Tổng quan nghiên cứu

Khai thác mỏ đá Núi Nứa tại phường Xuân Lập, TP. Long Khánh, tỉnh Đồng Nai là một hoạt động kinh tế quan trọng với công suất thiết kế 750 nghìn m³/năm và trữ lượng khai thác khoảng 19 triệu m³, tuổi thọ mỏ dự kiến gần 26 năm. Tuy nhiên, quá trình khai thác đã gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là tầng chứa nước Bazan Olivin – nguồn nước ngầm chính trong khu vực. Việc khai thác diễn ra dưới mực nước ngầm hiện hữu, dẫn đến hạ thấp mực nước dưới đất, gây khó khăn trong công tác bơm hút và tháo khô moong khai thác, đồng thời ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của các hộ dân xung quanh.

Mục tiêu nghiên cứu là tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai thác mỏ đá Núi Nứa đến tầng chứa nước Bazan Olivin trong phạm vi bán kính 1 km từ tâm ranh giới khai thác, dựa trên dữ liệu thu thập từ 65 giếng khoan thăm dò, 2 giếng bơm hút thí nghiệm và 3 giếng quan trắc. Nghiên cứu sử dụng phần mềm GMS để xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất ở trạng thái ổn định, nhằm dự báo biến động mực nước và đánh giá tác động môi trường trong giai đoạn khai thác từ cote +80m xuống +40m.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào tầng chứa nước Bazan Olivin tại khu vực mỏ Núi Nứa, nơi có điều kiện địa chất thủy văn đơn giản với mức độ chứa nước trung bình. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước ngầm, đảm bảo khai thác mỏ hiệu quả và bền vững, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và cộng đồng dân cư địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết địa chất thủy văn: Phân tích đặc tính chứa nước, thấm nước của đá bazan olivin – pyroxen, xác định mực nước tĩnh, lưu lượng và hệ số thấm tầng chứa nước.
  • Định luật Darcy: Mô tả vận tốc thấm nước dưới đất tỷ lệ thuận với gradient thủy lực, là cơ sở cho mô hình dòng chảy nước dưới đất.
  • Mô hình dòng chảy nước dưới đất (MODFLOW): Giải phương trình vi phân dòng chảy nước ngầm trong môi trường không đồng nhất và dị hướng, sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn để mô phỏng sự phân bố mực nước và dòng chảy.
  • Phương pháp Duypuy và Jacob: Xác định các thông số địa chất thủy văn như hệ số thấm, bán kính ảnh hưởng, lưu lượng bơm hút dựa trên kết quả bơm thí nghiệm.

Các khái niệm chính bao gồm: tầng chứa nước Bazan Olivin, mực nước tĩnh, hệ số thấm, mô hình khái niệm dòng chảy, điều kiện biên mô hình, và các thông số thủy văn.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ 65 giếng khoan thăm dò, 2 giếng bơm hút thí nghiệm, 3 giếng quan trắc, cùng các báo cáo khảo sát địa chất thủy văn và khí tượng thủy văn khu vực giai đoạn 2010-2024.
  • Phương pháp phân tích:
    • Thống kê, phân tích dữ liệu mực nước, lưu lượng, chất lượng nước.
    • Quan trắc mực nước và bơm hút nước thí nghiệm để xác định thông số thủy văn.
    • Xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất bằng phần mềm GMS, sử dụng mô hình khái niệm và phương pháp sai phân hữu hạn để giải phương trình dòng chảy.
  • Timeline nghiên cứu:
    • Thu thập và phân tích dữ liệu từ tháng 9/2023 đến tháng 7/2024.
    • Quan trắc mực nước và bơm hút thí nghiệm từ tháng 7/2022 đến 12/2022.
    • Xây dựng và hiệu chỉnh mô hình dòng chảy nước dưới đất trong năm 2024.

Phương pháp chọn mẫu dựa trên các giếng khoan đại diện cho khu vực khai thác và vùng lân cận, đảm bảo tính liên tục và độ tin cậy của dữ liệu. Việc sử dụng phần mềm GMS giúp mô phỏng chính xác sự biến động mực nước và dự báo tác động khai thác mỏ đến tầng chứa nước.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hạ thấp mực nước dưới đất do khai thác mỏ: Mực nước tĩnh trong khu vực mỏ dao động từ +140,8m đến +109,3m. Quá trình bơm hút tháo khô moong khai thác đã làm giảm mực nước từ +90m xuống +79m trong khoảng 6 tháng (07/2022 – 12/2022), với tổng lượng nước bơm tháo khoảng 3.505.140 m³. Diện tích ảnh hưởng hạ thấp mực nước ước tính trong phạm vi bán kính 1 km từ tâm mỏ.

  2. Thông số địa chất thủy văn tầng chứa nước Bazan Olivin: Hệ số thấm trung bình khoảng 0,38 m/ngày, lưu lượng thấm dao động từ 0,44 đến 1,21 l/s/m. Mực nước tầng chứa nước có sự biến động theo mùa, chịu ảnh hưởng chủ yếu từ lượng mưa và hoạt động khai thác.

  3. Mô hình dòng chảy nước dưới đất: Kết quả mô hình GMS cho thấy mực nước ngầm giảm dần từ Bắc về Nam – Tây Nam theo hướng địa hình, với mực nước dao động từ +110m đến +140m. Mô hình dự báo khi khai thác mở rộng xuống cote +40m sẽ tiếp tục làm giảm mực nước ngầm, ảnh hưởng đến các giếng nước dân sinh trong khu vực.

  4. Chất lượng nước dưới đất: Các chỉ tiêu quan trắc nước thải tại mỏ đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT, tuy nhiên nguy cơ ô nhiễm do thuốc mìn, dầu mỡ và các chất thải khác vẫn tồn tại nếu không kiểm soát tốt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc hạ thấp mực nước là do hoạt động bơm hút tháo khô moong khai thác nhằm đảm bảo tiến độ và an toàn khai thác. So với các nghiên cứu tương tự trong ngành khai thác đá xây dựng, mức độ ảnh hưởng mực nước ngầm tại Núi Nứa tương đối điển hình, phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn đơn giản của tầng Bazan Olivin.

Việc sử dụng mô hình dòng chảy nước dưới đất giúp minh họa rõ ràng sự phân bố mực nước và dự báo tác động khai thác, có thể trình bày qua bản đồ đẳng mực và biểu đồ biến động mực nước theo thời gian. Kết quả này hỗ trợ việc ra quyết định quản lý tài nguyên nước và điều chỉnh công tác khai thác phù hợp.

Mặc dù chất lượng nước hiện tại đạt chuẩn, nhưng việc hạ thấp mực nước có thể tạo điều kiện cho các chất ô nhiễm xâm nhập sâu hơn vào tầng chứa nước, đòi hỏi cần có các biện pháp giám sát và xử lý môi trường chặt chẽ hơn trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa công tác bơm hút tháo khô: Điều chỉnh công suất và thời gian bơm hút để hạn chế hạ thấp mực nước quá mức, giảm thiểu ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm và sinh hoạt dân cư. Thực hiện trong vòng 1-2 năm tới, do Công ty khai thác mỏ phối hợp với cơ quan quản lý địa phương.

  2. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước và chất lượng nước ngầm liên tục: Lắp đặt thêm các giếng quan trắc và thiết bị đo tự động để theo dõi biến động mực nước và phát hiện sớm các dấu hiệu ô nhiễm. Thời gian triển khai trong 6 tháng, do đơn vị tư vấn môi trường và chủ đầu tư thực hiện.

  3. Áp dụng các biện pháp xử lý và ngăn ngừa ô nhiễm nước dưới đất: Kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng thuốc mìn, xử lý nước thải và chất thải tại mỏ, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn môi trường. Thực hiện liên tục trong suốt quá trình khai thác, do Công ty khai thác và cơ quan chức năng giám sát.

  4. Đào tạo và nâng cao nhận thức cộng đồng dân cư: Tổ chức các chương trình tuyên truyền về bảo vệ nguồn nước ngầm, hướng dẫn sử dụng nước tiết kiệm và an toàn. Thời gian thực hiện trong 1 năm, do chính quyền địa phương phối hợp với các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý khai thác nước ngầm và bảo vệ môi trường khu vực mỏ.

  2. Chủ đầu tư và doanh nghiệp khai thác mỏ: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến nguồn nước và đảm bảo khai thác bền vững.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật địa chất, môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình dòng chảy nước dưới đất và phân tích tác động khai thác mỏ.

  4. Cộng đồng dân cư địa phương: Hiểu rõ ảnh hưởng của hoạt động khai thác mỏ đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất, từ đó có biện pháp ứng phó phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

  1. Khai thác mỏ đá Núi Nứa ảnh hưởng như thế nào đến mực nước ngầm?
    Hoạt động bơm hút tháo khô moong khai thác làm hạ thấp mực nước ngầm từ +90m xuống +79m trong 6 tháng, ảnh hưởng đến các giếng nước dân sinh trong bán kính 1 km.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá tác động đến nước dưới đất?
    Nghiên cứu sử dụng phương pháp bơm hút thí nghiệm, quan trắc mực nước và mô hình dòng chảy nước dưới đất bằng phần mềm GMS dựa trên định luật Darcy và phương pháp sai phân hữu hạn.

  3. Chất lượng nước dưới đất tại khu vực mỏ có đảm bảo an toàn không?
    Các chỉ tiêu quan trắc nước thải đều nằm trong giới hạn cho phép theo quy chuẩn quốc gia, tuy nhiên cần giám sát liên tục để phòng ngừa ô nhiễm do hoạt động khai thác.

  4. Làm thế nào để giảm thiểu ảnh hưởng của khai thác mỏ đến nguồn nước ngầm?
    Tối ưu hóa công tác bơm hút, xây dựng hệ thống giám sát, kiểm soát chất thải và nâng cao nhận thức cộng đồng là các giải pháp hiệu quả.

  5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các khu vực khai thác mỏ khác không?
    Phương pháp và mô hình nghiên cứu có thể áp dụng cho các khu vực có điều kiện địa chất thủy văn tương tự, giúp đánh giá và quản lý tác động khai thác mỏ đến nước dưới đất.

Kết luận

  • Hoạt động khai thác mỏ đá Núi Nứa đã làm hạ thấp mực nước tầng chứa Bazan Olivin, ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm trong khu vực bán kính 1 km.
  • Thông số địa chất thủy văn được xác định chính xác qua bơm hút thí nghiệm và quan trắc, với hệ số thấm trung bình 0,38 m/ngày.
  • Mô hình dòng chảy nước dưới đất bằng phần mềm GMS mô phỏng hiệu quả sự biến động mực nước và dự báo tác động khai thác trong tương lai.
  • Chất lượng nước dưới đất hiện đạt chuẩn, nhưng cần giám sát và kiểm soát chặt chẽ để tránh ô nhiễm.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm bảo vệ nguồn nước ngầm, đảm bảo khai thác mỏ bền vững và an toàn cho cộng đồng.

Next steps: Triển khai hệ thống giám sát, tối ưu hóa bơm hút và nâng cao nhận thức cộng đồng trong vòng 1-2 năm tới.

Call-to-action: Các nhà quản lý, doanh nghiệp khai thác và cộng đồng dân cư cần phối hợp chặt chẽ để bảo vệ nguồn nước ngầm và phát triển bền vững khu vực mỏ Núi Nứa.