Tài liệu Luận án tiến sĩ địa chất nghiên cứu đặc điểm hình thành trữ lượng nước dưới đất lưu vực sông ven biển tỉnh bình thuận và ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ---------------------- NGUYỄN MINH KHUYẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG VEN BIỂN TỈNH BÌNH THUẬN VÀ NINH THUẬN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI- 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ---------------------- NGUYỄN MINH KHUYẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG VEN BIỂN TỈNH BÌNH THUẬN VÀ NINH THUẬN Ngành: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT Mã số: 62.52.05.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm 2. TS. Hoàng Văn Hưng HÀ NỘI- 2015 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi, các số liệu khảo sát thí nghiệm, thu thập, tổng hợp, tham khảo và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Minh Khuyến i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ SỰ HÌNH THÀNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT ................................................................................................................................. 9 1.1. Các phƣơng pháp cơ bản về nghiên cứu sự hình thành trữ lƣợng nƣớc dƣới đất9 1.1.1. Trữ lượng khai thác tiềm năng ...............................................................10 1.1.2. Trữ lượng khai thác dự báo ....................................................................11 1.1.3. Trữ lượng tĩnh ........................................................................................12 1.1.4. Trữ lượng động .......................................................................................13 1.2. Tổng quan nghiên cứu về sự hình thành trữ lƣợng NDĐ ở Việt Nam...............20 1.3. Tình hình nghiên cứu vùng ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận: .......................22 Chƣơng 2: NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU........................................................................... 24 2.1. Vị trí vùng nghiên cứu...........................................................................................24 2.2. Các nhân tố hình thành và ảnh hƣởng đến sự hình thành TLNDĐ ....................25 2.2.1. Nhân tố địa hình .....................................................................................25 2.2.2. Nhân tố bốc hơi ......................................................................................26 2.2.3. Nhân tố mưa ...........................................................................................29 2.2.4. Nhân tố thủy văn .....................................................................................33 2.2.5. Nhân tố địa chất .....................................................................................35 2.2.6. Nhân tố cấu trúc địa chất thủy văn ........................................................37 2.2.7. Nhân tố thảm thực vật ............................................................................50 2.2.8. Nhân tố nhân tạo ....................................................................................51 Chƣơng 3: ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU .......... 55 3.1. Sự hình thành trữ lƣợng NDĐ từ cung cấp thấm của nƣớc mƣa........................55 3.1.1. Lựa chọn phương pháp, công trình nghiên cứu .....................................55 3.1.2. Bố trí công trình nghiên cứu: .................................................................57 3.2. Trữ lƣợng nƣớc dƣới đất .......................................................................................63 3.2.1. Phân vùng đánh giá trữ lượng NDĐ và cơ sở tài liệu đánh giá ............65 ii 3.2.2. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................................................................66 3.2.3. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời LVS Lũy và phụ cận .................77 3.2.4. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ....85 3.2.5. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời LVS Phan - sông Dinh .............93 Chƣơng 4: ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU ....................................................................................................................... 102 4.1. Cơ sở đánh giá đặc điểm hình thành trữ lƣợng NDĐ .......................................102 4.2. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ............102 4.3. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận ...............................104 4.4. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ..................106 4.5. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Phan - Dinh.....................................108 Chƣơng 5: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỢP LÝ NGUỒN NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 111 5.1. Cơ sở đề xuất phƣơng án khai thác ....................................................................111 5.2. Đề xuất phƣơng án khai thác hợp lý nguồn NDĐ trên vùng nghiên cứu ........111 5.2.1. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Cái Phan Rang và phụ cận .........111 5.2.2. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Lũy và phụ cận ............................114 5.2.3. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Cái Phan Thiêt - sông Cà Ty ......116 5.2.4. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Phan-sông Dinh ..........................118 5.3. Giải pháp giảm lƣợng thoát của NDĐ ra sông, biển .........................................118 5.4. Giải pháp tăng lƣợng cung cấp thấm, bổ sung nhân tạo cho NDĐ ..................120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................................ 121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................................ 124 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 125 Phụ lục 1: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Cái Phan Rang và phụ cận Phụ lục 2: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Lũy và phụ cận Phụ lục 3: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Cái Phan Thiết-sông Cà Ty Phụ lục 4: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Phan-sông Dinh. iii Danh mục các hình minh họa Hình 2.1. Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu ...................................................................24 Hình 2.2. Đồ thị dao động mực NDĐ tại một số giếng quan trắc ở địa hình khác nhau ..........................................................................................................26 Hình 2.3. Đồ thị diễn biến lƣợng bốc hơi TB tháng, độ sâu mực NDĐ giếng QTT3C3 tại LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................27 Hình 2.4. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Rang và phụ cận ..............................................................27 Hình 2.5. Đồ thị diễn biến lƣợng bốc hơi TB tháng, độ sâu mực NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận ................................................................................................28 Hình 2.6. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận ................................................................................28 Hình 2.7. Đồ thị diễn biến lƣợng bốc hơi TB tháng, độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Thiết – Cà Ty ..................................................................................29 Hình 2.8. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...................................................................29 Hình 2.9. Đồ thị diễn biến lƣợng mƣa, mực NDĐ tại giếng QTT3-C3 trên LVS Cái Phan Rang và phụ cận..............................................................................30 Hình 2.10. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng mƣa và mực NDĐ tại giếng QTT3-C3 trên LVS Cái Phan Rang và phụ cận ..............................................................30 Hình 2.11. Đồ thị diễn biễn lƣợng mƣa, độ sâu mực NDĐ giếng QT1-qh tại LVS Lũy và phụ cận.........................................................................................31 Hình 2.12. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng mƣa và độ sâu mực NDĐ giếng QT1-qh tại LVS Lũy và phụ cận ...........................................................................31 Hình 2.13. Đồ thị diễn biến lƣợng mƣa, độ sâu mực NDĐ tại LK_DD trên LVS Cái Phan Thiết – Sông Cà Ty .........................................................................32 Hình 2.14. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng mƣa và độ sâu mực NDĐ tại LK_DD trên LVS Cái Phan Thiết – Sông Cà Ty..........................................................32 iv Hình 2.15. Sơ đồ hệ thống sông, suối vùng nghiên cứu ............................................33 Hình 2.16. Đồ thị diễn biến MN sông TB tháng, MN tại giếng QTT3-C3, LVS Cái Phan Rang và phụ cận..............................................................................34 Hình 2.17. Đồ thị tƣơng quan giữa MN sông TB tháng và mực nƣớc tại giếng quan trắc, LVS Cái Phan Rang và phụ cận ......................................................34 Hình 2.18. Đồ thị diễn biến mực nƣớc sông trung bình tháng trong năm, mực nƣớc tại giếng quan trắc trên LVS Lũy và phụ cận ..........................................35 Hình 2.19. Đồ thị tƣơng quan giữa mực nƣớc sông trung bình tháng trong năm và mực nƣớc tại giếng quan trắc, LVS Lũy và phụ cận ...............................35 Hình 2.20. Sơ đồ phân bố trầm tích, hệ số thấm của đất đá trong vùng nghiên cứu .37 Hình 2.21. Sơ đồ phân vùng cấu trúc ĐCTV ............................................................38 Hình 2.22. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ......41 Hình 2.23. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận.......................................................................................41 Hình 2.24. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Lũy và phụ cận ........................43 Hình 2.25. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận ............................................................................................................44 Hình 2.26. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...........46 Hình 2.27. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết- Cà Ty .............................................................................................47 Hình 2.28. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Cái Phan Thiết – Cà Ty...........49 Hình 2.29. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Dinh - Phan ...49 Hình 2.30. Ảnh công trình sử dụng nguồn NDĐ khai thác sa khoáng ở dải ven biển Bình Thuận ..............................................................................................52 Hình 3.1. Kiểu sân cân bằng ....................................................................................55 Hình 3.2. Sơ đồ bố trí sân cân bằng .........................................................................58 Hình 3.3. Đồ thị diễn biến MN giếng quan trắc, sân cân bằng Phƣớc Thuận .........58 Hình 3.4. Đồ thị diễn biến MN tại các giếng quan trắc, sân cân bằng Tấn Tài .......59 Hình 3.5. Đồ thị cao độ MN trung bình tháng tại lỗ khoan nội suy G10’ ...............61 v Hình 3.6. Đồ thị cao độ MN trung bình tháng tại lỗ khoan nội suy G3’ .................61 Hình 3.7. Sơ đồ phân vùng đánh giá trữ lƣợng khai thác NDĐ trong vùng nghiên cứu ...........................................................................................................65 Hình 3.8. Sơ đồ giới hạn vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận sử dụng đánh giá TLNDĐ bằng mô hình .............................................................................66 Hình 3.9. Đồ thị quan hệ giữa lƣợng cung cấp thấm của nƣớc mƣa cho NDĐ và hệ số thấm đất đá bề mặt ..............................................................................67 Hình 3.10. Sơ đồ phân vùng bổ cập của nƣớc mƣa cho NDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận.......................................................................................68 Hình 3.11. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ..70 Hình 3.12. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .......................................................................71 Hình 3.13. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ..............................................................71 Hình 3.14. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .......................................................................72 Hình 3.15. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .......................................................................72 Hình 3.16. Vị trí các giếng khai thác trong vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ..73 Hình 3.17. Sơ đồ hoá biên GHB vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ...................74 Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 LVS Cái Phan Rang và phụ cận..............................................................................75 Hình 3.19. Đồ thị dao động mực nƣớc tính toán và quan trắc thực tế LVS Cái Phan Rang và phụ cận.......................................................................................75 Hình 3.20. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 LVS Cái Phan Rang và phụ cận..............................................................................76 Hình 3.21. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 LVS Cái Phan Rang và phụ cận..............................................................................76 vi Hình 3.22. Sơ đồ giới hạn vùng LVS Lũy và phụ cận sử dụng đánh giá TLNDĐ bằng mô hình ...........................................................................................77 Hình 3.23. Sơ đồ phân vùng bổ cập NDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận .....................78 Hình 3.24. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận ....................80 Hình 3.25. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Lũy và phụ cận.........................................................................................81 Hình 3.26. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 2) vùng LVS Lũy và phụ cận.........................................................................................81 Hình 3.27. Phân vùng hệ số nhả nƣớc của trầm tích Holocen (lớp 1) vùng LVS Lũy và phụ cận ................................................................................................82 Hình 3.28. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc trầm tích Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Lũy và phụ cận.........................................................................................82 Hình 3.29. Sơ đồ giếng khai thác vùng LVS Lũy và phụ cận ...................................83 Hình 3.30. Sơ đồ điều kiện biên vùng LVS Lũy và phụ cận .....................................83 Hình 3.31. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 vùng LVS Lũy và phụ cận ................................................................................84 Hình 3.32. Đồ thị dao động mực nƣớc tính toán và quan trắc thực tế vùng LVS Lũy và phụ cận ................................................................................................84 Hình 3.33. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 vùng LVS Lũy và phụ cận.........................................................................................85 Hình 3.34. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 vùng LVS Lũy và phụ cận.........................................................................................85 Hình 3.35. Sơ đồ giới hạn LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty sử dụng để đánh giá TLNDĐ bằng mô hình .............................................................................86 Hình 3.36. Sơ đồ phân vùng bổ cập NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty .........87 Hình 3.37. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty........88 Hình 3.38. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................89 vii Hình 3.39. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...................................................................90 Hình 3.40. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...................................................................90 Hình 3.41. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...................................................................90 Hình 3.42. Sơ đồ vị trí GK khai thác NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết – Cà Ty.......91 Hình 3.43. Sơ đồ điều kiện biên vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ........................91 Hình 3.44. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...................................................................92 Hình 3.45. Đồ thị dao động MN tính toán và quan trắc thực tế vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty............................................................................................92 Hình 3.46. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................93 Hình 3.47. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................93 Hình 3.48. Sơ đồ giới hạn vùng LVS Phan - sông Dinh sử dụng đánh giá TLNDĐ bằng mô hình ............................................................................................94 Hình 3.49. Sơ đồ phân vùng bổ cập nƣớc mƣa cho NDĐ vùng LVS Phan - Dinh ...95 Hình 3.50. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Phan - sông Dinh .................96 Hình 3.51. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Phan - Dinh ..............................................................................................97 Hình 3.52. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Phan - Dinh ......................................................................................97 Hình 3.53. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Holocen (lớp 1) vùng LVS Phan - Dinh ..............................................................................................98 Hình 3.54. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Phan - Dinh ..............................................................................................98 Hình 3.55. Sơ đồ vị trí GK khai thác NDĐ vùng LVS Phan - Dinh .........................98 viii Hình 3.56. Sơ đồ điều kiện biên của vùng LVS Phan - Dinh ....................................99 Hình 3.57. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 vùng LVS Phan - Dinh .....................................................................................99 Hình 3.58. Đồ thị dao động MN tính toán và quan trắc thực tế tại giếng quan vùng LVS Phan - Dinh .....................................................................................99 Hình 3.59. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 vùng LVS Phan - Dinh ............................................................................................100 Hình 3.60. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 vùng LVS Phan - Dinh ............................................................................................100 Hình 4.1. Sơ đồ phân vùng mô đun dòng ngầm vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .104 Hình 4.2. Sơ đồ phân vùng mô đun dòng ngầm vùng LVS Lũy và phụ cận .........106 Hình 4.3. Sơ đồ phân vùng mô đun dòng ngầm vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ..108 Hình 4.4. Sơ đồ phân vùng mô đun dòng ngầm vùng LVS Phan - Dinh ..............110 Hình 5.1. Cấu tạo tƣờng chắn nông để giảm lƣợng nƣớc thoát ra biển .................119 Hình 5.2. Cấu tạo tƣờng chắn sâu để giảm lƣợng nƣớc thoát ra biển ...................119 Hình 5.3. Tuyến tƣờng chắn, giảm lƣợng nƣớc thoát ra biển trên vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận............................................................................119 Hình 5.4. Tuyến tƣờng chắn, giảm lƣợng nƣớc thoát ra biển trên vùng LVS Lũy đến LVS sông Phan - Dinh ....................................................................120 ix Danh mục các bảng số liệu Bảng 2.1. Biến động mực NDĐ của tầng chứa nƣớc qh năm 2010 và cao độ địa hình trong LVS Cái Phan Rang ...............................................................25 Bảng 2.2. Lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Rang và phụ cận .....................................................................................................26 Bảng 2.3. Lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận ........27 Bảng 2.4. Lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Thiết Sông Cà Ty ..............................................................................................28 Bảng 2.5. Lƣợng mƣa TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Rang và phụ cận .....................................................................................................30 Bảng 2.6. Lƣợng mƣa TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận .....31 Bảng 2.7. Lƣợng mƣa và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty .........31 Bảng 2.8. Mực nƣớc sông trung bình tháng và mực nƣớc tại giếng quan trắc, LVS Cái Phan Rang và phụ cận .......................................................................33 Bảng 2.9. Mực nƣớc sông TB tháng và mực NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận ..........34 Bảng 3.1. Tổng hợp cao độ MN thực đo tại sân cân bằng Phƣớc Thuận ................59 Bảng 3.2. Tổng hợp cao độ MN thực đo tại sân cân bằng Tấn Tài .........................59 Bảng 3.3. Tổng hợp cao độ MN nội suy tại sân cân bằng Phƣớc Thuận .................60 Bảng 3.4. Tổng hợp cao độ MN nội suy tại sân cân bằng Tấn Tài ..........................60 Bảng 3.5. Tổng hợp bƣớc thời gian phục vụ tính toán tại sân cân bằng Phƣớc Thuận ....61 Bảng 3.6. Tổng hợp bƣớc thời gian phục vụ tính toán tại sân cân bằng Tấn Tài ........61 Bảng 3.7. Tổng hợp khoảng cách các giếng quan trắc tại sân cân bằng Phƣớc Thuận, Tấn Tài.........................................................................................62 Bảng 3.8. Tổng hợp MN và bề dày tầng chứa nƣớc trong các giếng quan trắc thuộc sân cân bằng Phƣớc Thuận ......................................................................62 Bảng 3.9. Tổng hợp MN và bề dày tầng chứa nƣớc trong các giếng quan trắc thuộc sân cân bằng Tấn Tài ...............................................................................62 Bảng 3.10.Tổng hợp lƣợng cung cấp của nƣớc mƣa từ tháng 11/2012 đến tháng 10/2013 tại sân cân bằng Phƣớc Thuận ...................................................63 x Bảng 3.11.Tổng hợp lƣợng cung cấp thấm của nƣớc mƣa từ tháng 11/2012 đến tháng 10/2013 tại sân cân bằng Tấn Tài ..................................................63 Bảng 3.12.Kết quả tính lƣợng cung cấp thấm, hệ số thấm đất đá bề mặt .................67 Bảng 3.13.Lƣợng mƣa TB tháng, giai đoạn từ 2003-2013 .......................................69 Bảng 3.14.Giá trị bổ cập của nƣớc mƣa vào mô hình ...............................................69 Bảng 3.15.Lƣợng bốc hơi TB tháng thời kỳ 2003-2013 trạm Phan Rang ................69 Bảng 3.16.Giá trị bốc hơi vào mô hình LVS Cái Phan Rang và phụ cận .................70 Bảng 3.17.Hiện trạng khai thác NDĐ trong các tầng chứa nƣớc bở rời vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .......................................................................73 Bảng 3.18.Tổng hợp trữ lƣợng khai thác tiềm năng và trữ lƣợng khai thác dự báo vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .....................................................76 Bảng 3.19.Lƣợng mƣa TB tháng thời kỳ 2003–2013 trạm khí tƣợng sông Mao .....78 Bảng 3.20.Giá trị bổ cập của nƣớc mƣa vào mô hình ...............................................79 Bảng 3.21.Lƣợng bốc hơi TB tháng giai đoạn 2003-2013 trạm Phan Thiết ............79 Bảng 3.22.Giá trị bốc hơi vào mô hình LVS Lũy và phụ cận...................................80 Bảng 3.23.Hệ số thấm của đất đá các tầng chứa nƣớc LVS Lũy và phụ cận ...........81 Bảng 3.24.Hiện trạng khai thác NDĐ trong các tầng chứa nƣớc bở rời ...................83 Bảng 3.25.Tổng hợp trữ lƣợng khai thác tiềm năng và trữ lƣợng khai thác dự báo vùng LVS Lũy và phụ cận .......................................................................85 Bảng 3.26.Lƣợng mƣa TB tháng thời kỳ 2003-2013 trạm khí tƣợng Phan Thiết ....87 Bảng 3.27.Giá trị bổ cập của nƣớc mƣa vào mô hình ...............................................87 Bảng 3.28.Lƣợng bốc hơi TB tháng thời kỳ 2003-2013 trạm Phan Thiết ................88 Bảng 3.29.Giá trị bốc hơi vào mô hình LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ......................88 Bảng 3.30.Hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty .....89 Bảng 3.31.Hiện trạng khai thác NDĐ trong các tầng chứa nƣớc bở rời ...................91 Bảng 3.32.Tổng hợp trữ lƣợng khai thác tiềm năng và trữ lƣợng khai thác dự báo vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ..........................................................93 Bảng 3.33.Lƣợng mƣa TB tháng thời kỳ 2003-2013 trạm khí tƣợng Phan Thiết ....95 Bảng 3.34.Giá trị bổ cập của nƣớc mƣa vào mô hình ...............................................95 xi Bảng 3.35.Lƣợng bốc hơi TB tháng thời kỳ 2003-2013 trạm Phan Thiết ................96 Bảng 3.36.Giá trị bốc hơi vào mô hình vùng LVS Phan - Dinh ...............................97 Bảng 3.37.Tổng hợp trữ lƣợng khai thác tiềm năng và trữ lƣợng khai thác dự báo vùng LVS Phan – Dinh ..........................................................................100 Bảng 4.1. Các thành phần tham gia trữ lƣợng khai thác tiềm năng NDĐ trên LVS Cái Phan Rang và phụ cận .....................................................................104 Bảng 4.2. Các thành phần tham gia TLKTTN NDĐ trên LVS Lũy và phụ cận .........106 Bảng 4.3. Các thành phần tham gia TLKTTN NDĐ trên LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ...........................................................................................................107 xii NHỮNG TỪ VIẾT TẮT ĐCCT Địa chất công trình ĐCTV Địa chất thủy văn GHB General head boundary (biên tổng hợp) KT Khai thác LVS Lƣu vực sông LK Lỗ khoan MĐC Mỏ địa chất MN Mực nƣớc NDĐ Nƣớc dƣới đất PGS Phó Giáo sƣ PR-TC Phan Rang-Tháp Chàm QĐ Quyết định QT Quan trắc SCB Sân cân bằng TB Trung bình TCN Tầng chứa nƣớc TLNDĐ Trữ lƣợng nƣớc dƣới đất TLTN Trữ lƣợng tiềm năng TS Tiến sỹ TTg Thủ tƣớng 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Nƣớc là yếu tố thiết yếu của cuộc sống và chúng ta thƣờng nhầm tƣởng xung quanh ta rất nhiều nƣớc, nhƣng thực tế có 97,5% lƣợng nƣớc trên thế giới là nƣớc mặn và chúng hầu hết đƣợc chứa ở đại dƣơng, chỉ có 2,5% lƣợng nƣớc trên thế giới là nƣớc ngọt, trong đó: 70% là nằm trong tuyết và núi băng; 29,7% là NDĐ, chỉ 0,3% lƣợng nƣớc ngọt đƣợc chứa trong các hệ thống sông, hồ chứa và nguồn nƣớc đã bị suy giảm, ô nhiễm ở nhiều nơi trên thế giới. Theo tài liệu trình bày tại Ngày nƣớc thế giới tháng 3 năm 2012 ở Marceille, Cộng hòa Pháp: "Mỗi phút có 7 ngƣời chết vì nƣớc bẩn". Nhƣ vậy, dƣới góc độ toàn cầu, thấy rằng nguồn nƣớc ngọt là không phong phú, cần phải đƣợc bảo vệ và sử dụng tiết kiệm, có hiệu quả. Bên cạnh đó, tranh chấp nguồn nƣớc cũng xảy ra ở nhiều nơi nhƣ: ở Trung Đông, vùng đất khô cằn, ít sông, suối và các quốc gia khan hiếm nƣớc (dƣới 1000 m3/năm cho một ngƣời dân) đang ngày càng tăng ở vùng lƣu vực sông (LVS) Tigris và Euphrates bắt nguồn trên đất Thổ Nhĩ Kỳ chảy qua Syria rồi hợp lại với nhau ở Iraq và chảy ra biển. Năm 1990, khi Thổ Nhĩ Kỳ ngăn dòng Euphrates để lấy nƣớc đổ vào hồ chứa đập Ataturk thì chiến tranh giữa Thổ Nhĩ Kỳ và hai nƣớc vùng hạ lƣu gần nhƣ bùng nổ; ở khu vực Châu Á, tranh chấp nguồn nƣớc cũng xảy ra nhiều nơi, sông Mê Kông bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy qua các nƣớc Mianma, Lào, Campuchia, Việt Nam, tranh chấp nguồn nƣớc cũng xảy ra khi Lào xây dựng thủy điện Xiabury, Thái Lan xây dựng công trình chuyển nƣớc ở Campuchia... Ở trong nƣớc, xảy ra cạnh tranh, tranh chấp nguồn nƣớc trên LVS Vu Gia – Thu Bồn, sông Sê San và có nhiều công trình chuyển nƣớc nhằm chia sẻ nguồn nƣớc ở nơi nhiều nƣớc cho nơi ít nƣớc nhƣ ở LVS Đồng Nai chuyển nƣớc sang LVS Cái Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận. Tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận nằm ở vùng Cực Nam Trung bộ, là vùng đặc biệt khan hiếm về nguồn nƣớc và đƣợc xếp vào vùng sa mạc hóa theo Quyết 2 định số 204/2006/QĐ-TTg ngày 02/9/2006 của Thủ tƣớng Chính phủ. Vùng nghiên cứu đƣợc thực hiện ở khu vực tồn tại các đất đá bở rời thuộc 4 LVS chính ven biển tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận, gồm: LVS Cái Phan Rang và phụ cận; LVS Lũy và phụ cận; LVS Cái Phan Thiết-sông Cà Ty; LVS Phan-sông Dinh. Vùng nghiên cứu có diện tích khoảng 4,2 nghìn km2. Nếu tính lƣợng sinh thủy hàng năm do mƣa trong vùng khoảng 4,8 tỷ m3. Về nguồn nƣớc dƣới đất (NDĐ) trong vùng nghiên cứu tồn tại chủ yếu trong tầng chứa nƣớc trầm tích Đệ tứ không phân chia, Holocen, Pleistocen. Mặc dù, có hệ thống sông tƣơng đối dày và có các tầng chứa nƣớc, nhƣng vùng nghiên cứu thƣờng xuyên thiếu nƣớc vào mùa khô. Hiện tƣợng này có thể do các nguyên nhân: đặc điểm tầng, phức hệ chứa nƣớc; dễ tiếp nhận nƣớc thấm từ bề mặt và dễ thoát nƣớc ra sông ra biển; tiếp nhận nƣớc mƣa ngấm không nhiều do tầng chứa mỏng chỉ trữ đƣợc ít nƣớc; hoặc lớp đất mặt thấm nƣớc yếu nên hình thành dòng chảy mặt lớn và thoát ra biển nhanh do địa hình dốc. Do đó, luận án “Nghiên cứu đặc điểm hình thành trữ lƣợng nƣớc dƣới đất lƣu vực sông ven biển tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận” là cần thiết để tìm lời giải cho các vấn đề nêu trên. 2. Mục đích và nội dung nhiệm vụ nghiên cứu Mục đích: Xác định đƣợc đặc điểm hình thành trữ lƣợng NDĐ tại các LVS ven biển tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận, từ đó đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng và bảo vệ hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc phục vụ phát triển bền vững kinh tế xã hội của lƣu vực. Nội dung nghiên cứu: Để thực hiện đƣợc mục đích nghiên cứu nêu trên, nội dung nghiên cứu của luận án đƣợc xác định nhƣ sau: Nghiên cứu các tài liệu hiện có về đặc điểm tự nhiên, đặc điểm địa chất thủy văn (ĐCTV) để xác định hƣớng nghiên cứu và các thí nghiệm bổ sung ở thực địa để đảm bảo mục đích nghiên cứu. Nghiên cứu đặc điểm ĐCTV và ảnh hƣởng của các nhân tố đến sự hình 3 thành trữ lƣợng NDĐ trên 4 vùng LVS: Cái Phan Rang và phụ cận, Lũy và phụ cận, Cái Phan Thiết- sông Cà Ty, Phan - sông Dinh thuộc vùng nghiên cứu. Nghiên cứu đánh giá các thành phần tham gia hình thành trữ lƣợng NDĐ. Nghiên cứu xây dựng phƣơng án khai thác, sử dụng và bảo vệ hợp lý nguồn NDĐ vùng nghiên cứu. Với các nội dung nghiên cứu nêu trên, luận án đã thực hiện một số nhiệm vụ chủ yếu sau: - Thu thập và nghiên cứu tài liệu về sự hình thành trữ lƣợng NDĐ trên thế giới và ở Việt Nam. - Thu thập, hệ thống hóa các kết quả nghiên cứu trong vùng nghiên cứu. - Phân tích, lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu thực địa bổ sung để có số liệu thực hiện mục đích nghiên cứu, gồm: khảo sát xác định vị trí công trình nghiên cứu thực địa; đổ nƣớc thí nghiệm thấm lớp đất đá bề mặt; đo địa vật lý; khoan giếng quan trắc; trắc địa; quan trắc mực NDĐ; khảo sát chất lƣợng nƣớc, hiện trạng khai thác NDĐ. - Tổng hợp, phân tích, đánh giá và tính toán kết quả nghiên cứu của luận án. - Hội thảo, tham vấn ý kiến chuyên gia để hoàn thiện kết quả nghiên cứu. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: trữ lƣợng NDĐ trong các thành tạo đất đá bở rời có khả năng chứa nƣớc. Phạm vi nghiên cứu: các thành tạo đất đá bở rời thuộc 4 vùng LVS chính ven biển thuộc địa bàn tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận, gồm: LVS Cái Phan Rang và phụ cận, Lũy và phụ cận, Cái Phan Thiết- sông Cà Ty, Phan - sông Dinh. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Các phƣơng pháp nghiên cứu chủ yếu đƣợc sử dụng, gồm: Phƣơng pháp thu thập xử lý và tổng hợp tài liệu: sử dụng xuyên suốt trong quá trình thực hiện luận án, bao gồm việc thu thập các tài liệu trong và ngoài nƣớc 4 hiện có liên quan đến trữ lƣợng khai thác NDĐ, các phần mềm về mô hình của lĩnh vực ĐCTV đã và đang đƣợc áp dụng trên thế giới, các tƣ liệu khí tƣợng, thủy văn, địa chất, ĐCTV, môi trƣờng, hiện trạng khai thác và nhu cầu sử dụng nƣớc tại vùng nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu thực địa: điều tra, phỏng vấn, thí nghiệm phân tích chất lƣợng nƣớc tại hiện trƣờng; thăm dò địa vật lý xác định địa tầng bổ sung một số tuyến nghiên cứu; khoan lắp đặt giếng quan trắc; bơm nƣớc thí nghiệm để xác định thông số ĐCTV tại giếng quan trắc; quan trắc tự động mực nƣớc (MN) tại giếng khoan. Phƣơng pháp phân tích thống kê: sử dụng phân tích các số liệu, phân tích các quan hệ để tìm mối quan hệ giữa mực NDĐ và lƣợng mƣa, mực NDĐ và lƣợng bốc hơi; quan hệ giữa cấu trúc chứa nƣớc và khả năng khai thác. Phƣơng pháp tƣơng tự ĐCTV: đƣợc sử dụng để xác định mối quan hệ giữa lƣợng cung cấp của nƣớc mƣa cho NDĐ và hệ số thấm của lớp đất đá bề mặt cho các vùng nghiên cứu. Phƣơng pháp GIS: đã áp dụng để xây dựng các bản đồ ĐCTV bồn chứa nƣớc, sơ đồ phân vùng cung cấp của nƣớc mƣa cho NDĐ, sơ đồ phân vùng hệ số thấm, hệ số nhả nƣớc,... của vùng nghiên cứu. Phƣơng pháp mô hình: tác giả đã sử dụng mô hình Modflow để mô hình hóa các tầng chứa nƣớc trong các vùng nghiên cứu (vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cân, vùng LVS Lũy và phụ cận, vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty và vùng LVS Phan - Dinh) và tính toán trữ lƣợng tiềm năng, dự báo trữ lƣợng khai thác. Các phƣơng pháp đánh giá trữ lƣợng NDĐ: trong luận án này tác giả đã sử dụng phƣơng pháp thủy động lực để tính lƣợng cung cấp của nƣớc mƣa cho NDĐ. Phƣơng pháp chuyên gia: trong quá trình làm luận án tác giả đã tổ chức 02 lần hội thảo xin ý kiến các chuyên gia về đặc điểm cấu trúc ĐCTV trong vùng nghiên cứu, về nguồn hình thành trữ lƣợng NDĐ trong vùng nghiên cứu, về luận điểm của luận án, về bố cục của luận án,.... 5 5. Cơ sở tài liệu Kết quả nghiên cứu của luận án đƣợc thực hiện trên cơ sở các kết quả hiện có về phƣơng pháp đánh giá sự hình thành trữ lƣợng NDĐ trên thế giới và ở Việt Nam; tài liệu điều tra ĐCTV khu vực, kết quả tìm kiếm thăm dò NDĐ, số liệu khí tƣợng thủy văn, địa hình, kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu và trên cơ sở kết quả nghiên cứu của tác giả tại hiện trƣờng, gồm: - Kết quả đo sâu đối xứng ở 520 điểm trong vùng đất đá bở rời thuộc LVS Cái Phan Rang. - Kết quả đổ nƣớc thí nghiệm tại 92 điểm để xác định hệ số thấm bề mặt. - Kết quả khoan, thí nghiệm ĐCTV tại 26 lỗ khoan, phân chia thành 4 chùm thí nghiệm, 2 tuyến lỗ khoan, 2 sân cân bằng vùng LVS Cái Phan Rang và 16 lỗ khoan đơn, nghiên cứu tầng chứa nƣớc Pleistocen và Holocen. - Kết quả quan trắc mực nƣớc tại 26 giếng quan trắc trong thời gian 01 năm thủy văn để tính toán lƣợng cung cấp thấm và để chỉnh lý mô hình đánh giá. - Kết quả đo trắc địa 26 giếng khoan quan trắc, kết quả khảo sát địa tầng tại 25 điểm, đo đạc mực nƣớc tại 70 giếng khoan khai thác hiện có, kết quả khảo sát tổng khoáng hóa tại 140 giếng khoan hiện có trong vùng nghiên cứu. 6. Các luận điểm bảo vệ Kết quả nghiên cứu của luận án đã chứng minh đƣợc 2 luận điểm sau: Luận điểm 1: NDĐ trong vùng nghiên cứu đƣợc hình thành chủ yếu từ sự cung cấp của nƣớc mƣa chiếm 42,3%, nƣớc sông 34,9%, dòng chảy từ bên sƣờn 2,6% và hao hụt trữ lƣợng tĩnh 20,3%. Sự hình thành này chịu ảnh hƣởng lớn của các yếu tố địa hình, bề mặt đá gốc, mƣa, bốc hơi. Luận điểm 2: trữ lƣợng khai thác tiềm năng NDĐ LVS ven biển tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận 844.192m3/ngày, tập trung chủ yếu trong trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ, ở các cồn cát ven biển NDĐ có trữ lƣợng lớn hơn nhiều so với vùng rìa. Trữ lƣợng khai thác dự báo trong vùng nghiên cứu 229.783m3/ngày, trong đó nhỏ nhất ở LVS Cái Phan Rang và phụ cận 27.669m3/ngày, lớn nhất ở LVS Lũy và phụ cận 81.349m3/ngày.