Nghiên cứu đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ven biển tỉnh ninh thuận bình thuận

Nghiên cứu đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận, cung cấp thông tin quan trọng cho quản lý tài nguyên nước.

• Tác giả: Nguyễn Thế Chuyên
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Quý Nhân
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Địa lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Tổn Thương Do Xâm Nhập Mặn Trong Tầng Chứa Nước Ven Biển Tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận
• Loại tài liệu: luận án tiến sỹ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Tổn Thương Do Xâm Nhập Mặn Tại Ninh Thuận Bình Thuận

Xâm nhập mặn là một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến các tầng chứa nước ven biển tại tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. Tình trạng này không chỉ gây ra tổn hại cho nguồn nước ngầm mà còn ảnh hưởng đến sinh kế của người dân địa phương. Việc đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn là cần thiết để có những biện pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

1.1. Đặc Điểm Tự Nhiên Ảnh Hưởng Đến Xâm Nhập Mặn

Đặc điểm địa lý và khí hậu của Ninh Thuận, Bình Thuận tạo điều kiện thuận lợi cho xâm nhập mặn. Vị trí ven biển, cùng với sự biến đổi khí hậu, làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước.

1.2. Tác Động Của Xâm Nhập Mặn Đến Môi Trường

Xâm nhập mặn không chỉ làm giảm chất lượng nước ngầm mà còn ảnh hưởng đến hệ sinh thái và nông nghiệp ven biển. Các nghiên cứu cho thấy, sự gia tăng nồng độ muối trong nước ngầm có thể dẫn đến mất mùa và giảm năng suất cây trồng.

II. Vấn Đề Xâm Nhập Mặn Tại Tầng Chứa Nước Ven Biển

Tầng chứa nước ven biển tại Ninh Thuận và Bình Thuận đang phải đối mặt với nhiều thách thức do xâm nhập mặn. Việc khai thác nước ngầm không bền vững đã làm gia tăng tình trạng này, gây ra những hệ lụy nghiêm trọng cho môi trường và cộng đồng.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ra Xâm Nhập Mặn

Các nguyên nhân chính dẫn đến xâm nhập mặn bao gồm khai thác nước ngầm quá mức, biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Những yếu tố này kết hợp với nhau làm gia tăng áp lực lên các tầng chứa nước.

2.2. Hệ Lụy Của Xâm Nhập Mặn Đến Nguồn Nước

Hệ lụy từ xâm nhập mặn bao gồm sự suy giảm chất lượng nước, làm tăng chi phí xử lý nước và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nhiều giếng khoan đã bị nhiễm mặn, không còn khả năng cung cấp nước sạch.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tổn Thương Do Xâm Nhập Mặn

Đánh giá tổn thương do xâm nhập mặn cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc sử dụng các mô hình và công nghệ tiên tiến sẽ giúp xác định mức độ tổn thương và đưa ra giải pháp hiệu quả.

3.1. Phương Pháp DRASTIC Trong Đánh Giá

Phương pháp DRASTIC là một trong những công cụ hữu hiệu để đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước. Phương pháp này dựa trên các yếu tố như độ thấm, độ sâu mực nước và khoảng cách đến bờ biển.

3.2. Sử Dụng Mô Hình SEAWAT Để Dự Đoán

Mô hình SEAWAT cho phép mô phỏng sự dịch chuyển của nước ngầm và ranh giới mặn nhạt. Việc áp dụng mô hình này giúp dự đoán chính xác hơn về tình trạng xâm nhập mặn trong tương lai.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Tổn Thương Do Xâm Nhập Mặn

Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ tổn thương do xâm nhập mặn tại các tầng chứa nước ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận là rất nghiêm trọng. Các số liệu thu thập được chỉ ra rằng nhiều khu vực đã bị ảnh hưởng nặng nề.

4.1. Đánh Giá Mức Độ Tổn Thương Tầng Chứa Nước Holocen

Tầng chứa nước Holocen tại Ninh Thuận, Bình Thuận cho thấy mức độ tổn thương cao do xâm nhập mặn. Các yếu tố như độ sâu mực nước và khoảng cách đến bờ biển đã được phân tích kỹ lưỡng.

4.2. Kết Quả Đánh Giá Tầng Chứa Nước Pleistocen

Tầng chứa nước Pleistocen cũng không thoát khỏi tác động của xâm nhập mặn. Kết quả cho thấy sự gia tăng nồng độ muối trong nước ngầm, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất.

V. Giải Pháp Giảm Thiểu Xâm Nhập Mặn Tại Ninh Thuận Bình Thuận

Để giảm thiểu xâm nhập mặn, cần có các giải pháp đồng bộ và hiệu quả. Việc quản lý tài nguyên nước bền vững là rất quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

5.1. Thiết Kế Công Trình Hạn Chế Xâm Nhập Mặn

Thiết kế các công trình như bồn thấm và tường chắn sẽ giúp hạn chế xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước. Các giải pháp này cần được triển khai đồng bộ và có sự giám sát chặt chẽ.

5.2. Quản Lý Tài Nguyên Nước Bền Vững

Quản lý tài nguyên nước bền vững bao gồm việc kiểm soát khai thác nước ngầm và bảo vệ nguồn nước. Cần có các chính sách và quy định rõ ràng để đảm bảo nguồn nước cho thế hệ tương lai.

VI. Kết Luận Và Hướng Đi Tương Lai Về Xâm Nhập Mặn

Kết luận cho thấy xâm nhập mặn là một thách thức lớn đối với các tầng chứa nước ven biển tại Ninh Thuận, Bình Thuận. Cần có những nghiên cứu sâu hơn và các giải pháp hiệu quả để bảo vệ nguồn nước.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về xâm nhập mặn không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tình trạng hiện tại mà còn định hướng cho các chính sách quản lý tài nguyên nước trong tương lai.

6.2. Hướng Đi Tương Lai Trong Quản Lý Nước

Hướng đi tương lai cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và cải thiện quy trình quản lý nước. Sự hợp tác giữa các bên liên quan là rất cần thiết để đạt được mục tiêu bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TỔN THƯƠNG DO XÂM NHẬP MẶN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1. Nghiên cứu tổn thương do xâm nhập mặn trên thế giới 1. Tổng quan các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước Hiện nay có rất nhiều phương pháp để đánh giá tính dễ bị tổn thương của nước dưới đất, như phương pháp DRASTIC, SINTACS, CVI, AVI, GALDIT, EPIK, GOD, COP, PI.

Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng phổ biến như sau: 1. Phương pháp DRASTIC Phương pháp DRASTIC do Aller và các cộng sự thuộc Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ đề suất vào năm 1987. Phương pháp này đánh giá tính dễ bị tổn thương của các TCN đầu tiên tính từ mặt đất. Phương pháp DRASTIC có tên được ghép từ 7 chữ cái đầu tiên của 7 nhân tố được dùng để đánh giá nguy cơ tổn thương [1], cụ thể: + D: chiều sâu tới TCN, tính từ mặt đất đến mái; + R: lượng bổ cập chính hàng năm cho NDĐ; + A: thành phần đất đá của TCN; + S: thành phần đất đá của lớp phủ; + T: độ dốc địa hình mặt đất; + I: ảnh hưởng của đới thông khí; + C: tính thấm của TCN.

Ưu điểm: Phương pháp này được sử dụng phổ biến vì thường sử dụng trực tiếp các số liệu, tài liệu từ kết quả điều tra, đánh giá có sẵn hoặc từ các giai đoạn trước. Các sản phẩm dễ xem và dễ áp dụng. Nhược điểm: phương pháp này không nghiên cứu tới các TCN nằm dưới sâu và sự ảnh hưởng của các hệ số đưa ra chưa có cơ sở khoa học chắc chắn. Bên cạnh đó, nếu tập trung đánh giá cho tính tổn thương cho xâm nhập mặn, thì các yếu tố liên quan đến xâm nhập mặn chưa được đề cập đến nên khả năng áp dụng vào đánh giá về vấn đề đó cũng hạn chế.

Phương pháp SINTACS Phương pháp SINTACS do Civita thuộc Nhóm Nghiên cứu Quốc gia về Bảo vệ khỏi Thảm họa ĐCTV của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Ý phát triển vào những 7 năm 1990, 1993 và được Civita và De Maio hiệu chỉnh vào năm 1997. Đây là phương pháp được phát triển lên từ phương DRASTIC [1] của Hoa Kỳ. SINTACS đánh giá tính dễ bị tổn thương [2, 3, 4] trên cơ sở các yếu tố: + S - Water table depth: Độ sâu mực nước ngầm; + I - Effective infiltration: Độ thấm hiệu quả; + N - Unsaturated zone: Ảnh hưởng của vùng chưa bão hòa (đới thông khí); + T - Soil media: Môi trường đất đá lớp phủ; + A - Aquifer media: Đặc điểm TCN; + C - Hydraulic conductivity zone: Hệ số thấm; + S - Topographic slope: Độ dốc địa hình. Ưu điểm: Phương pháp SINTACS là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến để đánh giá tính dễ bị tổn thương do ô nhiễm nước ngầm.

Nhược điểm: phương pháp này chưa nghiên cứu tới các TCN khe nứt cũng như yếu tố XNM của các TCN ven biển. Cũng như phương pháp DRASTIC, các yếu tố liên quan đến xâm nhập mặn chưa được đề cập đến nên khả năng áp dụng vào đánh giá về vấn đề đó cũng hạn chế. Phương pháp CVI Phương (CVI) được Gornitz và Kanciruk đề xuất vào 1989 và triển khai, sau đó được hiệu chỉnh bởi Thieler & Hammar-Klose năm 1999. Chỉ số dễ bị tổn thương đới đường bờ biển (CVI), dựa trên 6 tham số [5, 6], bao gồm: + Geomorphology: Địa mạo; + Coastal slope (%): Độ dốc bờ biển; + Relative sea level change (mm/yr): Sự thay đổi mực nước biển tương đối; + Shoreline erosion/accretion (m/yr): Tốc độ xói lở/ bồi tụ đường bờ; + Mean Tide range(m): Biên độ triều trung bình; + Mean Wave Height (m): Độ cao sóng trung bình.

Ưu điểm: Phương pháp CVI là một trong những phương pháp đơn giản để đánh giá tính dễ bị tổn thương đới đường bờ biển và được Cục Địa chất Mỹ đưa vào sử dụng để đánh giá tính dễ bị tổn thương đới đường bờ biển trên toàn bộ nước Mỹ. Nhược điểm: Đây là phương pháp dùng để đánh giá tính dễ bị tổn thương đới đường bờ biển dựa trên 3 yếu tố đặc điểm địa chất và 3 yếu tố vật lý. Do đó, phương pháp CVI không đi vào xem xét đánh giá tính dễ bị tổn thương nước dưới đất do XNM. Phương pháp GALDIT Phương pháp GALDIT do Lobo-Ferreira và Chachadi đề xuất vào năm 2001 và được hiệu chỉnh vào năm 2005.

GALDIT là tên gọi được ghép từ 6 chữ cái đầu tiên của 6 tham số được dùng để đánh giá tính dễ bị tổn thương NDĐ do XNM [7], bao gồm: + G: Loại TCN; + A: Hệ số thấm của TCN; + L: Cốt cao mực nước dưới đất; + D: Khoảng cách từ đường bờ biển đến vị trí nghiên cứu; + I: Hiện trạng ảnh hưởng của XNM; + T: Chiều dày TCN. Ưu điểm: đây là phương pháp được sử dụng ở nhiều nước châu Âu, phương pháp này đã xét tới tính dễ bị tổn thương các TCN ven biển bởi yếu tố XNM thông qua hai trọng số là khoảng cách từ đường bờ biển đến vị trí nghiên cứu (D) và hiện trạng ảnh hưởng của XNM (I). Nhược điểm: đối với trọng số khoảng cách từ đường bờ biển đến vị trí nghiên cứu (D) có thể thấy khoảng cách tính từ đường bờ biển đến vị trí phân bố TCN quyết định thời gian dịch chuyển của nước biển vào tầng chứa nước gây ra XNM. Khoảng cách càng xa thì thời gian dịch chuyển của nước biển vào TCN càng lâu càng làm giảm mức độ tổn thương của XNM.

Tuy nhiên, trên thực tế thì các TCN ven biển (đặc biệt và các TCN lỗ hổng) thường đã bị XNM dù ít hay nhiều và đã hình thành ranh giới mặn nhạt nằm phía bên trong TCN so với đường bờ biển. Do đó, khi tính toán trọng số này cần xét đến và có điều chỉnh phù hợp bởi phần tử mặn đầu tiên gây tổn thương đến tầng chứa nước từ ranh giới mặn nhạt chứ không phải từ đường bờ biển (vì ranh giới mặn nhạt của TCN nằm gần điểm nghiên cứu hơn so với đường bờ biển). Phương pháp EPIK Phương pháp EPIK do Doerfliger and Zwahlen thuộc Trung tâm ĐCTV, trường đại học Neuchatel - Thụy sĩ đề xuất vào năm 1997. Phương pháp này đánh giá tính dễ bị tổn thương các TCN Karst [8].

Các thông số đưa vào đánh giá bao gồm: + E - Hệ số EPIKARST; + P - Hệ số lớp phủ; 9 + I - Điều kiện thấm; + K- Điều kiện phát triển hệ thống karst. Ưu điểm: Đây là phương pháp đã tính đến các điều kiện ảnh hưởng đến tính dễ bị tổng thương của TCN karst. Nhược điểm: cần phải nghiên cứu chi tiết đặc điểm karst vùng nghiên cứu mà vẫn đề này thường là rất phức tạp. Nó đòi hỏi tổ hợp các phương pháp nghiên cứu phức tạp như khảo sát hiện trường, địa vật lý, đồng vị và đặc biệt là phân tích ảnh máy bay có độ phân giải cao mới có thể phát hiên các hố sụt nhỏ EPIKarst được định nghĩa là các khu vực trên cùng vùng lộ thiên đá kast hóa, trong đó tính thấm của khe nứt và karst hóa là đáng kể cao hơn và nhiều hơn, mặt khác chúng phân bố không đồng đều trong toàn vùng phân bố karst.

Độ dày của nó dao động từ một vài decimet đến hàng chục mét. Phương pháp COP Phương pháp COP do Vias và các cộng sự thuộc Đại học Malaga, Tây Ban Nha đề xuất vào năm 2002. Phương pháp này được áp dụng cho các TCN karst [9]. Các thông số đưa vào đánh giá là: - C: Nồng độ của dòng thấm - O: Các lớp phủ - P: Cường độ mưa Ưu điểm: Đây là phương pháp đánh giá nhanh khả năng tổn thương của các tầng chứa nước Karst, các thông số của phương áp ít nên dễ áp dụng và thực hiện.

Nhược điểm: Đối tượng nghiên cứu của phương pháp chỉ là các tầng chứa nước Kast nên không áp dụng được cho các tầng chứa nước khác. Phương pháp PI Phương pháp PI do Goldscheider và cộng sự đề xuất vào năm 2000. Phương pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở của phương pháp GLA thể hiện sự tích hợp của lớp phủ bảo vệ (P) và yếu tố thấm xuống (I). Yếu tố thấm này cũng được đánh giá giống như phương pháp EPIK được áp dung cho các tầng chứa nước karst [10].

Phương pháp PI được phát triển từ phương pháp GLA tích hợp các yếu tố bao gồm yếu tố bảo vệ (P) và yếu tố xâm nhập (I) nhưng có sự thay đổi. Phương pháp PI đã được thử nghiệm thành công trong một số mạng lưới nước ngầm trên khắp châu 10 Âu. Trong phương pháp PI cả hai yếu tố bảo vệ và xâm nhập được trình bày một cách riêng biệt như bản đồ chuyên đề và sau đó kết hợp thành bản nguy cơ tổn thương. Ưu điểm: Đây là phương pháp đơn giản, thể hiện tính hợp lý và dễ áp dụng cho tất cả các loại tầng chứa nước.

Nhược điểm: Các nhân tố của phương pháp như đường thấm của đá nứt nẻ và đá karst thì việc xác định là rất khó khăn và tốn kém. Nghiên cứu xâm nhập mặn Xâm nhập mặn nước dưới đất đến nay không còn là vấn đề mới trong các công bố khoa học ở cả trong và ngoài nước. Tuy nhiên, đây chưa phải vấn đề hết tính thời sự do quá trình này vẫn xảy ra và gây ảnh hưởng ngày một nghiêm trọng, gây thiệt không nhỏ trong vấn đề cấp nước phục vụ sinh hoạt, sản xuất của người dân địa phương. Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài với 3.260 km, chạy dọc theo chiều dài đất nước từ bắc đến nam, do đó nguy cơ xâm nhập mặn với nước dưới đất có thể xảy ra trên phạm vi lãnh thổ, đặc biệt tại nơi ven biển, địa hình thấp…sẽ càng nghiêm trọng hơn.

Quá trình XNM nước dưới đất có thể diễn ra trực tiếp hoặc nước mặn xâm nhập vào mạng lưới sông suối, kênh rạch…sau đó nước mặn sẽ di chuyển vào các tầng chứa nước. Khu vực trên thế giới dễ bị tổn thường do nước biển dâng Vị trí các đồng bằng lớn trên thế giới ( J. Bản đồ phân bố các khu vực trên thế giới dễ bị tổn thương do nước biển dâng [11] Năm 2010, Viện Công nghệ Hoàng gia Thụy Điển (KTH) công bố kết quả Báo cáo Đề tài “Xâm nhập mặn và lĩnh vực nông nghiệp” đã chỉ ra những vùng có nguy 11 cơ cao nhất bị xâm nhập mặn trên thế giới.