Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận" được thực hiện bởi Nghiên cứu sinh Nguyễn Thế Chuyên, chuyên ngành Địa lý tài nguyên và môi trường (mã số: 9 44 02 20), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Quý Nhân và PGS.TS. Phan Thị Thanh Hằng tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (bảo vệ năm 2023).
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Vùng ven biển hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận thuộc khu vực Nam Trung Bộ có khí hậu khô hạn đặc thù với lượng mưa trung bình hàng năm thuộc nhóm thấp nhất cả nước. Nguồn nước dưới đất trong các trầm tích Đệ tứ giữ vai trò thiết yếu đối với sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản. Áp lực khai thác gia tăng cùng với hạn hán kéo dài và tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH), nước biển dâng (NBD) đã làm suy giảm trữ lượng và gây nhiễm mặn các tầng chứa nước ven biển.
Trong khi các nghiên cứu truyền thống tại Việt Nam chủ yếu khoanh định ranh giới mặn nhạt tĩnh, sự biến động của "nêm mặn nhạt" khi có sự thay đổi về nguồn bổ cập và miền thoát dưới tác động đồng thời của BĐKH, NBD và áp lực khai thác vẫn chưa được đánh giá đầy đủ. Do đó, việc xây dựng cơ sở khoa học để đánh giá mức độ tổn thương và lượng hóa quá trình dịch chuyển ranh giới mặn nhạt là yêu cầu cấp thiết để bảo vệ và khai thác bền vững nguồn nước dưới đất.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Mục tiêu chung: Xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn về nghiên cứu, đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ven biển trên cơ sở phân tích các yếu tố địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trường, biến đổi khí hậu và nước biển dâng tại vùng Ninh Thuận, Bình Thuận.
- Hệ thống 07 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Tổng quan nghiên cứu, xây dựng cơ sở lý luận về phân tích, đánh giá và dự tính ảnh hưởng của các yếu tố đối với tổn thương do xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển.
- Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên nước dưới đất vùng Ninh Thuận, Bình Thuận.
- Nghiên cứu hiện trạng và đặc điểm nhiễm mặn tài nguyên nước dưới đất vùng nghiên cứu.
- Phân tích các yếu tố địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trường, BĐKH và NBD ảnh hưởng đến tài nguyên nước dưới đất.
- Đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận.
- Sử dụng mô hình nước dưới đất kết hợp mô hình đánh giá quá trình dịch chuyển mặn nhạt để mô phỏng biến động tổn thương theo các kịch bản BĐKH và NBD.
- Đề xuất các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển phù hợp với bối cảnh BĐKH và NBD.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nước dưới đất trong hai tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ gồm tầng chứa nước Holocen ($qh$) và tầng chứa nước Pleistocen ($qp$).
- Phạm vi không gian: Vùng phân bố trầm tích Đệ tứ ven biển thuộc địa bàn hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận.
- Phạm vi thời gian và tư liệu: Sử dụng chuỗi số liệu quan trắc khí tượng, thủy văn, hải văn và chất lượng nước giai đoạn 2004–2018; số liệu niên giám thống kê 2015–2019; kịch bản BĐKH và NBD cập nhật năm 2020 của Bộ Tài nguyên và Môi trường; mô phỏng dự báo động thái nước dưới đất đến năm 2100.
Các luận điểm bảo vệ của luận án
- Luận điểm 1: Tài nguyên nước dưới đất trong các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận là nguồn tài nguyên rất quan trọng và có tiềm năng hạn chế.
- Luận điểm 2: Các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận rất dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn và chịu tác động rõ rệt bởi các yếu tố biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu quốc tế
Luận án đã hệ thống hóa các nghiên cứu trên thế giới theo ba nhóm phương pháp chính:
-
Các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của tầng chứa nước:
- Phương pháp DRASTIC (Aller và cộng sự, 1987): Đánh giá qua 7 thông số môi trường tự nhiên (Depth, Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone, Conductivity).
- Phương pháp SINTACS (Civita, 1990, 1993; Civita và De Maio, 1997): Hiệu chỉnh từ DRASTIC áp dụng cho ô nhiễm nước ngầm.
- Phương pháp CVI (Gornitz và Kanciruk, 1989; Thieler và Hammar-Klose, 1999): Chỉ số tổn thương đường bờ biển dựa trên địa mạo và động lực sóng, triều.
- Phương pháp GALDIT (Lobo-Ferreira và Chachadi, 2001, 2005): Phương pháp chuyên biệt đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn dựa trên 6 tham số (Groundwater type, Aquifer hydraulic conductivity, Height of groundwater level above sea level, Distance from the shore, Impact of existing status of seawater intrusion, Thickness of aquifer).
- Các phương pháp cho karst: EPIK (Doerfliger và Zwahlen, 1997), COP (Vias và cộng sự, 2002), PI (Goldscheider và cộng sự, 2000).
-
Các nghiên cứu xâm nhập mặn theo phương pháp giải tích:
- Nguyên lý cân bằng thủy tĩnh Badon-Ghyben (1888) và Herzberg (1901) thiết lập nền tảng tính toán ranh giới mặn nhạt.
- Strack (1995) phát triển nghiệm giải tích trên miền hai chiều nằm ngang dựa trên giả định Dupuit-Forchheimer.
- R. George (1992) nghiên cứu cân bằng nước và clorua tại 7 lưu vực ở Australia.
- Acworth (1996) phân tích tương quan giữa dao động thủy triều, sóng bão và mực nước dưới đất tại New South Wales (Australia).
- Stuyfzand (1998) sử dụng đồng vị ($^{18}\text{O}$) và thành phần ion ($\text{Cl}^-$, $\text{HCO}_3^-$) để phân chia 5 thời kỳ thủy địa hóa trong cồn cát ven biển.
- Adrian D. Robinson và Michael D. Werner (2012), Leanne K. Morgan và Adrian D. Werner (2015) phân tích chỉ số tổn thương nước biển xâm nhập (SWI) trên quy mô quốc gia tại Australia.
-
Các nghiên cứu xâm nhập mặn theo phương pháp mô hình số:
- Gomboso và cộng sự (1997) mô phỏng nhiễm mặn do khai hoang tại Stirling (Australia).
- Gingerich (1998) và D. Oki và cộng sự (1998) áp dụng phần mềm SUTRA mô phỏng mặt cắt hai chiều và cân bằng nước ngầm tại đảo Oahu, Hawaii (Hoa Kỳ).
- R. Otto (1999) xây dựng mô hình địa hóa trong điều kiện khí hậu khô hạn.
- Dhar và Datta (2009) ứng dụng FEMWATER mô phỏng xâm nhập mặn cho 4 kịch bản khai thác tại Andhra Pradesh (Ấn Độ).
- Gossel, Sefelnasr và Wycisk (2010) sử dụng FEFLOW mô phỏng sự dịch chuyển nước mặn cổ tại Nubian.
- Oude Essink (1999), Sherif và Singh (1999), Bobba (2002), Rozell và Wong (2010), de Louw và Oude (2012), Knott và cộng sự (2019) sử dụng các phần mềm SUTRA, SEAWAT, MT3DMS, MOCDENS3D để định lượng tác động của nước biển dâng và biến đổi khí hậu đến nêm mặn tại các vùng đồng bằng và đảo ven biển.
Các hướng nghiên cứu trong nước
- Xác định ranh giới mặn nhạt và cơ chế: Đỗ Trọng Sự và Nguyễn Kim Ngọc (1985) xác định ranh giới mặn nhạt dạng chữ "M" tầng $qp$ Đồng bằng Bắc Bộ; Đặng Đình Phúc (1997) mô hình hóa dịch chuyển chất tại Cẩm Giàng; Nguyễn Văn Hoàng (2000) tính toán dòng thoát ra biển tầng $qp$; Nguyễn Văn Lâm (2006, 2011) tính toán thời gian xâm nhập hạt mặn tại Hưng Yên và Hà Nội; Hoàng Văn Hoan (2014, 2019) xác định cơ chế xâm nhập mặn tầng trầm tích Đệ tứ Nam Định và Đồng bằng sông Cửu Long.
- Đánh giá tổn thương và mô hình hóa: Nguyễn Kim Cương (1988), Phạm Quý Nhân và cộng sự (1995, 2000, 2003, 2006, 2013, 2019) ứng dụng DRASTIC, GIS và mô hình MT3D, SEAWAT đánh giá khả năng tự bảo vệ và lan truyền mặn; Vũ Ngọc Trân (2002) áp dụng DRASTIC cho Tây Nguyên; Vũ Thị Minh Nguyệt (2006) áp dụng EPIK cho Hà Giang; Bùi Trần Vượng (2015) đánh giá tác động BĐKH đến nước dưới đất ĐBSCL; Nguyễn Ngọc Trực (2015) áp dụng phương pháp IPCC-UNESCO IHE tại Đà Nẵng; Dự án hợp tác giữa Trung tâm Cảnh báo và dự báo TNN với Cục Địa chất Phần Lan (GTK) sử dụng AVI và GALDIT tại Hậu Lộc, Thanh Hóa.
Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết
Mặc dù phương pháp GALDIT đã được giới thiệu trên thế giới, việc áp dụng vào dải ven biển Nam Trung Bộ đòi hỏi phải hiệu chỉnh trọng số các tham số cho phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn khô hạn cục bộ. Đồng thời, luận án giải quyết khoảng trống trong việc tích hợp đánh giá chỉ số tổn thương bán định lượng GALDIT với mô hình số thủy động lực 3D biến đổi tỷ trọng (SEAWAT) dưới các kịch bản BĐKH phiên bản cập nhật, làm cơ sở tính toán thiết kế giải pháp công trình bổ cập nhân tạo và tường chắn ngầm.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết và khung phân tích
- Lý thuyết thủy động lực dòng ngầm biến đổi tỷ trọng: Quá trình vận chuyển khối và pha trộn giữa nước nhạt và nước mặn chịu chi phối bởi sự chênh lệch mật độ và áp lực thủy tĩnh.
- Phương pháp chỉ số GALDIT: Đánh giá tính dễ bị tổn thương dựa trên 6 tham số tự nhiên và nhân sinh: $G$ (Kiểu tầng chứa nước), $A$ (Hệ số thấm), $L$ (Cốt cao mực nước so với mực nước biển), $D$ (Khoảng cách từ bờ biển/ranh mặn), $I$ (Hiện trạng xâm nhập mặn biểu thị qua tỷ số $\text{Cl}^- / (\text{HCO}_3^- + \text{CO}_3^{2-})$), $T$ (Chiều dày tầng chứa nước).
- Lý thuyết phân tích thứ bậc (AHP): Sử dụng ma trận so sánh cặp của Thomas Saaty (1980) để chuẩn hóa và xác định trọng số các nhân tố GALDIT thông qua chỉ số nhất quán ($CR$).
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê và phân tích tài liệu: Tổng hợp chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn, địa chất, địa chất thủy văn từ các báo cáo điều tra từ năm 1983 đến nay.
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa và thí nghiệm chuyên sâu: Thực hiện đo địa vật lý, thí nghiệm đổ nước hố đào, thí nghiệm thấm Seepage đáy sông, lấy mẫu nước phân tích thành phần ion chính và đồng vị bền $^{18}\text{O}$.
- Phương pháp xác định tài nguyên và trữ lượng khai thác an toàn:
- Tài nguyên dự báo ($Q_{tn}$):
$$Q_{tn} = \frac{V_t}{t} + Q_{bc}$$
Trong đó: $V_t = \sum_{i=1}^n \mu_i \times h_i \times F_i$ là tổng lượng nước tĩnh tích chứa; $Q_{bc} = M_{dn} \times F$ là tổng lượng bổ cập (sử dụng phương pháp mô đun dòng ngầm mùa kiệt $M_{dn}$ và công thức Bindeman); $t$ là thời gian tính toán khai thác dự báo.
- Trữ lượng có thể khai thác: Được xác định bằng $30%$ tổng tài nguyên dự báo theo tiêu chí phân vùng khai thác bền vững của đề tài cấp nhà nước KC.08.15/11-15 (Đoàn Văn Cánh chủ nhiệm).
- Phương pháp mô hình số (Visual MODFLOW và SEAWAT):
- Mô hình dòng chảy (MODFLOW): Giải phương trình vi phân đạo hàm riêng dòng thấm 3 chiều trong môi trường bất đồng nhất và bất đẳng hướng:
$$\frac{\partial}{\partial x}\left(K_{xx} \frac{\partial h}{\partial x}\right) + \frac{\partial}{\partial y}\left(K_{yy} \frac{\partial h}{\partial y}\right) + \frac{\partial}{\partial z}\left(K_{zz} \frac{\partial h}{\partial z}\right) - W = S_s \frac{\partial h}{\partial t}$$
- Mô hình dịch chuyển mặn (SEAWAT): Tích hợp MODFLOW và MT3DMS giải đồng thời phương trình dòng chảy có mật độ chất lỏng thay đổi và phương trình vận chuyển chất hòa tan:
$$\frac{\partial C}{\partial t} = \nabla \cdot (D \cdot \nabla C) - \nabla \cdot (v C) - \frac{q_s}{\theta} C_s$$
Với quan hệ tuyến tính giữa mật độ ($\rho$) và nồng độ ($C$): $\rho = \rho_f + 0{,}7143, C$.
- Kiểm định sai số mô hình: Sử dụng sai số trung bình (ME), sai số tuyệt đối trung bình (MAE) và sai số trung bình quân phương (RMS). Kiểm soát sai số số học bước lưới qua số Peclet cục bộ ($Pe = L / \alpha_L \le 2 \div 4$).
Nguồn tư liệu và khối lượng dữ liệu thực tế
Tác giả đã trực tiếp thực hiện và tham gia trong khuôn khổ đề tài KHCN cấp quốc gia mã số BĐKH.16/16-20 (TS. Tạ Thị Thoảng làm chủ nhiệm):
| STT |
Hạng mục công việc thực địa / thí nghiệm |
Đơn vị tính |
Khối lượng thực hiện |
| 1 |
Điều tra, khảo sát địa chất thủy văn bổ sung |
$\text{km}^2$ |
504 |
| 2 |
Lấy và phân tích mẫu hóa học nước |
Mẫu |
242 |
| 3 |
Thí nghiệm đổ nước hố đào xác định hệ số thấm đới thông khí |
Hố đào |
150 |
| 4 |
Thí nghiệm thấm Seepage xác định tương tác nước mặt - nước dưới đất |
Vị trí |
150 |
| 5 |
Đo sâu địa vật lý |
Tuyến / Điểm đo |
16 / 429 |
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Tổng quan về nghiên cứu tổn thương do XNM trên thế giới và Việt Nam
- Chương 1 tổng hợp các khung lý thuyết và phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của tầng chứa nước trên thế giới (DRASTIC, SINTACS, CVI, GALDIT, EPIK, COP, PI).
- Qua phân tích ưu nhược điểm, tác giả chứng minh các phương pháp DRASTIC, SINTACS chỉ phù hợp cho ô nhiễm bề mặt nói chung; CVI áp dụng cho dải bờ biển; EPIK, COP, PI chuyên biệt cho karst. Phương pháp GALDIT được khẳng định là công cụ phù hợp nhất đối với môi trường lỗ hổng ven biển chịu tác động của xâm nhập mặn.
- Tổng thuật các công trình nghiên cứu giải tích và mô hình số tại Việt Nam và quốc tế về động lực nêm mặn dưới tác động của BĐKH, NBD, chỉ ra sự cần thiết phải hiệu chỉnh các tham số khoảng cách đường bờ và phân tích thứ bậc AHP khi áp dụng vào vùng Nam Trung Bộ.
Chương 2. Phương pháp, dữ liệu nghiên cứu
- Thiết lập khung logic nghiên cứu kết hợp giữa khảo sát thực địa, phân tích mẫu, đánh giá chỉ số GALDIT-AHP và mô phỏng số 3 chiều SEAWAT.
- Trình bày chi tiết cơ sở toán học của các phương trình dòng chảy, dịch chuyển chất hòa tan có mật độ thay đổi, các công thức tính trữ lượng tĩnh, bổ cập ngấm (Bindeman) và tài nguyên dự báo.
- Mô tả chi tiết kỹ thuật phân chia lưới sai phân hữu hạn, gán điều kiện biên (Dirichlet loại I, Neumann loại II, Cauchy loại III), thông số phân tán thủy động lực ($\alpha_L, \alpha_T$) và tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác hiệu chỉnh mô hình (ME, MAE, RMS).
Chương 3. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và tài nguyên nước dưới đất vùng ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận
- Đặc điểm tự nhiên - kinh tế xã hội: Khái quát vị trí địa lý, thổ nhưỡng, thảm thực vật; phân tích hoạt động canh tác nông nghiệp, hệ thống hồ đập thủy lợi và hiện trạng phát triển nuôi tôm thẻ chân trắng ven biển tạo áp lực lớn lên nguồn nước dưới đất.
- Đặc điểm địa chất thủy văn: Phân chia chi tiết cấu trúc địa chất thủy văn thành 3 đơn vị chính:
- Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Đệ tứ không phân chia ($q$).
- Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen ($qh$): Phân hóa thành các vùng nghèo nước và tương đối giàu nước tại Ninh Thuận và Bình Thuận; tổng hợp kết quả thí nghiệm hút nước đơn và chùm.
- Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Pleistocen ($qp$): Đánh giá phân bố, chiều dày, tính thấm và khả năng cung cấp nước giữa các khu vực nghèo và giàu nước.
- Tính toán cân bằng và trữ lượng: Tổng hợp kết quả tính toán trữ lượng tĩnh tích chứa ($V_t$), lượng bổ cập tự nhiên ($Q_{bc}$), tài nguyên dự báo ($Q_{tn}$) và xác định trữ lượng có thể khai thác an toàn cho từng tầng chứa nước tại hai tỉnh.
Chương 4. Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do XNM và đề xuất giải pháp giảm thiểu XNM của các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận
- Xác định trọng số GALDIT: Ứng dụng phương pháp chuyên gia và ma trận so sánh cặp AHP của Thomas Saaty để xác định bộ trọng số cho 6 tham số phù hợp với đặc thù khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận.
- Đánh giá hiện trạng tổn thương: Lập bản đồ chuyên đề và phân vùng mức độ tổn thương do xâm nhập mặn cho tầng $qh$ và tầng $qp$ theo từng tham số thành phần ($G, A, L, D, I, T$) và điểm số GALDIT tổng hợp.
- Mô hình hóa và dự báo theo kịch bản biến đổi khí hậu:
- Thiết lập và hiệu chỉnh mô hình dòng chảy và mô hình SEAWAT cho vùng ven biển Ninh Thuận và Bình Thuận tại thời điểm mốc 2013 và 2020.
- Mô phỏng dự báo biến động mực nước và sự dịch chuyển ranh giới mặn nhạt đến năm 2100 theo hai kịch bản phát thải khí nhà kính RCP4.5 và RCP8.5.
- Tổng hợp bảng diện tích nhiễm mặn dự báo gia tăng trong tương lai ở cả hai tầng chứa nước.
- Thiết kế giải pháp công trình giảm thiểu xâm nhập mặn:
- Đề xuất nguyên tắc khai thác, sử dụng bền vững tài nguyên nước ngầm ven biển.
- Thiết kế công trình bồn thấm bổ sung nhân tạo nước dưới đất (Managed Aquifer Recharge) tại khu vực Suối Chanh, xã An Hải, TP. Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận; mô phỏng hiệu quả dâng mực nước ngọt tại các giếng quan sát ($G_1, G_2, G_3$).
- Thiết kế công trình tường chắn ngầm (đập ngầm) tại Hố Bình, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận; phân tích biến động đường mực nước trước và sau đập nhằm ngăn chặn xâm nhập mặn và giữ ngọt.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt khoa học
- Luận án đã xây dựng quy trình phương pháp luận tích hợp giữa phương pháp đánh giá chỉ số bán định lượng GALDIT được hiệu chỉnh trọng số bằng ma trận phân tích thứ bậc (AHP) với mô hình toán thủy động lực 3 chiều biến đổi tỷ trọng (SEAWAT).
- Chứng minh bằng mô hình số và số liệu thực tế về quy luật biến động của nêm mặn trong các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ($qh$ và $qp$) dải ven biển Nam Trung Bộ dưới tác động kết hợp của áp lực khai thác và các kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng (RCP4.5, RCP8.5 đến năm 2100).
Đóng góp mới về mặt thực tiễn
- Cung cấp bộ dữ liệu điều tra thực địa mới về địa vật lý (16 tuyến, 429 điểm), thành phần hóa học (242 mẫu) và các thông số thấm đới thông khí, thấm rỉ đáy sông (300 vị trí thí nghiệm) tại Ninh Thuận và Bình Thuận.
- Thành lập hệ thống bản đồ phân vùng mức độ tổn thương do xâm nhập mặn cho các tầng chứa nước Holocen và Pleistocen, xác định trữ lượng khai thác an toàn làm cơ sở quy hoạch tài nguyên nước.
- Đề xuất và tính toán thiết kế kỹ thuật cụ thể cho 02 giải pháp công trình giảm thiểu xâm nhập mặn:
- Công trình bồn thấm nhân tạo bổ sung nước dưới đất tại Suối Chanh (An Hải, TP. Phan Rang - Tháp Chàm).
- Công trình tường chắn ngầm / đập ngầm ngăn mặn giữ ngọt tại Hố Bình (huyện Ninh Hải, Ninh Thuận).
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Luận án tập trung chủ yếu vào các tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Đệ tứ ($qh, qp$) tại dải đồng bằng ven biển; chưa mở rộng đánh giá chi tiết cho các tầng chứa nước khe nứt trong đá gốc và đới nứt nẻ xung quanh. Độ bất đồng nhất cao của các thấu kính trầm tích đòi hỏi lưới sai phân và số liệu quan trắc cần tiếp tục được làm dày ở các quy mô tiểu lưu vực.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng quan trắc động thái tự động liên tục về độ mặn và mực nước tại các công trình ven biển để nâng cao độ chính xác hiệu chỉnh mô hình.
- Thực hiện triển khai thử nghiệm thực tế các mô hình công trình bồn thấm và đập ngầm đã thiết kế để quan trắc, đánh giá hiệu quả vận hành thực địa.
Giá trị tham khảo
- Cơ quan quản lý nhà nước: Là tài liệu tham khảo cho Bộ Tài nguyên và Môi trường, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận trong công tác lập quy hoạch phân vùng khai thác nước dưới đất, khoanh định vùng hạn chế khai thác nhằm phòng chống cạn kiệt và nhiễm mặn.
- Cơ sở đào tạo và viện nghiên cứu: Cung cấp tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên thuộc các chuyên ngành Địa chất thủy văn, Địa lý tài nguyên và môi trường, Quản lý tài nguyên nước và Biến đổi khí hậu về phương pháp ứng dụng AHP trong GALDIT và kỹ thuật mô hình hóa SEAWAT.
- Đơn vị tư vấn kỹ thuật: Cung cấp thông số tính toán và nguyên lý thiết kế các công trình bổ cập nhân tạo (MAR) và đập ngầm ngăn mặn tại dải ven biển miền Trung.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao phương pháp GALDIT được lựa chọn thay vì DRASTIC hay SINTACS?
Phương pháp DRASTIC và SINTACS được thiết kế chủ yếu để đánh giá nguy cơ ô nhiễm nước dưới đất từ bề mặt và không xét đến các yếu tố thủy động lực ven biển. Phương pháp GALDIT tích hợp trực tiếp 6 tham số cốt lõi liên quan mật thiết đến quá trình xâm nhập mặn của nước biển gồm: kiểu tầng chứa ($G$), hệ số thấm ($A$), cốt cao mực nước so với mực biển ($L$), khoảng cách đến đường bờ/ranh mặn ($D$), tỷ số hóa học biểu thị hiện trạng xâm nhập mặn ($I$), và chiều dày tầng chứa nước ($T$).
2. Hai tầng chứa nước chính được nghiên cứu trong luận án là gì?
Đối tượng nghiên cứu chính của luận án là nước dưới đất trong hai tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận, bao gồm: tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen ($qh$) và tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Pleistocen ($qp$).
3. Trọng số của các tham số GALDIT trong luận án được xác định bằng cách nào?
Luận án sử dụng phương pháp tham vấn ý kiến chuyên gia kết hợp với phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Analytical Hierarchy Process) của Thomas Saaty (1980), xây dựng ma trận so sánh cặp và kiểm định chỉ số nhất quán ($CR$) để chuẩn hóa trọng số phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn thực tế vùng Nam Trung Bộ.
4. Luận án đề xuất những giải pháp công trình cụ thể nào để giảm thiểu xâm nhập mặn?
Luận án đề xuất thiết kế kỹ thuật cho 02 công trình thí điểm cụ thể tại tỉnh Ninh Thuận:
- Công trình bồn thấm bổ sung nhân tạo nước dưới đất tại khu vực Suối Chanh, xã An Hải, TP. Phan Rang - Tháp Chàm.
- Công trình tường chắn ngầm (đập ngầm) ngăn mặn giữ ngọt tại khu vực Hố Bình, huyện Ninh Hải.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của NCS. Nguyễn Thế Chuyên đã xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn để đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ($qh, qp$) vùng ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận. Thông qua việc kết hợp chỉ số GALDIT-AHP và mô hình số SEAWAT, công trình đã định lượng được mức độ tổn thương và diễn biến dịch chuyển ranh mặn dưới tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến năm 2100. Các kết quả tính toán trữ lượng an toàn cùng thiết kế công trình bồn thấm và đập ngầm cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch, quản lý và khai thác bền vững tài nguyên nước dưới đất tại khu vực khô hạn Nam Trung Bộ.
