Mở đầu Chƣơng 1: TỔNG QUAN Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH Chƣơng 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS ĐỂ DỰ TÍNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN HÀ TĨNH THEO CÁC KỊCH BẢN BĐKH Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1. Tổng quan các nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu nƣớc ngầm 1. Các nghiên cứu cũ Ở Việt Nam, giai đoạn cuối thập niên 90, MHDCNDĐ bắt đầu phát triển và ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Một trong những tiêu chí quan trọng mà Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc yêu cầu để làm cơ sở cho việc xét duyệt các báo cáo thăm dò đánh giá trữ lƣợng khai thác các mỏ nƣớc là phải có lời giải của bài toán MHDCNDĐ về bảo toàn trữ lƣợng.
Và các đơn vị nhƣ: Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất, Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Bắc và Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Nam. đã đi đầu trong việc nhanh chóng tiếp cận và cũng từ đó xuất hiện khá phổ biến các báo cáo MHDCNDĐ. Các báo cáo đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo nhƣ: 1.Báo cáo “Mô hình quản lý nƣớc dƣới đất tỉnh Cần Thơ” do TS. Trần Minh chủ trì thực hiện năm 2000.
Mô hình này dùng phần mềm Visual MODFLOW 2.1, mô phỏng cho 3 tầng chứa nƣớc trên cùng là QIII, QII-III và QI. Do có ít về số liệu quan trắc nên phần hiệu chỉnh mô hình còn tồn tại một số mặt hạn chế. “Modeling Report” (do Dr. Wim Boehmer và KS.
Ngô Đức Chân thực hiện)- là báo cáo kết quả xây dựng MHDCNDĐ cho Đồng bằng Nam bộ đƣợc thực hiện năm 2000 của dự án MILIEV (Công ty Haskoning - Hà Lan và Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam). Mô hình này là phần mềm GMS 3.0, mô phỏng 4 tầng chứa nƣớc: QI-III, N22, N21và N13. Đây là mô hình quy mô khu vực với khối lƣợng dữ liệu rất lớn bao gồm các nghiên cứu đã có và toàn bộ dữ liệu mực nƣớc của mạng quan trắc quốc gia (1992 - 1997). Mô hình đƣợc thực hiện trên máy tính và phần mềm mạnh nên cho kết quả khá tốt, nhƣng do diện tích thực hiện rộng nên kích thƣớc ô lƣới lớn ảnh hƣởng phần nào đến độ chính xác và một số vấn đề về điều kiện biên.
Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất tỉnh Bình Dƣơng do TS. Đặng Đình Phúc (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) năm 2000. Mô hình này sử dụng phần mềm Visual MODFLOW nhằm mô phỏng 3 tầng chứa nƣớc: QI-III, N22 và N21. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kết quả đạt đƣợc là mực nƣớc hiện trạng của khu vực cùng với đó là các nguồn hình thành trữ lƣợng NDĐ chủ yếu trong vùng.
Nhƣng do số liệu quan trắc cung cấp cho việc hiệu chỉnh mô hình còn ít nên có ảnh hƣởng tới độ chính xác của mô hình. Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất thành phố Hồ Chí Minh do KS. Ngô Đức Chân (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam) năm 2001 (thuộc báo cáo “Quy hoạch khai thác và sử dụng NDĐ vùng thành phố Hồ Chí Minh). Tác giả đã sử dụng phần mềm GMS 3.0 để mô phỏng 3 tầng chứa nƣớc là: QI-III, N22 và N21.
Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất thành phố Hồ Chí Minh do Trung tâm kỹ thuật hạt nhân TP. Hồ Chí Minh (KS. Nguyễn Thị Sinh) phối hợp với Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam (KS. Ngô Đức Chân) năm 2001.
Tác giả sử dụng phần mềm Visual MODFLOW 2.8 để mô phỏng cho 3 tầng chứa nƣớc: QI-III, N22 và N21. Cùng mô phỏng cho một khu vực, kết quả của hai mô hình đƣa ra không có sự sai khác nhiều. Đây là những mô hình có số lƣợng lỗ khoan quan trắc nhiều (Mạng quan trắc quốc gia, mạng quan trắc thành phố Hồ Chí Minh) nên việc hiệu chỉnh cho kết quả có độ tin cậy cao. Tuy nhiên hai mô hình này cũng có hạn chế là thực hiện trên diện tích khá hẹp nên phễu hạ thấp đã lan đến biên vì thế nghiệm bài toán ở vị trí gần biên cuối thời gian tính toán kém thuyết phục do đó cần thiết phải điều chỉnh điều kiện biên của mô hình.
Mô hình dòng nƣớc dƣới đất tỉnh Đồng Nai do TS. Đỗ Tiến Hùng và ThS. Bùi Trần Vƣợng (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam) năm 2004. Hai tác giả sử dụng phần mềm Visual MODFLOW 2.8 để giải quyêt bài toán mô phỏng cho 2 tầng chứa nƣớc: QI-III và N2.
Tuy nhiên, thực tế cho thấy các mô hình đƣợc nêu ở trên mô phỏng các tầng chứa nƣớc theo phân chia cũ không có tính phù hợp với kết quả mới nghiên cứu của báo cáo "Phân chia địa tầng N - Q và nghiên cứu cấu trúc địa chất đồng bằng Nam Bộ". Nhƣng hƣớng nghiên cứu và phƣơng pháp tiếp cận của các báo cáo là tài liệu cần cho tác giả tham khảo và tìm hiểu áp dụng đúng đắn cho bài toán của mình. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Năm 2009, ông Trần Ngọc Anh và các cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu về khả năng áp dụng của mô hình Modflow trong tính toán và dự báo trữ lƣợng nƣớc dƣới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị.
Nhằm mục đích dự báo sự biến động nƣớc dƣới đất, nhóm tác giả đã sử dụng mô hình Modflow với chuỗi số liệu về mƣa, bốc hơi và mực nƣớc trên các sông 24 năm từ 1/1977 – 12/2000 để đánh giá (hiệu chỉnh và kiểm định). Khu vực nghiên cứu đƣợc chia thành mạng lƣới các ô gồm 3808 ô (56 cột và 68 hàng) chuỗi số liệu quan trắc động thái của nƣớc dƣới đất từ 1/9/1983 - 31/8/1984 đƣợc dùng để hiệu chỉnh và kiểm định. Kết quả đã khẳng định đƣợc tính ứng dụng cao của mô hình trong khu vực nghiên cứu hay các khu vực tƣơng tự, tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng các bản đồ mô dun dòng ngầm ứng với các thời kỳ khác nhau. Bên cạnh đó nghiên cứu đã thành công mô tả cốt cao mực nƣớc và động thái của nƣớc dƣới đất, điều này đã tạo tiền đề cho việc ứng dụng các mô dun còn lại của Modflow để tính toán và dự báo nhiễm mặn, nhiễm bẩn của các tầng chứa nƣớc dƣới đất.
Năm 2012, Huỳnh Văn Hiệp và Trần Văn Tỷ đã công bố kết quả nghiên cứu về đánh giá và dự báo tài nguyên nƣớc ngầm cho tỉnh Trà Vinh. Nhóm tác giả đã sử dụng mô hình Modflow với chuỗi số liệu thu thập từ nhiều nguồn trong khoảng thời gian từ năm 1997 – 2006 để đánh giá (hiệu chỉnh và kiểm định). Nhóm tác giả đã chia khu vực nghiên cứu thành mạng lƣới các ô gồm 2025 ô lƣới (45 hàng và 45 cột gồm 7 lớp) chuỗi số liệu dùng để hiệu chỉnh và kiểm định trong khoảng từ 01/04/2004 – 01/04/2006 đƣợc chia thành 24 bƣớc thời gian. Kết quả cho thấy lƣu lƣợng nƣớc ở giếng khoan chảy ra bao giờ cũng ít hơn lƣu lƣợng nƣớc chảy vào.
Điều này có thể thấy đƣợc nếu tăng lƣu lƣợng lên đến 2015 thì lƣợng nƣớc dƣới đất ở tỉnh Trà Vinh vẫn đủ để cung cấp cho các khu công nghiệp và khu dân cƣ. Kết quả nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ đặc điểm thủy động lực của các tầng chứa nƣớc, làm cơ sở cho việc thiết lập mạng quan trắc động thái nƣớc dƣới đất trong tƣơng lai. Năm 2011 tác giả Nguyễn Thị Nguyệt đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ khoa học về Đánh giá mức độ xâm nhập mặn do sử dụng quá mức nƣớc ngầm trong 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vùng ven biển Nam Định. Tác giả đã sử dụng mô hình Modflow với chuỗi số liệu thu thập từ nhiều nguồn trong khoảng thời gian từ năm 1995 đến năm 2008 để đánh giá (hiệu chỉnh và kiểm định).
Tác giả đã chia khu vực nghiên cứu thành các ô lƣới với kích thƣớc mỗi ô là 500x500m với chuỗi số liệu từ năm 2000 đến năm 2008 dùng để hiệu chỉnh và kiểm định đƣợc chia thành 132 bƣớc thời gian. Kết quả cho thấy trong vùng tồn tại 2 tầng chứa nƣớc có trữ lƣợng lớn là tầng chứa nƣớc Holocen (qh) và tầng chứa nƣớc Pleistocen và cả 2 tầng này đều bị nhiễm mặn, tiến hành xây dựng mô hình dự báo, từ kết quả dự báo tác giả đã đƣa ra đƣợc các giải pháp phù hợp với điều kiện vùng nghiên cứu trong khai thác hợp lý và bền vững tài nguyên nƣớc: khi khai thác nƣớc ở tầng chứa nƣớc qp nên chú ý đến các công trình khai thác gần ranh giới mặn và nhạt của nƣớc dƣới đất; sử dụng nƣớc ngầm hợp lý để giảm thiểu lƣợng khai thác; quy hoạch vùng khai thác nƣớc ngầm an toàn. Phương pháp nghiên cứu nước ngầm Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam sử dụng rất nhiều phƣơng pháp nghiên cứu nƣớc ngầm. Công thức tính trữ lượng tĩnh tự nhiên Trữ lƣợng tĩnh gồm trữ lƣợng tĩnh trọng lực và trữ lƣợng tĩnh đàn hồi.
Trữ lƣợng tĩnh trọng lực là lƣợng nƣớc chứa trong các lỗ hổng, khe nứt, hang hốc Kasrt của đất đá chứa nƣớc và có khả năng thoát ra dƣới tác dụng của trọng lực. Trữ lƣợng tĩnh trọng lực đƣợc đặc trƣng bởi hệ số nhả nƣớc trọng lực. Trữ lƣợng tĩnh đàn hồi là lƣợng nƣớc sinh ra do khả năng đàn hồi của nƣớc và của đất đá chứa nƣớc khi hạ thấp mực áp lực trong những tầng chứa có áp. Trữ lƣợng tĩnh đàn hồi đƣợc đặc trƣng bởi hệ số nhả nƣớc đàn hồi.
Trữ lƣợng tĩnh đƣợc xác định bằng công thức: Vtl = *V = tb*htb*F (đối với tầng chứa nƣớc không áp) Vtl = *V = tb*mtb*F (đối với tầng chứa nƣớc có áp). Trong đó : -hệ số nhả nƣớc trọng lực (có giá trị dao động từ 0 – 1 đơn vị), V-thể tích đất đá chứa nƣớc (m3), htb-chiều dày trung bình của tầng chứa nƣớc 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. a) Tầng chứa nƣớc không áp b) Tầng chứa nƣớc có áp Hình 1. Sơ đồ các tầng chứa nước có áp và không áp Trong thực tế, các đơn vị chứa nƣớc thƣờng có diện phân bố phức tạp theo không gian (mặt bằng và mặt cắt) nên việc xác định thể tích đất đá chứa nƣớc là rất khó khăn.
Đất đá cấu tạo nên các tầng chứa nƣớc là không đồng nhất dẫn đến hệ số nhả nƣớc của đơn vị chứa nƣớc cũng biến đổi theo không gian. Trong thực tế, khi tính trữ lƣợng tĩnh của nƣớc dƣới đất thƣờng trung bình hóa hệ số nhả nƣớc và thể tích đất đá chứa nƣớc đƣợc xác định bằng giá trị trung bình của chiều dày tầng chứa nƣớc và diện tích phân bố của chúng.