Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa đến lượng nước dưới đất ở đồng bằng sông Hồng

Luận án tiến sĩ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cập nước mưa cho nước dưới đất tại trầm tích đệ tứ vùng đồng bằng sông Hồng.

• Tác giả: Lê Việt Hùng
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Phạm Quý Nhân
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Địa chất học
• Đề tài: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cấp từ nước mưa cho nước dưới đất các trầm tích đá tảng vùng đồng bằng sông Hồng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA MỎ, ĐỊA CHẤT THẨY VẬN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT
• 1.2. Các thành tạo trước Đệ tứ
• 1.3. Các quá trình địa chất ĐBSH
• 1.4. Đặc điểm kiến tạo và các đới kiến trúc
• 1.5. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THẨY VẬN
• 1.5.1. Các tầng chứa nước lỗ hổng
• 1.5.2. Các trầm tích thấm nước yếu
• 1.5.3. Đặc điểm động thái nước dưới đất đồng bằng sông Hồng
• 2. CHƯƠNG 2: DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Dữ liệu thu thập phục vụ phân vùng tiềm năng bổ cập nước dưới đất
• 2.2. Dữ liệu kết quả phân tích mẫu đồng vị
• 2.3. Dữ liệu cân bằng tính bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất
• 2.4. Dữ liệu đầu vào cho mô hình MODFLOW xác định vai trò cung cấp thấm
• 2.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.1. Phương pháp viễn thám
• 2.5.2. Phương pháp phân tích không gian trong GIS
• 2.5.3. Phương pháp chuyên gia
• 2.5.4. Phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP)
• 2.5.5. Phương pháp thủy văn đồng vị
• 2.5.6. Phương pháp xác định giá trị cung cấp thấm từ nước mưa cho nước dưới đất bằng phương trình sai phân hữu hạn của Kamenxki
• 2.5.7. Phương pháp mô hình
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG, PHÂN VÙNG TIỀM NĂNG VÀ KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH LƯỢNG BÙ CẤP TẦNG MƯA CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCEN VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
• 3.1. CƠ SỞ XÁC ĐỊNH YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG BÙ CẤP TẦNG MƯA CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT
• 3.1.1. Đặc tính thấm của đất
• 3.1.2. Các nghiên cứu về tính thấm của đất
• 3.1.3. Tham khảo ý kiến các chuyên gia
• 3.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BÙ CẤP TẦNG MƯA CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCEN VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
• 3.2.1. Lớp phủ mặt đất, sử dụng đất
• 3.2.2. Trầm tích Đệ tứ và đá gốc
• 3.2.3. Mực nước dưới đất
• 3.2.4. Độ dốc địa hình
• 3.2.5. Mật độ sông suối
• 3.3. PHÂN VÙNG TIỀM NĂNG BÙ CẤP TẦNG MƯA CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT
• 3.4. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH LƯỢNG BÙ CẤP TẦNG MƯA CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCEN VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
• 3.4.1. Sử dụng phương pháp thủy văn đồng vị
• 3.4.2. Sử dụng phương pháp xác định giá trị cung cấp thấm từ nước mưa cho nước dưới đất bằng phương trình sai phân hữu hạn của Kamenxki
• 3.4.3. Đánh giá chung
• 4. CHƯƠNG 4: VAI TRÒ CỦA NƯỚC MƯA ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRẦM TÍCH ĐÁ TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
• 4.1. XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ CHO MÔ HÌNH
• 4.1.1. Xây dựng lưới cho mô hình
• 4.1.2. Xây dựng mặt cắt địa chất thủy văn
• 4.1.3. Cập nhật và chỉnh lý thông số Địa chất thủy văn
• 4.1.4. Biến động các nguồn cung cấp thấm theo thời gian
• 4.1.5. Kết đánh giá sai số chỉnh lý mô hình
• 4.2. VAI TRÒ LƯỢNG BÙ CẤP TẦNG MƯA ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRẦM TÍCH ĐÁ TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
• 4.2.1. Tầng chứa nước Holocen
• 4.2.2. Tầng chứa nước Pleistocen
• 4.2.3. Tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của nước mưa đến nguồn nước dưới đất tại đồng bằng sông Hồng (ĐBSH). ĐBSH là một trong những khu vực có mật độ dân số cao và nguồn nước ngầm đóng vai trò quan trọng trong sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, việc khai thác quá mức đã dẫn đến nguy cơ suy thoái và ô nhiễm nguồn nước. Nghiên cứu này nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa và đánh giá vai trò của nước mưa trong việc hình thành trữ lượng nước ngầm.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định các yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất tại ĐBSH. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào việc phân vùng tiềm năng bổ cập và đánh giá vai trò của nước mưa trong cân bằng nước ngầm.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gồm nước mưa, nước dưới đất trong các tầng chứa nước Holocen và Pleistocen tại ĐBSH. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các khu vực có mật độ khai thác nước ngầm cao và nguy cơ ô nhiễm.

II. Tổng quan khu vực nghiên cứu

ĐBSH là một khu vực có địa hình bằng phẳng, khí hậu nhiệt đới gió mùa, với lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.500-2.000 mm. Khu vực này có hệ thống sông ngòi dày đặc, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bổ cập nước ngầm. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu và hoạt động của con người đã làm thay đổi đáng kể chế độ thủy văn và chất lượng nước.

2.1. Đặc điểm địa chất và thủy văn

ĐBSH được hình thành từ các trầm tích Đệ tứ, với các tầng chứa nước chính là Holocen và Pleistocen. Các tầng này có khả năng thấm và trữ nước cao, nhưng cũng dễ bị ảnh hưởng bởi sự xâm nhập mặn và ô nhiễm.

2.2. Biến đổi khí hậu và tác động

Biến đổi khí hậu đã làm thay đổi chế độ mưa và dòng chảy, ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bổ cập nước ngầm. Sự gia tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa có thể làm giảm khả năng thấm và trữ nước của các tầng chứa nước.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp như viễn thám, phân tích không gian trong GIS, và mô hình thủy văn để đánh giá lượng bổ cập từ nước mưa. Các phương pháp này giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng và phân vùng tiềm năng bổ cập nước ngầm.

3.1. Phương pháp viễn thám và GIS

Phương pháp viễn thám được sử dụng để thu thập dữ liệu về lượng mưa và đặc điểm địa hình. GIS được áp dụng để phân tích không gian và xác định các khu vực có tiềm năng bổ cập cao.

3.2. Mô hình thủy văn

Mô hình MODFLOW được sử dụng để mô phỏng dòng chảy ngầm và xác định vai trò của nước mưa trong việc bổ cập nước ngầm. Mô hình này giúp đánh giá sự biến động của nguồn cung cấp nước theo thời gian.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy, nước mưa đóng góp đáng kể vào lượng bổ cập cho nước dưới đất tại ĐBSH. Các yếu tố như lượng mưa, đặc điểm địa hình, và loại đất có ảnh hưởng lớn đến khả năng thấm và trữ nước. Phân vùng tiềm năng bổ cập đã xác định được các khu vực có khả năng bổ cập cao, tập trung chủ yếu ở các vùng có địa hình thấp và mật độ sông ngòi dày đặc.

4.1. Ảnh hưởng của lượng mưa

Lượng mưa là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến lượng bổ cập nước ngầm. Các khu vực có lượng mưa cao và phân bố đều trong năm có khả năng bổ cập lớn hơn.

4.2. Phân vùng tiềm năng bổ cập

Kết quả phân vùng cho thấy, các khu vực có địa hình thấp và mật độ sông ngòi cao có tiềm năng bổ cập lớn. Các khu vực này cần được ưu tiên trong quản lý và bảo vệ nguồn nước ngầm.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất tại ĐBSH. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý và bảo vệ nguồn nước ngầm, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng áp lực khai thác nước.

5.1. Kiến nghị quản lý

Cần có các biện pháp quản lý hiệu quả để bảo vệ các khu vực có tiềm năng bổ cập cao. Đồng thời, cần tăng cường giám sát chất lượng nước và hạn chế khai thác quá mức.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước ngầm và phát triển các mô hình dự báo lượng bổ cập trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ địa chất học của nghiên cứu sinh Lê Viết Hùng có tiêu đề: "Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất các trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng sông Hồng", được hoàn thành năm 2023 tại Viện Địa chất thuộc Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Luận án được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Quý Nhân và TS. Trần Quốc Cường, thuộc mã số chuyên ngành địa chất học 9440201.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) có diện tích tự nhiên hơn 21.260 km², gồm 11 tỉnh và thành phố, là nơi sinh sống của khoảng 22,9 triệu người. Các tầng chứa nước dưới đất trong trầm tích Đệ tứ tại đây giữ vai trò cung cấp nguồn nước phục vụ sinh hoạt và phát triển kinh tế cho thủ đô Hà Nội cùng các đô thị công nghiệp như Vĩnh Yên, Phúc Yên, Bắc Ninh, Hưng Yên. Hoạt động khai thác tài nguyên nước dưới đất chưa hợp lý tại một số khu vực đã dẫn đến nguy cơ hạ thấp mực nước, suy thoái, ô nhiễm và gia tăng xâm nhập mặn.

Lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất là thành phần cơ bản trong cân bằng nước dưới đất và là cơ sở tính toán trữ lượng khai thác bền vững. Các công trình nghiên cứu trước đây tại ĐBSH chủ yếu tính toán lượng bổ cập cho từng điểm quan trắc hoặc phạm vi hẹp mang tính địa phương, chưa thực hiện đồng bộ trên toàn vùng. Đồng thời, việc phân vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa cho các trầm tích Đệ tứ trên toàn bộ diện tích đồng bằng chưa từng được giải quyết có hệ thống. Do đó, việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng, định lượng bổ cập và phân vùng tiềm năng trên quy mô toàn vùng đồng bằng là yêu cầu khoa học và thực tiễn cấp bách.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định hệ thống mục tiêu cụ thể gồm:

1. Mục tiêu tổng quát: Xác định các yếu tố ảnh hưởng và tính toán lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất các trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng sông Hồng.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Mục tiêu 1: Xác định các yếu tố ảnh hưởng chính và các yếu tố ảnh hưởng thứ yếu đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất vùng ĐBSH.
   • Mục tiêu 2: Phân vùng tiềm năng bổ cập nước dưới đất và xác định lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất các trầm tích Đệ tứ vùng ĐBSH.
   • Mục tiêu 3: Đánh giá vai trò của thành phần cung cấp thấm từ nước mưa trong sự hình thành trữ lượng nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng ĐBSH.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Nước mưa, nước dưới đất trong các trầm tích Đệ tứ đồng bằng sông Hồng và các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất.
• Phạm vi không gian: Vùng nghiên cứu có diện tích trên 14.860 km² thuộc ĐBSH (tọa độ địa lý từ 19°5′ đến 21°34′ vĩ độ Bắc và từ 105°17′ đến 107°7′ kinh độ Đông), giới hạn phía Bắc bởi dãy núi Tam Đảo - Yên Tử, phía Nam bởi dãy núi Ba Vì - Viên Nam, và phía Đông bởi đường bờ biển vịnh Bắc Bộ kéo dài khoảng 200 km.
• Phạm vi đối tượng địa chất thủy văn: Luận án tập trung nghiên cứu tầng chứa nước trên cùng, chủ yếu là tầng chứa nước Holocen (qh) và một phần nhỏ diện tích lộ ra trên mặt của tầng chứa nước Pleistocen (qp).
• Phạm vi thời gian và tư liệu: Chuỗi số liệu khí tượng thủy văn được thu thập, phân tích trong giai đoạn 1960–2018; chuỗi số liệu quan trắc mực nước dưới đất và chỉnh lý mô hình cập nhật đến giai đoạn 2018–2021.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

Tác giả đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu về bổ cập nước dưới đất trên thế giới theo 6 nhóm phương pháp chủ đạo:

• Nhóm phương pháp quan trắc biến động mực nước (Water Table Fluctuation - WTF): Delin và cộng sự (2007) áp dụng tại Minnesota xác định lượng bổ cập chiếm 6–56% lượng mưa; Risser và cộng sự (2005) nghiên cứu tại Pennsylvania ghi nhận tỷ lệ 25–94%; Coes và cộng sự (2007) xác định tỷ lệ 19–48% lượng mưa tại đồng bằng ven biển Bắc Carolina; Rutledge (2000) phát triển chương trình RORA phân tích đường cong suy giảm dòng chảy; Heppner, Nimmo và Risser (2007) tổng kết các hạn chế của phương pháp WTF ở vùng khí hậu ẩm.
• Nhóm phương pháp cân bằng nước: T.S. Steenhuis và cộng sự (1985) tính toán tại Long Island (New York) cho thấy bổ cập chiếm tới 50% lượng mưa năm; Henry và cộng sự (1992) đánh giá tác động của đô thị hóa tại quận Nassau (New York) làm lượng bổ cập tăng 12% ở nội thành nhờ hệ thống thu gom thấm tập trung và giảm 10% ở ngoại ô; Healy và Gray (1989), Szilagyi và Ayers (2003) nghiên cứu cân bằng nước và dòng chảy cơ bản.
• Nhóm phương pháp mô hình số: Laura và cộng sự (2002) áp dụng mô hình thấm sâu (Deep Percolation Model - DPM) và cân bằng Clorua tại đảo San Juan (Washington), ghi nhận bổ cập từ 12,7–76,2 mm/năm ở trầm tích sông băng và đạt 228,6 mm/năm ở vùng cát; Dirk Bertrand (2011) dùng Hydrus 1D và GIS tại lưu vực Nete (Bỉ) tính toán bổ cập 391 mm/năm và dự báo biến đổi khí hậu làm giảm 9% bổ cập vào năm 2100; Ali (2013) tích hợp MODFLOW và GIS tại lưu vực Jafr (Jordan) cho thấy 95% bổ cập tập trung vào mùa đông; McDonald và Harbaugh (1988) công bố mô hình dòng chảy ba chiều sai phân hữu hạn MODFLOW.
• Nhóm phương pháp chất chỉ thị (Tracers): D. Adomako và cộng sự (2010) sử dụng đồng vị bền ²H, ¹⁸O kết hợp Hydrus 1D và phương pháp peak-shift tại lưu vực sông Densu (Ghana), xác định bổ cập chiếm 6–14% lượng mưa; Parlov và cộng sự (2019) dùng mô hình cân bằng khối lượng đồng vị 2 và 3 thành phần tại Zagreb (Croatia) xác minh sông Sava cung cấp từ 67,5% đến 83,74% nước cho tầng chứa nước; các nghiên cứu của Allison và Hughes (1975), Robertson và Cherry (1989), Michel (1991), Ekwurzel và cộng sự (1994), Clark và Soloman (1997) về Tritium (³H), CFCs, ⁸⁵Kr.
• Nhóm quan trắc đới thông khí (Lysimeter): Allen và cộng sự (1991), Evett và cộng sự (1995), Gburek và Folmar (1999) đo lượng bốc thoát hơi và dịch chuyển ẩm qua tầng đất chưa bão hòa.
• Nhóm viễn thám và GIS: Senthilkumar (2019) tại Amaravathi (Ấn Độ) phân chia 4 vùng tiềm năng; Patil và cộng sự (2014) tại Maharashtra phân chia 3 vùng; Preeja và cộng sự (2011) tại Kerala kết hợp ảnh Landsat ETM+ và bản đồ địa hình phân loại 4 cấp tiềm năng.
• Báo cáo tổng hợp của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS, 2020) chỉ ra rằng ở các vùng khí hậu ẩm ướt của Mỹ, lượng bổ cập trung bình từ nước mưa dao động trong khoảng 10% đến 60% lượng mưa.

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam

Tác giả điểm lại các công trình tiêu biểu trong nước:

• Phương pháp WTF và Bindeman: Phan Văn Trường (2011) xác định hệ số bổ cập ngầm vùng cát ven biển Quảng Bình đạt 15–77% trong mùa mưa; Nguyễn Đức Rỡi (2014) tính lượng bổ cập tại Văn Lâm (Hưng Yên) là 427 mm/năm (34,1% lượng mưa) và thành phố Hưng Yên là 547 mm/năm (38,1% lượng mưa); Nguyễn Minh Lân (2018) nghiên cứu quan hệ thủy lực sông Hồng và các tầng chứa nước qh, qp từ Sơn Tây đến Hưng Yên; Nguyễn Minh Kỳ (2019) áp dụng tại Dĩ An (Bình Dương).
• Phương pháp cân bằng nước: Nguyễn Minh Khuyến (2015) xác định cơ cấu bổ cập tại Bình Thuận - Ninh Thuận gồm nước mưa mùa mưa chiếm 66,2%, mùa khô chiếm 21,7%; Nguyễn Thị Ngọc Dung (2006) sử dụng sân cân bằng tại Đan Phượng - Hoài Đức tính lượng bổ cập từ nước mưa đạt 0,283–0,3 mm/ngày (tương đương 7% lượng mưa).
• Phương pháp mô hình số: Phạm Quý Nhân (2000) dùng MODFLOW tính toán lượng bổ cập từ nước mưa vào các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ĐBSH chiếm 56,28% vào mùa khô và 84,11% vào mùa mưa; Đoàn Văn Cánh (2015) dùng MODFLOW đánh giá tài nguyên dự báo ĐBBB; Hoàng Minh Tuyển và cộng sự (2017) dùng mô hình SWAT trên lưu vực sông Đồng Nai xác định bổ cập đạt 100–600 mm/năm (tỷ lệ 2–30%); Triệu Đức Huy (2021) xác định điều kiện biên thấm vùng Tây Nam Hà Nội.
• Phương pháp đồng vị: Trần Thành Lê (2011) dùng đồng vị ¹⁸O, ²H và ³H tại Thạch Thất - Đan Phượng xác định nước sông cấp cho tầng Holocen mùa mưa chiếm 85–88%; Phạm Quý Nhân, Đặng Trần Trung, Trần Thành Lê (2014) xác định đóng góp của nước sông Hồng tại các bãi giếng Hạ Đình (50%), Mai Dịch (52%), Pháp Vân (57%); Postma và cộng sự (2016) dùng đồng vị ³H–³He tại Nam Dư (Hà Nội); Larsen và Phạm Quý Nhân (2008) tại Đan Phượng so sánh lượng bổ cập theo MODFLOW (60–100 mm/năm) và theo ³H/³He (195 mm/năm).
• Phương pháp viễn thám và GIS: Hà Quang Khải (2014) lập quan hệ tuyến tính giữa tốc độ bổ cập và lượng mưa hiệu quả tại TP. Hồ Chí Minh; Nguyễn Văn Nghĩa (2016) đánh giá đô thị hóa làm suy giảm 50–60% lượng bổ cập nước dưới đất tại Hà Nội giai đoạn 2001–2015 so với giai đoạn 1990–2000.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình tại ĐBSH mới dừng lại ở việc tính toán cục bộ cho từng bãi giếng, tuyến quan trắc riêng biệt hoặc tính gộp chung nguồn bổ cập. Chưa có công trình nào tích hợp viễn thám, GIS, phân tích thứ bậc AHP để phân vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa trên toàn bộ quy mô đồng bằng, đồng thời kết hợp đồng vị môi trường (³H, ¹⁸O, ²H), sân cân bằng (phương trình sai phân Kamenxki) và mô hình số dòng thấm MODFLOW để kiểm chứng định lượng độc lập.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các khái niệm sử dụng

Luận án kế thừa hệ thống lý thuyết địa chất thủy văn của Đoàn Văn Cánh (2015), Zektser và Bindeman (1970):

• Tài nguyên nước dưới đất (TNNDĐ): Thể tích, dung tích nước tồn tại, vận động trong tầng chứa nước đáp ứng tiêu chuẩn khai thác có hiệu quả kinh tế. TNNDĐ cấu thành từ tài nguyên tích chứa (trọng lực, đàn hồi) và tài nguyên bổ cập trong điều kiện tự nhiên.
• Trữ lượng có thể khai thác (TLCTKT): Lượng nước lấy ra từ tầng chứa nước trong một thời gian xác định mà không gây sụt lún đất, không gây xâm nhập mặn và không gây suy thoái ô nhiễm.
• Trữ lượng khai thác nước dưới đất: Đại lượng đặc trưng bằng lưu lượng (m³/ngày, l/s), không phải khối lượng tĩnh.
• Bổ cập nước dưới đất (Groundwater recharge): Quá trình nước chuyển động qua đới chưa bão hòa cung cấp vào tầng chứa nước, gồm bổ cập tự nhiên (thấm thẳng đứng từ nước mưa, thấm từ sông hồ, thấm xuyên giữa các tầng) và bổ cập nhân tạo. Luận án tập trung vào quá trình thấm thẳng đứng từ nước mưa vào tầng chứa nước Holocen.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Luận án phối hợp đồng bộ các phương pháp định tính và định lượng:

1. Phương pháp viễn thám: Phân tích ảnh vệ tinh Landsat (cảm biến ETM+, OLI), mô hình số độ cao SRTM DEM để chiết xuất các thông tin lớp phủ bề mặt, hiện trạng sử dụng đất, mạng lưới dòng chảy và độ dốc địa hình.
2. Phương pháp phân tích không gian trong GIS: Sử dụng phần mềm ArcGIS chồng xếp các lớp dữ liệu chuyên đề để tính toán chỉ số tiềm năng bổ cập nước dưới đất (Groundwater Recharge Index - GRI).
3. Phương pháp chuyên gia và phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP): Thu thập phiếu tham vấn ý kiến chuyên gia về mức độ ảnh hưởng của các nhân tố, xây dựng ma trận so sánh cặp, kiểm tra chỉ số nhất quán (CR < 0,1) để xác định trọng số cho từng yếu tố.
4. Phương pháp thủy văn đồng vị: Phân tích đồng vị bền ¹⁸O, ²H (bằng thiết bị quang phổ Cavity Ring-down Spectroscopy - CRDS so với chuẩn quốc tế VSMOW) và đồng vị phóng xạ Triti ³H (bằng kỹ thuật đếm nhấp nháy lỏng - LSC) nhằm xác định nguồn gốc nguồn nước, tuổi tương đối và tốc độ bổ cập nước dưới đất.
5. Phương pháp phân tích giải tích tại sân cân bằng: Sử dụng công thức sai phân hữu hạn của G.N. Kamenxki dựa trên quan trắc dao động mực nước dưới đất tại cụm giếng khoan sân cân bằng Thọ An (huyện Đan Phượng, Hà Nội) để tính giá trị cung cấp thấm thẳng đứng thực tế từ nước mưa.
6. Phương pháp mô hình số dòng thấm: Ứng dụng phần mềm MODFLOW thiết lập mô hình dòng chảy ba chiều cho toàn bộ trầm tích Đệ tứ ĐBSH, hiệu chỉnh và kiểm định mực nước tính toán với chuỗi mực nước thực đo tại mạng lưới quan trắc quốc gia, từ đó trích xuất cân bằng nước theo thời gian và không gian.

Nhóm dữ liệu đầu vào	Nguồn gốc và quy cách dữ liệu	Mục đích sử dụng
Khí tượng thủy văn	Chuỗi số liệu lượng mưa, bốc hơi, nhiệt độ tại 9 trạm quan trắc ĐBSH (1960–2018)	Tính toán cân bằng ẩm và đánh giá yếu tố lượng mưa
Viễn thám và độ cao số	Ảnh Landsat, mô hình độ cao số SRTM DEM, bản đồ địa mạo	Xây dựng các lớp chuyên đề độ dốc, lớp phủ bề mặt, địa mạo
Quan trắc mực nước	Mạng quan trắc quốc gia TTQHĐTTNNQG (đến năm 2018 và tháng 2/2021)	Xác định chiều sâu mực nước, hiệu chỉnh mô hình MODFLOW
Thí nghiệm đồng vị	Mẫu nước mưa, nước mặt, nước dưới đất phân tích tại INST và đối tác	Đánh giá tuổi nước, đường nước khí tượng, cơ cấu bổ cập
Sân cân bằng Thọ An	Cụm giếng quan sát tầng Holocen tại huyện Đan Phượng	Tính thấm nước mưa theo phương trình sai phân Kamenxki

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu và các nghiên cứu về bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất

Chương này tổng thuật điều kiện tự nhiên khu vực ĐBSH và các công trình khoa học liên quan:

• Điều kiện địa hình: Địa hình thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, chuyển tiếp từ bậc thềm cao 7–15 m xuống bãi bồi 2–4 m và bãi triều ven biển dưới 1 m; rải rác có các đồi núi sót cao từ 25–45 m đến 100 m.
• Khí hậu và lượng mưa: Khí hậu nhiệt đới gió mùa. Lượng mưa trung bình nhiều năm của đồng bằng dao động từ 1.200 mm đến 2.700 mm, tập trung phổ biến quanh mức 1.800 mm. Mùa mưa (tháng V đến X) chiếm 80–87% lượng mưa cả năm; mùa khô (tháng XI đến IV năm sau) chỉ chiếm 13–20%.
• Bốc hơi và nhiệt độ: Lượng bốc hơi trung bình năm từ 828,2 mm đến 1.057,1 mm (thấp hơn Nam Trung Bộ và Tây Nguyên do độ ẩm không khí cao). Nhiệt độ trung bình năm toàn vùng dao động từ 23,0 đến 23,5 °C.

Trạm khí tượng	Lượng mưa TB năm (mm)	Lượng mưa cực đại (mm/năm)	Lượng mưa cực tiểu (mm/năm)	Bốc hơi TB năm (mm)	Nhiệt độ TB năm (°C)
Sơn Tây	1.811,1	2.876,3 (năm 1981)	1.115,1 (năm 1970)	821,1	23,3
Hà Nội (Láng)	1.688,5	2.536,0 (năm 1994)	1.219,5 (năm 1995)	989,1	23,5
Phủ Lý	1.755,9	3.161,6 (năm 1994)	1.265,2 (năm 1998)	845,8	23,3
Nam Định	1.740,5	3.005,3 (năm 1994)	975,7 (năm 1988)	835,9	23,4
Hải Dương	1.548,8	2.347,0 (năm 1973)	964,2 (năm 1988)	983,1	23,3
Hưng Yên	1.718,2	2.488,3 (năm 1994)	1.078,2 (năm 1988)	949,9	23,3
Ninh Bình	1.820,3	2.992,5 (năm 1994)	1.160,0 (năm 1991)	851,7	23,4
Thái Bình	1.779,7	3.195,6 (năm 1973)	915,3 (năm 1994)	870,9	23,3
Phù Liễn	1.765,2	2.653,3 (năm 1974)	1.221,9 (năm 2001)	698,0	23,0
Giá trị trung bình	1.736,5	-	-	871,7	23,3

• Thủy văn và hải văn: Mật độ sông suối trung bình từ 0,4 đến 0,7 km/km². Sông Hồng có lưu lượng bình quân 2.640 m³/s, tổng lượng dòng chảy năm đạt 83,5 tỷ m³. Nước mặn xâm nhập sâu vào các cửa sông từ 25 đến 45 km.

Chương 2. Đặc điểm địa chất, địa mạo, địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết bối cảnh thạch học, cấu trúc và địa tầng:

• Các thành tạo trước Đệ tứ: Lớp móng gồm đá biến chất phức hệ sông Hồng, đá Tiền Cambri, Paleozoi - Mezozoi. Tầng phủ Kainozoi gồm phân tầng dưới (Eocen - Oligocen: hệ tầng Phù Tiên, Đình Cao), phân tầng giữa (Miocen: hệ tầng Phong Châu, Phủ Cừ, Tiên Hưng) và phân tầng trên (Pliocen: hệ tầng Vĩnh Bảo).
• Trầm tích Đệ tứ: Phân chia thành 5 hệ tầng tương ứng 5 chu kỳ trầm tích:
  • Thống Pleistocen: Hệ tầng Lệ Chi ($Q_1^1 lc$) gặp ở độ sâu 45–70 m, dày 5–25 m; hệ tầng Hà Nội ($Q_1^{1-2-3} hn$) dày 5–40 m gồm cuội sỏi, cát thô chuyển lên cát pha sét; hệ tầng Vĩnh Phúc ($Q_1^{2-3} vp$) dày 5–40 m nguồn gốc aluvi và sông - biển.
  • Thống Holocen: Hệ tầng Hải Hưng ($Q_2^{1-2} hh$) dày 2–35 m nguồn gốc sông, vũng vịnh, đầm lầy; hệ tầng Thái Bình ($Q_2^3 tb$) phân bố trên mặt với bề dày biến đổi từ 1 m ở rìa đồng bằng đến 20 m ở ven biển.
• Các giai đoạn thành tạo tướng trầm tích Holocen: Gồm 22 tướng trầm tích hình thành qua 3 giai đoạn: giai đoạn vũng vịnh (5 tướng, hình thành khi biển tiến cực đại), giai đoạn châu thổ (11 tướng, tốc độ bồi tụ nhanh hơn lún chìm), giai đoạn aluvi (6 tướng, sông lắng đọng vật liệu bồi tích trên bề mặt châu thổ bằng phẳng).
• Kiến tạo: ĐBSH chịu hoạt động tách giãn sụt lún mạnh trong Tân kiến tạo, bị phân cắt bởi hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam (đứt gãy sông Hồng, sông Lô, sông Chảy) tạo cấu trúc ô mảng dạng bậc.

Chương 3. Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày các bước chuẩn bị dữ liệu và quy trình tích hợp phương pháp:

• Quy chuẩn hóa dữ liệu viễn thám và GIS: Lập cơ sở dữ liệu các bản đồ chuyên đề tỷ lệ vùng ĐBSH.
• Quy trình AHP: Tham vấn chuyên gia thuộc các lĩnh vực địa chất, địa chất thủy văn, tài nguyên nước; tính toán ma trận so sánh cặp, chuẩn hóa véc tơ riêng và xác định trọng số.
• Thiết lập sân cân bằng: Bố trí hệ thống giếng quan sát mực nước tầng Holocen tại Thọ An (Đan Phượng), thiết lập phương trình Kamenxki xác định lượng thấm: $$W = \mu \frac{\Delta H}{\Delta t} + \Delta q$$
• Quy trình mô hình MODFLOW: Rời rạc hóa không gian vùng nghiên cứu thành lưới sai phân hữu hạn, gán các điều kiện biên (biên sông, biên biển, biên đá gốc rìa đồng bằng, biên thấm nước mưa trên mặt), hiệu chỉnh các thông số hệ số thấm ($k$), hệ số nhả nước trọng lực ($\mu$) và nhả nước đàn hồi ($S^*$).

Chương 4. Các yếu tố ảnh hưởng, phân vùng tiềm năng và kết quả xác định lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất tầng chứa nước Holocen vùng đồng bằng sông Hồng

Chương này xác lập 8 yếu tố tự nhiên chi phối trực tiếp đến khả năng thấm bổ cập từ nước mưa:

1. Lượng mưa năm: Phân bố lượng mưa quyết định nguồn cung cấp đầu vào trên lưu vực.
2. Lớp phủ bề mặt và hiện trạng sử dụng đất: Rừng cây, đất nông nghiệp tạo điều kiện thấm tốt hơn vùng đất đô thị hóa bị bê tông hóa.
3. Loại đất bề mặt: Đất cát, cát pha có tốc độ thấm cao hơn đất sét, sét pha.
4. Thành phần thạch học trầm tích Đệ tứ và đá gốc: Các trầm tích hạt thô tạo điều kiện thuận lợi cho nước mưa ngấm xuống sâu.
5. Chiều sâu mực nước dưới đất: Quyết định chiều dày đới chưa bão hòa và dung lượng chứa nước tự do.
6. Địa mạo: Bề mặt bãi bồi, bậc thềm tích tụ giữ nước tốt hơn các bề mặt dốc bóc mòn.
7. Độ dốc địa hình: Địa hình bằng phẳng làm chậm dòng chảy tràn bề mặt, gia tăng lượng thấm.
8. Mật độ sông suối: Chi phối mối quan hệ thoát nước mặt và thoát dòng ngầm.

Áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc AHP và xử lý không gian trong GIS, tác giả đã lập bản đồ chỉ số tiềm năng bổ cập (GRI) và phân chia ĐBSH thành 3 vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa:

• Vùng tiềm năng bổ cập thấp: Lượng bổ cập trung bình đạt 188 mm/năm.
• Vùng tiềm năng bổ cập trung bình: Lượng bổ cập trung bình đạt 372 mm/năm.
• Vùng tiềm năng bổ cập cao: Lượng bổ cập trung bình đạt 429 mm/năm.

Kết quả phân tích đồng vị phóng xạ ³H và số liệu sân cân bằng Thọ An cho thấy lượng bổ cập tính toán theo các phương pháp giải tích và đồng vị phù hợp chặt chẽ với các vùng tiềm năng được phân chia từ mô hình AHP - GIS.

Chương 5. Vai trò của nước mưa đối với sự hình thành trữ lượng nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng sông Hồng

Sử dụng mô hình dòng chảy ba chiều MODFLOW đã hiệu chỉnh đạt độ tin cậy qua chuỗi quan trắc thực tế, luận án đã định lượng vai trò của các nguồn cung cấp cho các tầng chứa nước:

• Tầng chứa nước Holocen (qh): Nước mưa là nguồn cung cấp trực tiếp và chủ đạo. Vào mùa mưa, lượng bổ cập từ nước mưa chiếm tới hơn 67,63% tổng lượng cấp của tầng chứa nước; vào mùa khô, tỷ lệ này suy giảm rõ rệt và chỉ còn chiếm 9,75% tổng lượng cung cấp do bốc hơi tăng và lượng mưa giảm.
• Tầng chứa nước Pleistocen (qp): Nước mưa bổ cập gián tiếp thông qua thấm xuyên từ tầng Holocen ở những nơi cửa sổ địa chất thủy văn (không có tầng sét cách nước Hải Hưng ngăn cách) và thấm trực tiếp tại các dải lộ ven rìa bậc thềm phù sa cổ phía Bắc và Tây Bắc.
• Cân bằng tổng thể: Lượng nước mưa thấm thẳng đứng là thành phần động lực chính duy trì trữ lượng tĩnh và trữ lượng động của toàn bộ khối trầm tích Đệ tứ ĐBSH.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học

1. Đề xuất hệ phương pháp tích hợp đa quy mô nhằm xác định và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất trầm tích Đệ tứ ĐBSH. Hệ phương pháp này phối hợp đồng bộ giữa viễn thám, GIS, tiến trình phân tích thứ bậc AHP, phương pháp đồng vị môi trường (³H, ¹⁸O, ²H), giải tích sai phân hữu hạn Kamenxki tại sân cân bằng và mô hình số thủy động lực học MODFLOW.
2. Lần đầu tiên xây dựng bản đồ phân vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất trên toàn bộ quy mô đồng bằng sông Hồng, xác lập 3 vùng tiềm năng với giá trị bổ cập trung bình tương ứng là 188 mm/năm (tiềm năng thấp), 372 mm/năm (tiềm năng trung bình) và 429 mm/năm (tiềm năng cao).
3. Định lượng rõ ràng vai trò của nước mưa trong cấu trúc cân bằng nước dưới đất trầm tích Đệ tứ: Nước mưa cung cấp quanh năm nhưng có sự phân hóa mùa sâu sắc, chiếm hơn 67,63% tổng lượng bổ cập vào mùa mưa và giảm xuống còn 9,75% vào mùa khô.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Ứng dụng bản đồ phân vùng tiềm năng bổ cập nước dưới đất vào công tác quy hoạch không gian khai thác tài nguyên nước tại 11 tỉnh, thành phố vùng ĐBSH.
• Thiết lập các hành lang bảo vệ bổ cập tại các khu vực có tiềm năng bổ cập cao (đặc biệt là dải bãi bồi ven sông Hồng và vùng rìa thềm phù sa cổ), hạn chế quá trình bê tông hóa bề mặt để bảo tồn nguồn bổ cập tự nhiên.
• Duy trì và mở rộng mạng lưới quan trắc chuyên đề kết hợp quan trắc mực nước tự động với lấy mẫu phân tích đồng vị định kỳ để cập nhật chuẩn xác các tham số thấm trong điều kiện đô thị hóa và biến đổi khí hậu.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án chủ yếu tập trung định lượng chi tiết cho tầng chứa nước trên cùng (tầng Holocen qh) và các phần lộ của tầng Pleistocen (qp); cơ chế thấm xuyên qua các lớp sét cản nước của hệ tầng Hải Hưng xuống các thấu kính sâu của tầng Pleistocen mới được mô phỏng khái quát qua mô hình số mà chưa có nhiều cụm quan trắc thấm xuyên tầng sâu đồng thời.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục hoàn thiện mô hình cân bằng nước chi tiết dưới kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng; nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của quá trình đô thị hóa cực đoan đến chất lượng nước mưa thấm bổ cập tại các vùng bổ cập cao ven đô thị Hà Nội.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng:

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Chuyên ngành Địa chất thủy văn, Kỹ thuật địa chất, Quản lý tài nguyên nước và Môi trường có thể tham khảo quy trình tích hợp AHP - GIS với mô hình số MODFLOW và phương pháp đồng vị thủy văn.
• Cán bộ quản lý tại Bộ Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước Quốc gia (TTQHĐTTNNQG), Sở Tài nguyên và Môi trường 11 tỉnh/thành phố ĐBSH: Sử dụng các số liệu phân vùng tiềm năng bổ cập để cấp phép khai thác hợp lý và khoanh định vùng hạn chế khai thác nước dưới đất.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án phân chia đồng bằng sông Hồng thành mấy vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa và giá trị bổ cập cụ thể của từng vùng là bao nhiêu?

Luận án phân chia toàn bộ đồng bằng sông Hồng thành 3 vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa:

• Vùng có tiềm năng bổ cập thấp: Lượng bổ cập trung bình đạt 188 mm/năm.
• Vùng có tiềm năng bổ cập trung bình: Lượng bổ cập trung bình đạt 372 mm/năm.
• Vùng có tiềm năng bổ cập cao: Lượng bổ cập trung bình đạt 429 mm/năm.

2. Tỷ lệ đóng góp của nước mưa vào lượng bổ cập nước dưới đất trầm tích Đệ tứ ĐBSH biến động như thế nào giữa mùa mưa và mùa khô?

Theo kết quả mô hình hóa dòng thấm MODFLOW của luận án, tỷ lệ đóng góp của nước mưa có sự chênh lệch lớn theo mùa:

• Trong mùa mưa: Lượng bổ cập từ nước mưa chiếm ưu thế tuyệt đối, đạt trên 67,63% tổng lượng bổ cập cho tầng chứa nước.
• Trong mùa khô: Do lượng mưa giảm mạnh kết hợp với bốc hơi, lượng bổ cập từ nước mưa chỉ còn chiếm 9,75% tổng lượng cung cấp.

3. Tác giả đã xác định những yếu tố tự nhiên nào ảnh hưởng đến lượng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất tầng Holocen ĐBSH?

Luận án xác lập 8 yếu tố tự nhiên ảnh hưởng gồm:

1. Lượng mưa năm.
2. Lớp phủ bề mặt và hiện trạng sử dụng đất.
3. Loại đất bề mặt.
4. Trầm tích Đệ tứ và đá gốc.
5. Chiều sâu mực nước dưới đất.
6. Địa mạo.
7. Độ dốc địa hình.
8. Mật độ sông suối.

4. Phương pháp nào được sử dụng để xác định lượng bổ cập thực tế từ nước mưa tại sân cân bằng Thọ An (Đan Phượng, Hà Nội)?

Tại sân cân bằng Thọ An, tác giả sử dụng phương trình sai phân hữu hạn của G.N. Kamenxki dựa trên chuỗi số liệu quan trắc mực nước dưới đất đa tầng theo thời gian để tính toán lưu lượng thấm thẳng đứng thực tế từ nước mưa vào tầng chứa nước Holocen.

5. Khí hậu vùng đồng bằng sông Hồng có đặc trưng mưa và bốc hơi như thế nào trong chuỗi quan trắc 1960–2018?

Theo số liệu thống kê 9 trạm quan trắc giai đoạn 1960–2018 trong luận án:

• Lượng mưa trung bình năm toàn vùng là 1.736,5 mm (dao động từ 1.200 mm đến 2.700 mm; trạm cao nhất ghi nhận tại Phủ Lý đạt 3.161,6 mm năm 1994, thấp nhất tại Thái Bình đạt 915,3 mm năm 1994). Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X, chiếm 80–87% tổng lượng mưa năm.
• Lượng bốc hơi trung bình năm toàn vùng là 871,7 mm (biến đổi từ 828,2 mm đến 1.057,1 mm).

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Lê Viết Hùng đã giải quyết đồng bộ bài toán định lượng và phân vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa cho các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ vùng đồng bằng sông Hồng. Bằng việc kết hợp viễn thám, GIS, phân tích thứ bậc AHP, đồng vị thủy văn, sân cân bằng và mô hình số MODFLOW, nghiên cứu đã xác lập 8 yếu tố chi phối và chia đồng bằng thành 3 vùng tiềm năng với lượng bổ cập từ 188 đến 429 mm/năm. Kết quả khẳng định nước mưa là nguồn cung cấp chủ đạo chiếm hơn 67,63% lượng bổ cập trong mùa mưa, cung cấp luận cứ khoa học chính xác phục vụ quy hoạch và quản lý bền vững tài nguyên nước dưới đất vùng châu thổ sông Hồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TîNG QUAN VÀ KHU VĂC NGHIÊN CĄU VÀ CÁC NGHIÊN CĄU VÀ Bî CÂP TĆ N¯âC M¯A CHO N¯âC D¯âI ĐÂT 1. MàT Sê KHÁI NIàM Theo Đoàn Vn Cánh (2015), tài nguyên nước dưới đÃt (TNNDĐ) là sá l°āng n°ãc có chÃt l°āng và giá trá xác ánh tãn t¿i, vÃn áng trong TCN trong giãi h¿n mát cÃu trúc áa chÃt thąy vn, mát l°u văc sông hay mát vùng lãnh thå áp ćng nhāng tiêu chu¿n tái thiÅu Å có thÅ khai thác, sÿ dăng mát phÅn em l¿i hiáu quÁ kinh tÁ t¿i thåi iÅm hián t¿i hoÁc t°¢ng lai. TNNDĐ cho ta biÁt khối lưÿng, dung tích nước dưới đÃt tồn t¿i trong các tầng chứa nước cąa mát lãnh thå nghiên cću (mát khu văc thm dò, mát cÃu trúc áa chÃt, áa chÃt thąy vn, mát l°u văc sông&).

TNNDĐ °āc cÃu thành tĉ hai thành phÅn chính là thành phÅn tài nguyên tích chứa trong TCN gãm tích chća trãng lăc, tích chća àn hãi và tài nguyên bổ cập trong iÃu kián tă nhiên. Khái niám TNNDĐ thay cho thuÃt ngā trữ lưÿng khai thác Tài nguyên tr°ãc ây sÿ dăng. TNNDĐ tính theo ¢n vá khái l°āng, dung tích (m3, km3), hoÁc quy °ãc xác ánh theo truyÃn tháng cąa Liên Xô cũ bÁng tång l°āng n°ãc có thÅ khai thác trong khoÁng thåi gian dài xác ánh là 10000 ngày (km3/nm, m3/ngày). Trữ lưÿng nước dưới đÃt là mát phÅn TNNDĐ xác ánh ã °āc thm dò ánh giá và viác khai thác, sÿ dăng chúng mang l¿i hiáu quÁ kinh tÁ trong nhāng iÃu kián thăc tißn t¿i thåi iÅm ánh giá trā l°āng.

Dăa vào quy mô ánh giá, ý nghĩa khai thác sÿ dăng, trā l°āng NDĐ °āc xác ánh theo hai cÃp á: - Trā l°āng có thÅ khai thác (TLCTKT) là l°āng n°ãc °āc xác ánh có thÅ nhÃn °āc, có thÅ lÃy ra °āc tĉ các tÅng chća n°ãc trong mát khoÁng thåi gian xác ánh mà không gây tác áng xÃu Án môi tr°ång, nghĩa là không gây săt lún Ãt, không gây xâm nhÃp mÁn, không gây ô nhißm nguãn n°ãc dÁn Án không sÿ dăng °āc. - Trā l°āng khai thác n°ãc d°ãi Ãt (hay có thÅ gãi Åy ą h¢n là trā l°āng khai thác công trình dă báo) là l°āng n°ãc có thÅ nhÃn °āc tĉ mß n°ãc hay mát phÅn mß n°ãc, tĉ tÅng chća n°ãc hay trên mát phÅn dián tích phân bá cąa tÅng chća n°ãc bÁng các công trình khai thác n°ãc (giÁng ćng, giÁng ngang) °āc luÃn giÁi mát cách hāp lý và mÁt áa chÃt - kinh tÁ - kỹ thuÃt trong iÃu kián và chÁ á khai thác ã cho vãi chÃt l°āng n°ãc thßa mãn yêu cÅu sÿ dăng trong suát thåi gian khai thác tính toán (Đoàn Vn Cánh, Ph¿m Quý Nhân, 2002; Zektser và L. Trữ lưÿng khai thác nước dưới đÃt không phÁi là khái l°āng, dung tích hay 6 trãng l°āng, mà là l°u l°āng, nghĩa là l°āng n°ãc có thÅ lÃy °āc (hút ra °āc) theo thåi gian bÁng các công trình khai thác că thÅ. Bổ cập nước dưới đÃt (groundwater recharge) là quá trình thąy vn mà ç ó n°ãc chuyÅn áng trong lß hång, khe nćt cąa Ãt á và cung cÃp cho tÅng chća n°ãc.

Vãi bå cÃp tĉ n°ãc m°a, quá trình này th°ång xÁy ra trong ãi không bão hòa và °āc biÅu thá bÁng l°u l°āng dòng thÃm i vào bà mÁt n°ãc d°ãi Ãt. Bå cÃp n°ãc d°ãi Ãt cũng bao gãm cÁ nguãn n°ãc xung quanh nh° n°ãc tĉ á gác, n°ãc tĉ các tÅng chća n°ãc khác (thÃm xuyên)& chÁy vào tÅng chća n°ãc. Bå cÃp bao gãm hai quá trình ó là bå cÃp tă nhiên và bå cÃp nhân t¿o (R. Bổ cập nhân t¿o (artificial recharge) °āc ánh nghĩa nh° là quá trình làm tng l°āng n°ãc i vào trong tÅng chća n°ãc d°ãi tác áng cąa con ng°åi (W.

Dòng ngầm °āc hiÅu là dòng chÁy cąa n°ãc d°ãi Ãt có thÅ °āc xác ánh bÁng cách tính l°u l°āng cąa dòng ngÅm chÁy qua mát tiÁt dián thẳng góc vãi h°ãng dòng chÁy ngÅm (l/s, m3/ngày, km3/nm) hoÁc tính mô-un dòng ngÅm (l/s. Trữ lưÿng cuốn theo °āc hình hình thành trong quá trình khai thác, là l°u l°āng n°ãc tng thêm °āc bå sung cho tÅng chća n°ãc khi phßu h¿ thÃp măc n°ãc xung quanh công trình khai thác n°ãc lan Án biên cÃp n°ãc. Trā l°āng cuán theo gãm să phát sinh thÃm tĉ n°ãc mÁt (sông, hã&), tng c°ång hoÁc phát sinh quá trình thÃm xuyên (Bindeman, 1970). Bå cÃp tă nhiên n°ãc d°ãi Ãt có thÅ bao gãm tĉ các nguãn sau: + ThÃm tĉ trên mÁt do n°ãc m°a, n°ãc t°ãi, n°ãc thÁi thÃm tă nhiên qua ãi không bão hòa vào trong tÅng chća n°ãc + ThÃm tă nhiên tĉ sông, hã, ao vào trong tÅng chća n°ãc + ThÃm tă nhiên tĉ các TCN xung quanh vào tÅng chća n°ãc nghiên cću.

Trong khuôn khå nghiên cću cąa luÃn án, NCS chß tÃp trung vào nghiên cću, ánh giá và ánh l°āng quá trình thÃm tĉ trên mÁt do n°ãc m°a vào tÅng chća n°ãc Holocen (qh), ây là mát trong nhāng nguãn c¢ bÁn hình thành nên tài nguyên n°ãc d°ãi Ãt cąa TCN này. TîNG QUAN VÀ KHU VĂC NGHIÊN CĄU 1. Vå trí vùng nghiên cąu Vùng Đãng bÁng sông Hãng có vĩ á 21°34´ B¿c Án 19°5´ B¿c và 105°17´ Đông Án 107°7´ Đông, gãm 02 thành phá là Hà Nái, HÁi Phòng và 09 tßnh HÁi D°¢ng, B¿c Ninh, Vĩnh Phúc, H°ng Yên, Thái Bình, Nam Đánh, Hà Nam, Ninh Bình và QuÁng Ninh, ráng h¢n 21260 km2 (492/QĐ-TTg, 2022), là mát trong hai ãng 7 bÁng lãn nhÃt cÁ n°ãc (chiÁm tā lá khoÁng 7% tång dián tích cÁ n°ãc). Khu văc nghiên cću nÁm trong vùng ãng bÁng sông Hãng, có dián tích trên 14860 km², °āc thăc hián trong ph¿m vi sau: ç phía B¿c, giãi h¿n bçi dãy núi Tam ĐÁo - Yên Tÿ, phía Nam °āc giãi h¿n bçi dãy núi Ba Vì - Viên Nam, ç phía Đông °āc giãi h¿n bçi °ång bå biÅn (Hình 1.

Vá trí vùng nghiên cću trong ãng bÁng sông Hãng 1. Đ¿c điÃm đåa hình ĐBSH có áa hình t°¢ng ái bÁng phẳng và có xu h°ãng thÃp dÅn tĉ Tây B¿c và phía Đông, Đông Nam, tĉ các bÃc thÃm cao tĉ 7 - 15m xuáng các bãi bãi 2 - 4m ç trung tâm rãi Án các bãi triÃu có á cao nhß h¢n 1m. Giāa ãng bÁng nåi lên nhāng ãi sót ßnh tròn vãi s°ån thoÁi cao tĉ 25 - 45m Án 100m. Vãi vá trí Ác biát nh° vÃy ĐBSH có cÁ áa hình ãi núi sót, ãng bÁng và ven biÅn t¿o nên miÃn cÃp, miÃn phân bá, miÃn thoát cho các TCN Holocen và Pleistocen.

Đ¿c điÃm khí hÃu ĐÁc iÅm và l°āng m°a, l°āng bác h¢i, giå n¿ng. có thay åi rõ rát theo các mùa trong nm và cho các khu văc khác nhau trong toàn vùng. Lượng mưa Theo không gian, ĐBSH có l°āng m°a trung bình nm biÁn áng rÃt m¿nh so vãi yÁu tá khí t°āng khác, giá trá căc tiÅu, căc ¿i cąa l°āng m°a có thÅ chênh nhau tĉ hai Án ba lÅn. L°āng m°a trung bình nm cho toàn vùng giao áng tĉ 1200mm Án 2700mm, phÅn lãn trong khoÁng 1800mm (BÁng 1.

L°āng m°a trung bình nm lãn nhÃt quan sát °āc ç Thái Bình, Hà Nam vãi h¢n 3100mm và thÃp nhÃt t¿i Nam Đánh, HÁi D°¢ng, Thái Bình tĉ 915mm Án 975mm. Theo thåi gian, ĐBSH có 2 mùa rõ rát. Mùa m°a, th°ång kéo dài 5 tháng, tĉ tháng V Án tháng X, có l°āng m°a chiÁm tĉ 80% - 87% l°āng m°a toàn nm, trong ó các tháng VII, VIII, IX là nhāng tháng có l°āng m°a nhiÃu nhÃt. Mùa khô, th°ång kéo dài tĉ tháng XI Án tháng IV nm sau, có l°āng m°a chiÁm tĉ 13% Án 20% l°āng m°a cÁ nm, chą yÁu là m°a phùn vào tháng III, IV.

Trong vùng, l°āng m°a trung bình vào các tháng mùa khô thay åi tĉ 18,5mm (tháng I, tr¿m Láng) Án 103mm (tháng IV, tr¿m S¢n Tây). Trong khi ó, l°āng m°a trung bình các tháng mùa m°a thay åi tĉ 135mm (tháng X, tr¿m Láng) Án 365mm (tháng IX, Ninh Bình) (BÁng 1. ĐÁc tr°ng l°āng m°a nm (mm) ĐBSH giai o¿n 1960-2018 (Nguãn: Hã Viát C°ång, 2020) Tr¿m L°ÿng L°ÿng m°a Nm L°ÿng m°a Nm m°a TB lãn nhÃt nhé nhÃt S¢n Tây 1811,1 2876,3 1981 1115,1 1970 Hà Nái 1688,5 2536,0 1994 1219,5 1995 Phą Lý 1755,9 3161,6 1994 1265,2 1998 Nam Đánh 1740,5 3005,3 1994 975,7 1988 HÁi D°¢ng 1548,8 2347,0 1973 964,2 1988 H°ng Yên 1718,2 2488,3 1994 1078,2 1988 Ninh Bình 1820,3 2992,5 1994 1160,0 1991 Thái Bình 1779,7 3195,6 1973 915,3 1994 Phą Lißn 1765,2 2653,3 1974 1221,9 2001 9 BÁng 1. Tång l°āng m°a trung bình tháng và nm (mm) ĐBSH giai o¿n 1960 - 2018 (Nguãn: Hã Viát C°ång, 2020) Tháng Tên tr¿m Nm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII S¢n Tây 20,3 25,4 37,8 103,2 229,1 261,9 308,7 321,5 260,3 169,4 56,8 16,7 1811,1 Hà Nái (Láng) 18,5 27,2 44,5 91,0 191,5 243,7 290,9 316,3 258,7 135,6 53,1 17,5 1688,5 Phą Lý 21,9 24,5 45,9 82,5 174,6 237,9 228,0 295,8 312,1 235,3 67,4 30,0 1755,9 Nam Đánh 27,0 35,0 50,5 78,4 177,2 189,6 231,4 318,2 336,7 203,1 65,0 28,4 1740,5 HÁi D°¢ng 19,6 26,6 42,8 94,3 197,9 222,2 234,6 285,0 216,8 144,9 45,1 19,0 1548,8 H°ng Yên 24,4 33,8 44,7 85,0 167,8 233,9 260,2 316,2 277,0 188,6 62,6 24,0 1718,2 Ninh Bình 23,5 34,9 52,0 79,5 172,0 220,0 223,9 307,2 365,4 244,8 65,5 31,6 1820,3 Thái Bình 26,0 31,5 46,9 81,2 172,4 198,2 228,8 326,9 339,7 233,0 72,5 22,6 1779,7 Phù Lißn 25,1 34,5 46,7 88,6 203,7 241,2 270,9 346,2 288,2 150,6 47,7 21,8 1765,2 Trung bình 22,9 30,4 45,8 87,1 187,4 227,6 253,0 314,8 295,0 189,5 59,5 23,5 1736,5 BÁng 1.

L°āng bác h¢i trung bình tháng và nm (mm) ĐBSH giai o¿n 1960 - 2018 (Nguãn: Hã Viát C°ång, 2020) Tháng Tên tr¿m Nm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII S¢n Tây 57,1 50,9 55,2 60,9 84,8 83,6 87,5 68,5 65,4 72,0 66,3 68,9 821,1 Hà Nái 71,4 59,7 56,9 65,2 98,6 97,8 100,6 84,1 84,4 95,6 89,8 85,0 989,1 Phą Lý 59,1 44,0 43,2 52,8 84,3 90,3 102,0 74,2 68,5 78,3 76,2 72,9 845,8 Nam Đánh 55,2 40,9 39,4 50,7 86,8 92,9 104,7 77,5 69,4 79,3 72,4 66,7 835,9 10 Tháng Tên tr¿m Nm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII HÁi D°¢ng 75,9 56,7 52,9 59, 89,6 96,1 109,9 80,9 81,2 93,9 94,0 90,0 983,1 H°ng Yên 66,5 49,4 46,2 53,9 84,9 96,1 109,9 80,9 81,3 93,9 97,0 90,0 949,9 Ninh Bình 57,4 40,2 38,2 50,6 86,2 97,1 1063,8 75,0 70,4 81,6 76,0 72,2 851,7 Thái Bình 58,5 41,5 40,1 50,6 88,4 98,4 116,0 77,2 69,1 79,1 80,6 71,4 870,9 Phù Lißn 54,7 34,5 31,8 38,8 62,4 65,7 70,8 55,9 63,8 76,2 75,2 68,2 698,0 Trung bình 61,8 46,4 44,9 53,6 85,1 90,9 100,9 74,9 72,6 83,3 81,2 76,1 871,7 BÁng 1.