MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu và quan trọng nhất của cuộc sống nhưng ngày càng trở nên khan hiếm. Sự khan hiếm nước là một trong những vấn đề chính phải đối mặt của thế giới. Nhiều quốc gia đang phải đối mặt với thách thức do nhu cầu nước ngày càng gia tăng, trong khi nguồn cung lại hạn chế, hạn hán định kỳ, cạn kiệt và ô nhiễm [38].
Nước dưới đất (NDĐ) tại Việt Nam khá phong phú với chất lượng tốt và phân bố rộng khắp nơi, tập trung vào một số tầng nước chính. Vấn đề đáng báo động là nguồn NDĐ của Việt Nam đã và đang đối mặt với vấn đề xâm nhập mặn trên diện rộng, ô nhiễm vi sinh và kim loại nặng nghiêm trọng do thiếu quy hoạch và không có kế hoạch bảo vệ nguồn nước [39]. Nước dưới đất là một nguồn tài nguyên quan trọng của tỉnh Cà Mau. Nước được cung cấp cho các lĩnh vực dân sinh, công nghiệp, nông nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản.
Đặc biệt, tại khu vực này nguồn nước mặt phần lớn đã bị ô nhiễm, muốn sử dụng được phải thông qua xử lý, chính vì vậy nước dưới đất trở thành nguồn cung cấp nước chính. Dưới áp lực của sự phát triển kinh tế xã hội, sự gia tăng dân số, tốc độ đô thị hóa của khu vực, nguồn tài nguyên nước đang chịu nhiều áp lực lớn về khai thác và sử dụng, lưu lượng khai thác hàng năm lớn hơn lượng bổ cập ở hầu hết các tầng chứa nước dưới đất, mực nước dưới đất đang hạ thấp dần hàng năm. Cà Mau có nguồn nước mặt bị nhiễm mặn hoàn toàn về mùa khô do chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ thủy triều của biển [3]. Bên cạnh đó, các tầng nước nằm nông trong khu vực phần lớn là nước lợ hoặc nước mặn không phù hợp cho mục đích sử dụng ăn uống, sinh hoạt của người dân.
Do đó, nước dưới đất nằm sâu là sự lựa chọn an toàn và trở thành nguồn cung cấp nước chủ yếu cho các hoạt động sống và sinh hoạt ở Cà Mau. Hệ thống quản lý việc khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất còn lỏng lẻo, điều này dẫn đến việc khai thác quá mức và không thể kiểm soát. Hoạt động khai thác nước dưới đất ngày càng gia tăng, theo kết quả điều tra của Đoàn Quy hoạch Tài nguyên nước dưới đất 806 (2008) tính trên toàn tỉnh Cà 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.988 giếng khoan khai thác nước dưới đất với tổng lưu lượng khai thác khoảng 373. Trong đó, giếng khoan khai thác nhỏ lẻ nông thôn thuộc các hộ gia đình có đến 137.590 giếng (chiếm tới 99,7%) và tổng lưu lượng khai thác là 275.180m3/ngày - lớn nhất so với các loại giếng khai thác cho các nhà máy nước, xí nghiệp và trạm cấp nước tập trung trên toàn tỉnh.
Kết quả làm mực nước suy giảm đáng kể. Sự suy giảm mực nước liên tục đã gây tác động xấu đến khả năng hấp thụ, lưu trữ của các tầng chứa nước, kéo theo các hiện tượng sụt lún bề mặt đất, mực nước ngầm bị hạ thấp, đồng thời chất lượng nước dưới đất cũng suy giảm (quá trình xâm nhập mặn trong khu vực). Trước những thực trạng trên, cần phải có phương pháp nghiên cứu và đánh giá biến động hiệu quả để có cái nhìn chính xác, khách quan về sự thay đổi mặn-nhạt, đảm bảo khai thác bền vững môi trường nước dưới đất. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trên, tác giả đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu và đánh giá biến động ranh giới mặn các tầng chứa nước phục vụ quy hoạch, quản lý tài nguyên nước dưới đất tỉnh Cà Mau” cho luận văn của mình.
Mục tiêu nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nhằm xác định ranh giới mặn hiện nay và đánh giá sự biến động của ranh giới mặn tại hai tầng chứa nước Pleistocen dưới (qp1) và Pleistocen giữa-trên (qp2-3) trên địa bàn tỉnh Cà Mau. Tuy nhiên, tầng Pleistocen giữa-trên (qp2-3) được khai thác nhiều nhất và được đánh giá là có trữ lượng khai thác rất lớn, đồng thời quy trình thực hiện để xác định ranh giới mặn tại từng tầng là như nhau, tầng Pleistocen giữa-trên (qp2-3) có các giếng khoan nhiều và có mật độ dày, cho kết quả có độ tin cậy cao. Chính vì vậy, tác giả tập trung nghiên cứu vào tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên (qp2-3). Các mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau: - Thu thập dữ liệu từ các nghiên cứu trước đây, phân vùng chất lượng nước theo chỉ tiêu tổng chất rắn hòa tan (TDS) và xác định được ranh giới mặn-nhạt của giai đoạn trước (2004-2009).
- Xây dựng bản đồ phân bố TDS theo kết quả phân tích mẫu nước hiện trạng, từ đó xác định được ranh giới mặn-nhạt của thời điểm hiện tại (2017). 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Đánh giá sự biến động độ mặn và sự dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt của khu vực nghiên cứu từ trước cho đến hiện nay. Yêu cầu của đề tài - Xác định được hiện trạng phân bố TDS tầng chứa nước Pleistocen qp2-3 của khu vực nghiên cứu. Cụ thể thực hiện các bước sau: + Xử lý, phân tích mẫu để có được kết quả TDS.
+ Xây dựng bản đồ hiện trạng phân bố TDS (năm 2017) + Xây dựng bản đồ lịch sử phân bố TDS (giai đoạn 2004-2009) - Xác định được sự biến động mặn-nhạt tầng chứa nước qp2-3 tại khu vực nghiên cứu. Cụ thể như sau: + Áp dụng công nghệ GIS tích hợp thông tin để chồng ghép bản đồ + Phân tích và xây dựng bản đồ biến động độ mặn tại khu vực nghiên cứu trước đây và hiện nay. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tình hình nghiên cứu hiện trạng mặn-nhạt nƣớc dƣới đất 1.
Các công trình nghiên cứu hiện trạng mặn-nhạt NDĐ trên thế giới Xâm nhập mặn (XNM) là vấn đề nghiêm trọng đối với nhiều quốc gia trên thế giới, nhất là những nơi dân cư tập trung đông đúc ở ven biển. Nhu cầu đáp ứng nước sạch cao, gây ra áp lực cho các mạch nước ngầm. Quá trình bổ sung nước hoặc khai thác nguồn nước ngầm đều dẫn đến sự dịch chuyển bề mặt phân cách giữa nước ngọt và nước mặn từ vị trí này sang vị trí khác. Sự dịch chuyển đó có thể làm mực nước dâng lên hoặc hạ xuống tùy thuộc vào việc nước ngọt đổ vào tầng ngậm nước tăng hay giảm.
Do đó, sự thay đổi lượng nước ngầm gây ảnh hưởng trực tiếp đến xâm nhập mặn [38]. Vấn đề xâm nhập mặn các tầng chứa nước ở các khu vực ven biển đã được các nước phát triển cũng như các nước đang phát triển chú trọng nghiên cứu như: Mỹ, Ý, Hàn Quốc, Đài Loan, Thụy Điển, Hà Lan… Quá trình phát triển kinh tế xã hội nhanh chóng kéo theo những tác động nghiêm trọng đến môi trường nước. Tại Mỹ, các công trình nghiên cứu về xâm nhập mặn được nhiều nhà khoa học đưa ra, như nghiên cứu của Paul M. Barlow, 2003 về XNM dọc duyên hải phía Đông.
Tại Hà Lan, công trình nghiên cứu của J. De Vries (1981) đã nghiên cứu và xác định được phân bố mặn-nhạt của vùng ven biển Hà Lan dựa vào cấu trúc địa chất, lịch sử phát triển địa chất, địa mạo để giải thích cho sự phân bố mặn-nhạt này. Groen cũng nghiên cứu về cơ chế xâm nhập mặn và quan trắc sự biến đổi độ mặn theo thời gian bằng phương pháp mô hình hóa. Tại Nigeria, hai tác giả Edet và Okere (2001) đã nghiên cứu sự xâm nhập mặn phía Đông Nam của Nigeria dựa vào dữ liệu đo sâu điện và phân tích thành phần hóa học của các mẫu nước, từ đó xác định sự phân bố mặn nhạt của tầng chứa nước dưới đất của vùng ven biển.
Việc khai thác nước dưới đất quá mức cũng là một nguyên nhân góp phần vào sự xâm nhập mặn, điều này được thấy rõ trong nghiên cứu của Narayan (2007) thực hiện tại Australia. Nghiên cứu này xác định 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com được tại khu vực trên có tới 1.800 máy bơm hút nước phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu cho trồng trọt tại đồng bằng Burdekin. Tại Hàn Quốc, tác giả Sung Ho Song (2007) đã sử dụng kết hợp số liệu phân tích thành phần hóa học của mẫu nước và tài liệu đo độ dẫn của các mẫu nguyên dạng theo chiều sâu để kiểm chứng và thiết lập mối tương quan giữa điện trở suất và tổng độ khoáng hóa; từ đó xác định hiện trạng mặn – nhạt của vùng Busan. Ở vùng đông nam đảo Sicily, tác giả Evgency A.
Kontar (2006) cũng sử dụng kết quả đo độ đẫn điện và thành phần hóa học của tầng chứa nước lỗ hổng, đánh giá được hiện trạng nhiễm mặn nhờ việc kết hợp với các dữ liệu về tính chất vật lý của đất đá theo chiều sâu tại khu vực nghiên cứu. Tại Ý, nghiên cứu của Eloisa Di Sipio (2011) đã tổ hợp phương pháp nghiên cứu hiện trạng nhiễm mặn NDĐ ở Venice, đưa ra đánh giá về tác động của quá trình xâm nhập mặn và dự báo về sự biến động độ mặn trong tương lai của vùng nghiên cứu trên cơ sở sử dụng dữ liệu các lỗ khoan về độ dẫn diện của TCN và nhiệt độ NDĐ. Các công trình nghiên cứu hiện trạng mặn-nhạt nước dưới đất tại Việt Nam Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu tiêu biểu về tài nguyên nước dưới đất tại Cà Mau như sau: Đề án "Đánh giá nguồn nước dưới đất vùng Thị xã Cà Mau" do Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam thực hiện từ năm 1999 đến 2004 với sự tham gia của tác giả Tống Đức Liêm và các cộng sự. Báo cáo được thành lập trên cơ sở các tài liệu thực tế phong phú và tin cậy, phản ánh đầy đủ, đúng đắn các điều kiện ĐCTV vùng nghiên cứu; từ đó phục vụ tốt cho việc quy hoạch phát triển bền vững.
Kết quả chính đạt được của đề án bao gồm: phân chia 9 phân vị địa chất phù hợp với các kết quả nghiên cứu mới về địa tầng và cấu trúc vùng Nam bộ, ghi nhận sự có mặt của các phân vị địa chất Neogen, Pleistocen, Holocen; xác lập 4 tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen giữa-trên (qp2-3), Pleistocen dưới (qp1), Pliocen trên (n22), Pliocen dưới (n21) và 5 thể địa chất nghèo hoặc không chứa nước (Q12-3-Q2, Q13, N22, N21, N13). Đánh giá được tầng chứa nước có triển vọng, bằng các phương pháp tổng hợp tài 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.