng (chiếm 2.83%). Tổng lượng cung cấp cho tầng chứa khi khai thác là 612,853 m3/ng.

+ Tầng chứa nước pleistocen dưới

Kết quả dự báo hạ thấp mực nước tầng chứa nước qp1 đến thời điểm mùa khô năm 2020 cho thấy cao độ mực nước thấp nhất trong tầng là -14m. Vị trí tâm phễu hạ thấp phân bố tại TP. Cà Mau (xem hình 3.47).

Hình 3.47. Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng chứa nước qp1 mùa khô năm 2020

Kết quả dự báo diễn biến xâm nhập mặn cho tầng chứa nước Pleistocen dưới cho thấy độ tổng khoáng hoá của tầng ít biến đổi theo thời gian. Quá trình xâm nhập mặn xảy ra không đáng kể thể hiện bởi bản đồ đẳng độ tổng khoáng hoá dự báo theo các năm hầu như không có sự sai khác đáng kể.

Độ tổng khoáng hoá phổ biến nằm trong khoảng 500 - 1000 mg/l. Nước nhạt phân bố tạo thành 2 thấu kính. Thấu kính thứ nhất phân bố trên địa bàn các tỉnh Cà Mau, Kiên Giang, Bạc Liêu. Thấu kính thứ hai tiếp theo phân bố tại Cần Thơ, Hậu Giang và Sóc Trăng, nhưng có diện tích nhỏ hơn (xem hình 3.48).

Hình 3.48. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô năm 2020 tầng chứa nước qp1 theo phương án I

Kết quả tính toán cân bằng nước xác định lượng bổ cập cho tầng chứa nước qp1 được trình bày trong bảng 3.9. Kết quả tính toán vào mùa khô năm 2020 cho thấy với tổng lượng khai thác trong tầng là 119,760 m3/ng thì lượng cung cấp từ trữ lượng tĩnh trong tầng chứa nước là 46,970 m3/ng (chiếm 39%). Lượng thấm xuyên cung cấp từ tầng dưới là 92,592 m3/ng nhưng tầng cũng mất đi do lượng thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng chứa nước nằm trên là 19,540 m3/ng, thực chất tầng nhận được cung cấp do thấm xuyên là 73,052 m3/ng (chiếm 61% tổng lượng khai thác).

Bảng 3.9. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước qp1, m3/ngày

2010

2020

Nguồn cung cấp và giá trị

18,976 -14,890 85,894

28,388 -12,730 104,102

112,031 -96,740 104,469

77,546 -67,220 109,434

Từ tầng chứa TX.từ tầng trên TX. Từ tầng dưới Khai thác Cân bằng

2015 Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn 46,708 90,759 -19,540 -69,160 92,592 98,161 -119,760 -119,760 -119,760 -119,760 -119,760 -119,760 0

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần trên)

Kết quả dự báo hạ thấp mực nước phần trên phức hệ chứa nước pliocen được thể hiện trên bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo mùa khô năm 2020, cao độ mực nước thấp nhất là -18 m, hình 3.49.

2) mùa khô năm 2020

Hình 3.49. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phần trên phức hệ chứa nước

pliocen (n2

2) theo phương án I

Hình 3.50. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô

năm 2020 phần trên phức hệ chứa nước pliocen (n2 Theo kết quả dự báo quá trình xâm nhập mặn cho thấy phần trên của phức hệ chứa nước pliocen bị xâm nhập mặn cục bộ theo chiều ngang tại khu vực

giáp ranh giữa Cà Mau và Kiên Giang. Đến năm 2020 vùng bị xâm nhập mặn có độ tổng khoáng hoá trong khoảng 1300 - 1500 mg/l (xem hình 3.50). Vùng bị xâm nhập mặn không có sự phát triển về diện tích. Các vùng còn lại không có sự biến đổi mạnh về độ tổng khoáng hoá.

2010

2 (phần trên) 2020

Bảng 3.10. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước n2 Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ lớp trên TX.từ lớp dưới Khai thác Tổng đến

2015 Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn 49,984 -92,592 110,852 -68,244 0

61,565 -104,469 111,148 -68,244 0

57,059 -109,434 120,619 -68,244 0

52,204 -104,102 120,142 -68,244 0

47,708 -90,894 111,430 -68,244 0

58,909 -98,161 107,496 -68,244 0

Kết quả tính toán cân bằng nước xác định lượng bổ cập cho phần trên của phức hệ chứa nước pliocen cho thấy đến thời điểm dự báo là mùa khô năm 2020 với tổng lượng khai thác là 68,244 m3/ng thì trữ lượng tĩnh từ tầng chứa nước tham gia vào lượng khai thác là 49,984 m3/ng (chiếm 73.24%), lượng thấm xuyên từ tầng dưới cung cấp là 110,852 m3/ng nhưng tầng cũng thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng trên là 92,592 m3/ng. Như vậy thực chất tầng được cung cấp 18,260 m3/ng (chiếm 26.76%).

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần dưới)

1) mùa khô năm 2020

Hình 3.51. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phần dưới phức hệ chứa nước

pliocen (n2

100

Bản đồ cao độ mực nước dự báo phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau thời điểm năm 2020 là -6m. Diện tích hình phễu hạ thấp mực nước có cao độ mực nước -2,0m phát triển theo thời gian, đến năm 2020 diện tích phễu này bao trùm toàn vùng nghiên cứu (xem hình 3.51).

1) theo phương án I

Hình 3.52. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô

năm 2020 phần dưới phức hệ chứa nước pliocen (n2

Hình 3.52 là kết quả dự báo xâm nhập mặn cho phần trên phức hệ chứa nước pliocen. Trên hình vẽ cho thấy độ tổng khoáng hoá hầu như không biến đổi, sơ đồ phân bố độ tổng khoáng hoá phần trên phức hệ chứa nước pliocen năm các năm 2006 và 2020 cũng có sự sai khác không đáng kể.

2010

1 (phần dưới) 2020

Bảng 3.11. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước n2 Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX.Từ lớp dưới TX. Từ lớp trên Khai thác Tổng vào

2015 Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn 73,188 37,664 -110,852 0 0

73,560 37,870 -111,430 0 0

81,061 39,558 -120,619 0 0

80,701 39,441 -120,142 0 0

74,465 33,031 -107,496 0 0

76,820 34,328 -111,148 0 0

101

và lượng thấm xuyên từ lớp dưới cung cấp cho tầng là 37,644 m3/ng. Hai nguồn này thấm xuyên ngược để cung cấp cho tầng trên.

3)

+ Phức hệ chứa nước miocen (n1 Trên bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước miocen cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước thời điểm năm 2020 là -6m (xem hình 3.53).

3) mùa khô năm 2020

Hình 3.53. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước miocen

(n1

Phức hệ chứa nước miocen chỉ có một khoảnh nước nhạt duy nhất phân bố ở Sóc Trăng. Theo kết quả dự báo đến năm 2020 thấu kính nước nhạt này chỉ còn một nửa diện tích so với năm 2006, phần diện tích phía Đông của thấu kính bị xâm nhập mặn. Phức hệ chứa nước miocen hầu như chưa khai thác nhưng quá trình xâm nhập mặn vẫn xảy ra, nguyên nhân chủ yếu là do sự khuếch tán phân tử từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp và một phần nguyên nhân có thể do thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng chứa nước nằm trên.

Kết quả tính toán cân bằng nước để xác định lượng cung cấp cho phức hệ chứa nước miocen tại bảng 3.12 cho kết quả phức hệ chứa nước không được cung cấp mà mất đi một lượng 37,664 m3/ng từ trữ lượng tĩnh để cung cấp cho tầng chứa nước nằm trên.

102

Hình 3.54. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô năm 2020 phức hệ chứa nước miocen theo phương án I

Bảng 3.12. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước miocen

2010

2020

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. Từ tầng trên Khai thác Tổng đến

2015 Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn 37,664 -37,664 0 0

37,870 -37,870 0 0

39,441 -39,441 0 0

34,328 -34,328 0 0

33,031 -33,031 0 0

39,558 -39,558 0 0

Trên cơ sở các kết quả tính toán bằng mô hình cho thấy hầu hết mực nước các tầng chứa nước đều bị hạ thấp và nằm dưới mực nước biển. Cao độ mực nước thấp nhất tại các tầng chứa nước có điểm phân bố trùng nhau là tập trung tại thành phố Cà Mau (nơi có nhà máy nước Cà Mau khai thác với tổng lưu lượng là 35,000 m3/ng). Các tầng có cao độ mực nước thấp nhất là tầng pleistocen giữa - trên, tầng pleistocen dưới và phần trên của tầng chứa nước pliocen điều này chứng tỏ việc bố trí khoảng cách các giếng khai thác tại bãi giếng Cà Mau là chưa hợp lý. Hậu quả của việc bố trí không hợp lý sẽ là rất nguy hiểm vì nó sẽ làm gia tăng quá trình xâm nhập mặn theo cả chiều thẳng đứng và nằm ngang vào các tầng chứa nước. Thực tế quan trắc chất lượng nước tại bãi giếng Cà Mau đã chứng minh, độ tổng khoáng hoá của nước tại các giếng khai thác liên tục tăng, nhiều giếng đã bị xâm nhập mặn.

Kết quả tính toán cân bằng và xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa

nước cho thấy lượng cung cấp cho các tầng như sau:

103

- Tầng chứa nước pleistocen giữa – trên khai thác với tổng lưu lượng 693,990 m3/ng thì nhận được lượng cung cấp từ các nguồn là 612,853 m3/ng. Các nguồn cung cấp là sông – kênh rạch, thấm xuyên và từ biển vào. Xâm nhập mặn diễn ra theo cả chiều ngang và cả chiều thẳng đứng. Vùng bị nhiễm mặn năm 2020 là Cà Mau và Sóc Trăng.

- Tầng chứa nước pleistocen dưới khai thác với lưu lượng là 119,760 m3/ng thì lượng cung cấp nhận được cung cấp do thấm xuyên do thấm xuyên là 73,052 m3/ng. Trong tầng nước dưới đất hầu như không bị xâm nhập mặn.

2) khai thác với lưu lượng 68,244 m3/ng lượng thấm xuyên cung cấp cho tầng là 18,260 m3/ng. Đồng thời tầng bị xâm nhập mặn cục bộ tại vị trí giáp ranh giữa tĩnh Cà Mau và Kiên Giang.

- Phần trên phức hệ chứa nước pliocen (n2

1) chưa khai thác. Tầng nhận được cung cấp do thấm xuyên từ tầng dưới là 37,644 m3/ng nhưng chúng lại thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng trên 1 lượng là 110,832 m3/ng.

- Phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen (n2

- Phức hệ chứa nước miocen không nhận được lượng cung cấp mà ngược

lại chúng thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng trên 37,664 m3/ng.

Các kết quả tính toán dự báo bằng mô hình số hoàn toàn phù hợp, các tầng chứa nước nằm sâu có lượng khai thác nước nhỏ, cao độ mực nước của chúng thường nằm cao hơn những tầng trên và chúng thấm xuyên "ngược" để cung cấp nước cho các tầng trên.

b. Kết quả dự báo theo phương án II

Phương án II là phương án dự báo trên mô hình cho sơ đồ khai thác nước có tổng lưu lượng khai thác tăng dần theo thời gian trên cơ sở tính toán nhu cầu sử dụng nước cho vùng nghiên cứu. Sau khi tiến hành chạy mô hình dự báo hạ thấp mực nước và tính toán cân bằng nước, chúng tôi đã xác định được lượng cung cấp cho các tầng chứa nước.

+ Tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên

Kết quả tính toán dự báo hạ thấp mực nước cho tầng chứa nước pleistocen giữa - trên cho thấy cao độ mực nước thấp nhất phân bố tại thành phố Cà Mau, đến năm 2020 là -24m (xem hình 3.55). Diện tích hình phễu hạ thấp phát triển mạnh theo thời gian, đến năm 2020 diện tích hình phễu hạ thấp có cao độ mực nước - 4 m bao trùm toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong khu vực nghiên cứu.

104

Hình 3.55. Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng chứa nước pleistocen giữa – trên (qp2-3) mùa khô năm 2020 theo phương án II

Hình 3.56. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô năm 2020 tầng chứa nước qp2-3 theo phương án II

Kết quả dự báo xâm nhập mặn tầng qp2-3 (hình 3.56) cho thấy kết quả diễn biến xâm nhập mặn tương tự như diễn biến xâm nhập mặn khi khai thác

105

nước dưới đất theo phương án I. Xâm nhập mặn vào tầng chứa nước xảy ra theo cả chiều ngang và chiều thẳng đứng. Kết quả dự báo đến năm 2020 tại Cà Mau bị nhiễm mặn hoàn toàn. Khu vực Sóc Trăng bị xâm nhập mặn theo chiều thẳng đứng. Đến năm 2020 một nửa diện tích tỉnh Sóc Trăng (phần phía Tây) bị mặn.

2010

2020

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

-8,769 493,530 488,360 95,922 -77,190 -991,860 -7

217,590 251,128 356,760 65,018 101,360 -991,860 -4

106,130 356,818 342,649 63,689 66,070 -935,350 6

154,920 269,279 493,190 93,787 -19,300 -991,860 16

Bảng 3.13. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước qp2-3, m3/ng Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa Từ sông Từ Biển TX.từ trên TX.từ dưưới Khai thác Cân bằng

Kết quả tính toán cân bằng nước để xác định lượng cung cấp cho tầng chứa nước tại bảng 3.13 cho thấy: Vào mùa khô năm 2020 tổng lượng khai thác là 991,860 m3/ng thì tầng chứa nước nhận được cung cấp từ tầng chứa (trữ lượng tĩnh) là 154,920 m3/ng (chiếm 15.62%), từ các nguồn khác gồm từ sông – kênh mương, từ biển và thấm xuyên là 836,986 m3/ng (chiếm 86.38%).

+ Tầng chứa nước pleistocen dưới

Hình 3.57. Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng chứa nước pleistocen dưới (qp1) mùa khô năm 2020 theo phương án II

106

Bản đồ mực nước dự báo cho tầng chứa nước pleistocen dưới (hình 3.39) cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước năm 2020 là -20m. Tương tự như tầng chứa nước pleistocen giữa - trên, hình phễu hạ thấp mực nước cũng phát triển dần theo thời gian, diện tích phễu có cao độ mực nước -4m bao trùm trên toàn bộ vùng nghiên cứu.

Hình 3.58. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô năm 2020 tầng chứa nước qp1 theo phương án II

Kết quả dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước pleistocen dưới tương tự như trong phương án I (hình 3.58) là độ tổng khoáng hoá không biến đổi theo thời gian.

Bảng 3.14. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước qp1

2010

2020

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ trên TX. từ dưới Khai thác Tổng đến

156,540 -66,070 146,967 -237,440 -3

203,940 -101,360 157,087 -259,660 7

37,410 77,190 145,057 -259,660 -3

91,422 19,300 148,943 -259,660 5

Kết quả tính toán cân bằng nước để xác định lượng cung cấp cho tầng chứa nước qp1 tại bảng 3.13 thời điểm mùa khô năm 2020 với tổng lượng khai thác là 259,660 m3/ng thì trữ lượng tĩnh tham gia là 91,422 m3/ng (chiếm 35.2%). Tổng lượng cung cấp cho tầng chứa nước do thấm xuyên là 168,243 m3/ng (chiếm 64.8%), xem bảng 3.14.

107

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần trên).

2) mùa khô năm 2020 theo phương án II

Hình 3.59. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phần trên phức hệ chứa nước

pliocen (n2

Trên bản đồ cao độ mực nước dự báo (hình 3.59) mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước thấp nhất năm 2020 cũng là -20m. Đến năm 2020 diện tích phễu hạ thấp mực nước có cao độ -2m bao trùm trên toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu.

2 Bảng 3.15. Nguồn và lượng cung cấp nước cho phần trên n2

Cũng giống như kết quả dự báo xâm nhập mặn theo phương án I, phần trên của phức hệ chứa nước pliocen cũng bị xâm nhập mặn tại khu vực giáp ranh giữa Cà Mau và Kiên Giang. Diện tích vùng bị nhiễm mặn cũng không phát triển diện tích theo thời gian mà chủ yếu là sự tăng độ tổng khoáng hoá (xem hình 3.60).

2010

2020

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ trên TX. từ dưới Khai thác Tổng đến

102,936 -146,967 177,471 -133,440 0

114,892 -157,087 187,855 -145,660 0

89,087 -145,057 201,630 -145,660 0

94,012 -148,943 200,591 -145,660 0

108

Kết quả tính toán cân bằng nước phần trên phức hệ chứa nước pliocen cho kết quả với tổng lượng khai thác vào mùa khô năm 2020 là 145,660 m3/ng thì trữ lượng tĩnh tham gia là 94,012 m3/ng (chiếm 64.54%). Lượng thấm xuyên nhận được là 51,648 m3/ng (chiếm 35.56%).

2) theo phương án II

Hình 3.60. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô

năm 2020 phần trên phức hệ pliocen (n2 + Phức hệ chứa nước pliocen (phần dưới )

Kết quả dự báo hạ thấp mực nước cho phần dưới phức hệ chứa nước pliocen trên hình 3.61, mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước dự báo năm 2020 là -10m. Hình phễu hạ thấp mực nước có cao độ mực nước -2m bao trùm toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu.

Kết quả dự báo xâm nhập mặn phần trên phức hệ chứa nước pliocen cho thấy độ tổng khoáng hoá hầu như không phát triển theo diện tích. Thấu kính nước nhạt phân bố tại khu vực giáp ranh 3 tỉnh Cà Mau, Kiên Giang, Bạc Liêu hầu như không biến đổi. Dải thấu kính nước nhạt phía Đông vùng nghiên cứu, phân bố từ Cần Thơ đến Sóc Trăng cũng không phát triển theo diện tích, tuy nhiên độ tổng khoáng hoá thì tăng dần theo thời gian.

109

1) mùa khô năm 2020 theo phương án II

Hình 3.61. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phần dưới phức hệ chứa nước

pliocen (n2

1) theo phương án II

Hình 3.62. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô

năm 2020 phần dưới phức hệ pliocen (n2

Tính toán cân bằng nước xác định lượng cung cấp cho phần trên phức hệ chứa nước pliocen mùa khô năm 2020 cho kết quả với tổng lượng khai thác là

110

1 Bảng 3.16. Nguồn và lượng cung cấp nước cho phần dưới n2

26,090 m3/ng thì trữ lượng tĩnh tham gia vào cân bằng là 156,810 m3/ng. Lượng thấm xuyên cho tầng là 69,869 m3/ng. Nhưng thực chất tầng không được cung cấp mà chúng còn thấm xuyên cung cấp cho tầng nằm trên một lượng là 200,591 m3/ng (xem bảng 3.16).

2010

2020

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ trên TX. từ dưới Khai thác Tổng đến

146,280 -177,471 54,769 -23,583 -5

155,990 -187,855 57,961 -26,090 6

157,540 -201,630 70,173 -26,090 -7

156,810 -200,591 69,869 -26,090 -2

+ Tầng chứa nước miocen

Hình 3.63. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước miocen (n1 mùa khô năm 2020 theo phương án II

3 cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại thành phố Cà Mau. Cao độ mực nước thấp nhất năm 2020 là -8m. Toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong khu vực nghiên cứu có cao độ mực nước dự báo mùa khô năm 2020 nằm dưới -2m (xem hình 3.63).

Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng n1

Phức hệ chứa nước miocen chỉ có một thấu kính nước nhạt phân bố tại Sóc Trăng. Kết quả dự báo xâm nhập mặn cho thấy thấu kính nước nhạt này bị

111

thu hẹp diện tích dần. Phần phía Đông của thấu kính nước nhạt độ tổng khoáng hoá tăng dần, nguyên nhân chính là sự khuyếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn. Phần phía Đông của thấu kính tiếp xúc với nước có độ tổng khoáng hoá cao hơn phần phía Tây nên quá trình khuyếch tán xảy ra nhanh hơn so với phần diện tích phía Tây (hình 3.64).

1) theo phương án II

Hình 3.64. Bản đồ phân bố độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo mùa khô

năm 2020 phức hệ miocen (n2

Kết quả tính toán cân bằng để xác định lượng cung cấp cho phức hệ chứa nước miocen tại bảng 3.17 cho kết quả phức hệ chứa nước không khai thác nước. Phức hệ không nhận được sự cung cấp mà ngược lại còn thấm xuyên ngược cung cấp cho các tầng chứa nưuớc nằm trên lượng 69,869 m3/ng vào mùa khô năm 2020.

Bảng 3.17. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước miocen

2010

2020

Nguồn cung cấp và giá trị

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Từ tầng TX. từ trên Khai thác Cân bằng

54,760 -54,769 0 -9

57,954 -57,961 0 -7

70,163 -70,173 0 -10

69,860 -69,869 0 -9

112

tạo điều kiện cho sự thấm xuyên mạnh mẽ. Kết quả tính toán lượng cung cấp cho nước dưới đất các tầng chứa nước theo 2 phương án khai thác được thể trong bảng 3.18 sau đây:

Đơn vị chứa nước

Nguồn cung cấp

Khai thác (m3/ng)

Bảng 3.18. Tổng hợp kết quả tính toán lượng bổ cập cho nước dưới đất

Phương án I % lượng cung cấp

Phương án II % lượng cung cấp

Lượng cung cấp (m3/ng)

693,990 612,853

88.31

991,860

836,986

84.39

qp2-3

119,760

73,052

61.00

259,660

168,243

64.79

qp1

145,660

51,648

35.46

68,244

18,260

26.76

69,869

37,664

Sông, biển, thấm xuyên thấm xuyên thấm xuyên thấm xuyên

Kêt quả tổng hợp tại bảng 3.18 cho thấy tầng chứa nước pleistocen giữa – trên được 3 nguồn cung cấp là từ sông, biển và thấm xuyên từ tầng chứa nước nằm trên và nằm dưới. Tổng lượng cung cấp chiếm hơn 80% tổng lượng khai thác và khi lượng khai thác tăng thì lượng cung cấp tăng nhưng phần trăm tham gia vào tổng lượng khai thác lại giảm. Điều này khá phù hợp với thực tế vì khi tổng lượng khai thác tăng thì trữ lượng tĩnh tham gia vào hình thành trữ lượng khai thác càng lớn.

Các tầng chứa nước pleistocen dưới và phức hệ chứa nước pliocen đều chỉ nhận được một lượng cung cấp từ thấm xuyên. Quá trình thấm xuyên đều xảy ra theo chiều ngược, tức là thấm xuyên từ tầng dưới lên tầng trên. Tầng chứa nước pleistocen dưới nhận được lượng cung cấp chiếm khoảng 60 – 65% tổng lượng khai thác trong tầng.

Các tầng chứa nước nằm dưới không khai thác nước thì không nhận được nguồn cung cấp, ngược lại chúng còn bị xâm phạm vào trữ lượng tĩnh do thấm xuyên ngược cung cấp cho các tầng khai thác phía trên.

3.5. Kết quả xác định lượng trữ lượng có thể khai thác

Trữ lượng có thể khai thác, hay trữ lượng tiềm năng của một vùng là lượng nước có thể khai thác từ các tầng chứa nước trong vùng đó mà không làm suy thoái, cạn kiệt nguồn nước và biến đổi môi trường vượt quá mức cho phép.

113

Như vậy để xác định được trữ lượng khai thác của một vùng trước hết chúng ta cần phải xác định được các vấn đề sẽ ảnh hưởng đến việc khai thác nước gồm các vấn đề như hạ thấp mực nước quá mức, sụt lún mặt đất, xâm nhập mặn... Đối với vùng đồng bằng các tỉnh phía Tây sông Hậu thì vấn đề đặt ra là hạn chế quá trình xâm nhập mặn vào tầng chứa nước. Trữ lượng khai thác của vùng là lượng nước có thể lấy ra từ các tầng chứa nước mà không gây ra quá trình xâm nhập mặn và hạ thấp mực nước vượt quá hạ thấp mực nước cho phép. Căn cứ vào các tiêu chí nêu trên chúng tôi đã tiến hành thiết kế phương án để đánh giá xác định trữ lượng có thể khai thác cho các tầng chứa nước các tỉnh đồng bằng phía Tây sông Hậu.

3.5.1. Phương án xác định trữ lượng có thể khai thác

Để xác định được trữ lượng có thể khai thác chúng tôi tiến hành thiết kế bố trí các giếng khai thác trải đều trên diện tích vùng chứa nước nhạt đối với mỗi tầng chứa nước (ranh giới mặn nhạt các tầng chứa nước xác định tại thời điểm năm 2005) của các tầng chứa nước. Lưu lượng mỗi lỗ khoan được thử dần trên nguyên tắc khi khai thác với lưu lượng như vậy thì không bị xâm nhập mặn (hoặc xâm nhập mặn không đáng kể). Đồng thời lưu lượng của giếng khai thác không vượt quá lưu lượng thực tế của giếng xác định được qua tài liệu hút nước khi trong thực tế (khi thực hiện các đề án, dự án). Sơ đồ các lỗ khoan khai thác được trình bày trong hình 3.65 dưới đây:

Hình 3.65. Sơ đồ công trình khai thác theo phương án III

114

Sau nhiều lần thử chạy mô hình với lưu lượng của lỗ khoan khai thác được thay đổi sau mỗi lần chạy chúng tôi đã xác định được lưu lượng của lỗ khoan để thỏa mãn được điều kiện khi khai thác với lưu lượng đó hạn chế được mức tối đa quá trình xâm nhập mặn theo chiều thẳng đứng và nằm ngang.

3.5.2. Kết quả xác định trữ lượng có thể khai thác

Kết quả tính toán cân bằng nước, xâm nhập mặn theo phương án III được

trình bày trong các bảng từ 3.19 đến 3.23.

+ Tầng chứa nước pleistocen giữa – trên

Tổng lưu lượng khai thác được từ tầng chứa nước là 444,040 m3/ng. Tầng nhận được sự cung cấp từ sông Hậu là 125,966 m3/ng (lượng vào từ sông là 144,690 m3/ng, thoát ra sông là 18,724 m3/ng), đồng thời tầng không nhận được sự cung cấp do thấm xuyên mà còn thấm xuyên cung cấp cho tầng chứa nước nằm dưới một lượng là 98,781 m3/ng.

Hình 3.66. Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng chứa nước qp2-3 thời điểm năm 2020 khi khai thác theo phương án III

115

nước được thể hiện trên hình 3.67. Bản đô thể hiện phân bố độ tổng khoáng hoá của tầng chứa nước qp2-3 thời điểm ban đầu và thời điểm dự báo năm 2020. Nhìn chung sự phân bố độ tổng khoáng hoá thời điểm năm 2020 không bị biến đổi đáng kể so với thời điểm ban đầu năm 2006.

Bảng 3.19. Cân bằng nước tầng chứa nước qp2-3 theo phương án III 2020

2015

Thành phần Từ tầng chứa Từ sông Từ Biển TX. Từ trên TX. Từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng Ra Biển Ra sông TX. Xuống dưới TX. Lên trên Khai thác Tổng đi

2010 131,020 112,140 241,280 43,582 110,670 638,700 982 0 20,947 171,840 886 444,000 638,690

139,270 101,100 293,560 54,646 110,140 698,720 367 0 41,119 212,300 896 444,000 698,720

86,780 144,690 330,370 62,636 96,166 720,640 286 0 18,724 256,860 723 444,000 720,640

Hình 3.67. Bản đồ đẳng độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo đến năm 2020 tầng chứa nước qp2-3

Phần lớn diện tích tầng chứa nước pleistocen giữa - trên đều chứa nước nhạt. Chỉ một phần nhỏ diện tích tại TX. Sóc Trăng và thành phố Cà Mau nước

116

bị nhiễm mặn cục bộ, nguyên nhân là do khai thác nước thời điểm hiện tại đã làm xâm nhập mặn vào tầng chứa nước theo chiều thẳng đứng.

+ Tầng chứa nước pleistocen dưới

Tổng lượng khai thác được của tầng là 215,500 m3/ng. Tầng chứa nước nhận được sự thấm xuyên bổ cập cho tầng tăng dần theo năm khai thác. Thời điểm năm 2010 lượng thấm xuyên nhận được là 100,912 m3/ng, thời điểm năm 2015 là 127,340 m3/ng và đến năm 2020 là 157,942 m3/ng (lấy tổng lượng thấm xuyên đến tầng trừ đi lượng thấm xuyên ra khỏi tầng). Bản đồ cao độ mực nước dự báo của tầng chứa nước năm 2020 được thể hiện trong hình 3.68.

Hình 3.68. Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng chứa nước qp1 thời điểm 2020 khi khai thác theo phương án III

Bảng 3.20. Cân bằng nước tầng chứa nước qp1 theo phương án III

Thành phần cân bằng

2010

2015

2020

88,198 213,180 85,993 387,370 48 109,180 62,644 215,500 387,370

57,589 257,550 81,015 396,160 32 95,698 84,925 215,500 396,160

Từ tầng chứa TX.từ trên TX.từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng TX.lên trên TX.xuống dưới Khai thác Tổng đi

115,100 172,480 76,395 363,980 508 109,490 38,473 215,500 363,970

117

Hình 3.69. Bản đồ đẳng độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo năm 2020 tầng chứa nước qp1

Trên bản đồ hình 3.68 cho thấy cao độ mực nước thấp nhất của tầng chứa nước qp1 thời điểm 2020 là -8m. Hình phễu hạ thấp mực cũng có tâm phễu nằm tại trung tâm của vùng nghiên cứu. Sự biến đổi độ tổng khoáng hóa trong tầng chứa nước theo thời gian được trình bày trong hình 3.69. Trên bản đồ cho thấy độ tổng khoáng hoá dự báo năm 2020 hầu như chưa có sự biến đổi so với thời điểm năm 2006.

+ Phần trên phức hệ chứa nước pliocen

Kết quả tính toán cân bằng nước cho thấy lượng khai thác từ tầng chứa nước là 149,000 m3/ng. Tầng chứa nước nhận được lượng cung cấp do thấm xuyên tăng dần theo thời gian. Đến năm 2010 tầng nhận được 1 lượng là 65,483 m3/ng, năm 2015 nhận được một lượng là 73,446 m3/ng, đến năm 2020 nhận được một lượng là 82,721 m3/ng (xem bảng 3.21).Bản đồ dự báo mực nước hạ thấp dự báo của phần trên phức hệ chứa nước Pliocen thời điểm 2020 được trình bày trong hình 3.70. Trên bản đồ cho thấy cao độ mực nước hạ thấp dự báo lớn nhất thời điểm năm 2020 là -7 m.

Sự biến đổi độ tổng khoáng cũng tương tự như đối với tầng chứa nước Pleistocen dưới, độ tổng khoáng hoá phần trên phức hệ chứa nước pliocen cũng hầu như không biến đổi theo thời gian (xem hình 3.71).

118

Hình 70. Bản đồ phân bố cao độ mực nước dự báo phần trên của phức hệ chứa nước Pliocen thời điểm 2020 theo phương án III

Hình 3.71. Bản đồ đẳng độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo năm 2020 tầng 2 chứa nước n2

119

Bảng 3.21. Cân bằng nước phần trên tầng chứa nước n2

Thành phần cân bằng

2010

2 theo phương án III 2020

2015

Từ tầng chứa TX.từ trên TX.từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng TX.xuống dưới TX.lên trên Khai thác Tổng đi

83,601 39,330 124,440 247,371 86 -23,504 -74,783 -149,000 247,373

75,553 63,495 131,370 270,418 0 -36,572 -84,847 -149,000 270,419

66,281 85,601 126,850 278,732 0 -49,517 -80,213 -149,000 278,730

+ Phần dưới phức hệ chứa nước pliocen

Kết quả tính toán cân bằng cho thấy lượng khai thác từ tầng là 88,500 m3/ng. Tầng chứa nước không nhận được cung cấp do thấm xuyên mà thấm xuyên cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên và dưới nó. Theo kết quả tính cân bằng cho thấy năm 2010 tầng chứa nước bị mất đi một lượng là 45,563 m3/ng, năm 2015 mất đi một lượng 38,167 m3/ng, đến năm 2020 là 24,513 m3/ng (xem bảng 3.21).

Bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước Pliocen hình 3.72 cho thấy cao độ mực nước thấp nhất thời điểm năm 2020 là -7 m. Tâm phễu hạ thấp mực nước phân bố tại ranh giới giữa 2 tỉnh Cà Mau, Kiên Giang.

Hình 3.72. Bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo phần dưới phức hệ chứa

nước Pliocen thời điểm năm 2020 theo phương án III

120

1 theo phương án III

Bảng 3.22. Cân bằng nước phần dưới tầng chứa nước n2 2015

Thành phần cân bằng

2010

2020

Từ tầng chứa TX.từ trên TX.từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng TX.lên trên TX.xuống dưới Khai thác Tổng đi

134,130 24,088 54,142 212,360 69 123,550 243 88,500 212,362

126,670 37,129 55,551 219,350 0 130,540 307 88,500 219,347

113,020 50,065 51,992 215,077 0 126,160 410 88,500 215,070

Hầu hết phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen dưới đều bị mặn ngoại trừ một thấu kính nước nhạt và dải nước nhạt phân bố kéo dài dọc theo sông Hậu từ An Giang đến Sóc Trăng. Thấu kính nước nhạt phân bố tại khu vực giáp ranh 3 tỉnh Kiên Giang, Cà Mau và Bạc Liêu, độ tổng khoáng hoá của thấu kính này nhỏ hơn 1000 mg/l và không bị thu hẹp diện tích khi khai thác nước. Dải nước nhạt - lợ có độ tổng khoáng hoá nhỏ hơn 1300 mg/l phân bố kéo dài từ An Giang đến Sóc Trăng hầu như cũng không biến đổi nhiều so với thời điểm ban đầu, năm 2006 (xem hình 3.73).

Hình 3.73. Bản đồ đẳng độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo năm 2020 tầng 1 chứa nước n2

121

+ Phức hệ chứa nước miocen

Phức hệ chứa nước không khai thác, khi các tầng nằm trên khai thác nước phức hệ chứa nước miocen đã thấm xuyên “ngược” cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên nó. Theo kết quả tính toán cân bằng cho thấy năm 2010 thấm xuyên là 52,887 m3/ng, năm 2015 là 54,274 m3/ng đến năm 2020 là 50,712 m3/ng (xem bảng 3.23).

Kết quả dự báo hạ thấp mực nước hình 3.74 cho thấy cao độ mực nước hạ thấp lớn nhất thời điểm năm 2020 là -7m và cũng có tâm phễu phân bố trùng với tâm phếu hạ thấp mực nước của phần dưới phức hệ chứa nước Pliocen. Mặc dù tại phức hệ chứa nước Miocen chưa có công trình nào khai thác nước nhưng mực nước cũng bị hạ thấp. Nguyên nhân của hạ thấp mực nước là do thấm xuyên ngược để cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên.

Hình 3.74. Bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước miocen thời điểm năm 2020 theo phương án III

Theo tài liệu hiện có thì phức hệ chứa nước miocen chỉ tồn tại một thấu kính nước nhạt nhỏ phân bố tại Sóc Trăng. Tuy nhiên, tài liệu điều tra nghiên cứu về phức hệ này còn rất hạn chế, mô hình chỉ tính toán, dự báo biến đổi chất lượng nước cho thấu kính này. Kết quả chạy mô hình theo phương án III cho thấy chúng cũng hầu như không bị biến đổi thu hẹp khi khai thác nước theo sơ đồ khai thác thiết kế (xem hình 3.75).

122

3 theo phương án III

Bảng 3.23. Cân bằng nước phức hệ chứa nước n1

2010

2015

2020

52,902 245 53,147 24 53,123 53,147

54,275 309 54,584 0 54,583 54,583

50,713 414 51,127 0 51,126 51,126

Thành phần tham gia Từ tầng chứa Tx.từ trên Tổng đến Trữ vào tầng TX.lên trên Tổng đi

Hình 3.75. Bản đồ đẳng độ tổng khoáng hóa năm 2006 và dự báo năm 2020 phức hệ chứa nước n1

Tổng lượng khai thác trong vùng nước nhạt (theo phương án III) là 444,040 + 215,500 + 149,000 + 88,500 = 897,040 m3/ng, Lưu lượng khai thác này gần bằng lưu lượng khai thác tại thời điểm năm 2005 (bảng 3.5) mà không xảy ra hiện tượng xâm nhập mặn. Tuy nhiên sơ đồ khai thác phải bố trí bằng hệ thống các lỗ khoan trải đều trên toàn bộ diện tích vùng nhạt.

So sánh mực nước hạ thấp trong 3 phương án cho thấy nếu khai thác với sơ đồ theo phương án III thì mực nước hạ thấp là nhỏ nhất (xem kết quả tính toán dự báo trong các chuyên đề).

Như vậy trữ lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước xác định được

như sau:

- Tầng chứa nước pleistocen giữa - trên (qp2-3): 444,040 m3/ng. - Tầng chứa nước pleistocen dưới (qp1): 215,500 m3/ng.

123

1): 149,000 + 88,500 = 237,500

2, N2

- Phức hệ chứa nước pliocen (N2

m3/ng.

- Phức hệ chứa nước holocen không khai thác do bị nhiễm mặn; phức hệ miocen hiện không khai thác do bị nhiễm mặn và nằm rất sâu phải đầu tư tốn kém khi xây dựng công trình.

Từ kết quả tính toán, dự báo các phương án khai thác trong vùng có thể thấy rằng tổng lượng nước dưới đất có thể khai thác trong toàn vùng phía Tây sông Hậu là vào khoảng 900.000m3/ngày, tương đương với tổng lượng khai thác hiện tại trong vùng mà không gây ra hiện tượng xâm nhập mặn hoặc xâm nhập mặn không đáng kể. Trong khi đó, cũng với tổng lượng khai thác tương đương nhưng với hiện trạng bố trí công trình như hiện nay, các phương án tính toán dự báo và cả thực tế đang xảy ra xâm nhập mặn. Nguyên nhân là do các công trình khai thác hiện nay, nhất là các công trình khai thác nước lớn (như thị xã Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng) tập trung chủ yếu tại một số khu vực và vào tầng chứa nước pleistocen giữa – trên nên gây ra hạ thấp cục bộ rất lớn, tạo điều kiện cho thấm xuyên từ tầng trên, tầng dưới và từ biển vào. Trong khi đó nước dưới đất tầng trên (phức hệ chứa nước holocen) đều bị mặn.

Như vậy, để khai thác an toàn thì ngoài việc khống chế lưu lượng khai thác nhỏ hơn hoặc tương đương trữ lượng có thể khai thác, cần phải quy hoạch khai thác hợp lý nguồn nước, lượng nước khai thác cần phải được phân bổ đều vào các tầng chứa nước sao cho giảm thiểu tối đa sự thấm xuyên. Đồng thời hệ thống công trình cũng cần bố trí hợp lý, tránh việc tập trung quá nhiều công trình vào diện tích nhỏ mà cần bố trí công trình khai thác với khoảng cách các công trình đủ lớn để tránh tạo nên hạ thấp mực nước lớn, cục bộ.

Tóm lại từ các kết quả chạy mô hình dự báo theo các phương án khai thác

khác nhau cho chúng ta một số nhận xét sau:

- Nguồn cung cấp chủ yếu cho các tầng chứa nước là từ các biên như từ sông Hậu, mạng lưới kênh rạch cung cấp cho tầng chứa nước, và một phần bị nước biển xâm nhập vào tầng chứa nước, nhất là đối với những tầng chứa nước nằm trên. Ngoài sự cung cấp từ các nguồn bên ngoài trong vùng nghiên cứu còn sảy ra hiện tượng thấm xuyên trao đổi nước giữa các tầng chứa nước với nhau. Đặc biệt là những tầng đang khai thác nước mạnh đều nhận được sự cung cấp đáng kể từ những tầng chứa nước liền kề. Lượng cung cấp từ các nguồn thường chiếm tỉ trọng khá lớn trong tổng lượng khai thác.

- Với sơ đồ khai thác như phương án I và phương án II thì quá trình xâm nhập mặn sảy ra rất mạnh mẽ theo cả chiều ngang và chiều thẳng đứng. Tầng

124

chứa nước trong trầm tích Pleistocen giữa - trên hiện nay đang có tổng lượng khai thác khá lớn chiếm khoảng 80% tổng lượng khai thác trên toàn vùng. Vì vậy quá trình xâm nhập mặn vào tầng chứa Pleistocen giữa – trên sảy ra rất mạnh mẽ. Đển năm 2020 diện tích nước nhạt trong tầng chứa nước chỉ còn một nửa so với thời điểm hiện tại.

3 là -9m, tầng qp1, n2

1, n1

2, n2

- Tại những vùng khai thác mạnh như Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng các công trình khai thác nước bố trí với khoảng cách quá gần như hiện tại đã gây ra hạ thấp mực nước cục bộ. Điều này được thể hiện khá rõ nét trên các bản đồ cao độ mực nước dự báo các tầng chứa nước theo phương án I và phương án II. Sự hạ thấp mực nước cục bộ đã thúc đẩy mạnh mẽ quá trình xâm nhập mặn theo chiều thẳng đứng. Điều này được thể hiện bởi sự xuất hiện các thấu kính nước mặn phân bố tại những vùng khai thác cục bộ trong khi các vùng xung quanh vẫn tồn tại nước nhạt.

- Phương án III được thiết kế riêng để xác định trữ lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước. Sự phân bố đồng đều lượng nước khai thác cho các tầng chứa nước đã hạn chế hạ thấp mực nước cục bộ. Kết quả dự báo hạ thấp mực nước theo phương án này cho thấy hạ thấp mực nước xảy ra đều cho toàn vùng nghiên cứu cho tất cả các tầng chứa nước. Kết quả tính toán cân bằng nước theo phương án III cũng cho thấy lượng nước thấm xuyên giữa các tầng chứa nước hầu như không đáng kể. Tâm phễu hạ thấp mực nước trong các tầng chứa nước phân bố trùng nhau, đồng thời cao độ mực nước giữa các tầng chứa nước cũng 3 đều là -7m). Tuy có giá trị ít trênh lệch (tầng qp2 vậy trong thực tế thì phương án III là phương án khai thác không khả thi.

- Từ các kết quả tính toán trong 3 phương án cho chúng ta thấy với sơ đồ khai thác như hiện tại là chưa thật hợp lý vì các công trình khai thác quá tập trung vào 1 tầng chứa nước, các công trình khai thác bố trí quá gần nhau gây ra hạ thấp mực nước lớn, cục bộ tại một số vị trí, tại một tầng chứa nước trong toàn hệ thống. Đây chính là nguyên nhân thúc đẩy quá trình xâm nhập mặn sảy ra mạnh mẽ và có thể gây ra lún đất. Kết quả tính toán cân bằng nước theo các phương án cũng cho thấy với tổng lưu lượng khai thác như hiện tại khoảng 882.000 m3/ng đã gần đạt đến trữ lượng có thể khai thác (trữ lượng có thể khai thác khoảng 900.000 m3/ng). Tuy nhiên điều này không có nghĩa là không thể mở rộng, tăng lưu lượng khai thác nước ngầm trong vùng nghiên cứu. Việc mở rộng khai thác vẫn có thể thực hiện được tuy nhiên cần phải chấp nhận là đồng thời với việc khai thác nước thì quá trình xâm nhập mặn cũng sẽ sảy ra.

125

- Với sơ đồ khai thác như hiện tại với tổng lưu lượng khoảng 882.000 m3/ng chưa lớn hơn trữ lượng có thể khai thác nhưng hạ thấp mực nước lớn, cục bộ và xâm nhập mặn vào tầng chứa nước sảy ra khá mạnh đã chứng minh tính không ổn định, không bền vững của sơ đồ khai thác hiện tại. Vì vậy để bảo vệ và khai thác bền vững chúng ta cần tiến hành điều tra chi tiết và quy hoạch khai thác nước dưới đất một cách hợp lý nhất.

- Để tăng hiệu quả của việc khai thác nước dưới đất chúng ta có thể áp dụng những công nghệ khai thác khác, ví dụ như dùng “cặp giếng khoan” khai thác hoặc bổ sung nhân tạo. Phương án bổ sung nhân tạo nhìn chung rất khả thi vì vùng đồng bằng các tỉnh phía Tây sông Hậu có tiềm năng khá lớn về nguồn nước mặt và nguồn nước mưa.

126

CHƯƠNG 4

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NHỮNG ĐỀ XUẤT, KIẾN NGHỊ

4.1. Những kết quả đạt được của đề tài

- Đề tài đã giải quyết được các mục tiêu nhiệm vụ, nội dung đề ra trong

thuyết minh đề cương được phê duyệt.

- Trong quá trình thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu cũng như quá trình điều tra bổ sung hiện trạng khai thác nước dưới đất tại các tỉnh trong vùng nghiên cứu đã làm rõ thêm về điều kiện địa chất thủy văn, hiện trạng khai thác nước dưới đất và tình hình xâm nhập mặn thực tế đang diễn ra tại các các tầng chứa nước và các khu vực thuộc vùng phía tây sông Hậu.

- Kết quả nghiên cứu, thiết lập mô hình nước dưới đất và kết quả chạy mô hình theo các phương án khác nhau trong khu vực đã làm rõ hơn về điều kiện hình thành trữ lượng khai thác, nguồn hình thành trữ lượng khai thác, nguồn cung cấp cho từng tầng chứa nước và toàn khu vực đồng bằng phía Tây sông Hậu. Những giả thuyết và nghiên cứu trước đây cho rằng, nước trong các tầng chứa nước sâu ở đồng bằng sông Cửu Long có nguồn gốc “chôn vùi” thì kết quả nghiên cứu cân bằng nước, xác định các nguồn bổ cập cho nước dưới đất ở các tầng này (chủ yếu là các tầng thuộc phức hệ Pliocen và Miocen) cũng đã phần nào chứng minh điều đó (các tầng sâu không nhận cung cấp từ các tầng trên mà ngược lại chúng thấm ngược cung cấp cho các tâng trên, tham gia vào nguồn hình thành trữ lượng khai thác của các tầng trên.

Đề tài đã tiến hành xác định lượng cung cấp của nước dưới đất theo 2 phương án khai thác là phương án khai thác với lưu lượng như hiện tại và phương án khai thác có lưu lượng tăng dần theo các năm dựa trên kết quả xác định nhu cầu sử dụng nước trong vùng đến năm 2020. Kết quả dự báo xâm nhập mặn theo 2 phương án khai thác cho thấy, với lượng nước khai thác và hiện trạng bố trí công trình khai thác nước dưới đất như hiện nay, thì khả năng xảy ra xâm nhập mặn cũng như hạ thấp mực nước trong khu vực là khó tránh khỏi, cụ thể tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên bị xâm nhập mặn với tốc độ lớn theo cả chiều ngang và thẳng đứng, tầng chứa nước Pliocen trên bị nhiễm mặn ngang cục bộ ở một số khu vực.

127

tính bằng mô hình đã xác định được trữ lượng có thể khai thác cho từng tầng chứa nước và toàn vùng là khoảng 900.000m3/ngày. Trong đó:

+ Tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên: 444,000m3/ngày.

+ Tầng chứa nước Pleistocen dưới: 215,500 m3/ngày.

+ Phức hệ chứa nước Pliocen (cả phần trên và dưới): 237,500 m3/ngày.

- Kết quả thực hiện đề tài cho thấy, tuy còn những mặt hạn chế nhưng theo chúng tôi các kết quả tính toán trên mô hình là phù hợp với thực tế. Vùng dự báo hạ thấp mực nước lớn nhất trên mô hình đều rơi vào những khu vực hiện đang khai thác nước lớn và tập trung, tầng chứa nước bị hạ thấp lớn nhất và có nguy cơ xâm nhập mặn lớn nhất cũng là tầng tập trung công trình khai thác và khai thác với quy mô lớn…

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để đề ra những giải pháp quản lý, nhất là phục vụ việc lập các quy hoạch khai thác, sử dụng, bảo vệ tài nguyên nước nói chung và nước dưới đất nói riêng ở vùng đồng bằng phía tây sông Hậu. Kết quả nghiên cứu đề tài cũng đồng thời là cơ sở cho việc đề xuất các nội dung điều tra, nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực tài nguyên nước, các chính sách đầu tư và định hướng khai thác, sử dụng nguồn nước và cấp nước trong khu vực.

4.2. Những hạn chế, tồn tại

Tuy kết quả tính toán mô hình đã giải quyết được cơ bản các mục tiêu nhiệm vụ đặt ra của đề tài, nhưng chúng tôi cũng nhận thấy rằng kết quả nghiên cứu, tính toán mô hình còn hạn chế do gặp phải một số khó khăn sau:

- Các số liệu cần thiết làm đầu vào của mô hình cho đến nay chưa có được

đầy đủ. Cụ thể là:

+ Tài liệu, số liệu điều tra cơ bản xác định sự phân bố, quy luật biến đổi của các tầng chứa nước, các thông số địa chất thủy văn của các tầng chứa nước hiện có ít và thưa (khu vực Cà Mau, Bạc Liêu chỉ có vài số liệu về hệ số thấm, hệ số nhả nước các tầng chứa nước); các số liệu nghiên cứu tầng sâu, tầng phân bố ở vùng biển ven bờ hầu như chưa có; các nghiên cứu, thí nghiệm xác định các thông số phục vụ cho bài toán dịch chuyển vật chất, đánh giá xâm nhập mặn cũng hầu như chưa có mà chủ yếu khi đưa vào mô hình phải lấy theo kinh nghiệm và tra bảng chuyên môn, trong khi vùng nghiên cứu là vùng rộng, điều kiện phân bố và chế độ thủy địa hóa của các tầng chứa nước rất phức tạp. Đặc biệt khó khăn và làm ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả tính toán mô hình là thiếu tài liệu chính xác về hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất của khu vực và của từng tầng chứa nước.

128

+ Tài liệu quan trắc nước dưới đất là cơ sở quan trọng để chỉnh lý mô hình nhưng đến nay mạng quan trắc còn quá thưa, số liệu ít làm ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả hiệu chỉnh mô hình.

+ Việc tổng hợp, thu thập chỉnh biên các tài liệu thu thập từ các đề án, dự án đã thực hiện để làm số liệu đầu vào cho mô hình gặp nhiều khó khăn bởi vì các tài liệu này được làm trong nhiều hệ tọa độ khác nhau, nhiều mẫu khác nhau, quan điểm phân chia về ĐCTV cũng chưa thống nhất.

4.3. Đề xuất kiến nghị

Nghiên cứu, đánh giá tài nguyên nước dưới đất ở đồng bằng sông Cửu Long nói chung và vùng tây sông Hậu nói riêng đến nay còn rất hạn chế, những nghiên cứu đã thực hiện trong vùng và cả những kết quả nghiên cứu của đề tài này mới chỉ đánh giá ở mức sơ bộ về điều kiện địa chất thủy văn, đặc điểm hình thành trữ lượng và nguồn hình thành trữ lượng của nước dưới đất. Để có cơ sở quy hoạch khai thác, sử dụng hợp lý và bảo vệ nguồn nước dưới đất trong vùng, vấn đề quan trọng cần phải điều tra, nghiên cứu làm rõ là phạm vi, diện phân bố của các vùng, các khối nước mặn và đặc điểm di chuyển của chúng; tiềm năng trữ lượng và nguồn hình thành trữ lượng của các tầng sâu; diện tích và trữ lượng nước ngọt có thể khai thác của toàn khu vực…

Để làm rõ các vấn đề nêu trên cần phải tiếp tục công tác điều tra để có được đầy đủ các tài liệu, số liệu điều tra cơ bản về nước dưới đất, nước mặt, tài liệu số liệu quan trắc và tài liệu về hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất trong vùng.

Trong giai đoạn tiếp theo, khi có những số liệu điều tra bổ sung trong khu vực chúng tôi sẽ tiếp tục sử dụng các tài liệu này để cập nhật vào mô hình số làm chính xác thêm những số liệu đầu vào cho mô hình.

Mô hình nước dưới đất các tỉnh đồng bằng phía Tây sông Hậu sẽ được chúng tôi sử dụng để phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước, nhất là công tác cấp phép thăm dò, khai thác, công tác lập quy hoạch khai thác sử dụng nước dưới đất. Đồng thời chúng tôi cũng sẽ chuyển giao mô hình và kết quả thực hiện đề tài cho các địa phương trong vùng dự án để sử dụng trong công tác quản lý tài nguyên nuớc của địa phương.

129

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bùi Thế Định – Báo cáo Lập bản đồ ĐCTV - ĐCCT 1 : 200000 vùng Nam Bộ, 1992 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

2. Nguyễn Quốc Dũng – Báo cáo Điều tra nguồn nước vùng sâu Nam Bộ (pha II), 2003 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

3. Nguyễn Quốc Dũng – Báo cáo Điều tra nguồn nước vùng Thạnh Phú - Mỹ Xuyên - Sóc Trăng, 1997 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

4. Nguyễn Quốc Dũng – Báo cáo Kết quả điều tra nguồn nước vùng sâu Nam Bộ, 1997 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

5. Phạm Văn Giắng – Báo cáo Thăm dò sơ bộ nước dưới đất vùng Rạch Giá - Kiên Giang, 1989 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

6. Phạm Văn Giắng – Báo cáo Tìm kiếm nước dưới đất vùng Long Xuyên - An Giang, 1996 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

7. Nguyễn Thị Hạ - Báo cáo Quan trắc động thái nước dưới đất giai đoạn 2001 – 2005, 2006 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

8. Haskoning – Báo cáo Nghiên cứu nước ngầm đồng bằng sông Cửu Long, 2000 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

9. Ông Ngọc Khoát – Báo cáo Tìm kiếm nước dưới đất và lập bản đồ ĐCCT 1:25000 vùng Cần Thơ - Ô Môn, 1995 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

10. Vũ Ngọc Kỷ - Báo cáo đề tài 44.04.01.01 - Nước dưới đất nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam, 1988 – Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

11. Trần Lã – Báo cáo thi công mạng lưới quốc gia quan trắc động thái nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ, 1996 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

12. Nguyễn Văn Lai – Báo cáo đề tài Phương pháp cách ly tầng chứa nước trong khoan ĐCTV ở đồng bằng Nam Bộ, 1987- Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

13. Tống Đức Liêm – Báo cáo Đánh giá nguồn nước dưới đất vùng thị xã Cà Mau, 2004 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

14. Vũ Bình Minh – Báo cáo Tìm kiếm nước dướI đất vùng Hà Tiên - Kiên Giang, 1986 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

15. Vũ Bình Minh – Báo cáo Lập bản đồ ĐCTV - ĐCCT 1: 50000 vùng Rạch Giá - Thốt Nốt, 2002 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

130

16. Vũ Bình Minh – Báo cáo Tìm kiếm đánh giá nước dưới đất vùng Sóc Trăng, 1994 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

17. Vũ Văn Nghi – Báo cáo đề tài 8-03-86, Soạn thảo phương pháp tính thông số ĐCTV và tính trữ lượng nước dưới đất đồng bằng sông Cửu Long - - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

18. Vũ Văn Nghi – Báo cáo Chuyên khảo nước dưới đất vùng Nam Bộ, 1995 – Liên đoàn ĐCTV – ĐCCT Miền Nam.

19. Trần Hồng Phú – Báo cáo đề tài Nghiên cứu nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cửu Long, 1986 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

20. Trần Hồng Phú – Báo cáo lập bản đồ Địa chất thủy văn Việt Nam tỉ lệ 1:500000, 1984 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

21. Trần Hồng Phú - Báo cáo đề tài 44.04.01.03 - Nghiên cứu nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cửu Long, 1986 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

22. Trần Đắc Sâm – Báo cáo Đánh giá nguồn nước dưới đất vùng thị xã Bạc Liêu, 2005 - Lưu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nước;

23. Niên giám thống kê các tỉnh An Giang, Kiên Giang, Cần Thơ, Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu, 2006 – Tổng Cục thống kê;

24. Keith J.Halford, Eve L.Kuniansky - Documentation of Spreadsheets for the Analysis of Aquifer-Test and Slug-Test Data, 2002 - United Stade American;

25. Waterloo Hydrogeologic Inc - Visual Modflows v4.1 User Manual - For in Three-Dimensional Groundwater Flow and Professional Applications Contaminant Transport Modeling, 2005 - Waterloo Hydrogeologic Inc, Canada;

26. Paul M. Barlow, Allen F. Moench). A Computer Program for Calculating Drawdowns and Estimating Hydraulic Properties for Confined and Water-Table Aquifers, 2002 – USGS;

27. Jaroon Rungamornrat, Mary F.Wheeler (1990). Weakly-singular Integral Equations for Steady-State Flow in Isotropic Porous Media. USGS.

131

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỤC QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC

Tập thể tác giả: ThS. Trần Thị Huệ

PGS.TS Đoàn Văn Cánh ThS. Nguyễn Văn Đức ThS. Nguyễn Văn Nghĩa ThS. Trương Quảng Đại KS. Nguyễn Thị Vân

b¸o c¸o tãm t¾t ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DÒNG NGẦM BA CHIỀU ĐỂ XÁC ĐỊNH LƯỢNG CUNG CẤP VÀ TRỮ LƯỢNG CÓ THỂ KHAI THÁC CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA TÂY SÔNG HẬU

KT. CỤC TRƯỞNG PHÓ CỤC TRƯỞNG CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Lê Bắc Huỳnh Trần Thị Huệ

HÀ NỘI, 2007

MỤC LỤC MỞ ĐẦU..................................................................................................................................................2 CHƯƠNG I ..............................................................................................................................................4 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH, TÌNH HÌNH ÁP DỤNG MÔ HÌNH TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN, ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM........................................................................................................................................4 1.1. Tổng quan về phương pháp mô hình.................................................................................................4 1.1.1. Phương trình dòng chảy nước dưới đất .........................................................................................4 1.1.2. Phương trình lan truyền vật chất ...................................................................................................5 1.1.3. Quy trình và các bước tiến hành khi giải bài toán Địa chất thủy văn bằng phương pháp mô hình ..................................................................................................................................................................5 1.1.4. Các bước tiến hành khi giải bài toán mô hình Địa chất thủy văn bằng phần mềm Visual Modflow....................................................................................................................................................5 1.2. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất trên thế giới....................................................................6 1.3. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất ở Việt Nam ....................................................................6 CHƯƠNG 2 .............................................................................................................................................7 ĐẶC ĐIỂM CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA TÂY SÔNG HẬU ................7 2.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu Địa chất thủy văn đồng bằng Nam Bộ..............................................7 2.1.1. Giai đoạn trước năm l975 ..............................................................................................................7 2.1.2. Giai đoạn từ năm 1975 đến nay .....................................................................................................7 2.2. Tình hình áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá nước dưới đất vùng đồng bằng Nam Bộ .7 2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn các tỉnh phía Tây sông Hậu ..................................................................8 2.2.1. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích đa nguồn gốc Holocen (qh)......................................8 2.2.2.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen giữa - muộn (qp2-3) .......................................8 2.2.3.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen sớm (qp1) ......................................................8 2.2.4.Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen (m4) ..............................................................8 2.2.5. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Miocen muộn (m3-3)..................................................8 CHƯƠNG 3 ...........................................................................................................................................10 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH BA CHIỀU XÁC ĐỊNH LƯỢNG CUNG CẤP THẤM VÀ TRỮ LƯỢNG CÓ THỂ KHAI THÁC CỦA CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC PHÍA TÂY SÔNG HẬU.......10 3.1. Cơ sở tài liệu xây dựng mô hình .....................................................................................................10 3.2. Mô hình khái niệm ..........................................................................................................................10 3.2.1. Sơ lược điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ................................................................................10 3.2.2. Địa chất........................................................................................................................................11 3.2.3. Địa tầng địa chất thủy văn ...........................................................................................................11 3.2.4. Xác định diện tích lập mô hình.....................................................................................................11 3.2.5. Thông số và điều kiện biên...........................................................................................................11 3.3. Mô hình hóa, hiệu chỉnh mô hình ...................................................................................................12 3.2.1. Mô hình dòng chảy.......................................................................................................................12 3.2.2. Mô hình lan truyền vật chất .........................................................................................................14 3.2.3. Kết quả bài toán chỉnh lý mô hình ...............................................................................................15 3.4. Kết quả xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước .............................................................16 3.4.1. Các phương án khai thác .............................................................................................................16 3.4.2. Kết quả xác định lượng cung cấp cho nước dưới đất ..................................................................17 3.5. Kết quả xác định lượng trữ lượng có thể khai thác .........................................................................24 3.5.1. Phương án xác định trữ lượng có thể khai thác...........................................................................24 3.5.2. Kết quả xác định trữ lượng có thể khai thác ................................................................................24 CHƯƠNG 4 ...........................................................................................................................................30 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NHỮNG ĐỀ XUẤT, KIẾN NGHỊ ......................30 4.1. Những kết quả đạt được của đề tài ..................................................................................................30 4.2. Những hạn chế, tồn tại: ...................................................................................................................31 4.3. Đề xuất kiến nghị ............................................................................................................................31

MỞ ĐẦU

Đề tài được thực hiện trên cơ sở phân tích, tổng hợp các nguồn tài liệu đã có về điều kiện địa lý tự nhiên, địa hình, khí tượng, thuỷ văn, địa chất, địa chất thuỷ văn kết hợp với điều tra khảo sát bổ sung hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất trong khu vực nghiên cứu để lựa chọn diện tích mô hình và xác lập, xây dựng mô hình dòng ngầm ba chiều bằng bộ phần mềm Visual Modflow.

Chương 2. Đặc điểm các tầng chứa nước khu vực phía tây sông Hậu Chương 3. Ứng dụng mô hình ba chiều xác định lượng cung cấp thấm và trữ

lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước khu vực phía tây sông Hậu.

Chương 4. Đánh giá kết quả đề tài và những đề xuất, kiến nghị. Kết luận: đánh giá chung về kết quả thực hiện đề tài, những kết quả cụ thể của đề tài và kiến nghị áp dụng trong công tác quản lý tài nguyên nước dưới đất, cũng như những nội dung kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu trong thời gian tới.

Cũng nhân dịp này chúng tôi xin chân thành cảm ơn các cấp chính quyền, các cơ quan ban ngành thuộc các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Kiên Giang, An Giang, Hậu Giang, Cần Thơ, đặc biệt nhân dân địa phương đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Chúng tôi cũng mong muốn nhận được các ý kiến nhận xét, đánh giá, góp ý bổ sung của các nhà khoa học, đồng nghiệp để báo cáo được hoàn thiện một cách tốt nhất.

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH, TÌNH HÌNH ÁP DỤNG MÔ HÌNH TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN, ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1. Tổng quan về phương pháp mô hình

Mô hình số là dùng máy tính để giải các phương trình vi phân mô tả các quá trình của đối tượng nghiên cứu. Bản chất của chúng là giải phương trình vi phân vận động của nước dưới đất, phương trình lan truyền chất nhiễm bẩn bằng phương pháp số. Phương pháp số là phương pháp giải gần đúng các phương trình vi phân đạo hàm riêng bằng phương pháp sai phân hữu hạn hoặc phần tử hữu hạn. Vấn đề này đã được Trescott đề cập lần đầu tiên vào năm 1975, sau đó tiếp tục được phát triển thành chương trình máy tính bởi Trescott, Pider và Larson năm 1976. Kế thừa những kết quả nghiên cứu này nhóm nghiên cứu gồm có Arlen W.Harbaugh và Michael G.McDonald phát triển thành chương trình hoàn thiện gọi là MODFLOW-96 mô phỏng dòng chảy 3 chiều trong môi trường nước dưới đất (Modular Finite Difference Groundwater Flow Model) vào năm 1996 và chúng còn tiếp tục được hoàn thiện vào năm 2000 với phiên bản MODFLOW-2000. Đến nay hầu hết các phần mềm thương mại về mô hình nước dưới đất trên thế giới đều sử dụng chương trình MODFLOW làm nòng cốt. Bản chất của phương pháp mô hình số là giải phương trình vi phân đạo hàm riêng vận động của nước dưới đất trong không gian 3 chiều bằng phương pháp sai phân hữu hạn.

1.1.1. Phương trình dòng chảy nước dưới đất

SW =

(1.1)

h ∂ x ∂

∂ x ∂

Phương trình vi phân vận động của nước dưới đất được thể hiện như sau: ∂ z ∂

h ∂ z ∂

h ∂ y ∂

∂ y ∂

h ∂ t ∂

⎛ ⎜ ⎝

⎞ +⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

⎞ −⎟ ⎠

⎞ +⎟⎟ ⎠

⎛ ⎜⎜ ⎝

Ở đây: - Kxx , Kyy , Kzz là các hệ số thấm theo phương x,y và z. - Ss là hệ số nhả nước. - h là cao độ mực nước tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t. - W là mô đun dòng ngầm, hay là các giá trị bổ cập, giá trị thoát đi của nước ngầm tính tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t. W = W(x,y,z,t) là hàm số phụ thuộc thời gian và không gian (x,y,z)

Trong đó K và Ss là hàm số phụ thuộc vào vị trí không gian (x,y,z). Để giải phương trình (1.1) cần phải tìm hàm số h(x,y,z,t), thoả mãn các điều kiện biên và điều kiện ban đầu. Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản chất của dòng chảy và sử dụng để tính toán định lượng phục vụ cho các mục đích khác nhau như: đánh giá trữ lượng, nghiên cứu cân bằng... Phương trình (1.1) là phương trình vi phân phi tuyến nên việc tìm ra hàm h(x,y,z,t) từ phương trình (1.1) thường rất khó, ngoại trừ một số rất ít trường hợp đặc biệt đơn giản mới có thể tìm ra lời giải giải tích cho phương trình. Do vậy 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.

1.1.2. Phương trình lan truyền vật chất

Phương trình vi phân mô phỏng quá trình lan truyền vật chất trong môi trường

nước dưới đất:

−

C [ λ

(1.24)

)

( Cv x

ρ b

∂ x ∂

C s θ

S ] θ

C ∂ t ∂

∂ x ∂

C ∂ y ∂

⎞ −⎟⎟ ⎠

⎛ ⎜⎜ ⎝

Nếu bỏ qua sự suy giảm nồng độ vật chất do phản ứng hoá học, hoặc phân huỷ

)

(1.25)

( Cv x

C ∂ y ∂

∂ x ∂

C s θ

C ∂ t ∂

phóng xạ thì phương trình (1.24) trở thành: ⎛ ∂ ⎜⎜ x ∂ ⎝

⎞ −⎟⎟ ⎠

Trong đó:

Dxy: Hệ số phân tán thuỷ động lực. vx: Vận tốc thực của dòng chảy nước dưới đất. C: Nồng độ chất dịch chuyển.

: Nguồn bổ sung chất dịch chuyển.

C s θ

R: Hệ số trễ.

Phương trình (1.25) thể hiện quá trình dịch chuyển vật chất bao gồm 2 cơ chế khuyếch tán (diffustion) và cuốn theo (advection). Khi di chuyển trong môi trường lỗ hổng của đất đá thì quá trình phân tán (dispertion) có tác động pha loãng và làm hạ thấp nồng độ các chất hoà tan. Đối với những chất hoà tan có khả năng bị hấp thụ trong môi trường lỗ hổng có thể làm chậm lại quá trình dịch chuyển gây ra hiện tượng trễ.

1.1.3. Quy trình và các bước tiến hành khi giải bài toán Địa chất thủy văn

Khi tiến hành thiết lập giải bài toán Địa chất thủy văn bằng phương pháp mô

bằng phương pháp mô hình hình hóa cần tiến hành theo các bước được mô phỏng bởi sơ đồ hình (1.4).

1.1.4. Các bước tiến hành khi giải bài toán mô hình Địa chất thủy văn bằng

phần mềm Visual Modflow

1.2. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất trên thế giới

Trên thế giới việc áp dụng phương pháp mô hình hóa để nghiên cứu các đối tượng Địa chất thủy văn đã bắt đầu từ thế kỷ trước. Nó phát triển rất nhanh, mạnh ở các nước công nghiệp phát triển như Liên Xô cũ (nay là Nga và các nước Cộng hòa khác), Mỹ, Pháp, Canada, Đan Mạch .... Ở nước ta, nó mới được áp dụng trong những năm 70, 80 của thế kỷ trước. Mô hình số chỉ thực sự phát triển mạnh vào những năm cuối thế kỷ 20 (khoảng từ năm 1980) cho đến nay: 1.3. Tình hình áp dụng mô hình nước dưới đất ở Việt Nam

Từ năm 1985 đến nay việc áp dụng mô hình số trong nghiên cứu ĐCTV, đánh giá tài nguyên nước được áp dụng khá phổ biến ở Việt Nam. Các công trình tiêu biểu được tiến hành bởi một số tác giả như: Vũ Văn Nghi, Trần Minh, Đặng Đình Phúc....

CHƯƠNG 2

ĐẶC ĐIỂM CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA TÂY SÔNG HẬU

2.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu Địa chất thủy văn đồng bằng Nam Bộ

2.1.1. Giai đoạn trước năm l975

Ngay từ đầu thế kỷ 20, các công trình khai thác nước dưới đất đã được thi công và sử dụng cấp nước cho sinh hoạt. Tuy nhiên giai đoạn này công tác điều tra địa chất thủy văn phát triển không cân đối. Các báo cáo được đề cập phần lớn ghi lại kết quả tìm kiếm khai thác nước ở các điểm cụ thể. Không có phương án nghiên cứu toàn diện, chưa có báo cáo nào đánh giá trữ lượng của vùng hay công trình khai thác. Các loại bản đồ tối thiểu cần thiết về địa chất thủy văn cũng chưa được lập.

2.1.2. Giai đoạn từ năm 1975 đến nay

Sau ngày miền Nam giải phóng, công tác nghiên cứu điều tra cơ bản điều kiện tự nhiên ở đồng bằng Nam Bộ được triển khai của nhiều cơ quan như Bộ Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp, Bộ xây dựng, Tổng cục địa chất, các ban ngành chuyên môn của các tỉnh phối hợp và đã đạt được những kết quả đáng kế. Về cơ bản đã làm sáng tỏ điều kiện ĐCTV của đồng bằng Nam Bộ nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng.

2.2. Tình hình áp dụng phương pháp mô hình số để đánh giá nước dưới đất

vùng đồng bằng Nam Bộ

Mô hình số trong không gian ba chiều nước dưới đất các tỉnh phía Tây sông

Hậu đã giải quyết được một số các tồn tại đã nêu trên. Cụ thể:

2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn các tỉnh phía Tây sông Hậu

2.2.1. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích đa nguồn gốc Holocen (qh)

Phức hệ chứa nước lỗ hổng các trầm tích holocen lộ ra trên mặt và bao phủ hầu

hết diện tích khu vực nghiên cứu với diện tích phân bố khoảng 23.880 km2.

Phức hệ chứa nước Holocen là tầng nghèo nước, chiều dày nhỏ, nước bị nhiễm mặn và không có ý nghĩa cho việc cung cấp nước. Động thái của tầng chứa nước phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố thủy văn, hải văn. Nguồn cấp chủ yếu cho tầng chứa nước là từ hệ thống mạng lưới các sông, kênh rạch.

2.2.2.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen giữa - muộn (qp2-3)

2.2.3.Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen sớm (qp1)

Tầng chứa nước phân bố ở độ sâu từ 50 đến 150 m và có xu hướng chìm sâu dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam vùng nghiên cứu. Tại Hà Tiên, Châu Đốc, Tri Tôn thuộc Kiên Giang, An Giang tầng chứa nước phân bố ở độ sâu 40 – 50m, từ 80 – 100 m ở Rạch Giá, Long Xuyên, Tân Thạnh, Bến Lức.

2.2.4.Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen (m4) Phức hệ chứa nước trong các trầm tích pliocen được cấu tạo bởi các trầm tích hệ tầng Cần Thơ và hệ tầng Năm Căn gồm chủ yếu là cát, cuội sỏi, các lớp bột sét và có mặt các sinh vật biển. Phức hệ chứa nước không lộ ra tại vùng nghiên cứu và bị các tầng chứa nước khác phủ lên. Tại vùng Hòn Đất, Kiên Lương và một phần ở phía Bắc Rạch Giá vắng mặt phức hệ chứa nước này.

2.2.5. Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Miocen muộn (m3-3)

là cát hạt mịn màu xám xanh, lẫn sạn sỏi, có nơi gặp cuội, xem kẹp các lớp sét bột bị ép nén rắn chắc, chứa nước tốt. Tóm lại vùng phía Tây sông Hậu tồn tại 5 đơn vị chứa nước lỗ hổng (2 tầng chứa nước và 3 phức hệ) trong trầm tích bở rời có tuổi từ miocen đến holocen với mức độ chứa nước khác nhau và được ngăn cách bởi các lớp thấm nước yếu. Đặc điểm nổi bật trong các tầng chứa nước đồng bằng Nam Bộ nói chung và vùng phía Tây sông Hậu nói riêng là có đặc điểm thủy địa hoá rất phức tạp, nước nhạt và nước mặn nằm xen kẽ nhau. Các kết quả nghiên cứu bằng đồng vị và thành phần hóa học của nước cho thấy các tầng chứa nước nằm sâu có nguồn gốc “chôn vùi”. Về đặc điểm thuỷ động lực các tầng chứa nước là có tốc độ trao đổi nước chậm chạp, tốc độ dòng chảy không lớn, đặc biệt các tầng sâu. Tầng chứa nước Holocen và Pleistocen giữa – muộn được cung cấp bởi nước sông Hậu và từ mạng lưới các hệ thống sông nhỏ và kênh rạch trong vùng nghiên cứu.

Các phức hệ chứa nước Pliocen và Miocen có nguồn gốc chủ yếu là nước “chôn vùi”, tại vùng nghiên cứu các phức hệ chứa nước này hầu như không được cung cấp trực tiếp từ các nguồn cung cấp trên mặt như nước mưa, nước từ các sông suối, kênh rạch. Tuy nhiên chúng có thể được cung cấp từ nước mưa, nước mặt tại vùng phía Đông Nam Bộ, nơi mà tầng chứa nước được lộ ra trên các thềm bậc II và bậc III. Tại vùng nghiên cứu các phức hệ chứa nước Pliocen và Miocen cũng có thể được cung cấp và trao đổi nước với các tầng chứa nước nằm trên do thấm xuyên hoặc do quá trình khai thác từ các tầng chứa nước tạo nên trạng thái nước “hỗn hợp”. Các nhân tố trên là các điều kiện hình thành lên trữ lượng nước dưới đất trong các tầng chứa nước tại khu vực nghiên cứu.

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH BA CHIỀU XÁC ĐỊNH LƯỢNG CUNG CẤP THẤM VÀ TRỮ LƯỢNG CÓ THỂ KHAI THÁC CỦA CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC KHU VỰC PHÍA TÂY SÔNG HẬU

3.1. Cơ sở tài liệu xây dựng mô hình Các tài liệu thu thập phục vụ thiết lập mô hình gồm : - Bản đồ địa hình tỉ lệ 1:250.000 toàn khu vực phía Tây sông Hậu (tài liệu Bản đồ địa hình toàn quốc). Bản đồ DEM 90 (Digital Elevation Model) vùng đồng bằng Nam Bộ (lấy từ mạng Internet). - Bản đồ, báo cáo thuyết minh bản đồ ĐCTV toàn quốc tỉ lệ 1:500.000 năm 1986 do Trần Hồng Phú chủ biên; bản đồ cùng báo cáo thuyết minh bản đồ ĐCTV vùng đồng bằng Nam Bộ tỉ lệ 1:200.000 năm 1982 do Bùi Thế Định chủ biên.

- Cột địa tầng và tài liệu quan trắc mực nước dưới đất trong mạng quan trắc

- Chuyên khảo Nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ năm 1995 do TS. Vũ Văn

- Tài liệu điều tra khảo sát bổ sung về hiện trạng khai thác, tình hình sử dụng

- Các báo cáo hiện trạng khai thác nước dưới đất của các tỉnh; tài liệu hiện trạng

- Báo cáo đề tài nghiên cứu Phân chia địa tầng N – Q và nghiên cứu cấu trúc địa

- Cột địa tầng các lỗ khoan trong các đề án tìm kiếm, thăm dò địa chất, địa chất thuỷ văn của khu vực phía Tây sông Hậu đã tiến hành trước đây và được lưu trữ tại Viện thông tin lưu trữ địa chất (nay được lưu trữ tại Cục Quản lý tài nguyên nước), gồm 142 lỗ khoan. Quốc gia đồng bằng Nam Bộ từ năm 1995 đến nay, gồm 69 giếng quan trắc. - Tài liệu khí tượng, thuỷ văn tại các trạm quan trắc phân bố trong khu vực phía Tây sông Hậu với liệt số liệu quan trắc từ năm 1995 đến năm 2005 do Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia cung cấp, gồm 12 trạm thủy văn và 8 trạm khí tượng. - Tài liệu nghiên cứu thiết lập mô hình nước ngầm đồng bằng Nam Bộ của Haskoning - Là Lan thực hiện năm 2000, gồm toàn bộ cơ sở dữ liệu đầu vào của mô hình toàn đồng bằng. Nghi chủ biên, gồm 1 báo cáo chính. nước dưới đất trong khuôn khổ đề tài. cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn đến 2005. - Các báo cáo kết quả thăm dò, khai thác nước dưới đất các tỉnh Cần Thơ, Bạc Liêu, Cà Mau, Sóc Trăng, Kiên Giang, Hậu Giang, An Giang do các chủ đầu tư khác nhau tiến hành. chất đồng bằng Nam Bộ tỉ lệ 1:500.000 của Cục địa chất và khoáng sản năm 2005. 3.2. Mô hình khái niệm

3.2.1. Sơ lược điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu là vùng trũng nhất của đồng bằng Nam Bộ với độ cao địa hình phổ biến thường nhỏ hơn 3m, nhiều nơi có địa hình khá thấp (cao độ tuyệt đối <0,5m). Nơi có địa hình cao nhất vùng nằm giáp biên giới Campuchia (tỉnh An Giang, Kiên Giang). Mặt cắt địa hình dốc dần từ Tây, Tây Bắc xuống Đông, Đông Nam.

Tổng lượng bốc hơi trung bình của vùng là 1067 mm/năm, tháng có lượng bốc

Về khí hậu, một năm thường có 2 mùa là mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến cuối tháng 10 (kéo dài khoảng 6 tháng), lượng mưa thường tập trung nhất vào cuối mùa mưa (tháng 10), tổng lượng mưa vào mùa mưa chiếm khoảng 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô kéo dài 6 tháng (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau), tháng khô hạn nhất thường là tháng 1 và tháng 2. Tổng lượng mưa trung bình năm khoảng 1960 mm/năm. hơi lớn nhất là tháng 3 (khoảng 100 - 130 mm/tháng). Về thuỷ văn, ngoài sông lớn là sông Hậu vùng nghiên cứu còn có mạng lưới kênh rạch dày đặc phân bố đều trên toàn vùng. Các hệ thống kênh mương được liên thông với nhau và luôn luôn có nước. Về mùa lũ phần lớn diện tích vùng nghiên cứu bị ngập lũ đã tác động rất lớn làm thay đổi các điều kiện tự nhiên của vùng. Ngược lại, về mùa cạn mực nước trên các hệ thống thủy văn thường thấp tạo điều kiện tăng cường quá trình xâm nhập mặn vào đất liền.

3.2.2. Địa chất

3.2.3. Địa tầng địa chất thủy văn

Do trầm tích vùng đồng bằng phía Tây sông Hậu đều là các trầm tích bở rời nên các tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu là các tầng chứa nước lỗ hổng. Theo các kết quả nghiên cứu ĐCTV cho thấy vùng nghiên cứu gồm 5 tầng chứa nước được ngăn cách nhau bằng các lớp sét thấm nước yếu phân bố tương đối liên tục. Đặc điểm phân bố, chiều sâu, chiều dày, đặc tính thấm nước của các tầng chứa nước và thấm nước yếu được trình bày chi tiết tại chương 2 của báo cáo này. Đặc điểm nổi bật quan trọng nhất khi nói đến các tầng chứa nước đồng bằng phía Tây sông Hậu là sự phân bố phức tạp của chất lượng nước. Nước mặn thường nằm xen kẽ với nước nhạt hình thành dạng ‘‘da báo’’ rất phức tạp.

3.2.4. Xác định diện tích lập mô hình

Diện tích thiết lập mô hình cho vùng phía Tây sông Hậu như sau: - Mục tiêu của đề tài là xác định lượng cung cấp (trữ lượng động) và trữ lượng có thể khai thác của vùng phía Tây sông Hậu nên diện tích mô hình ít nhất là phải bao trùm được toàn bộ khu vực nghiên cứu gồm 7 tỉnh phía Tây sông Hậu. - Về điều kiện tự nhiên, điều kiện ĐC - ĐCTV của khu vực phía Tây sông Hậu được giới hạn bởi phía Đông, phía Nam và Tây Nam là biển Đông. Phía Tây, Tây Bắc là biên giới Campuchia. Phía Bắc được giới hạn bởi sông Hậu, đây là con sông lớn và là một biên cấp nước nên diện tích mô hình được lựa chọn là bao trùm toàn bộ giới hạn phân bố của vùng nghiên cứu. Diện tích này cũng đã đảm bảo được các nguyên tắc vừa nêu trên (xem hình 3.1, vùng ô vuông là giới hạn mô hình).

3.2.5. Thông số và điều kiện biên

Tổng hợp các tài liệu nghiên cứu thông số của các tầng chứa nước trong vùng

cho thấy giá trị các thông số biến đổi như sau :

- Phức hệ chứa nước qh hệ số thấm biến đổi từ 0,15 – 1m/ng, trung bình là 0,5

- Tầng chứa nước n1

- Hệ số thấm K của các lớp thấm nước yếu biến đổi từ 10-5 đến 10-1 tùy theo

m/ng. Hệ số nhả nước trọng lực trung bình là 0,05. - Tầng chứa nước qp2-3 có hệ số thấm biến đổi từ 3,8 – 85,31 m/ng, trung bình 36,74 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi từ 1,3.10-4 – 2,17.10-4 trung bình 7,45.10- 3. Hệ số nhả nước trọng lực chưa có tài liệu xác định chính xác, thông số này được lấy trung bình trên cơ sở các tài liệu xác định độ lỗ hổng hữu hiệu đã tiến hành trên toàn vùng, chúng dao động từ 0,1 – 0,2. - Tầng chứa nước qp1 hệ số thấm biến đổi từ 1,49 – 92 m/ng, trung bình 37,74 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi từ 1,7.10-4 –2,08.10-4, trung bình 3,07.10-3. Hệ số nhả nước trọng lực cũng chưa được xác định nên lấy theo tài liệu xác định độ lỗ hổng hữu hiệu là 0,1 – 0,2. - Phức hệ chứa nước n2 gồm 2 lớp được ngăn cách với nhau bằng lớp sét thấm nước kém khá liên tục. Lớp 1 có hệ số thấm biến đổi từ 0,38 – 79,15 m/ng, trung bình 26,41 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi 0,72.10-4 –1,95.10-4, trung bình 2,33.10-3. Hệ số nhả nước trọng lực cũng chưa có tài liệu xác định và cũng lấy theo kết quả xác định độ lỗ hổng hữu hiệu là biến đổi từ 0,1 – 0,2. Lớp 2 có hệ số thấm biến đổi từ 1,01 – 83,72 m/ng, trung bình 21,4 m/ng. Hệ số nhả nước đàn hồi biến đổi 0,94.10-4 – 2,33.10-4, trung bình 1,12.10-3. Hệ số nhả nước trọng lực cũng chưa có tài liệu xác định và cũng lấy theo kết quả xác định độ lỗ hổng hữu hiệu là biến đổi từ 0,1 – 0,2. 3 ít có tài liệu nghiên cứu vì tầng này nằm sâu nên rất ít các lỗ khoan nghiên cứu. Hệ số thấm khoảng từ 6 – 8 m/ng, hệ số nhả nước trọng lực và đàn hồi hầu như chưa có tài liệu xác định và sẽ được tra bảng chuyên môn khi đưa vào mô hình số. mỗi lớp. Vùng nghiên cứu có giới hạn bởi biển Đông ở phía Đông và phía Nam. Sông Hậu ở phía Bắc và phía Tây là biên giới Campuchia, tại vùng biên giới, theo các tài liệu địa chất cho thấy vùng được nâng lên, bằng chứng là đã xuất lộ tầng đá gốc. Ngoài ra trong vùng còn có hệ thống kênh rạch chằng chịt. Tất cả các yếu tố này sẽ được mô phỏng thành các điều kiện biên trong mô hình. Trong vùng nghiên cứu có lượng mưa khá lớn, bốc hơi bề mặt nước cũng đáng kể, tuy nhiên do vùng có mạng lưới kênh rạch dày đặc nên đã làm hạn chế bổ cập cho nước dưới đất cũng như thoát do bốc hơi của tầng chứa nước.

3.3. Mô hình hóa, hiệu chỉnh mô hình 3.2.1. Mô hình dòng chảy

+ Trên mặt bằng Vùng nghiên cứu xây dựng mô hình được giới hạn bởi toạ độ:

X = 18433400 đến 18654000 ; Y = 943900 đến 1186200

Toàn bộ vùng nghiên cứu được chia thành 147 cột và 161 hàng với kích thước

1 ô lưới là 1500 x 1500 m (hình 3.2).

+ Trên mặt cắt Vùng nghiên cứu gồm 5 đơn vị chứa nước, trong đó phức hệ chứa nước trong trầm tích Pliocen được phân chia thành 2 lớp chứa nước. Mỗi đơn vị chứa nước đều được ngăn cách bởi các lớp thấm nước yếu. Trên mô hình vùng nghiên cứu được mô phỏng thành 11 lớp tương ứng với các lớp chứa nước và cách nước.

- Lớp 1 : Lớp chứa nước trong trầm tích holocen tương ứng với phức hệ chứa

nước lỗ hổng trong trầm tích holocen.

- Lớp 3 : Lớp chứa nước tương ứng với tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích

pleistocen giữa - trên.

- Lớp 4 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với phần trên của trầm tích hạt mịn

pleistocen sớm.

- Lớp 5 : Lớp chứa nước tương ứng với tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích

pleistocen dưới.

- Lớp 6 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp trầm tích hạt mịn, phân trên của

phức hệ chứa nước pliocen.

- Lớp 7 : Lớp chứa nước tương ứng lớp trầm tích hạt thô, phần trên của phức hệ

chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pliocen.

- Lớp 8 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp trầm tích hạt mịn của phần

dưới phức hệ trầm tích pliocen.

- Lớp 9 : Lớp chứa nước tương ứng lớp trầm tích hạt thô, phần dưới của phức

hệ chứa nước chứa nước lỗ hổng trong trầm tích pliocen.

- Lớp 10 : Lớp thấm nước yếu tương ứng với lớp hạt mịn trong phức hệ trầm

tích miocen.

- Lớp 11 : Lớp chứa nước tương ứng với phức hệ trong trầm tích miocen. + Điều kiện biên - Biển Đông: Được mô phỏng là biên loại I (H = const) cho lớp 1, lớp 2 của mô hình. Mực nước trên biên lấy trung bình là H = 0m.Trong bài toán tính toán lan truyền vật chất thì biển Đông được mô phỏng là biên C = const, nồng độ trên biên C = 30.000 mg/l.

- Sông Hậu: Vai trò của sông Hậu đối với các tầng chứa nước được xác định trên cơ sở phân tích các số liệu đo mặt cắt sông và phân tích địa tầng tại vị trí lỗ khoan liền kề vị trí đo mặt cắt. Trên cơ sở phân tích 3 mặt cắt ngang sông và phân tích địa tầng tại các vị trí tương ứng cho phép chúng ta xác định điều kiện biên trên sông Hậu đối với các tầng chứa nước. Tầng chứa nước holocen (qh) bị sông Hậu cắt qua hết chiều dày tầng chứa nước kéo dài theo hết chiều dài sông. Còn tầng chứa nước pleistocen giữa – trên sông Hậu chỉ cắt vào một phần của tầng chứa nước.

Phân tích tài liệu quan trắc tại các lỗ khoan quan trắc động thái trong mạng Quan trắc quốc gia tại các lỗ khoan Q204010, Q206010, Q209010 (tầng chứa nước holocen) cho thấy dao động mực nước trong tầng chứa nước đồng pha với dao động mực nước sông. Cao độ mực nước dưới đất đo được tại các lỗ khoan này gần bằng cao độ mực nước trên sông tại thời điểm tương ứng. Căn cứ vào đặc điểm này chúng tôi mô phỏng Sông Hậu là biên H=const cho tầng chứa nước holocen (tương ứng với lớp 1 của mô hình), là biên loại III (biên sông – river) cho tầng chứa nước pleistocen giữa - trên (tương ứng với lớp 3 của mô hình).

Với những đặc điểm trên, trên mô hình chúng tôi mô phỏng hệ thống kênh

mương là biên loại III (Q=f(H)) cho lớp 1 và lớp 2 của mô hình. - Biên giới phía Tây (Campuchia): Các nghiên cứu ở giai đoạn trước đã khẳng định biên giới phía Tây (biên giới Campuchia) của khu vực đồng bằng sông Cửu Long nước dưới đất nhận được được cung cấp, đặc biệt là tại biên giới ở miền Đông Nam Bộ. Điều này đã được trình bày trong chuyên khảo nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ. Tuy nhiên phân tích các mặt cắt ĐCTV cắt qua vùng biên giới Việt Nam – Campuchia tại các tỉnh An Giang và Kiên Giang đều cho thấy chiều dày các trầm tích bở rời khá mỏng. Tại những vùng này đá gốc có tuổi PZ+MZ với thành phần là các đá cứng nứt nẻ kém, không thấm nước lộ ra, điển hình là tại vùng Tri Tôn (An Giang), Hà Tiên (Kiên Giang) thành các chỏm núi sót . Phân tích bản đồ đẳng áp của các tầng chứa nước vẽ trên số liệu từ các lỗ khoan quan trắc trong mạng quan trắc Quốc gia cho thấy các đường đẳng áp gần như thẳng góc với biên giới phía Tây (Campuchia) tại khu vực nghiên cứu.

Chính vì vậy, trên mô hình biên giới phía Tây được mô phỏng là biên loại II

cách nước Q = 0. - Lượng bổ cập, bốc hơi: Vùng nghiên cứu có lượng mưa trung bình năm khoảng 2000 mm/năm thuộc vùng có lượng mưa khá lớn trong cả nước và phân bố không đều theo thời gian. Vùng nghiên cứu cũng có mạng lưới sông và kênh rạch khá dày đặc, các kênh mương đều có chiều rộng, chiều sâu khá lớn cắt sâu vào các tầng chứa nước. Khi có mưa thì lượng nước tập trung trên mặt đổ ra các kênh rạch có tốc độ lớn hơn lượng nước thấm xuống cung cấp cho nước ngầm. Đồng thời vùng nghiên cứu là vùng thường xuyên bị ngập lũ hằng năm, khoảng từ tháng 7 đến tháng 12 phần lớn diện tích các tỉnh phía Tây sông Hậu đều bị ngập lũ với mức độ ngập khác nhau. Như vậy có thể thấy nước mưa không cung cấp trực tiếp cho nước dưới đất mà cung cấp một cách gián tiếp thông qua hệ thống các kênh rạch phân bố trên bề mặt. Chính vì vậy chúng tôi mô phỏng lượng bổ cập cho nước dưới đất từ nước mưa là bằng 0.

+ Các thông số địa chất thủy văn Các thông số địa chất thuỷ văn được mô phỏng trên mô hình gồm hệ số thấm (K) và hệ số nhả nước (µ). Để thành lập bản đồ phân vùng thông số ĐCTV của các tầng chứa nước chúng tôi căn cứ vào các số liệu thu thập được từ tài liệu bơm hút nước thí nghiệm trong các phương án tìm kiếm - thăm dò nước dưới đất đã tiến hành trong vùng. Sau đó cập nhật các bản đồ vào mô hình số và tiến hành chỉnh lý bằng bài toán ngược ổn định và không ổn định. + Điều kiện ban đầu

Điều kiện ban đầu là bản đồ cao độ mực nước dưới đất các tầng chứa nước mùa tháng 4 năm 1990 vẽ trên các số liệu điều tra khi thi công Đề án mạng Quan trắc Quốc gia động thái nước dưới đất đồng bằng Nam Bộ. 3.2.2. Mô hình lan truyền vật chất

3.2.3. Kết quả bài toán chỉnh lý mô hình

+ Kết quả bài toán ngược ổn định Bài toán ngược ổn định không khai thác nhằm khôi phục mực nước trung bình thấp nhất vào tháng 4 năm 1990 (giả thiết là thời điểm trước năm 1990 lượng khai thác nước dưới đất không đáng kể và lấy bằng 0, khai thác nước được tính từ năm 1990 trở về sau). Kết quả sai số đạt được khi chỉnh lý bài toán ngược ổn định không khai thác được thu được kết quả là cao độ mực nước các tầng chứa nước để làm số liệu đầu vào cho bài toán ngược có khai thác.

+ Kết quả bài toán ngược ổn định có khai thác Bài toán chỉnh lý ổn định có khai thác được thực hiện sau bài toán ổn định không khai thác. Đầu vào của bài toán ổn định có khai thác là nghiệm từ bài toán ổn định không khai thác. Mực nước các tầng chứa nước ngày 15 tháng 4 năm 1994 được chọn làm tài liệu mực nước để chỉnh lý (tham khảo tài liệu trong chuyên khảo nước dưới đất Đồng bằng Nam Bộ).

- Standard Error: 0.12 m. - Root Mean Squared: 0.442 m. - RMS : 7.37 %.

Sai số giữa mực nước quan trắc và tính toán lớp 3. Sai số giữa mực nước quan trắc và tính toán lớp 5 (xem hình 3.25)

- Standard Error: 0.14 m. - Root Mean Squared: 0.49 m. - RMS : 9.88 %.

Sai số giữa mực nước quan trắc và tính toán lớp 7 (xem hình 3.26)

- Standard Error: 0.13 m. - Root Mean Squared: 0.32 m. - RMS : 8.08 %. + Bài toán ngược không ổn định Tài liệu sử dụng để chỉnh lý mô hình bằng bài toán ngược không ổn định là số liệu quan trắc mực nước tại các lỗ khoan quan trắc trong mạng quan trắc động thái quốc gia.

Bài toán ngược không ổn định nhằm khôi phục mực nước trên mô hình từ năm 1994 đến 2005. Trong quá trình giải bài toán ngược, các thông số của tầng chứa nước, điều kiện biên được thay đổi đến khi mực nước tính toán trên mô hình tương đối phù hợp với mực nước quan trắc thì kết thúc việc chỉnh lý.

Sai số của bài toán ngược không ổn định cho toàn mô hình đều đạt giá trị sai số

cho phép:

- Standard Error: 0,051 m. - Root Mean Squared: 1,79 m. - RMS : 8,53 %. Mô hình số sau khi chỉnh lý được sử dụng để chạy các bài toán dự báo để giải quyết các mục tiêu đề ra của đề tài là xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác các tầng chứa nước vùng đồng bằng các tỉnh phía Tây sông Hậu.

3.4. Kết quả xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước 3.4.1. Các phương án khai thác - Phương án I là phương án khai thác với lưu lượng và sơ đồ như thực tế hiện nay. Mục đích của phương án này là kiểm chứng sự tính hợp lý của sơ đồ khai thác như hiện tại, đồng thời xác định lượng cung cấp khi khai thác với sơ đồ này. Nội dung khi chạy mô hình theo phương án I là dự báo sự biến đổi mực nước và quá trình xâm nhâp mặn theo thời gian tại tầng chứa nước, tính toán cân bằng nước và xác định các nguồn cung cấp cho các tầng chứa nước, nguồn hình thành trữ lượng khai thác.

+ Phương án I Trong phương án này chúng tôi tiến hành chạy mô hình dự báo hạ thấp mực nước, xâm nhập mặn và xác định lượng cung cấp với hiện trạng khai thác nước như hiện tại, thời điểm dự báo là năm 2010 và 2020. Hiện trạng khai thác nước dưới đất được chỉ ra trong bảng dưới đây:

Cấp nước nông thôn

Cấp nước đô thị

Bảng 3.6. Hiện trạng khai thác nước theo phương án I Cấp nước từ các lỗ khoan khai thác đơn lẻ

Tỉnh

Tổng (m3/ng)

Công trình /số giếng

Số giếng /số xã

Lưu lượng (m3/ng)

Công trình /số giếng

Lưu lượng (m3/ng)

An Giang Kiên Giang Cần Thơ Hậu Giang Sóc Trăng Bạc Liêu Cà Mau

10,020 9,810 0 0 26,700 17,650 41,800

7/8 3/8 0/0 0/0 5/16 7/9 2/41

37,425 68,158 46,301 82,142 0 70,623 41,323

29/30 41/72 55/70 60/102 0/0 54/60 21/25

24/82

Tổng

105,980

345,972

260/359

30,437 75,494 47,295 47,698 57,598 89,932 91,591 440,048

7,133/99 71,500/36 31,216/35 31,792/33 45,934/40 92,126/41 94,496/46 374,197/330

77,882 153,462 93,596 129,840 84,298 178,205 174,714 892,000

+ Phương án II Phương án II chúng tôi chạy mô hình với hiện trạng khai thác nước dưới đất tăng theo kết quả dự báo nhu cầu sử dụng nước đến năm 2010 và 2020. Lưu lượng khai thác nước dưới đất được chỉ ra trong bảng 3.7.

Trên mô hình, hiện trạng khai thác được mô phỏng thành các lỗ khoan khai thác nước tập trung như chỉ ra trong phương án I. Sơ đồ vị trí các lỗ khoan được bổ sung

trên cơ sở sơ đồ các lỗ khoan khai thác hiện tại. Lưu lượng các giếng khoan tăng dần theo các bước thời gian tương ứng với các thời điểm năm 2010 và 2020. Sơ đồ các giếng khai thác nước được trình bày trong hình 3.44 dưới đây.

Tên tỉnh

Bảng 3.7. Lưu lượng khai thác nước dưới đất theo phương án II Tổng lưu lượng khai thác nước dưới đất (m3/ng) 2020 168,926 225,868 215,260 111,904 223,611 173,878 308,348 1,427,795

2010 155,187 213,981 198,880 108,979 205,602 161,958 289,205 1,333,792

2005 77,882 153,462 93,596 100,840 113,298 158,205 194,714 892,000

An Giang Kiên Giang Cần Thơ Hậu Giang Sóc Trăng Bạc Liêu Cà Mau Tổng

3.4.2. Kết quả xác định lượng cung cấp cho nước dưới đất

a. Kết quả dự báo theo phương án I

Kết quả xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước được trình bày cho từng tầng chứa nước riêng biệt và được thống kê trong bảng từ 3.8 đến 3.12. Tổng lượng khai thác theo phương án I là 892,000 m3/ng. + Tầng chứa nước pleistocen giữa-trên Bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo cho phương án I thời điểm mùa cạn năm

2020 cho cao độ mực nước thấp nhất ở Cà Mau là -20 m. Kết quả dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian cho thấy diện tích phần nước nhạt trong tầng dần bị thu hẹp. Diện tích có tốc độ xâm nhập mặn lớn nhất là tại Cà Mau và Sóc Trăng. Nếu giữ nguyên hiện trạng khai thác như thời điểm hiện tại thì đến khoảng năm 2015 phần lớn diện tích tầng chứa nước pleistocen tỉnh Cà Mau bị nhiễm mặn. Tại Sóc Trăng quá trình xâm nhập mặn diễn ra theo chiều thẳng đứng có tốc độ lớn hơn tốc độ xâm nhập mặn theo chiều ngang, trên bản đồ độ tổng khoáng hoá dự báo tại Sóc Trăng xuất hiện thấu kính nước mặn có diện tích phát triển lớn dần theo thời gian, cụ thể đến năm 2020 toàn bộ diện tích tầng chứa nước pleistocen phía Tây của Sóc Trăng bị nhiễm mặn. Ngoài ra ở Kiên Giang cũng bị hiện tượng xâm nhập mặn xảy ra nhưng chủ yếu xuất hiện xâm nhập mặn theo chiều ngang, trên bản đồ đẳng độ tổng khoáng hoá sự báo cho thấy diện tích nước mặn tiến dần vào phía đất liền (khu vực phía Tây) của tỉnh.

2015

Mùa lũ

Bảng 3.8. Nguồn và lượng cung cấp cho tầng chứa nước qp2-3, m3/ngày 2020 Mùa lũ Mùa cạn 81,137 164,106 362,560 66,647 19,540 -693,990 0

2010 Mùa lũ Mùa cạn 135,470 133,946 277,660 50,174 96,740 -693,990 0

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa Từ sông, kênh Từ Biển TX. từ tầng trên TX. từ tầng dưới Khai thác Cân bằng

Mùa cạn 134,525 102,127 329,900 60,218 67,220 -693,990 0

50,858 252,760 270,908 50,304 69,160 -693,990 0

-8,328 284,565 359,849 67,744 9,890 -693,990 0

-12,810 305,727 326,003 62,340 12,730 -693,990 0

Với tổng lượng khai thác trong tầng là 693,990 m3/ng, thời điểm mùa cạn năm 2020 tầng chứa nước qp2-3 nhận được một lượng cung cấp từ tầng chứa (trữ lượng tĩnh) là 81,134 m3/ng (chiếm 11.69%), từ các hệ thống sông – kênh rạch là 164,106 m3/ng (chiếm 23.64%), từ biển là 362,560 m3/ng (chiếm 52.24%) và lượng thấm xuyên từ tầng trên là 66,647 m3/ng (chiếm 9.6%), thấm xuyên từ tầng dưới là 19,540 m3/ng (chiếm 2.83%). Tổng lượng cung cấp cho tầng chứa khi khai thác là 612,853 m3/ng. + Tầng chứa nước pleistocen dưới Kết quả dự báo hạ thấp mực nước tầng chứa nước qp1 đến thời điểm mùa khô năm 2020 cho thấy cao độ mực nước thấp nhất trong tầng là -14m. Vị trí tâm phễu hạ thấp phân bố tại TP. Cà Mau. Kết quả dự báo diễn biến xâm nhập mặn cho tầng chứa nước Pleistocen dưới cho thấy độ tổng khoáng hoá của tầng ít biến đổi theo thời gian. Quá trình xâm nhập mặn xảy ra không đáng kể thể hiện bởi bản đồ đẳng độ tổng khoáng hoá dự báo theo các năm hầu như không có sự sai khác đáng kể. Độ tổng khoáng hoá phổ biến nằm trong khoảng 500 - 1000 mg/l. Nước nhạt phân bố tạo thành 2 thấu kính. Thấu kính thứ nhất phân bố trên địa bàn các tỉnh Cà Mau, Kiên Giang, Bạc Liêu. Thấu kính thứ hai tiếp theo phân bố tại Cần Thơ, Hậu Giang và Sóc Trăng, nhưng có diện tích nhỏ hơn. Kết quả tính toán cân bằng nước xác định lượng bổ cập cho tầng chứa nước qp1 được trình bày trong bảng 3.9. Kết quả tính toán vào mùa khô năm 2020 cho thấy với tổng lượng khai thác trong tầng là 119,760 m3/ng thì lượng cung cấp từ trữ lượng tĩnh trong tầng chứa nước là 46,970 m3/ng (chiếm 39%). Lượng thấm xuyên cung cấp từ tầng dưới là 92,592 m3/ng nhưng tầng cũng mất đi do lượng thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng chứa nước nằm trên là 19,540 m3/ng, thực chất tầng nhận được cung cấp do thấm xuyên là 73,052 m3/ng (chiếm 61% tổng lượng khai thác).

Bảng 3.9. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước qp1, m3/ngày

2010

2020

Nguồn cung cấp và giá trị

Từ tầng chứa TX.từ tầng trên TX. Từ tầng dưới Khai thác Cân bằng

2015 Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn 46,708 -19,540 92,592 -119,760 0

18,976 -14,890 85,894 -119,760 0

112,031 -96,740 104,469 -119,760 0

28,388 -12,730 104,102 -119,760 0

77,546 -67,220 109,434 -119,760 0

90,759 -69,160 98,161 -119,760 0

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần trên)

Kết quả dự báo hạ thấp mực nước phần trên phức hệ chứa nước pliocen được thể hiện trên bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo mùa khô năm 2020, cao độ mực nước thấp nhất là -18 m.

Theo kết quả dự báo quá trình xâm nhập mặn cho thấy phần trên của phức hệ chứa nước pliocen bị xâm nhập mặn cục bộ theo chiều ngang tại khu vực giáp ranh giữa Cà Mau và Kiên Giang. Đến năm 2020 vùng bị xâm nhập mặn có độ tổng khoáng hoá trong khoảng 1300 - 1500 mg/l. Vùng bị xâm nhập mặn không có sự phát triển về diện tích. Các vùng còn lại không có sự biến đổi mạnh về độ tổng khoáng hoá.

2 (phần trên)

Bảng 3.10. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước n2

2010

2015

2020

Mùa lũ

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ lớp trên TX.từ lớp dưới Khai thác Tổng đến

Mùa lũ 58,909 -98,161 107,496 -68,244 0

Mùa cạn 61,565 -104,469 111,148 -68,244 0

52,204 -104,102 120,142 -68,244 0

Mùa cạn 57,059 -109,434 120,619 -68,244 0

47,708 -90,894 111,430 -68,244 0

Mùa cạn 49,984 -92,592 110,852 -68,244 0

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần dưới) Bản đồ cao độ mực nước dự báo phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau thời điểm năm 2020 là -6m. Diện tích hình phễu hạ thấp mực nước có cao độ mực nước -2,0m phát triển theo thời gian, đến năm 2020 diện tích phễu này bao trùm toàn vùng nghiên cứu.

Kết quả dự báo xâm nhập mặn cho phần trên phức hệ chứa nước pliocen. Trên hình vẽ cho thấy độ tổng khoáng hoá hầu như không biến đổi, sơ đồ phân bố độ tổng khoáng hoá phần trên phức hệ chứa nước pliocen năm các năm 2006 và 2020 cũng có sự sai khác không đáng kể.

1 (phần dưới)

Bảng 3.11. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước n2

2010

2015

2020

Mùa lũ

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX.Từ lớp dưới TX. Từ lớp trên Khai thác Tổng vào

74,465 33,031 -107,496 0 0

Mùa cạn 76,820 34,328 -111,148 0 0

Mùa lũ 80,701 39,441 -120,142 0 0

Mùa cạn 81,061 39,558 -120,619 0 0

73,560 37,870 -111,430 0 0

Mùa cạn 73,188 37,664 -110,852 0 0

Kết quả tính toán cân bằng nước để xác định lượng cung cấp tại bảng 3.11 cho thấy phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen chưa khai thác. Thời điểm dự báo mùa khô năm 2020 cho thấy trữ lượng tĩnh của tầng mất đi 73,188 m3/ng và lượng thấm xuyên từ lớp dưới cung cấp cho tầng là 37,644 m3/ng. Hai nguồn này thấm xuyên ngược để cung cấp cho tầng trên.

3)

+ Phức hệ chứa nước miocen (n1 Trên bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước miocen cho thấy mực

nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước thời điểm năm 2020 là -6m.

Kết quả tính toán cân bằng nước để xác định lượng cung cấp cho phức hệ chứa nước miocen tại bảng 3.12 cho kết quả phức hệ chứa nước không được cung cấp mà mất đi một lượng 37,664 m3/ng từ trữ lượng tĩnh để cấp cho tầng chứa nước nằm trên. Bảng 3.12. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước miocen 2020

2010

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. Từ tầng trên Khai thác Tổng đến

2015 Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn Mùa lũ Mùa cạn 37,664 -37,664 0 0

37,870 -37,870 0 0

39,441 -39,441 0 0

39,558 -39,558 0 0

34,328 -34,328 0 0

33,031 -33,031 0 0

Kết quả tính toán cân bằng và xác định lượng cung cấp cho các tầng chứa nước

cho thấy lượng cung cấp cho các tầng như sau:

- Phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen (n2

- Phức hệ chứa nước miocen không nhận được lượng cung cấp mà ngược lại

chúng thấm xuyên ngược cung cấp cho tầng trên 37,664 m3/ng.

b. Kết quả dự báo theo phương án II + Tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên Kết quả tính toán dự báo hạ thấp mực nước cho tầng chứa nước pleistocen giữa - trên cho thấy cao độ mực nước thấp nhất phân bố tại thành phố Cà Mau, đến năm 2020 là -24m. Diện tích hình phễu hạ thấp phát triển mạnh theo thời gian, đến năm 2020 diện tích hình phễu hạ thấp có cao độ mực nước - 4 m bao trùm toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong khu vực nghiên cứu.

Kết quả dự báo xâm nhập mặn tầng qp2-3 cho thấy kết quả diễn biến xâm nhập mặn tương tự như diễn biến xâm nhập mặn khi khai thác nước dưới đất theo phương án I. Xâm nhập mặn vào tầng chứa nước xảy ra theo cả chiều ngang và chiều thẳng đứng. Kết quả dự báo đến năm 2020 tại Cà Mau bị nhiễm mặn hoàn toàn. Khu vực Sóc Trăng bị xâm nhập mặn theo chiều thẳng đứng. Đến năm 2020 một nửa diện tích tỉnh Sóc Trăng (phần phía Tây) bị mặn.

Bảng 3.13. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước qp2-3, m3/ng

2010

2020

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa Từ sông Từ Biển TX.từ trên TX.từ dưưới Khai thác Cân bằng

106,130 356,818 342,649 63,689 66,070 -935,350 6

217,590 251,128 356,760 65,018 101,360 -991,860 -4

-8,769 493,530 488,360 95,922 -77,190 -991,860 -7

154,920 269,279 493,190 93,787 -19,300 -991,860 16

+ Tầng chứa nước pleistocen dưới Bản đồ mực nước dự báo cho tầng chứa nước pleistocen dưới cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước năm 2020 là -20m. Tương tự như tầng chứa nước pleistocen giữa - trên, hình phễu hạ thấp mực nước cũng phát triển dần theo thời gian, diện tích phễu có cao độ mực nước -4m bao trùm trên toàn bộ vùng nghiên cứu.

Kết quả dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước pleistocen dưới tương tự như

trong phương án I là độ tổng khoáng hoá không biến đổi theo thời gian.

Bảng 3.14. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước qp1

2010

2020

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ trên TX. từ dưới Khai thác Tổng đến

156,540 -66,070 146,967 -237,440 -3

203,940 -101,360 157,087 -259,660 7

37,410 77,190 145,057 -259,660 -3

91,422 19,300 148,943 -259,660 5

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần trên). Trên bản đồ cao độ mực nước dự báo mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước thấp nhất năm 2020 cũng là -20m. Đến năm 2020 diện tích phễu hạ thấp mực nước có cao độ -2m bao trùm trên toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu.

Bảng 3.15. Nguồn và lượng cung cấp nước cho phần trên n2 2020

2010

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ trên TX. từ dưới Khai thác Tổng đến

102,936 -146,967 177,471 -133,440 0

114,892 -157,087 187,855 -145,660 0

89,087 -145,057 201,630 -145,660 0

94,012 -148,943 200,591 -145,660 0

+ Phức hệ chứa nước pliocen (phần dưới ) Kết quả dự báo hạ thấp mực nước cho phần dưới phức hệ chứa nước pliocen trên cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại Cà Mau, cao độ mực nước dự báo năm 2020 là -10m. Hình phễu hạ thấp mực nước có cao độ mực nước -2m bao trùm toàn bộ diện tích phân bố của tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu.

Tính toán cân bằng nước xác định lượng cung cấp cho phần trên phức hệ chứa nước pliocen mùa khô năm 2020 cho kết quả với tổng lượng khai thác là 26,090 m3/ng thì trữ lượng tĩnh tham gia vào cân bằng là 156,810 m3/ng. Lượng thấm xuyên cho tầng là 69,869 m3/ng. Nhưng thực chất tầng không được cung cấp mà chúng còn thấm xuyên cung cấp cho tầng nằm trên một lượng là 200,591 m3/ng (xem bảng 3.16).

1 Bảng 3.16. Nguồn và lượng cung cấp nước cho phần dưới n2 2020

2010

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Nguồn cung cấp và giá trị Từ tầng chứa TX. từ trên TX. từ dưới Khai thác Tổng đến

146,280 -177,471 54,769 -23,583 -5

155,990 -187,855 57,961 -26,090 6

157,540 -201,630 70,173 -26,090 -7

156,810 -200,591 69,869 -26,090 -2

+ Phức hệ chứa nước miocen Kết quả mực nước dự báo tầng n1

3 cho thấy mực nước thấp nhất phân bố tại thành phố Cà Mau. Cao độ mực nước thấp nhất năm 2020 là -8m. Toàn bộ diện tích

phân bố của tầng chứa nước trong khu vực nghiên cứu có cao độ mực nước dự báo mùa khô năm 2020 nằm dưới -2m.

Phức hệ chứa nước miocen chỉ có một thấu kính nước nhạt phân bố tại Sóc Trăng. Kết quả dự báo xâm nhập mặn cho thấy thấu kính nước nhạt này bị dần thu hẹp diện tích. Phía Đông của thấu kính nước nhạt độ tổng khoáng hoá tăng dần, nguyên nhân là do khuyếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Phía Đông của thấu kính tiếp xúc với nước có độ tổng khoáng hoá cao hơn phần phía Tây nên quá trình khuyếch tán xảy ra nhanh hơn so với phần diện tích phía Tây (hình 3.64).

Kết quả tính toán cân bằng để xác định lượng cung cấp cho phức hệ chứa nước miocen tại bảng 3.17 cho kết quả phức hệ chứa nước không khai thác nước. Phức hệ không nhận được sự cung cấp mà ngược lại còn thấm xuyên ngược cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên lượng 69,869 m3/ng vào mùa khô năm 2020.

Bảng 3.17. Nguồn và lượng cung cấp nước cho tầng chứa nước miocen

2010

2020

Nguồn cung cấp và giá trị

Mùa lũ

Mùa cạn

Mùa lũ

Mùa cạn

Từ tầng TX. từ trên Khai thác Cân bằng

54,760 -54,769 0 -9

57,954 -57,961 0 -7

70,163 -70,173 0 -10

69,860 -69,869 0 -9

Kết quả tính toán cân bằng nước cho thấy lượng cung cấp cho các tầng chứa nước chủ yếu do thấm xuyên từ tầng chứa nước này sang tầng chứa nước khác qua các lớp thấm nước yếu. Cường độ thấm xuyên bị thay đổi mạnh theo diện tích. Tại Cà Mau có sự trênh lệch mực nước lớn giữa các tầng chứa nước tạo điều kiện cho sự thấm xuyên mạnh mẽ. Kết quả tính toán lượng cung cấp cho nước dưới đất các tầng chứa nước theo 2 phương án khai thác được thể trong bảng 3.18 sau đây:

Bảng 3.18. Tổng hợp kết quả tính toán lượng bổ cập cho nước dưới đất

Phương án I

Phương án II

Đơn vị chứa nước

% lượng cung cấp

Nguồn cung cấp

% lượng cung cấp

Nguồn cung cấp

Khai thác (m3/ng)

Lượng cung cấp (m3/ng)

Khai thác (m3/ng)

Lượng cung cấp (m3/ng)

991,860

836,986

84.39

693,990

612,853

88.31

qp2-3

Sông, biển, thấm xuyên

119,760

73,052

61.00

259,660

168,243

64.79

qp1

thấm xuyên

68,244

18,260

26.76

145,660

51,648

35.46

2 n2

thấm xuyên

37,664

69,869

1 n2

thấm xuyên

3 n1

Các tầng chứa nước pleistocen dưới và phức hệ chứa nước pliocen đều chỉ nhận được một lượng cung cấp từ thấm xuyên. Quá trình thấm xuyên đều xảy ra theo chiều ngược, tức là thấm xuyên từ tầng dưới lên tầng trên. Tầng chứa nước pleistocen dưới nhận được lượng cung cấp chiếm khoảng 60 – 65% tổng lượng khai thác trong tầng. Các tầng chứa nước nằm dưới không khai thác nước thì không nhận được nguồn cung cấp, ngược lại chúng còn bị xâm phạm vào trữ lượng tĩnh do thấm xuyên ngược cung cấp cho các tầng khai thác phía trên. 3.5. Kết quả xác định lượng trữ lượng có thể khai thác Trữ lượng có thể khai thác, hay trữ lượng tiềm năng của một vùng là lượng nước có thể khai thác từ các tầng chứa nước trong vùng đó mà không làm suy thoái, cạn kiệt nguồn nước và biến đổi môi trường vượt quá mức cho phép. 3.5.1. Phương án xác định trữ lượng có thể khai thác

Để xác định được trữ lượng có thể khai thác chúng tôi tiến hành thiết kế bố trí các giếng khai thác trải đều trên diện tích vùng chứa nước nhạt đối với mỗi tầng chứa nước (ranh giới mặn nhạt các tầng chứa nước xác định tại thời điểm năm 2005) của các tầng chứa nước. Lưu lượng mỗi lỗ khoan được thử dần trên nguyên tắc khi khai thác với lưu lượng như vậy thì không bị xâm nhập mặn (hoặc xâm nhập mặn không đáng kể). Đồng thời lưu lượng của giếng khai thác không vượt quá lưu lượng thực tế của giếng xác định được qua tài liệu hút nước khi trong thực tế (khi thực hiện các đề án, dự án). Sau nhiều lần thử chạy mô hình với lưu lượng của lỗ khoan khai thác được thay đổi sau mỗi lần chạy chúng tôi đã xác định được lưu lượng của lỗ khoan để thỏa mãn được điều kiện khi khai thác với lưu lượng đó hạn chế được mức tối đa quá trình xâm nhập mặn theo chiều thẳng đứng và nằm ngang.

3.5.2. Kết quả xác định trữ lượng có thể khai thác

Kết quả tính toán cân bằng nước, xâm nhập mặn theo phương án III được trình

bày trong các bảng từ 3.19 đến 3.23. + Tầng chứa nước pleistocen giữa – trên Tổng lưu lượng khai thác được từ tầng chứa nước là 444,040 m3/ng. Tầng nhận được sự cung cấp từ sông Hậu là 125,966 m3/ng (lượng vào từ sông là 144,690 m3/ng, thoát ra sông là 18,724 m3/ng), đồng thời tầng không nhận được sự cung cấp do thấm xuyên mà còn thấm xuyên cung cấp cho tầng chứa nước nằm dưới một lượng là 98,781 m3/ng.

Bản đồ cao độ mực nước dự báo hình 3.66 cho thấy đến năm 2020 cao độ mực nước thấp nhất trong tầng chứa nước là – 9m. Phễu hạ thấp mực nước có phân bố đều và có tâm nằm tại trung tâm vùng nghiên cứu, không có điểm hạ thấp mực nước cục bộ. Tương ứng với sơ đồ khai thác này và hạ thấp mực nước của tầng chứa nước thì quá trình biến đổi độ tổng khoáng hóa của tầng chứa nước được thể hiện trên hình 3.67. Bản đô thể hiện phân bố độ tổng khoáng hoá của tầng chứa nước qp2-3 thời điểm ban đầu và thời điểm dự báo năm 2020. Nhìn chung sự phân bố độ tổng khoáng hoá thời điểm năm 2020 không bị biến đổi đáng kể so với thời điểm ban đầu năm 2006.

Bảng 3.19. Cân bằng nước tầng chứa nước qp2-3 theo phương án III

2015

2020

Thành phần Từ tầng chứa Từ sông Từ Biển TX. Từ trên TX. Từ dưới

2010 131,020 112,140 241,280 43,582 110,670

139,270 101,100 293,560 54,646 110,140

86,780 144,690 330,370 62,636 96,166

Tổng đến Trữ vào tầng Ra Biển Ra sông TX. Xuống dưới TX. Lên trên Khai thác Tổng đi

638,700 982 0 20,947 171,840 886 444,000 638,690

698,720 367 0 41,119 212,300 896 444,000 698,720

720,640 286 0 18,724 256,860 723 444,000 720,640

Phần lớn diện tích tầng chứa nước pleistocen giữa - trên đều chứa nước nhạt. Chỉ một phần nhỏ diện tích tại TX. Sóc Trăng và thành phố Cà Mau nước bị nhiễm mặn cục bộ, nguyên nhân là do khai thác nước thời điểm hiện tại đã làm xâm nhập mặn vào tầng chứa nước theo chiều thẳng đứng. + Tầng chứa nước pleistocen dưới Tổng lượng khai thác được của tầng là 215,500 m3/ng. Tầng chứa nước nhận được sự thấm xuyên bổ cập cho tầng tăng dần theo năm khai thác. Thời điểm năm 2010 lượng thấm xuyên nhận được là 100,912 m3/ng, thời điểm năm 2015 là 127,340 m3/ng và đến năm 2020 là 157,942 m3/ng (lấy tổng lượng thấm xuyên đến tầng trừ đi lượng thấm xuyên ra khỏi tầng).

Cao độ mực nước thấp nhất của tầng chứa nước qp1 thời điểm 2020 là -8m. Hình phễu hạ thấp mực cũng có tâm phễu nằm tại trung tâm của vùng nghiên cứu. Sự biến đổi độ tổng khoáng hóa trong tầng chứa nước theo thời gian được trình bày trong hình 3.69. Trên bản đồ cho thấy độ tổng khoáng hoá dự báo năm 2020 hầu như chưa có sự biến đổi so với thời điểm năm 2006.

Bảng 3.20. Cân bằng nước tầng chứa nước qp1 theo phương án III

Thành phần cân bằng

2010

2015

2020

115,100 172,480 76,395 363,980 508 109,490 38,473 215,500 363,970

88,198 213,180 85,993 387,370 48 109,180 62,644 215,500 387,370

57,589 257,550 81,015 396,160 32 95,698 84,925 215,500 396,160

Từ tầng chứa TX.từ trên TX.từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng TX.lên trên TX.xuống dưới Khai thác Tổng đi

+ Phần trên phức hệ chứa nước pliocen Kết quả tính toán cân bằng nước cho thấy lượng khai thác từ tầng chứa nước là 149,000 m3/ng. Tầng chứa nước nhận được lượng cung cấp do thấm xuyên tăng dần theo thời gian. Đến năm 2010 tầng nhận được 1 lượng là 65,483 m3/ng, năm 2015 nhận được một lượng là 73,446 m3/ng, đến năm 2020 nhận được một lượng là 82,721 m3/ng (xem bảng 3.21).Bản đồ dự báo mực nước hạ thấp dự báo của phần trên phức hệ chứa nước Pliocen thời điểm 2020 được trình bày trong hình 3.70. Trên bản đồ cho thấy cao độ mực nước hạ thấp dự báo lớn nhất thời điểm năm 2020 là -7 m.

Sự biến đổi độ tổng khoáng cũng tương tự như đối với tầng chứa nước Pleistocen dưới, độ tổng khoáng hoá phần trên phức hệ chứa nước pliocen cũng hầu như không biến đổi theo thời gian.

2 theo phương án III

Bảng 3.21. Cân bằng nước phần trên tầng chứa nước n2 Thành phần cân bằng

2015

2010

2020

Từ tầng chứa TX.từ trên TX.từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng TX.xuống dưới TX.lên trên Khai thác Tổng đi

83,601 39,330 124,440 247,371 86 -23,504 -74,783 -149,000 247,373

75,553 63,495 131,370 270,418 0 -36,572 -84,847 -149,000 270,419

66,281 85,601 126,850 278,732 0 -49,517 -80,213 -149,000 278,730

+ Phần dưới phức hệ chứa nước pliocen Kết quả tính toán cân bằng cho thấy lượng khai thác từ tầng là 88,500 m3/ng. Tầng chứa nước không nhận được cung cấp do thấm xuyên mà thấm xuyên cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên và dưới nó. Theo kết quả tính cân bằng cho thấy năm 2010 tầng chứa nước bị mất đi một lượng là 45,563 m3/ng, năm 2015 mất đi một lượng 38,167 m3/ng, đến năm 2020 là 24,513 m3/ng (xem bảng 3.21).

Bản đồ cao độ mực nước dự báo phức hệ chứa nước Pliocen cho thấy cao độ mực nước thấp nhất thời điểm năm 2020 là -7 m. Tâm phễu hạ thấp mực nước phân bố tại ranh giới giữa 2 tỉnh Cà Mau, Kiên Giang.

1 theo phương án III

Bảng 3.22. Cân bằng nước phần dưới tầng chứa nước n2

Thành phần cân bằng

2010

2015

2020

Từ tầng chứa TX.từ trên TX.từ dưới Tổng đến Trữ vào tầng TX.lên trên TX.xuống dưới Khai thác Tổng đi

126,670 37,129 55,551 219,350 0 130,540 307 88,500 219,347

113,020 50,065 51,992 215,077 0 126,160 410 88,500 215,070

134,130 24,088 54,142 212,360 69 123,550 243 88,500 212,362 Hầu hết phần dưới của phức hệ chứa nước pliocen dưới đều bị mặn ngoại trừ một thấu kính nước nhạt và dải nước nhạt phân bố kéo dài dọc theo sông Hậu từ An Giang đến Sóc Trăng. Thấu kính nước nhạt phân bố tại khu vực giáp ranh 3 tỉnh Kiên Giang, Cà Mau và Bạc Liêu, độ tổng khoáng hoá của thấu kính này nhỏ hơn 1000 mg/l và không bị thu hẹp diện tích khi khai thác nước. Dải nước nhạt - lợ có độ tổng khoáng hoá nhỏ hơn 1300 mg/l phân bố kéo dài từ An Giang đến Sóc Trăng hầu như cũng không biến đổi nhiều so với thời điểm ban đầu, năm 2006.

+ Phức hệ chứa nước miocen Phức hệ chứa nước không khai thác, khi các tầng nằm trên khai thác nước phức hệ chứa nước miocen đã thấm xuyên “ngược” cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên nó. Theo kết quả tính toán cân bằng cho thấy năm 2010 thấm xuyên là 52,887 m3/ng, năm 2015 là 54,274 m3/ng đến năm 2020 là 50,712 m3/ng (xem bảng 3.23).

Nguyên nhân của hạ thấp mực nước là do thấm xuyên ngược để cung cấp cho các tầng chứa nước nằm trên.

Theo tài liệu hiện có thì phức hệ chứa nước miocen chỉ tồn tại một thấu kính nước nhạt nhỏ phân bố tại Sóc Trăng. Tuy nhiên, tài liệu điều tra nghiên cứu về phức hệ này còn rất hạn chế, mô hình chỉ tính toán, dự báo biến đổi chất lượng nước cho thấu kính này. Kết quả phương án III cho thấy chúng cũng hầu như không bị biến đổi thu hẹp khi khai thác nước theo sơ đồ khai thác thiết kế.

3 theo phương án III

Bảng 3.23. Cân bằng nước phức hệ chứa nước n1

2010

2015

2020

Thành phần tham gia

52,902 245 53,147 24 53,123 53,147

54,275 309 54,584 0 54,583 54,583

50,713 414 51,127 0 51,126 51,126

Từ tầng chứa Tx.từ trên Tổng đến Trữ vào tầng TX.lên trên Tổng đi

So sánh mực nước hạ thấp trong 3 phương án cho thấy nếu khai thác với sơ đồ theo phương án III thì mực nước hạ thấp là nhỏ nhất. Như vậy trữ lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước xác định được như sau:

1): 149,000 + 88,500 = 237,500 m3/ng.

2, N2

- Tầng chứa nước pleistocen giữa - trên (qp2-3): 444,040 m3/ng. - Tầng chứa nước pleistocen dưới (qp1): 215,500 m3/ng. - Phức hệ chứa nước pliocen (N2 - Phức hệ chứa nước holocen không khai thác do bị nhiễm mặn; phức hệ miocen hiện không khai thác do bị nhiễm mặn và nằm rất sâu phải đầu tư tốn kém khi xây dựng công trình.

Tóm lại từ các kết quả chạy mô hình dự báo theo các phương án khai thác khác

nhau cho chúng ta một số nhận xét sau:

- Với sơ đồ khai thác như phương án I và phương án II thì quá trình xâm nhập mặn sảy ra rất mạnh mẽ theo cả chiều ngang và chiều thẳng đứng. Tầng chứa nước trong trầm tích Pleistocen giữa - trên hiện nay đang có tổng lượng khai thác khá lớn chiếm khoảng 80% tổng lượng khai thác trên toàn vùng. Vì vậy quá trình xâm nhập mặn vào tầng chứa Pleistocen giữa – trên sảy ra rất mạnh mẽ. Đển năm 2020 diện tích nước nhạt trong tầng chứa nước chỉ còn một nửa so với thời điểm hiện tại.

1, n1

- Phương án III được thiết kế riêng để xác định trữ lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước. Sự phân bố đồng đều lượng nước khai thác cho các tầng chứa nước đã hạn chế hạ thấp mực nước cục bộ. Kết quả dự báo hạ thấp mực nước theo phương án này cho thấy hạ thấp mực nước xảy ra đều cho toàn vùng nghiên cứu cho tất cả các tầng chứa nước. Kết quả tính toán cân bằng nước theo phương án III cũng cho thấy lượng nước thấm xuyên giữa các tầng chứa nước hầu như không đáng kể. Tâm phễu hạ thấp mực nước trong các tầng chứa nước phân bố trùng nhau, đồng thời 3 là - cao độ mực nước giữa các tầng chứa nước cũng có giá trị ít trênh lệch (tầng qp2 3 đều là -7m). Tuy vậy trong thực tế thì phương án III là 2, n2 9m, tầng qp1, n2 phương án khai thác không khả thi.

chúng ta cần tiến hành điều tra chi tiết và quy hoạch khai thác nước dưới đất một cách hợp lý nhất.

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NHỮNG ĐỀ XUẤT, KIẾN NGHỊ

4.1. Những kết quả đạt được của đề tài - Đề tài đã giải quyết được các mục tiêu nhiệm vụ, nội dung đề ra trong thuyết

minh đề cương được phê duyệt.

- Đặc biệt, đây là lần đầu tiên mô hình dòng ngầm ba chiều được ứng dụng để xác định lượng cung cấp và trữ lượng có thể khai thác của các tầng chứa nước và nguồn nước dưới đất ở vùng phía tây sông Hậu. Cụ thể, kết quả tính bằng mô hình đã xác định được trữ lượng có thể khai thác cho từng tầng chứa nước và toàn vùng là khoảng 900.000m3/ngày. Trong đó:

+ Tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên: 444,000m3/ngày. + Tầng chứa nước Pleistocen dưới: 215,500 m3/ngày. + Phức hệ chứa nước Pliocen (cả phần trên và dưới): 237,500 m3/ngày. - Kết quả thực hiện đề tài cho thấy, tuy còn những mặt hạn chế nhưng theo chúng tôi các kết quả tính toán trên mô hình là phù hợp với thực tế. Vùng dự báo hạ thấp mực nước lớn nhất trên mô hình đều rơi vào những khu vực hiện đang khai thác lớn và tập trung, tầng chứa nước bị hạ thấp lớn nhất và có nguy cơ xâm nhập mặn lớn nhất cũng là tầng tập trung công trình khai thác và khai thác với quy mô lớn…