CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TỔN THƯƠNG DO XÂM NHẬP MẶN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1. Nghiên cứu tổn thương do xâm nhập mặn trên thế giới 1. Tổng quan các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước Hiện nay có rất nhiều phương pháp để đánh giá tính dễ bị tổn thương của nước dưới đất, như phương pháp DRASTIC, SINTACS, CVI, AVI, GALDIT, EPIK, GOD, COP, PI.
Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng phổ biến như sau: 1. Phương pháp DRASTIC Phương pháp DRASTIC do Aller và các cộng sự thuộc Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ đề suất vào năm 1987. Phương pháp này đánh giá tính dễ bị tổn thương của các TCN đầu tiên tính từ mặt đất. Phương pháp DRASTIC có tên được ghép từ 7 chữ cái đầu tiên của 7 nhân tố được dùng để đánh giá nguy cơ tổn thương [1], cụ thể: + D: chiều sâu tới TCN, tính từ mặt đất đến mái; + R: lượng bổ cập chính hàng năm cho NDĐ; + A: thành phần đất đá của TCN; + S: thành phần đất đá của lớp phủ; + T: độ dốc địa hình mặt đất; + I: ảnh hưởng của đới thông khí; + C: tính thấm của TCN.
Ưu điểm: Phương pháp này được sử dụng phổ biến vì thường sử dụng trực tiếp các số liệu, tài liệu từ kết quả điều tra, đánh giá có sẵn hoặc từ các giai đoạn trước. Các sản phẩm dễ xem và dễ áp dụng. Nhược điểm: phương pháp này không nghiên cứu tới các TCN nằm dưới sâu và sự ảnh hưởng của các hệ số đưa ra chưa có cơ sở khoa học chắc chắn. Bên cạnh đó, nếu tập trung đánh giá cho tính tổn thương cho xâm nhập mặn, thì các yếu tố liên quan đến xâm nhập mặn chưa được đề cập đến nên khả năng áp dụng vào đánh giá về vấn đề đó cũng hạn chế.
Phương pháp SINTACS Phương pháp SINTACS do Civita thuộc Nhóm Nghiên cứu Quốc gia về Bảo vệ khỏi Thảm họa ĐCTV của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Ý phát triển vào những n 7 năm 1990, 1993 và được Civita và De Maio hiệu chỉnh vào năm 1997. Đây là phương pháp được phát triển lên từ phương DRASTIC [1] của Hoa Kỳ. SINTACS đánh giá tính dễ bị tổn thương [2, 3, 4] trên cơ sở các yếu tố: + S - Water table depth: Độ sâu mực nước ngầm; + I - Effective infiltration: Độ thấm hiệu quả; + N - Unsaturated zone: Ảnh hưởng của vùng chưa bão hòa (đới thông khí); + T - Soil media: Môi trường đất đá lớp phủ; + A - Aquifer media: Đặc điểm TCN; + C - Hydraulic conductivity zone: Hệ số thấm; + S - Topographic slope: Độ dốc địa hình. Ưu điểm: Phương pháp SINTACS là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến để đánh giá tính dễ bị tổn thương do ô nhiễm nước ngầm.
Nhược điểm: phương pháp này chưa nghiên cứu tới các TCN khe nứt cũng như yếu tố XNM của các TCN ven biển. Cũng như phương pháp DRASTIC, các yếu tố liên quan đến xâm nhập mặn chưa được đề cập đến nên khả năng áp dụng vào đánh giá về vấn đề đó cũng hạn chế. Phương pháp CVI Phương (CVI) được Gornitz và Kanciruk đề xuất vào 1989 và triển khai, sau đó được hiệu chỉnh bởi Thieler & Hammar-Klose năm 1999. Chỉ số dễ bị tổn thương đới đường bờ biển (CVI), dựa trên 6 tham số [5, 6], bao gồm: + Geomorphology: Địa mạo; + Coastal slope (%): Độ dốc bờ biển; + Relative sea level change (mm/yr): Sự thay đổi mực nước biển tương đối; + Shoreline erosion/accretion (m/yr): Tốc độ xói lở/ bồi tụ đường bờ; + Mean Tide range(m): Biên độ triều trung bình; + Mean Wave Height (m): Độ cao sóng trung bình.
Ưu điểm: Phương pháp CVI là một trong những phương pháp đơn giản để đánh giá tính dễ bị tổn thương đới đường bờ biển và được Cục Địa chất Mỹ đưa vào sử dụng để đánh giá tính dễ bị tổn thương đới đường bờ biển trên toàn bộ nước Mỹ. Nhược điểm: Đây là phương pháp dùng để đánh giá tính dễ bị tổn thương đới đường bờ biển dựa trên 3 yếu tố đặc điểm địa chất và 3 yếu tố vật lý. Do đó, phương pháp CVI không đi vào xem xét đánh giá tính dễ bị tổn thương nước dưới đất do XNM. Phương pháp GALDIT Phương pháp GALDIT do Lobo-Ferreira và Chachadi đề xuất vào năm 2001 và được hiệu chỉnh vào năm 2005.
GALDIT là tên gọi được ghép từ 6 chữ cái đầu tiên của 6 tham số được dùng để đánh giá tính dễ bị tổn thương NDĐ do XNM [7], bao gồm: + G: Loại TCN; + A: Hệ số thấm của TCN; + L: Cốt cao mực nước dưới đất; + D: Khoảng cách từ đường bờ biển đến vị trí nghiên cứu; + I: Hiện trạng ảnh hưởng của XNM; + T: Chiều dày TCN. Ưu điểm: đây là phương pháp được sử dụng ở nhiều nước châu Âu, phương pháp này đã xét tới tính dễ bị tổn thương các TCN ven biển bởi yếu tố XNM thông qua hai trọng số là khoảng cách từ đường bờ biển đến vị trí nghiên cứu (D) và hiện trạng ảnh hưởng của XNM (I). Nhược điểm: đối với trọng số khoảng cách từ đường bờ biển đến vị trí nghiên cứu (D) có thể thấy khoảng cách tính từ đường bờ biển đến vị trí phân bố TCN quyết định thời gian dịch chuyển của nước biển vào tầng chứa nước gây ra XNM. Khoảng cách càng xa thì thời gian dịch chuyển của nước biển vào TCN càng lâu càng làm giảm mức độ tổn thương của XNM.
Tuy nhiên, trên thực tế thì các TCN ven biển (đặc biệt và các TCN lỗ hổng) thường đã bị XNM dù ít hay nhiều và đã hình thành ranh giới mặn nhạt nằm phía bên trong TCN so với đường bờ biển. Do đó, khi tính toán trọng số này cần xét đến và có điều chỉnh phù hợp bởi phần tử mặn đầu tiên gây tổn thương đến tầng chứa nước từ ranh giới mặn nhạt chứ không phải từ đường bờ biển (vì ranh giới mặn nhạt của TCN nằm gần điểm nghiên cứu hơn so với đường bờ biển). Phương pháp EPIK Phương pháp EPIK do Doerfliger and Zwahlen thuộc Trung tâm ĐCTV, trường đại học Neuchatel - Thụy sĩ đề xuất vào năm 1997. Phương pháp này đánh giá tính dễ bị tổn thương các TCN Karst [8].
Các thông số đưa vào đánh giá bao gồm: + E - Hệ số EPIKARST; + P - Hệ số lớp phủ; n 9 + I - Điều kiện thấm; + K- Điều kiện phát triển hệ thống karst. Ưu điểm: Đây là phương pháp đã tính đến các điều kiện ảnh hưởng đến tính dễ bị tổng thương của TCN karst. Nhược điểm: cần phải nghiên cứu chi tiết đặc điểm karst vùng nghiên cứu mà vẫn đề này thường là rất phức tạp. Nó đòi hỏi tổ hợp các phương pháp nghiên cứu phức tạp như khảo sát hiện trường, địa vật lý, đồng vị và đặc biệt là phân tích ảnh máy bay có độ phân giải cao mới có thể phát hiên các hố sụt nhỏ EPIKarst được định nghĩa là các khu vực trên cùng vùng lộ thiên đá kast hóa, trong đó tính thấm của khe nứt và karst hóa là đáng kể cao hơn và nhiều hơn, mặt khác chúng phân bố không đồng đều trong toàn vùng phân bố karst.
Độ dày của nó dao động từ một vài decimet đến hàng chục mét. Phương pháp COP Phương pháp COP do Vias và các cộng sự thuộc Đại học Malaga, Tây Ban Nha đề xuất vào năm 2002. Phương pháp này được áp dụng cho các TCN karst [9]. Các thông số đưa vào đánh giá là: - C: Nồng độ của dòng thấm - O: Các lớp phủ - P: Cường độ mưa Ưu điểm: Đây là phương pháp đánh giá nhanh khả năng tổn thương của các tầng chứa nước Karst, các thông số của phương áp ít nên dễ áp dụng và thực hiện.
Nhược điểm: Đối tượng nghiên cứu của phương pháp chỉ là các tầng chứa nước Kast nên không áp dụng được cho các tầng chứa nước khác. Phương pháp PI Phương pháp PI do Goldscheider và cộng sự đề xuất vào năm 2000. Phương pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở của phương pháp GLA thể hiện sự tích hợp của lớp phủ bảo vệ (P) và yếu tố thấm xuống (I). Yếu tố thấm này cũng được đánh giá giống như phương pháp EPIK được áp dung cho các tầng chứa nước karst [10].
Phương pháp PI được phát triển từ phương pháp GLA tích hợp các yếu tố bao gồm yếu tố bảo vệ (P) và yếu tố xâm nhập (I) nhưng có sự thay đổi. Phương pháp PI đã được thử nghiệm thành công trong một số mạng lưới nước ngầm trên khắp châu n 10 Âu. Trong phương pháp PI cả hai yếu tố bảo vệ và xâm nhập được trình bày một cách riêng biệt như bản đồ chuyên đề và sau đó kết hợp thành bản nguy cơ tổn thương. Ưu điểm: Đây là phương pháp đơn giản, thể hiện tính hợp lý và dễ áp dụng cho tất cả các loại tầng chứa nước.
Nhược điểm: Các nhân tố của phương pháp như đường thấm của đá nứt nẻ và đá karst thì việc xác định là rất khó khăn và tốn kém. Nghiên cứu xâm nhập mặn Xâm nhập mặn nước dưới đất đến nay không còn là vấn đề mới trong các công bố khoa học ở cả trong và ngoài nước. Tuy nhiên, đây chưa phải vấn đề hết tính thời sự do quá trình này vẫn xảy ra và gây ảnh hưởng ngày một nghiêm trọng, gây thiệt không nhỏ trong vấn đề cấp nước phục vụ sinh hoạt, sản xuất của người dân địa phương. Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài với 3.260 km, chạy dọc theo chiều dài đất nước từ bắc đến nam, do đó nguy cơ xâm nhập mặn với nước dưới đất có thể xảy ra trên phạm vi lãnh thổ, đặc biệt tại nơi ven biển, địa hình thấp…sẽ càng nghiêm trọng hơn.
Quá trình XNM nước dưới đất có thể diễn ra trực tiếp hoặc nước mặn xâm nhập vào mạng lưới sông suối, kênh rạch…sau đó nước mặn sẽ di chuyển vào các tầng chứa nước. Khu vực trên thế giới dễ bị tổn thường do nước biển dâng Vị trí các đồng bằng lớn trên thế giới ( J. Bản đồ phân bố các khu vực trên thế giới dễ bị tổn thương do nước biển dâng [11] Năm 2010, Viện Công nghệ Hoàng gia Thụy Điển (KTH) công bố kết quả Báo cáo Đề tài “Xâm nhập mặn và lĩnh vực nông nghiệp” đã chỉ ra những vùng có nguy n 11 cơ cao nhất bị xâm nhập mặn trên thế giới.
