Chương 1: Tổ ng quan nghiên cứu nguồ n nước karst. - Chương 2: Điề u kiê ̣n tự nhiên KVNC - Chương 3: Phương pháp nghiên cứu và Kỹ thuâ ̣t khảo sát, điề u tra ta ̣i thực đia.̣ 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Chương 4: Điề u tra, đánh giá thực tra ̣ng hoa ̣t đô ̣ng của các mô hiǹ h khai thác nguồ n nước , nhu cầ u sử du ̣ng nước của người dân và tiề m nguồ n nước karst KVNC - Chương 5: Đề xuất các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác nguồn nước karst trong khu vực huyện Đồng Văn. - Kết luận và Kiến nghị. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CƢ́U NGUỒN NƢỚC KARST 1.
Nghiên cƣ́u trong nƣớc Ở Việt Nam, việc nghiên cứu hiện tượng karst cũng mới chỉ bắt đầu vào những năm 30 của thế kỷ 20 để phục vụ cho khai thác khoáng sản. Địa chất thuỷ văn karst bắt đầu được nghiêm cứu từ sau khi hoà bình lập lại năm 1954, vào cuối thập kỷ 50 của thể kỷ trước nhằm phục hồi phát triển kinh tế ở miền Bắc, Bộ Nông Trường mà trực tiếp là xí nghiệp khai thác nước ngầm (nay là công ty cổ phần Đầu tư phát triển ngành nước - Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn) đã tiến hành khoan thăm dò và khai thác nước ngầm nhiều lỗ khoan trong đó phần lớn các lỗ khoan được tiến hành ở các vùng phát triển đá vôi (đá karst hoá) tại các nông trường Tô Hiệu, Mộc Châu (Sơn La), nông trường Cao Phong, Kim Bôi (Hoà Bình), nông trường Đồng Giao (Ninh Bình), nông trường Phúc Do, Sao Vàng (Thanh Hoá),… Ngành Địa chất trong những năm 60 đến 90 của thế kỷ trước cũng đã tiến hành nhiều phương án tìm kiếm nước ngầm trong các vùng karst như các phương án: Kiện Khê - Phủ Lý (Hà Nam); Đồng Bẩm, La Hiên, Trại Cau (Thái Nguyên); Đồng Bành, Bắc Sơn (Lạng Sơn), Dương Huy - Quảng La, nước khoáng Tam Hợp, Đèo Bụt- Đá Chồng (Quảng Ninh), Tam Điệp, Cúc Phương, Đính - Rịa (Ninh Bình), Đồng Giao, Bỉm Sơn (Thanh Hoá), Cát Bà (Hải Phòng). Để thực hiện các phương án tìm kiếm nước ngầm đó, ngành Địa chất đã phải tiến hành các đợt lộ trình khảo sát hàng trăm km2 với hàng nghìn km lộ trình, đo hàng vạn mét tuyến địa vật lý, khoan hàng nghìn mét khoan và thí nghiệm hút nước ở hàng trăm lỗ khoan. Ngoài ra còn khoan hàng trăm lỗ khoan và thí nghiệm địa chất thuỷ văn vào các thành tạo carbonat thuộc các phương án tìm kiếm, thăm dò nước ngầm khác và khi tiến hành điều tra ĐCTV phục vụ việc xây dựng các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi, công trình khai thác mỏ khác ở Lạng Sơn, Hà Giang, Cao Bằng,Tuyên Quang, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Quảng Ninh, Sơn La, Hoà Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh Thừa Thiên - Huế và các tỉnh khác,.… 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cũng trong thời gian này, trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, mà trực tiếp là Bộ môn Địa Chất Thuỷ Văn, Bộ môn Khoan, bộ môn Địa chất Công Trình cũng đã thực hiện nhiều dự án khảo sát, khoan thăm dò và khai thác nước ngầm trong các thành tạo cacbonat vùng Đông Bắc Việt Nam, như dự án Núi Hồng - Trại Cau, Thái Nguyên năm 1976; Dự án cấp nước cho Lạng Sơn năm 1985 - 1987; Quy hoạch khai thác nước Thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh năm 1993 - 1995.
Việc điều tra nước ngầm trong các đá karst hoá còn được triển khai khi tiến hành xây dựng các công trình thuỷ lợi nói chung và thuỷ điện nói riêng như khi điều tra ĐCTV để xây dựng hồ chứa nước Hoà Bình cho nhà máy thuỷ điện Hoà Bình trên sông Đà, người ta đã phải khảo sát hàng trăm hang động và đã phải khoan rất nhiều lỗ khoan với hàng nghìn mét khoan để nghiên cứu khả năng thấm mất nước của chúng kết quả đã xác nhận được đến độ sâu 500m ở khu vực này vẫn còn phát hiện những hang hốc, khe nứt karst. Mặc dù chúng ta đã tìm kiếm, thăm dò, khai thác và điều tra nước ngầm trong các hang hốc, khe nứt karst khá nhiều song các công trình nghiên cứu tổng hợp còn hạn chế, đáng kể có các công trình sau: - Năm 1984, Lộc Ngọc Ly và Vũ Thu Đạt đã nghiên cứu nước ngầm Karst vùng Đồng Giao và một vài vùng khác, tuy nhiên nghiên cứu này chủ yếu thực hiện bằng khảo sát thực địa và cũng chỉ rất khái quát về khả năng chứa nước của đá vôi ở các vùng khảo sát. - Năm 1985 trong báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Nhà nước “ Nước dưới đất Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam” mang mã số 44-04-01-01 do cố GS.TSKH Vũ Ngọc Kỷ chủ trì có một mục riêng là nước dưới đất trong các thành tạo carbonat. Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu các tác giả của báo cáo này đã thống kê khá đầy đủ trữ lượng nước ngầm đã được đánh giá trong các thành tạo carbonat và tính toán trữ lượng tự nhiên của nước ngầm trong các thành tạo đó, đồng thời đã phân chia nước trong các thành tạo carbonat thành các vùng nước nước karst khác nhau.
Báo cáo cũng sơ bộ đánh giá chất lượng nước ngầm karst ở các vùng đã phân chia. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Cũng trên cơ sở tổng hợp các tài liệu và kế thừa kết quả của đề tài trên, trong giáo trình Địa chất thuỷ văn và tài nguyên nước ngầm lãnh thổ Việt Nam do Nhà xuất bản Giao thông Vận tải phát hành năm 2003 do Nguyễn Kim Ngọc chủ biên, có đề cập đến các đặc điểm chung nước ngầm trong các thành tạo carbonat ở Việt Nam. Theo đó nước ngầm karst ở Việt Nam mà điển hình là Đông Bắc, Tây Bắc ngoài các đặc điểm chung của nước ngầm karst còn có các đặc điểm cơ bản sau: * Mức độ chứa nước của đá vôi tăng dần theo hướng TB xuống ĐN cụ thể là tỷ lệ các lỗ khoan gặp nước tăng từ TB xuống ĐN; chiều sâu các lỗ khoan gặp nước giảm dần theo hướng đó đồng thời tỷ lưu lượng các lỗ khoan cũng tăng lên theo hướng TB-ĐN; * Chiều sâu mực nước giảm theo hướng TB-ĐN; * Tổng khoáng hoá của nước cũng tăng lên theo hướng TB-ĐN. Ở các khu vực gần biển tổng khoáng hoá của nước tăng lên trên 1000mg/l.
Nước chuyển từ loại hình bicarbonat khi tổng khoáng hoá nhỏ hơn 1000mg/l, sang clorur khi tổng khoáng hoá lơn hơn 1000mg/l; * Nước ngầm karst rất dễ bị ô nhiễm do các hoạt động kinh tế trên mặt. - Giai đoạn 2001 - 2005, Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Kim Ngọc - Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất và NNK đã áp tổ hợp các phương pháp truyền thống với các phương pháp hiện đại (phân tích ảnh viễn thám, đo địa vật lý) tìm kiếm, thăm dò khai thác nước trong đá Cacbonat vùng Đồng Hỷ, Thái Nguyên; Nà Phặc, Bắc Kạn; Hoàng Văn Hưng - Bộ môn Địa chất Thuỷ Văn - Tư vấn thăm dò khai thác nước cho thị xã Tuyên Quang. - Năm 1998, một số nhà khoa học người Pháp và Việt Nam (Drogue C, Fenart, Đoàn Văn Cánh, Ngô Ngọc Cát) đã khảo sát và nghiên cứu đặc điểm về cấu trúc và đặc điểm nước ngầm vùng karst Quảng Ninh. Thành công của dự án này là đào tạo được 2 tiến sĩ 1 người Pháp và 1 người Việt.
- Mới đây Phan Văn Quýnh đã hoàn thành báo cáo khoa học cấp Nhà nước về nghiên cứu cấu trúc địa chất và các bẫy chứa nước trong vùng karst Hà Giang. Ngoài công tác khảo sát thực địa, phân tích cấu trúc địa chất để tìm hiểu 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com quy luật phát triển Karst, Phan Văn Quýnh còn sử dụng phương pháp địa vật lý điện đo sâu để xác định độ sâu phát triển karst ở Mèo Vạc và sau đó đã khoan hai lỗ khoan nhưng cả 2 lỗ khoan đều không gặp nước. - Ngoài ra nghiên cứu nước ngầm trong vùng karst còn được đề cập trong một vài bài báo đăng trong Tạp chí Địa chất hoặc Nội san của một vài cơ quan như trường Đại học Mỏ Địa chất. Đoàn Văn Tuyên cũng đã giới thiệu công nghệ mới trong địa vật lý là các phương pháp phân tích phổ quá trình hình thành xung ngắn của trường điện từ viết tắt ESPEF (method of the formation of short-pulsed electromagnetic field) và phương pháp đo sâu điện cộng hưởng viết tắt VERS (method of vertical eletrical resonant sounding) nhằm xác định các cấu trúc chứa nước ở sâu cho kết quả tốt ở nước ngoài và đã được thử nghiệm ở Việt Nam.
Tuy nhiên sau công bố này cũng chưa thấy cơ sở nào áp dụng công nghệ đó để tìm nước cho kết quả. Tuy nhiên cho đến nay, ở Việt Nam, các phương pháp áp dụng để nghiên cứu nước ngầm karst chưa có hệ phương pháp hoàn chỉnh. Các phương pháp ứng dụng thường rất riêng lẻ cho từng điểm, từng phương pháp độc lập, đặc biệt việc liên kết để có các đánh giá tổng quát nước ngầm karst, xác lập các điều kiện hình thành, biến đổi nước ngầm trong các thành tạo carbonat trong khu vực rộng giúp cho việc khai thác, bảo vệ chúng nên vẫn chưa có các kết quả tốt. Nghiên cƣ́u ngoài nƣớc Thuật ngữ „„Karst” là bắt nguồn từ tiếng Đức để chỉ một hiện tượng ăn mòn phổ biến của Carbonat ở phía tây Slovenie và cũng là nơi có những nghiên cứu về địa hình karst đầu tiên trên thế giới vào thế kỷ 19 (Jening, 1985).
Diện tích các thành tạo Carbonat trên thế giới chiếm khoảng 12% (Ford và William, 2007) và có tới 58 quốc gia có các thành tạo Carbonat. Tuy nhiên, không giống hầu hết các loại đá khác, Carbonat có thể bị nước hòa tan, rửa lũa và vì thế, các vùng kast có đặc điểm độc đáo là có hệ thống không gian ngầm hay hệ thống hang động ngầm và đây chính là môi trường chứa nước ngầm karst. Những nghiên cứu về karst và nước karst cũng đã có lịch sử phát triển lâu dài và rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Liên Xô (cũ), Pháp, Ý, Áo… 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Những nghiên cứu được công bố sớm nhất vào những năm cuối thế kỷ 19. Một trong những công trình nghiên cứu về karst và nước ngầm ở vùng karst đầu tiên là nhà khoa học Martel.A người Pháp, năm 1894.
Nhà khoa học này đã đưa ra hàng loạt những nghiên cứu về hang động, hố sụt karst và về nước ngầm karst và sự vận động của nước karst trong các thành tạo karst. Cũng trong thời gian này, nhà khoa học người Đức Cvijic.