Mở đầu Chƣơng 1. Tổng quan về nghiên cứu sự hình thành nƣớc dƣới đất Chƣơng 2. Khái quát về vùng nghiên cứu Chƣơng 3. Nghiên cứu sự hình thành thấu kính nƣớc nhạt dƣới đất Chƣơng 4.
Định hƣớng khai thác sử dụng hợp lý nƣớc dƣới đất vùng Nam Định Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo 1. Lời cảm ơn Luận văn đƣợc hoàn thành tại khoa Địa chất trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội trong sự cố gắng nỗ lực cao nhất của bản thân học viên dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Quý Nhân và PGS.TS Flemming Larsen. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong suốt quá trình học tập, trao đổi và làm luận văn, học viên luôn đƣợc sự động viên giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa Địa chất trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - nơi học viên học tập từ sinh viên đến nay, Ban quản lý Dự án Vietas nơi học viên học tập và nghiên cứu. Qua đây, học viên xin chân thành cảm ơn đến Trƣờng đại học Khoa hoc Tự nhiên, Khoa Sau đại học, Dự án Vietas.
Đặc biệt, học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Quý Nhân, PGS.TS Flemming Larsen, NCS. Hoàng Văn Hoan đã tạo điều kiện, giúp đỡ học viên hoàn thành luận văn này. Luận văn đƣợc hoàn thành chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đƣợc sự góp ý, trao đổi và thảo luận của các nhà chuyên môn, các bạn đồng nghiệp để đạt đƣợc mục đích và ý tƣởng của đề tài đặt ra. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH NƢỚC DƢỚI ĐẤT 1.
Tổng quan về nghiên cứu về sự hình thành nƣớc nhạt dƣới đất 1. Trên thế giới NDĐ đƣợc biết đến và khai thác, sử dụng từ thời cổ xƣa (cách đây khoảng 3.000 năm), ở châu Âu, Bắc Phi và kéo dài từ Afghanistan đến Moroco, ngƣời ta đã đào các giếng nằm ngang để lấy nƣớc ở những vùng có địa hình cao cấp nƣớc cho các nông trại [2]. Song song với quá trình sử dụng nƣớc đã xuất hiện những giả thiết và những ý niệm đầu tiên về NDĐ, đó là: NDĐ bắt nguồn từ nƣớc đại dƣơng đi lên theo các khe nứt của đá dƣới áp lực bề mặt (Thales ở Mile, 650-548TrCN) hay ngƣời ta cho rằng nƣớc trong các con sông, trong các mạch nƣớc hơi nƣớc xuất hiện có liên quan đến hoạt động núi lửa và từ sâu trong lòng đất đi lên (Platon, 427 – 347 TrCN), hoặc NDĐ hình thành do sự ngƣng đọng của hơi nƣớc từ khí quyển (Aristotel, 384 – 322 TrCN). Muộn hơn nữa, Lucrexius Carus (98 – 53 TCN lại chỉ ra rằng NDĐ do nƣớc biển đi lên và nhạt hóa hay do nƣớc mƣa ngấm xuống mà thành (Mareus Vitrucius Pollio, thế kỷ I, TrCN).
Thuyết ngấm là học thuyết đầu tiên về quá trình hình thành NDĐ, với bản chất đáng tin cậy của nó khi khẳng định sự cung cấp của NDĐ bằng con đƣờng ngấm sâu vào lòng đất của nƣớc mƣa, nƣớc tuyết tan và các loại nƣớc trên mặt đất (Mark Vitruvi Polio, Perrp P. Từ những năm đầu của thế kỷ 17, khoa học nghiên cứu NDĐ đã có chiều hƣớng phát triển nhiều hơn. Các nƣớc đi đầu nghiên cứu và đặt nền móng cho 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ngành khoa học ĐCTV phải kể đến là Nga, Hà Lan, Pháp, Mỹ, Đức… nổi bật có Lomonoxov M. Nhằm phục vụ cho các hoạt động của con ngƣời, sử dụng NDĐ đã đƣợc nhiều nƣớc trên Thế giới tiến hành với hình thức khai thác bằng các lỗ khoan nông, lấy nƣớc phục vụ cho dân sinh và trồng trọt.
Yêu tố thủy văn với đặc trƣng là chế độ triều ảnh hƣởng rất lớn đến động thái NDĐ, đó là tác động của sóng làm thay đổi mực NDĐ trong các tầng chứa nƣớc. Để nghiên cứu các tác động của thủy văn đối với NDĐ, ngƣời ta đã sử dụng phƣơng pháp giải tích, địa hình có các công trình của Jacob (1950), Nielsen (1990), Li và Chen (1991), Sun (1997), Jiao và Tang (1999) và Li, Jiao (2001),… Một phƣơng pháp nhằm đánh giá lƣợng cung cấp thấm từ nƣớc mƣa đã đƣợc Bindeman N. Những kết quả nghiên cứu có tính ƣu việt và đƣợc sử dụng nhiều nhất là tính thực nghiệm khi tính toán khối lƣợng cung cấp của nƣớc mƣa cho NDĐ dựa trên đặc tính trơ của nguyên tố clorua (Cl-) giữa hàm lƣợng Cl- có trong NDĐ và nƣớc mƣa và gọi là phƣơng pháp cân bằng clorua. Phƣơng pháp này đƣợc đề xuất bởi Allison và Hughes (1978), sau đó nó đƣợc ứng dụng nhiều trong các công trình của Allison và Hughes (1978), Edmunds và Walton (1980), Kitching (1980), Sharma và Hughes (1987), Edmunds và nnk (1988), Sukhija và nnk (1988), Cook và nnk (1989), Scanlon 91991), Edmunds và Gaye (1994), Kennet – Smith và nnk (1994), de Silva (1996), Sukhija và nnk (1996), và de Silva (1998), Martin (2000).
Việc xác định cấu trúc chứa nƣớc nguồn gốc hình thành, tuổi và sự cung cấp hay tiêu thoát của NDĐ cũng nhƣ bảo vệ chúng dựa trên quá trình phân rã của các đồng vị phóng xạ nhƣ 13C, 14C, D, T, 18O, 36Cl, 226Ra và 222Rn,… và đƣợc gọi là phƣơng pháp đồng vị trong địa chất thủy văn. Phƣơng pháp này đã đƣợc áp dụng phổ biến từ những năm 70 (thế kỷ XX) đến nay trong nhiều công trình của Hebert 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail., Bùi Học và Jordan H. (1994), Allison (1994), Moor (1996), Hussian (1999), Burnett (2001),…[13] Một trong những phƣơng pháp xác định nguồn gốc và điều kiện thành tạo NDĐ đã đƣợc Vinogradov A.,… đề xuất trên cơ sở xác lập các tỷ số đặc trƣng giữa hàm lƣợng các nguyên tố có mặt trong nƣớc của các đại lƣợng thuộc chu trình thủy văn, sau đó so sánh với nƣớc biển. Các tỷ số này có dạng rNa/rCl, Cl/Br, Br/I,…[13].
Nghiên cứu sự vận động của nƣớc nhạt ven biển đã đƣợc Girinxki N.N (1948) xác lập nhiều phƣơng trình tính toán lƣu lƣợng dòng nƣớc ngầm trên bờ biển và trong các đảo cát ở biển khi giả thuyết rằng giữa nƣớc nhạt và nƣớc mặn đƣợc ngăn cách bởi đƣờng cong thoải (không tính đến đới hỗn hợp do khuếch tán tạo thành) và coi dòng NDĐ là dòng phẳng một chiều trong tầng chứa nƣớc đồng nhất.Đến nay các nƣớc tiên tiến trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và đạt đƣợc nhiều kết quả quan trọng về sự tác động của việc thay đổi khí hậu đến tài nguyên nƣớc nói chung. Trong yếu tố khí hậu đƣợc chú trọng nhiều nhất là lƣợng mƣa bổ cập cho nƣớc ngầm và quá trình tăng nhiệt độ kèm theo sự dâng cao mực nƣớc biển xâm nhập và đất liền. Các dự án điều tra đánh giá tài nguyên nƣớc đƣợc kết hợp với nhiều lĩnh vực khác và đƣợc đánh giá một cách tổng thể về giá trị tiềm năng và độ ô nhiễm [16]. Hầu hết những nghiên cứu về tác động tiềm tàng của sự thay đổi khí hậu tới chu trình thủy văn đƣợc dự báo trực tiếp đối với nƣớc mặt, có liên hệ giữa dòng chảy ngầm và thoát của sông (Whitfield và Taylor, 11998; Leith và Whitfield, 1998).
Một số ít những nghiên cứu đã chính xác hóa độ nhạy cảm của các tầng chứa nƣớc khi có sự thay đổi của lƣợng mƣa và nhiệt độ. Trên bình diện quốc tế, chỉ một vài nghiên cứu thể hiện dƣới dạng các báo cáo thƣờng năm về tác động của sự thay đổi khí hậu (cơ bản là dự báo) tới tài nguyên NDĐ (Vaccaro, 1992; McLaren, Sudicky 1993 và Rosenberg, 1999). Một trong những nghiên cứu quan trọng nữa là 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com việc xác định định lƣợng các quá trình thủy văn và liên kết giữa chúng với NDĐ bằng phƣơng pháp mô hình dự báo và tính toán (York, 2002) [16]. Nghiên cứu đặc điểm hình thành NDĐ đến nay đã đạt đƣợc nhiều kết quả nhất định, đặc biệt bằng phƣơng pháp mô hình (mô hình vật lý, mô hình toán, mô hình tỷ lệ,…), nhiều công trình đã đi sâu đánh giá định lƣợng quá trình hình thành trữ lƣợng động tự nhiên, trữ lƣợng khai thác tiềm năng, trong đó việc xác định trữ lƣợng thấm xuyên từ tầng chứa nƣớc này sang tầng chứa nƣớc khác hay trữ lƣợng cuốn theo khi có hoạt động khai thác, sử dụng NDĐ, xác định quá trình lan truyền vật chất trong nƣớc cho kết quả tính toán khá chính xác.
Trên Thế giới, ngày càng có nhiều công trình có nhiều công trình khoa học đƣợc thực hiện trên nhiều khu vực ven biển nhằm nghiên cứu nguồn gốc hình thành NDĐ, xác định diện thay đổi mực nƣớc, xác định nguồn gốc và đánh giá mức độ nhiễm mặn NDĐ, xác định mối quan hệ tuổi của NDĐ và khảo sát về mặt thời gian của quá trình biển đổi trữ lƣợng và nguồn gốc của chúng. Ở Việt Nam NDĐ là đối tƣợng đã đƣợc các tổ chức, cơ quan chuyên ngành trong nƣớc nghiên cứu và đạt đƣợc những kết quả nhất định. Các công trình đƣợc triển khai trên hầu khắp lãnh thổ Việt Nam với nhiều vấn đề khác nhau, gồm có ĐCTV khu vực; thủy địa hóa, đồng vị NDĐ. Giai đoạn 1976-1980 có nhiều chƣơng trình cấp Nhà nƣớc và đề tài nghiên cứu tổng hợp ĐCTV lãnh thổ ra đời.
Đề tài “NDĐ Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam”, mã số 44-04-01-01 do Vũ Ngọc Kỷ chủ biên tổng hợp đƣợc hầu hết các tài liệu ĐCTV và NDĐ từ trƣớc đến những năm đầu của thấp kỷ 80. Đây là công trình đã phản ánh khách quan điều kiện ĐCTV của đất nƣớc và đã đánh giá đầy đủ các khía cạnh của lĩnh vực ĐCTV và NDĐ trong mấy chục năm qua. Đề tài “Những nghiên cứu đầu tiên về các đồng vị trong nước ở miền Bắc Việt Nam” đã đƣợc Bùi Học, Nguyễn Thƣợng Hùng, Vũ Ngọc Kỷ công bố năm 1981 đã nêu các vấn đề tuổi, nguồn gốc của nƣớc dƣới đất ở đồng bằng Bắc Bộ. 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năm 1985-1986 Bùi Học, và nnk lấy mẫu xác định tuổi, nguồn gốc NDĐ và các vấn đề liên quan đến nƣớc nóng, nƣớc khoáng.