Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận" được thực hiện bởi Nghiên cứu sinh Nguyễn Thế Chuyên, thuộc chuyên ngành Địa lý tài nguyên và môi trường (mã số 9 44 0220) tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Quý Nhân và PGS.TS Phan Thị Thanh Hằng.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Khu vực ven biển hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, nơi có đặc điểm khí hậu khô hạn khắc nghiệt và lượng mưa trung bình hàng năm thuộc nhóm thấp nhất cả nước. Nguồn nước dưới đất tại đây đóng vai trò quyết định trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt, nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, tình trạng hạn hán kéo dài kết hợp với việc khai thác nước ngầm quá mức, thiếu quy hoạch đã dẫn đến sự suy giảm nghiêm trọng về cả trữ lượng lẫn chất lượng nước, làm gia tăng hiện tượng xâm nhập mặn (XNM).

Mặc dù các nghiên cứu về ranh giới mặn - nhạt đã được thực hiện từ trước, nhưng sự dịch chuyển của "nêm mặn - nhạt" dưới tác động tổng hợp của biến đổi khí hậu (BĐKH), nước biển dâng (NBD) và sự suy giảm nguồn bổ cập vẫn là khoảng trống nghiên cứu lớn tại Việt Nam. Việc thiếu các đánh giá định lượng về mức độ dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước (TCN) ven biển dẫn đến nhiều công trình khai thác nước ngầm nhanh chóng bị nhiễm mặn sau một thời gian vận hành.

Mục tiêu nghiên cứu

Xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn về nghiên cứu, đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ven biển trên cơ sở phân tích các yếu tố địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trường, biến đổi khí hậu và nước biển dâng tại vùng Ninh Thuận, Bình Thuận.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Luận án xác định 7 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Tổng quan nghiên cứu, xây dựng cơ sở lý luận về phân tích, đánh giá và dự tính ảnh hưởng của các yếu tố đối với tổn thương do xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển.
  2. Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên nước dưới đất vùng Ninh Thuận, Bình Thuận.
  3. Nghiên cứu hiện trạng và đặc điểm nhiễm mặn tài nguyên nước dưới đất vùng Ninh Thuận, Bình Thuận.
  4. Phân tích các yếu tố địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trường, biến đổi khí hậu và nước biển dâng ảnh hưởng đến tài nguyên nước dưới đất.
  5. Đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận.
  6. Sử dụng mô hình nước dưới đất kết hợp mô hình đánh giá quá trình dịch chuyển mặn nhạt để mô phỏng biến động tổn thương do xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận theo kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng.
  7. Đề xuất các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển phù hợp với bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng hiện nay.

Các luận điểm bảo vệ

  • Luận điểm 1: Tài nguyên nước dưới đất trong các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận là nguồn tài nguyên rất quan trọng và có tiềm năng hạn chế.
  • Luận điểm 2: Các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận rất dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn và chịu tác động rõ rệt bởi các yếu tố biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước dưới đất trong hai tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen ($q_h$) và Pleistocen ($q_p$).
  • Phạm vi không gian: Diện tích phân bố trầm tích Đệ tứ ven biển trên địa bàn hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ.
  • Phạm vi tài liệu và thời gian: Chuỗi số liệu khí tượng, thủy văn, hải văn và độ mặn giai đoạn 2004–2018; niên giám thống kê giai đoạn 2015–2019; các kịch bản biến đổi khí hậu cập nhật năm 2020 của Bộ Tài nguyên và Môi trường mô phỏng dự báo đến năm 2100.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế

  1. Phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của tầng chứa nước:

    • DRASTIC (Aller et al., 1987): Đánh giá tầng chứa nước đầu tiên dựa trên 7 thông số: độ sâu mực nước ($D$), lượng bổ cập ($R$), thạch học TCN ($A$), thổ nhưỡng ($S$), địa hình ($T$), đới thông khí ($I$), hệ số thấm ($C$). Nhược điểm: không xét đến các tầng sâu và yếu tố xâm nhập mặn ven biển.
    • SINTACS (Civita 1990, 1993; Civita & De Maio 1997): Hiệu chỉnh từ DRASTIC cho điều kiện thủy địa chất Ý, tập trung vào ô nhiễm nước ngầm nhưng chưa xét đến TCN khe nứt và xâm nhập mặn.
    • CVI (Gornitz & Kanciruk 1989; Thieler & Hammar-Klose 1999): Đánh giá tổn thương đới bờ dựa trên 6 yếu tố địa mạo và động lực biển, không đánh giá trực tiếp nước dưới đất.
    • EPIK (Doerfliger & Zwahlen 1997), COP (Vias et al., 2002), PI (Goldscheider et al., 2000): Chuyên biệt cho các tầng chứa nước karst, không phù hợp cho trầm tích bở rời ven biển.
    • GALDIT (Lobo-Ferreira & Chachadi 2001, 2005): Đánh giá chuyên sâu tính dễ bị tổn thương do XNM dựa trên 6 chỉ số: Loại tầng chứa nước ($G$), Hệ số thấm ($A$), Cốt cao mực nước ngầm ($L$), Khoảng cách đến bờ biển ($D$), Hiện trạng XNM ($I$), Chiều dày tầng chứa nước ($T$).

  2. Nghiên cứu xâm nhập mặn theo phương pháp giải tích và thủy địa hóa:

    • Các mô hình cân bằng tĩnh và nêm mặn của Badon-Ghyben (1888), Herzberg (1901), Strack (1995) dựa trên giả định Dupuit-Forchheimer.
    • Phân tích cân bằng nước và ion Clorua của R. George (1992); phân tích dao động triều và sóng bão ảnh hưởng đến nước dưới đất của Acworth (1996); phân tích thủy địa hóa ($Cl^-$, $^{18}O$, $HCO_3^-$) để phân chia 5 nguồn gốc nước ngầm ven biển của Stuyfzand (1998).

  3. Nghiên cứu mô phỏng số và tác động của BĐKH, NBD:

    • Gomboso et al. (1997) mô phỏng ảnh hưởng của nông nghiệp đến XNM tại Tây Úc; Gingerich (1998) và D. Oki et al. (1998) sử dụng SUTRA mô phỏng TCN tại Hawaii; Dhar & Datta (2009) dùng FEMWATER tại Ấn Độ; Gossel et al. (2010) dùng FEFLOW mô phỏng nước biển cổ ở Nubian.
    • Adrian D. Robinson & Michael D. (2012), Leanne K. Morgan & Adrian D. (2015) xác lập chỉ số rủi ro XNM quy mô quốc gia tại Úc.
    • Ứng dụng SEAWAT mô phỏng nêm mặn có tỷ trọng thay đổi: Rozell & Wong (2010) tại New York; de Louw & Oude (2012) dùng M0CDENS3D tại Hà Lan; Knott et al. (2019) tại New Hampshire.

Các hướng nghiên cứu trong nước

  • Đỗ Trọng Sự và Nguyễn Kim Ngọc (1985) xác định ranh giới mặn - nhạt dạng chữ "M" tầng Pleistocen đồng bằng Bắc Bộ.
  • Đặng Đình Phúc (1997) ứng dụng mô hình dịch chuyển vật chất tại Cẩm Giàng.
  • Nguyễn Văn Hoàng (2000) tính toán lưu lượng thoát nước ngầm ra biển và chiều sâu XNM tầng Pleistocen.
  • Phạm Quý Nhân (2000, 2003, 2006, 2013, 2019) tiên phong ứng dụng mô hình MT3D, Visual MODFLOW, SEAWAT và GIS để đánh giá xâm nhập mặn và độ nhạy cảm tổn thương nước dưới đất tại đồng bằng sông Hồng, Nam Định, Hưng Yên.
  • Nguyễn Văn Lâm (2006, 2011) nghiên cứu thời gian dịch chuyển phân tử mặn và khoanh định vùng hạn chế khai thác tại Hà Nội.
  • Hoàng Văn Hoan (2014, 2019) nghiên cứu cơ chế XNM theo phương ngang và phương thẳng đứng tại Nam Định và bán đảo Cà Mau.
  • Nguyễn Ngọc Trực (2015) dùng phương pháp IPCC-UNESCO IHE đánh giá tổn thương do nhiễm mặn tại Đà Nẵng; Trung tâm Cảnh báo và dự báo tài nguyên nước kết hợp Cục Địa chất Phần Lan (GTK) ứng dụng AVI và GALDIT tại Hậu Lộc, Thanh Hóa.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Luận án giải quyết khoảng trống về phương pháp luận đánh giá tổn thương XNM cho vùng khô hạn Nam Trung Bộ bằng cách:

  • Hiệu chỉnh phương pháp GALDIT thông qua phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) để xác định trọng số phù hợp với điều kiện thực tế của tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận.
  • Điều chỉnh tham số khoảng cách ($D$) trong GALDIT: tính toán khoảng cách từ điểm nghiên cứu đến ranh giới mặn - nhạt hiện hữu thay vì chỉ tính từ đường bờ biển, phản ánh chính xác rủi ro thực tế khi tầng chứa nước đã có sẵn nêm mặn bên trong.
  • Kết hợp định lượng giữa chỉ số tổn thương GALDIT với mô hình số dòng chảy (MODFLOW) và mô hình dịch chuyển chất tan có tỷ trọng biến đổi (SEAWAT) theo các kịch bản BĐKH cập nhật.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm

Luận án dựa trên định nghĩa về mức độ tổn thương tầng chứa nước của Lobo-Ferreira & Cabral (1991) và Ferreira (2005): là tính nhạy cảm về sự thay đổi chất lượng nước do hoạt động kinh tế - xã hội, biến đổi khí hậu hoặc cả hai, được quyết định bởi đặc tính nội tại của tầng chứa nước.

Các phương pháp nghiên cứu định lượng và kỹ thuật sử dụng

                            KHUNG LOGIC NGHIÊN CỨU
 Thu thập & Khảo sát            Đánh giá tổn thương            Mô hình hóa số
    thực địa bổ sung                 (GALDIT - AHP)           (MODFLOW & SEAWAT)
 504 km2, 242 mẫu nước,          Xác định 6 trọng số,          Mô phỏng dòng chảy &
 150 hố đào, 150 Seepage,        phân vùng nguy cơ             nêm mặn biến đổi mật độ
 16 tuyến ĐVL (429 điểm)         cho TCN qh và qp              theo kịch bản RCP4.5, 8.5
                       Đề xuất giải pháp kỹ thuật
                     - Bồn thấm nhân tạo (Suối Chanh)
                     - Tường chắn / Đập ngầm (Hố Bình)
  1. Phương pháp điều tra, khảo sát thực nghiệm thực địa bổ sung:
STT Nội dung thực hiện Đơn vị tính Khối lượng
1 Điều tra, khảo sát bổ sung địa chất thủy văn $\text{km}^2$ 504
2 Lấy và phân tích mẫu nước (thành phần hóa học, ion) Mẫu 242
3 Thí nghiệm đổ nước hố đào (xác định hệ số thấm đới thông khí) Hố đào 150
4 Thí nghiệm thấm rỉ đáy sông (Seepage meter) Vị trí 150
5 Đo địa vật lý thăm dò điện lực Tuyến / điểm đo 16 / 429

  1. Phương pháp tính toán tài nguyên dự báo và trữ lượng khai thác an toàn: Tài nguyên nước dưới đất dự báo ($Q_{tn}$) gồm nguồn tích chứa tĩnh ($V_t$) và nguồn bổ cập động ($Q_{bc}$): $$Q_{tn} = \frac{V_t}{t} + Q_{bc}$$ Trong đó:

    • Tổng lượng nước tĩnh tích chứa: $V_t = \sum_{i=1}^{n} \mu_i \times h_i \times F_i$ ($\mu_i$: hệ số nhả nước; $h_i$: chiều dày tầng chứa nước; $F_i$: diện tích vùng $i$).
    • Tổng lượng bổ cập: $Q_{bc} = M_{dn} \times F$ ($M_{dn}$: mô đun dòng ngầm xác định theo số liệu mùa kiệt tần suất 95% hoặc phương pháp Bindeman).
    • Trữ lượng khai thác an toàn (Safe Yield) được xác định bằng 30% tổng tài nguyên dự báo của vùng nghiên cứu.

  2. Phương pháp đánh giá chỉ số tổn thương GALDIT kết hợp AHP: Đánh giá 6 thông số: Kiểu tầng chứa nước ($G$), Hệ số thấm ($A$), Cốt cao mực nước ($L$), Khoảng cách tới bờ biển / ranh mặn ($D$), Tỷ số xâm nhập mặn $Cl^-/(HCO_3^- + CO_3^{2-})$ ($I$), Chiều dày tầng chứa nước ($T$). Trọng số của từng nhân tố được xác lập qua ma trận so sánh cặp và kiểm định chỉ số nhất quán ($CR < 0.1$) theo lý thuyết AHP của Thomas Saaty (1980).

  3. Phương pháp mô hình số dòng chảy và dịch chuyển mặn (MODFLOW & SEAWAT):

    • Mô hình dòng chảy 3 chiều: Giải phương trình đạo hàm riêng: $$\frac{\partial}{\partial x}\left(K_{xx}\frac{\partial h}{\partial x}\right) + \frac{\partial}{\partial y}\left(K_{yy}\frac{\partial h}{\partial y}\right) + \frac{\partial}{\partial z}\left(K_{zz}\frac{\partial h}{\partial z}\right) - W = S_s \frac{\partial h}{\partial t}$$
    • Mô hình dịch chuyển chất tan có mật độ thay đổi (SEAWAT): Tích hợp MODFLOW và MT3DMS, kết hợp phương trình bảo toàn khối lượng chất lỏng có tỷ trọng thay đổi và phương trình bình sai vận chuyển chất tan: $$\frac{\partial C}{\partial t} = \nabla \cdot (D \cdot \nabla C) - \nabla \cdot (v C) - \frac{q_s}{\theta} C_s$$ Mối quan hệ thực nghiệm tuyến tính giữa mật độ ($\rho$) và nồng độ muối ($C$): $\rho = \rho_f + 0.7143 , C$.
    • Đánh giá sai số mô hình: Sử dụng sai số tuyệt đối trung bình ($MAE$) và sai số trung bình quân phương ($RMS$): $$MAE = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}|h_{cal,i} - h_{obs,i}|, \quad RMS = \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(h_{cal,i} - h_{obs,i})^2}$$
    • Kiểm soát sai số số học lưới sai phân: Tiêu chuẩn số Peclet: $Pe = \frac{L}{\alpha_L} \le 2 \div 4$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về nghiên cứu tổn thương do XNM trên thế giới và Việt Nam

  • Tổng kết có hệ thống các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương TCN trên thế giới: DRASTIC, SINTACS, CVI, EPIK, COP, PI và GALDIT. Phân tích rõ các ưu điểm và hạn chế của từng phương pháp khi áp dụng cho vùng ven biển.
  • Phân tích cơ chế xâm nhập mặn nước dưới đất từ góc độ giải tích (mặt tiếp xúc mặn nhạt theo phương nằm ngang và dốc đứng, ảnh hưởng của dao động triều và sóng bão theo Acworth, Stuyfzand) đến góc độ mô hình số (SUTRA, FEFLOW, FEMWATER, SEAWAT).
  • Điểm luận các công trình nghiên cứu XNM và đánh giá tổn thương trong bối cảnh BĐKH, NBD tại Việt Nam của các tác giả Đỗ Trọng Sự, Phạm Quý Nhân, Nguyễn Văn Lâm, Hoàng Văn Hoan, Bùi Trần Vượng.
  • Luận chứng khoa học khẳng định phương pháp GALDIT (khi được hiệu chỉnh trọng số và chuẩn hóa tham số khoảng cách $D$ gắn với ranh mặn thực tế) là công cụ phù hợp nhất để đánh giá tính tổn thương các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận.

Chương 2. Phương pháp, dữ liệu nghiên cứu

  • Trình bày chi tiết cơ sở lý thuyết và quy trình thực hiện của tổ hợp các phương pháp: thống kê, khảo sát địa chất thủy văn thực địa, thí nghiệm đổ nước hố đào, thí nghiệm thấm Seepage đáy sông, thăm dò điện trở địa vật lý (16 tuyến/429 điểm đo).
  • Thiết lập khung toán học tính toán tài nguyên dự báo ($Q_{tn}$), trữ lượng tĩnh ($V_t$), trữ lượng động bổ cập ($Q_{bc}$) và xác định trữ lượng khai thác an toàn (30% tổng tài nguyên).
  • Xây dựng mô hình toán dòng ngầm và phương trình dịch chuyển chất hòa tan có tỷ trọng biến đổi bằng Visual MODFLOW và SEAWAT; định nghĩa các điều kiện biên thủy lực (loại I - Dirichlet, loại II - Neumann, loại III - Cauchy) và biên nồng độ; thiết lập ma trận AHP tính trọng số các tham số GALDIT.

Chương 3. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và tài nguyên nước dưới đất vùng ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận

  • Phân tích điều kiện địa lý tự nhiên, thổ nhưỡng, mạng lưới thủy văn (sông Cái Phan Rang, sông Lũy) và các hoạt động kinh tế - xã hội (trồng trọt, nuôi tôm thẻ chân trắng ven biển) tác động trực tiếp đến nhu cầu khai thác nước ngầm.
  • Mô tả chi tiết cấu trúc địa chất thủy văn của 3 đơn vị chứa nước chính:
    1. Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Đệ tứ không phân chia ($q$): Phân bố hẹp, mức độ chứa nước nghèo đến trung bình.
    2. Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen ($q_h$): Phân chia thành khu vực nghèo nước và khu vực tương đối giàu nước; chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nước mưa và các đụn cát ven biển.
    3. Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Pleistocen ($q_p$): Nằm sâu hơn, có áp hoặc nửa có áp, phân bố rộng nhưng có sự biến đổi mạnh về chất lượng nước giữa các đới mặn và nhạt.
  • Tổng hợp kết quả thí nghiệm hút nước chùm/đơn tại các lỗ khoan, tính toán tổng lượng tích chứa, lượng bổ cập tự nhiên, tài nguyên dự báo và trữ lượng khai thác an toàn cho từng tầng chứa nước tại hai tỉnh.

Chương 4. Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do XNM và đề xuất giải pháp giảm thiểu XNM của các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận

  • Xác định bộ trọng số GALDIT: Sử dụng ma trận so sánh cặp AHP với sự tham gia của các chuyên gia địa chất thủy văn để thiết lập trọng số tối ưu cho 6 tham số G, A, L, D, I, T phù hợp với điều kiện khô hạn Nam Trung Bộ.
  • Thành lập bản đồ phân vùng tổn thương: Đánh giá chi tiết từng tham số và tích hợp thành bản đồ phân vùng mức độ tổn thương do XNM cho tầng chứa nước Holocen ($q_h$) và Pleistocen ($q_p$) tại Ninh Thuận và Bình Thuận.
  • Xây dựng và chỉnh lý mô hình số:
    • Thiết lập lưới sai phân hữu hạn, sơ đồ hóa điều kiện biên, phân vùng hệ số thấm ($K$), hệ số nhả nước trọng lực ($\mu$), hệ số nhả nước đàn hồi ($S_s$) và lượng bổ cập (mm/ngày).
    • Chỉnh lý mô hình dòng chảy và mô hình dịch chuyển ranh mặn SEAWAT ở cả chế độ ổn định (tháng 6/2013) và không ổn định, kiểm soát sai số MAE và RMS đạt độ tin cậy cao.
  • Dự báo xâm nhập mặn theo kịch bản BĐKH (RCP4.5 và RCP8.5 đến năm 2100):
    • Định lượng sự dịch chuyển của đường biên mặn sâu hơn vào đất liền dưới tác động tổng hợp của nước biển dâng và suy giảm lượng bổ cập.
    • Tổng hợp diện tích bị nhiễm mặn tăng thêm ở từng tầng chứa nước $q_h$ và $q_p$ theo từng mốc thời gian và từng kịch bản phát thải.
  • Thiết kế giải pháp công trình và phi công trình:
    • Đề xuất nguyên tắc khai thác, sử dụng bền vững nguồn nước dưới đất.
    • Thiết kế kỹ thuật chi tiết công trình bồn thấm bổ sung nhân tạo nước dưới đất tại Suối Chanh (An Hải, TP. Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận).
    • Thiết kế công trình tường chắn (đập ngầm ngăn mặn, giữ ngọt) tại Hố Bình (huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận), mô phỏng mực nước dâng phía trước và phía sau đập ngầm bằng mô hình số.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học lý luận

  • Luận án đã hoàn thiện cơ sở lý luận và phương pháp luận đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn cho các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển vùng khô hạn, thông qua việc hiệu chỉnh phương pháp chỉ số GALDIT kết hợp ma trận phân tích thứ bậc AHP.
  • Bổ sung cơ sở khoa học về việc xác định tham số khoảng cách ($D$) trong mô hình GALDIT: chứng minh sự cần thiết phải tính khoảng cách từ ranh giới mặn - nhạt hiện hữu đến điểm nghiên cứu (thay vì tính từ đường bờ biển hình học), phản ánh chính xác động thái phát triển của nêm mặn trong môi trường lỗ rỗng.
  • Kết hợp công cụ chỉ số tổn thương với mô hình mô phỏng số 3 chiều dòng thấm và dịch chuyển vật chất có tỷ trọng thay đổi (SEAWAT), tạo thành chuỗi phương pháp đánh giá định lượng - dự báo biến động ranh giới mặn dưới tác động kép của biến đổi khí hậu và khai thác nhân vi sinh.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm chi tiết và cập nhật về địa chất thủy văn, địa vật lý (16 tuyến/429 điểm đo), thí nghiệm thấm đáy sông Seepage và thí nghiệm đổ nước hố đào tại vùng ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận.
  • Thành lập các bản đồ phân vùng mức độ dễ bị tổn thương do XNM cho hai tầng chứa nước chính ($q_h$ và $q_p$), chỉ rõ các khu vực nguy cơ cao để cơ quan quản lý khoanh định vùng hạn chế khai thác.
  • Dự báo định lượng biến động mực nước và diện tích nhiễm mặn đến năm 2100 theo các kịch bản phát thải RCP4.5 và RCP8.5.
  • Đề xuất giải pháp công trình khả thi và tính toán thiết kế điển hình cho hai mô hình: bồn thấm bổ sung nhân tạo nước ngầm tại Suối Chanh (TP. Phan Rang - Tháp Chàm) và đập ngầm ngăn mặn tại Hố Bình (huyện Ninh Hải).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Do diện tích nghiên cứu trải dài trên hai tỉnh ven biển với cấu trúc địa chất thủy văn phức tạp, mạng lưới quan trắc động thái mực nước và chất lượng nước ở một số khu vực còn thưa; số liệu quan trắc dài hạn về ranh giới nêm mặn ở các tầng sâu chủ yếu dựa vào các đợt điều tra chuyên đề.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng lắp đặt hệ thống quan trắc tự động liên tục (đo mực nước, độ dẫn điện EC, nhiệt độ) tại các đới ranh giới mặn - nhạt nhạy cảm.
    • Tích hợp thêm các yếu tố sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm vào mô hình mô phỏng ngập lụt và xâm nhập mặn trong tương lai.

Giá trị tham khảo

  • Đối với cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường, Sở TN&MT Ninh Thuận, Bình Thuận): Cung cấp luận cứ khoa học để xây dựng quy hoạch tài nguyên nước, phân vùng cấm/hạn chế khai thác nước dưới đất, tích hợp kế hoạch thích ứng với BĐKH và NBD cấp tỉnh.
  • Đối với các viện nghiên cứu, trường đại học: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu cho nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành Địa lý tài nguyên, Địa chất thủy văn, Kỹ thuật tài nguyên nước về phương pháp tích hợp GALDIT - AHP và mô hình hóa SEAWAT.
  • Đối với đơn vị tư vấn và thiết kế công trình thủy lợi, cấp thoát nước: Tham khảo quy trình tính toán, thiết kế công trình bồn thấm nhân tạo và đập ngầm giữ ngọt - ngăn mặn ven biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu cụ thể của luận án là gì?

Luận án tập trung nghiên cứu nước dưới đất trong hai tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ: tầng chứa nước Holocen ($q_h$) và tầng chứa nước Pleistocen ($q_p$), nằm trong phạm vi dải đồng bằng ven biển thuộc hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận.

2. Vì sao phương pháp GALDIT được lựa chọn thay vì DRASTIC, SINTACS hay EPIK?

DRASTIC và SINTACS chỉ phù hợp cho đánh giá ô nhiễm nước ngầm thông thường từ bề mặt và không có các tham số đặc thù về xâm nhập mặn ven biển; EPIK, COP, PI chuyên dùng cho tầng chứa nước karst. GALDIT là phương pháp chuyên biệt duy nhất đánh giá tổn thương do xâm nhập mặn với 6 thông số thủy địa chất và động lực ven biển ($G, A, L, D, I, T$).

3. Tác giả đã cải tiến tham số nào trong phương pháp GALDIT khi áp dụng cho vùng nghiên cứu?

Tác giả đã cải tiến tham số khoảng cách ($D$): thay vì tính khoảng cách từ điểm nghiên cứu đến đường bờ biển tự nhiên, tác giả tính khoảng cách đến ranh giới mặn - nhạt hiện hữu đã hình thành bên trong tầng chứa nước, giúp phản ánh đúng nguy cơ thực tế của các tầng chứa nước đã bị nhiễm mặn một phần.

4. Khối lượng điều tra và thí nghiệm thực địa trực tiếp của nghiên cứu sinh gồm những gì?

Khối lượng thực địa bổ sung bao gồm: 504 $\text{km}^2$ điều tra ĐCTV; lấy và phân tích 242 mẫu nước; thực hiện 150 thí nghiệm đổ nước hố đào; 150 vị trí thí nghiệm thấm rỉ đáy sông (Seepage meter); đo 16 tuyến địa vật lý với 429 điểm đo sâu điện.

5. Những giải pháp công trình cụ thể nào đã được thiết kế kỹ thuật trong luận án?

Luận án đã thiết kế chi tiết hai công trình điển hình tại tỉnh Ninh Thuận:

  • Công trình bồn thấm bổ sung nhân tạo nước dưới đất tại Suối Chanh, xã An Hải, TP. Phan Rang - Tháp Chàm.
  • Công trình tường chắn (đập ngầm ngăn mặn, trữ ngọt) tại Hố Bình, huyện Ninh Hải.

Kết luận

Luận án của NCS. Nguyễn Thế Chuyên là công trình nghiên cứu toàn diện về mức độ tổn thương do xâm nhập mặn của các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. Bằng việc kết hợp phương pháp chỉ số GALDIT hiệu chỉnh qua phân tích thứ bậc AHP với mô hình số dòng chảy và dịch chuyển mặn SEAWAT, tác giả đã làm sáng tỏ quy luật biến động của nêm mặn dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến năm 2100. Các kết quả phân vùng tổn thương cùng giải pháp thiết kế công trình bồn thấm và đập ngầm cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quản lý, quy hoạch và khai thác bền vững tài nguyên nước dưới đất tại vùng khô hạn Nam Trung Bộ.