Đánh giá mức độ xâm nhập mặn do sử dụng quá mức nước ngầm trong vùng ven biển Nam Định

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus đánh giá mức độ xâm nhập mặn do sử dụng quá mức nước ngầm trong vùng ven biển nam định bằng mô, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thị Nguyệt
• Người hướng dẫn: Ts. Tống Ngọc Thanh
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Quản lý môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Mức Độ Xâm Nhập Mặn Do Sử Dụng Quá Mức Nước Ngầm Trong Vùng Ven Biển Nam Định Bằng Mô Hình Visual Modflow
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội vùng nghiên cứu
• 1.1.1. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu
• 1.1.2. Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu
• 1.1.3. Kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu
• 1.2. Hiện trạng khai thác nước trong khu vực
• 1.2.1. Khai thác nước tập trung
• 1.2.2. Khai thác nước nhỏ lẻ
• 1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Đặc điểm địa chất thủy văn
• 1.3.3. Trữ lượng tiềm năng nước dưới đất tầng chứa nước qp
• 1.3.4. Đặc điểm khai thác nước dưới đất trong vùng nghiên cứu
• 1.3.5. Đặc điểm thủy địa hóa
• 1.3.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.6.1. Phương pháp kế thừa số liệu
• 1.3.6.2. Phương pháp thống kê số liệu và xử lý số liệu
• 1.3.6.3. Phương pháp mô hình số
• 1.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Xây dựng và chỉnh lý mô hình dòng ngầm
• 1.4.1.1. Sơ đồ hoá điều kiện ĐCTV để xây dựng mô hình
• 1.4.1.2. Bài toán thuận
• 1.4.1.3. Bài toán nghịch
• 1.4.2. Xây dựng và chỉnh lý mô hình xâm nhập mặn
• 1.4.2.1. Xây dựng và cập nhật dữ liệu đầu vào trên mô hình
• 1.4.2.2. Chỉnh lý mô hình
• 1.4.2.3. Dự báo quá trình xâm nhập mặn của vùng
• 1.4.3. Đề xuất một số giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên nước cho phát triển bền vững
• 1.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về xâm nhập mặn do khai thác nước ngầm tại Nam Định

Xâm nhập mặn là một hiện tượng nghiêm trọng tại các vùng ven biển, đặc biệt là tại Nam Định. Việc khai thác nước ngầm quá mức đã dẫn đến sự gia tăng xâm nhập mặn, ảnh hưởng đến chất lượng nước và sinh kế của người dân. Nghiên cứu này nhằm đánh giá mức độ xâm nhập mặn và tìm ra các giải pháp khắc phục.

1.1. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội vùng Nam Định

Nam Định có vị trí địa lý thuận lợi với bờ biển dài, nhưng cũng phải đối mặt với nhiều thách thức về môi trường. Đặc điểm khí hậu và địa hình ảnh hưởng lớn đến nguồn nước ngầm và tình trạng xâm nhập mặn.

1.2. Tình hình khai thác nước ngầm tại Nam Định

Khai thác nước ngầm tại Nam Định diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt trong nông nghiệp. Tuy nhiên, việc này đã dẫn đến nhiều hệ lụy, trong đó có xâm nhập mặn, làm giảm chất lượng nước và ảnh hưởng đến sản xuất.

II. Vấn đề xâm nhập mặn và tác động của nó tại Nam Định

Xâm nhập mặn không chỉ ảnh hưởng đến nguồn nước mà còn tác động đến sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân. Hiện tượng này làm giảm năng suất cây trồng và gây khó khăn trong việc cung cấp nước sạch.

2.1. Tác động của xâm nhập mặn đến chất lượng nước

Xâm nhập mặn làm tăng độ mặn của nước ngầm, ảnh hưởng đến khả năng sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất. Nhiều vùng đất canh tác đã trở nên không còn phù hợp cho nông nghiệp.

2.2. Hệ lụy kinh tế từ xâm nhập mặn

Sự gia tăng xâm nhập mặn dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn cho người dân, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp. Nhiều hộ gia đình đã phải chuyển đổi nghề nghiệp do không còn khả năng canh tác.

III. Phương pháp nghiên cứu xâm nhập mặn tại Nam Định

Nghiên cứu sử dụng mô hình Visual MODFLOW để đánh giá mức độ xâm nhập mặn. Phương pháp này cho phép dự đoán sự thay đổi của mực nước và độ mặn trong nước ngầm theo thời gian.

3.1. Mô hình Visual MODFLOW và ứng dụng của nó

Mô hình Visual MODFLOW là công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng dòng chảy và sự xâm nhập mặn. Nó giúp xác định các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề và dự đoán xu hướng trong tương lai.

3.2. Quy trình thu thập và phân tích dữ liệu

Quá trình thu thập dữ liệu bao gồm việc khảo sát thực địa, lấy mẫu nước và phân tích hóa lý. Dữ liệu này được sử dụng để xây dựng mô hình và đưa ra các dự báo chính xác.

IV. Kết quả nghiên cứu về xâm nhập mặn tại Nam Định

Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ xâm nhập mặn tại Nam Định đang gia tăng, đặc biệt là trong các mùa khô. Mô hình đã chỉ ra các khu vực có nguy cơ cao và cần được quản lý chặt chẽ.

4.1. Dự báo xâm nhập mặn trong tương lai

Dự báo cho thấy nếu không có biện pháp can thiệp, xâm nhập mặn sẽ tiếp tục gia tăng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước và sản xuất nông nghiệp trong khu vực.

4.2. Đánh giá hiệu quả của các biện pháp phòng ngừa

Nghiên cứu cũng đã đánh giá hiệu quả của các biện pháp phòng ngừa hiện tại. Một số biện pháp đã cho thấy hiệu quả tích cực trong việc giảm thiểu xâm nhập mặn.

V. Giải pháp khắc phục xâm nhập mặn tại Nam Định

Để giảm thiểu xâm nhập mặn, cần có các giải pháp đồng bộ từ quản lý tài nguyên nước đến cải thiện kỹ thuật canh tác. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng cũng là yếu tố quan trọng.

5.1. Các biện pháp quản lý tài nguyên nước

Quản lý tài nguyên nước hiệu quả là cần thiết để bảo vệ nguồn nước ngầm. Cần có các chính sách khuyến khích sử dụng nước tiết kiệm và hợp lý.

5.2. Nâng cao nhận thức cộng đồng về xâm nhập mặn

Giáo dục cộng đồng về tác động của xâm nhập mặn và các biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng. Các chương trình tập huấn và hội thảo có thể giúp nâng cao nhận thức và kỹ năng cho người dân.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai về xâm nhập mặn tại Nam Định

Xâm nhập mặn là một thách thức lớn đối với Nam Định. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để tìm ra giải pháp bền vững cho vấn đề này.

6.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu và quản lý

Nghiên cứu về xâm nhập mặn không chỉ giúp hiểu rõ hơn về vấn đề mà còn cung cấp cơ sở cho các quyết định quản lý tài nguyên nước trong tương lai.

6.2. Triển vọng phát triển bền vững cho vùng ven biển

Với các giải pháp hợp lý, Nam Định có thể phát triển bền vững, bảo vệ nguồn nước và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội vùng nghiên cứu 1.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu Vị trí địa lý Vùng nghiên cứu của đề tài là dải ven biển gồm các huyện Giao Thuỷ, Hải Hậu, một phần của các huyện Nghĩa Hưng, Xuân Trường, Trực Ninh của tỉnh Nam Định có diện tích khoảng hơn 700km2, vùng nghiên cứu có 72 km là đường bờ biển. Vùng nghiên cứu có phía Đông và Nam giáp biển Đông, Đông Bắc giáp tỉnh Thái Bình , phía Tây Bắc giáp phần còn lại của các huyện Xuân Trường, Trực Ninh, Nghĩa Hưng, còn phía Tây giáp tỉnh Ninh Bình. Đặc điểm địa hình Địa hình trong vùng nghiên cứu là đồng bằng thấp trũng có địa hình khá bằng phẳng có độ cao tuyệt đối từ 0,5 đến 1,5m được cấu tạo bởi trầm tích có tuổi Q2 tb, một số nơi có tuổi Q1 2 hh.

Do có đặc điểm địa hình thấp nên quanh năm có nước, nhiều nơi lầy lội ít được canh tác. Hình 1: Vị trí vùng nghiên cứu 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Đặc điểm khí hậu Cũng như các vùng ở đồng bằng Bắc Bộ, vùng ven biển Nam Định mang khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm. Nhiệt độ trung bình năm 23-24oC, tháng lạnh nhất là tháng 12 và tháng 1 với nhiệt độ trung bình là 16-17oC; tháng 7 là tháng nóng nhất, nhiệt độ trung bình khoảng 29oC. Lượng mưa trung bình năm từ 1.800mm chia làm 2 mùa rõ rệt.

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, với lượng mưa chiếm trên 70% lượng mưa cả năm, ở thời kỳ này lượng mưa lớn hơn bốc hơi nhiều. Mùa khô hay mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau, ở thời kỳ này lượng bốc hơi đôi khi lớn hơn lượng mưa. Mặt khác, do nằm trong vùng vịnh Bắc Bộ nên hàng năm vùng nghiên cứu thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân 4-6 cơn bão/năm. Đặc điểm thuỷ văn Vùng nghiên cứu là bộ phận ven biển đông nam của châu thổ sông Hồng có khí hậu gió mùa ẩm, nguồn nước của vùng rất phong phú nhưng biến đổi theo mùa và chịu ảnh hưởng của thuỷ triều.

Từ khi con người đắp đê để khai thác tự nhiên từ sự giao lưu giữa 2 nguồn nước là: nguồn nước tại chỗ do mưa cung cấp và nguồn nước từ sông Hồng với các chi lưu bị xáo trộn và sông Đáy. Xử lý sự xáo trộn đó bằng 1 hệ thống kênh rạch rải khắp đồng ruộng với các trạm bơm tưới tiêu, các cống tưới tiêu dày đặc ven sông, điển hình là sông Sắt và sông Ninh Cơ. Toàn tỉnh có 530km sông ngòi, trong đó có 16 sông dài trên 10km, 4 con sông lớn là sông Hồng, sông Đáy, Ninh Cơ, sông Sò dài 251km. Mật độ chung của sông ngòi đạt 0,33km/km2.

4 cửa sông đổ ra biển là: Ba Lạt (Sông Hồng), cửa sông Đáy, cửa Lạch Giang và cửa Hà Lạn Biển và các hiện tượng thuỷ triều a- Đặc điểm dao động thuỷ triều Phía đông nam của tỉnh Nam Định là bờ biển thông ra vịnh Bắc Bộ. Đường bờ biển thuộc Nam Định dài 72km thẳng đang bị xói lở lấn dần vào lục địa. Biển ở Nam Định có đặc điểm chung với biển ở vịnh Bắc Bộ. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Thuỷ triều vùng biển Nam Định có chế độ nhật triều đều.

Độ lớn chiều lớn nhất đạt đến gần 3,31m và nhỏ nhất là 0,11m, thuỷ triều biến thiên có quy luật theo thời gian: ngày, nửa tháng, mùa, nhiều năm. - Quy luật biến thiên ngày: Trong 1 ngày có 1 lần nước lên và 1 lần nước xuống thời gian xấp xỉ bằng nhau và bằng 12h24′. Đường cong biểu diễn sự biến thiên thuỷ triều là một hình sin (hình 2) khá đều đặn. Hầu hết số ngày trong tháng chỉ có 1 lần nước lớn và 1 lần nước ròng, trong thời kỳ nước kém quy luật đó có thể bị phá vỡ khi đó trong 1 ngày có thể có 2 lần nước lớn 2 lần nước ròng gọi là những ngày nước sinh.

- Quy luật biến thiên theo nửa tháng: Trong vòng nửa tháng thuỷ triều cũng biến thiên tương tự trong 1 ngày nghĩa là có 1 lần nước lớn 1 lần nước ròng. Thời kỳ nước lớn biên độ triều thường lớn gấp 5 -12 lần biên độ triều thời kỳ nước kém (hình 2). - Quy luật biến thiên theo mùa: Trong vòng nửa năm thuỷ triều thực hiện 1 chu kỳ dao động với độ lớn triều cực đại vào thời kỳ hạ chí (23-6) và đông chí (23-12) và cực điểm vào thời kỳ xuân phân (21-3) và thu phân (21-9). - Quy luật biến thiên theo nhiều năm: Trong quy luật biến thiên nhiều năm của thuỷ triều thì chỉ có các chu kỳ 9 năm và 19 năm là có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc trưng của thuỷ triều.164b Hình 2: Đồ thị dao động ngày và nửa tháng của nước ngầm do tác động của thuỷ triều tại lỗ khoan Q164a và Q164b (Hải Hậu, Nam Định) 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Hình 2 trên đây thể hiện ảnh hưởng của thủy triều tới dao động mực nước ngầm trong lỗ khoan Q164a và Q164b trong vùng Hải Hậu – Nam Định, biến thiên mực nước trong lỗ khoan tương ứng với sự lên xuống của thủy triều.

b- Đặc điểm độ mặn của nước biển Nước biển ở Nam Định cũng như nước ở vịnh Bắc Bộ có độ muối tương đối cao thường trên 30g/kg nhưng phân bố không đều trong không gian và thời gian: - Ở vùng Vịnh độ muối cao hơn vùng ven bờ, theo độ sâu độ muối tăng dần - Về thời gian, độ mặn của nước biển thường đạt giá trị lớn nhất về mùa đông, vì mùa này lượng mưa nhỏ, không có dòng chảy lớn từ các sông. c-Ảnh hưởng của hiện tượng thuỷ triều ở vùng hạ lưu các sông. Hoạt động thủy triều thường gây ảnh hưởng đến chế độ thủy văn của các sông ven biển, đặc biệt là phần cửa sông, ảnh hưởng này diễn ra trên 2 khía cạnh: truyền triều theo các cửa sông và xâm nhập của nước mặn - Sự truyền triều theo các cửa sông phụ thuộc vào độ lớn của thuỷ triều và độ cao, độ dốc của dòng chảy trong sông. Khoảng cách tối đa tính từ cửa biển mà triều đạt tới được gọi là giới hạn truyền triều.

Biên độ dao động triều giảm dần theo khoảng cách xa cửa biển. Biên độ dao động mực nước sông do ảnh hưởng của thuỷ triều ở sông Hồng và sông Đáy [1]. Bảng 1: Dao động biên độ triều ở các cửa sông vùng Nam Định Khoảng cách tới cửa biển Biên độ Trạm (km) (cm) - Sông Hồng Ba Lạt 10 162 Ngô Xá 59 120 Phú Nha 81 85 Bảo Châu 105 65 - Sông Đáy Như Tân 5 175 Độc Bộ 38 103 Nông Bình 59 76 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Sự xâm nhập mặn của nước biển: Độ sâu xâm nhập phụ thuộc vào biên độ dao động triều và lượng nước sông từ nguồn đổ về. Do đó độ mặn của sông thay đổi theo mùa, theo cơn triều, chu kỳ triều… Độ mặn cao nhất thường xuất hiện theo đỉnh triều từ 0-2h và thấp nhất sau chân triều từ 0-2h.

Nếu lấy 1g/kg làm giới hạn độ mặn do ảnh hưởng của thuỷ triều trên sông thì theo các tài liệu quan trắc nhiều năm trong vùng nghiên cứu, đã xác định được khoảng cách tối đa bị xâm nhập mặn ở sông Hồng là 23- 25km và sông Đáy là 22 km cách bờ biển. d- Hiện tượng nước biển dâng: Nước biển dâng đang là kết quả của biến đổi khí hậu toàn cầu do nguyên nhân: nhiệt độ Trái đất tăng cao dẫn tới băng ở 2 cực bị tan chảy. Theo các kịch bản biến đổi khí hậu được xây dựng vào thế kỉ 21 nước biển có thể dâng cao 1m, những vùng có bờ biển dài sẽ chịu ảnh hưởng nặng nề của hiện tượng này, Việt Nam là 1 trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề, đặc biệt đó là các tỉnh có bờ biển dài và và địa hình thấp như Nam Định. Theo kết quả báo cáo cho thấy kết quả, nước biển vùng Bạch Long – Giao Thủy và khu vực du lịch Quất Lâm đã dâng lên là 20cm kể từ cơn bão số 5 năm 2005 (ghi nhận bởi công ty Khai thác công trình thuỷ lợi của huyện và Trung tâm Khí tượng thuỷ văn) và đã ảnh hưởng khá lớn tới các khu vực đó: thủy triều lên gây ngập tràn qua đường, phá hủy toàn bộ môi trường, cây cối trong khu vực nước biển tác động đến, ảnh hưởng tới phát triển kinh tế, du lịch và môi trường.

e- Hiện tượng xói lở bờ biển Nam Định Trên đường bờ biển dài của Nam Định xảy ra những đoạn xói lở và bồi tụ xen kẽ: đoạn Văn Lý tới Thịnh Long đang bị xói lở nghiêm trọng, những năm gần đây quy mô và cường độ xói lở có chiều hướng gia tăng. Rất nhiều đoạn đê biển trong khu vực này bị vỡ và gây ngập lụt lớn trong cơn bão số 7 (9/2005). Tại một số bãi biển du lịch như bãi biển Thịnh Long sóng kết hợp với nước dâng cao phá hỏng toàn bộ con đường ven biển và nhiều nhà nghỉ (Theo kết quả nghiên cứu sự biến động đường bờ do xói lở của Chu Văn Ngợi và nnk trường Đại học Khoa học Tự nhiên) [7]. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Xói lở gây ra những tác động: làm thay đổi môi trường theo chiều hướng xấu và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống con người: mất quỹ đất (Huyện Hải Hậu mất 2,1 km2 do xói lở xảy ra từ 1965 – 2001, đất canh tác mất, đất thổ cư thành bãi triều), tăng mật độ dân số, phá hủy hệ thống đê ven bờ, phá hủy các hệ sinh thái ven biển, phá hủy môi trường sống của nhiều loài sinh vật, và đặc biệt xói lở làm bờ biển lấn sâu vào đất liền làm tăng quá trình nhiễm mặn… 1.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu 1 -Địa tầng Giới Proterozoi - loạt Sông Hồng - hệ tầng Ngòi Chi (PPnc) Hệ tầng do Trần Xuyên xác lập năm 1988.

Các thành tạo của hệ tầng Ngòi Chi không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp duy nhất tại lỗ khoan 54 ở chiều sâu 278m. trong đó có 14m (234-248m) là các đá của hệ tầng bao gồm gnei biotit, đá phiến thạch anh - fenspat màu trắng vằn dải đen cấu tạo dạng mắt, dạng dải, cứng chắc. Bề dày hệ tầng không quan sát được rõ ràng, ước đoán khoảng 300m. Quan hệ địa tầng không rõ, dựa vào mức độ biến chất các đá kể trên được xếp vào loạt Sông Hồng, hệ tầng Ngòi Chi [1].