Luận văn thạc sĩ về khai thác hợp lý nước nhạt dưới đất tại Nam Định

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sự hình thành và khai thác hợp lý nước nhạt dưới đất tại vùng Nam Định, góp phần bảo vệ tài nguyên nước.

• Tác giả: Trần Văn Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Quý Nhân
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Khai Thác Nước Nhạt Dưới Đất Vùng Nam Định
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
• Phƣơng pháp nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• Cơ sở tài liệu
• Cấu trúc luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH NƢỚC DƢỚI ĐẤT
• 1.1. Tổng quan về nghiên cứu về sự hình thành nƣớc nhạt dƣới đất
• 1.1.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƢỚC NHẠT DƢỚI ĐẤT
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƢỚNG KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NAM ĐỊNH
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu khai thác nước nhạt dưới đất Nam Định

Nước nhạt dưới đất là một tài nguyên quý giá, đặc biệt tại vùng ven biển Nam Định. Nghiên cứu về sự hình thành và khai thác hợp lý nguồn nước này đã trở thành một vấn đề cấp thiết. Vùng Nam Định có một thấu kính nước nhạt lớn trong tầng chứa nước Pleistocen và Neogen, với trữ lượng khai thác tiềm năng lớn. Tuy nhiên, việc khai thác nước nhạt cần được thực hiện một cách bền vững để bảo vệ tài nguyên nước ngầm.

1.1. Đặc điểm địa lý và địa chất vùng Nam Định

Vùng Nam Định có điều kiện địa lý và địa chất đa dạng, ảnh hưởng lớn đến sự hình thành và phân bố nước nhạt dưới đất. Đặc điểm địa hình, khí hậu và thủy văn tại đây tạo ra môi trường thuận lợi cho sự hình thành thấu kính nước nhạt.

1.2. Tình hình nghiên cứu nước nhạt dưới đất tại Việt Nam

Nghiên cứu về nước nhạt dưới đất tại Việt Nam đã được thực hiện từ nhiều năm qua, với nhiều công trình nghiên cứu quan trọng. Tuy nhiên, việc áp dụng các phương pháp hiện đại như đồng vị học vẫn còn hạn chế, cần được đẩy mạnh hơn nữa.

II. Vấn đề và thách thức trong khai thác nước nhạt dưới đất Nam Định

Khai thác nước nhạt dưới đất tại Nam Định đang đối mặt với nhiều thách thức. Sự xâm nhập của nước mặn, biến đổi khí hậu và sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước là những vấn đề cần được giải quyết. Việc quản lý tài nguyên nước ngầm một cách hiệu quả là rất cần thiết để đảm bảo sự bền vững cho nguồn nước này.

2.1. Tác động của xâm nhập nước mặn

Xâm nhập nước mặn là một trong những vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến chất lượng nước nhạt dưới đất. Việc khai thác không hợp lý có thể làm gia tăng tình trạng này, đe dọa đến nguồn nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất.

2.2. Biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến nguồn nước

Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi lượng mưa và nhiệt độ, ảnh hưởng đến quá trình bổ cập nước ngầm. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước ngầm tại Nam Định.

III. Phương pháp nghiên cứu khai thác nước nhạt dưới đất hiệu quả

Để khai thác nước nhạt dưới đất một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại. Các phương pháp như đồng vị học, mô hình số và phân tích hóa học sẽ giúp xác định nguồn gốc và chất lượng nước, từ đó đưa ra các giải pháp khai thác hợp lý.

3.1. Phương pháp đồng vị trong nghiên cứu nước ngầm

Phương pháp đồng vị giúp xác định nguồn gốc và tuổi của nước ngầm, từ đó đánh giá được sự thay đổi chất lượng nước theo thời gian. Đây là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu nước nhạt dưới đất.

3.2. Mô hình số trong quản lý tài nguyên nước

Mô hình số giúp mô phỏng dòng chảy và cân bằng nước trong các tầng chứa nước. Việc áp dụng mô hình này sẽ hỗ trợ trong việc dự báo tình hình khai thác và quản lý tài nguyên nước ngầm hiệu quả hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu nước nhạt dưới đất

Kết quả nghiên cứu về nước nhạt dưới đất tại Nam Định đã chỉ ra nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc xây dựng mô hình dự báo và quản lý tài nguyên nước sẽ giúp nâng cao hiệu quả khai thác và bảo vệ nguồn nước ngầm. Các kết quả này cũng sẽ là cơ sở cho các chính sách quản lý tài nguyên nước trong tương lai.

4.1. Kết quả xây dựng mô hình nước ngầm

Mô hình nước ngầm được xây dựng dựa trên các dữ liệu thu thập được, giúp dự đoán tình hình khai thác và chất lượng nước trong tương lai. Kết quả này sẽ hỗ trợ cho các cơ quan quản lý trong việc đưa ra các quyết định hợp lý.

4.2. Ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước

Các kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng trong việc xây dựng các chính sách quản lý tài nguyên nước, nhằm đảm bảo sự bền vững cho nguồn nước nhạt dưới đất tại Nam Định.

V. Kết luận và định hướng tương lai cho nghiên cứu nước nhạt

Nghiên cứu về nước nhạt dưới đất tại Nam Định đã đạt được nhiều kết quả quan trọng. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn để giải quyết các vấn đề hiện tại và dự báo tình hình trong tương lai. Định hướng nghiên cứu cần tập trung vào việc áp dụng các công nghệ mới và phương pháp hiện đại để bảo vệ và khai thác bền vững nguồn tài nguyên nước này.

5.1. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu về sự hình thành và biến đổi của nước nhạt dưới đất, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả nghiên cứu.

5.2. Tầm quan trọng của bảo vệ tài nguyên nước

Bảo vệ tài nguyên nước ngầm là một nhiệm vụ quan trọng, không chỉ cho hiện tại mà còn cho các thế hệ tương lai. Cần có các chính sách và biện pháp cụ thể để đảm bảo sự bền vững cho nguồn nước nhạt dưới đất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Nam Định, nằm ở phía nam châu thổ sông Hồng với diện tích 1.637 km², sở hữu một thấu kính nước nhạt lớn trong tầng chứa nước Pleistocen và Neogen dọc dải ven biển từ Giao Thủy đến Nghĩa Hưng. Theo ước tính, trữ lượng khai thác tiềm năng của thấu kính này lên tới khoảng 203 triệu m³, đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp cho vùng. Tuy nhiên, hiện trạng khai thác nước dưới đất tại Nam Định còn mang tính tự phát, chưa có quy hoạch hợp lý, dẫn đến nguy cơ suy giảm mực nước và nhiễm mặn gia tăng.

Mục tiêu nghiên cứu là làm sáng tỏ nguồn gốc hình thành thấu kính nước nhạt dựa trên tổ hợp các phương pháp thủy văn đồng vị bền và phóng xạ, từ đó đề xuất định hướng khai thác hợp lý, bền vững, có xét đến ảnh hưởng của hiện tượng nhiễm mặn và hạ thấp mực nước. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng ven biển tỉnh Nam Định gồm các huyện Xuân Trường, Giao Thủy, Nghĩa Hưng, Hải Hậu, trong giai đoạn từ năm 2005 đến 2012, dựa trên các dữ liệu quan trắc và phân tích mẫu nước.

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc làm rõ đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn và cấu trúc tầng chứa nước, đồng thời có giá trị thực tiễn cao khi cung cấp cơ sở khoa học cho các cơ quan quản lý tài nguyên nước trong việc xây dựng chính sách khai thác hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất, góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho tỉnh Nam Định.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết đồng vị thủy văn và mô hình số dòng chảy nước dưới đất.

1. Lý thuyết đồng vị thủy văn: Sử dụng các đồng vị bền như Deuteri (²H) và Oxy-18 (¹⁸O) cùng các đồng vị phóng xạ như Tritium (³H) và Carbon-14 (¹⁴C) để xác định nguồn gốc, tuổi và quá trình vận động của nước dưới đất. Thành phần đồng vị đặc trưng của nước mưa, nước mặt và nước ngầm giúp phân biệt nguồn bổ cập và quá trình pha trộn nước. Đường nước khí tượng toàn cầu (GMWL) được dùng làm chuẩn để so sánh và phân tích thành phần đồng vị trong mẫu nước nghiên cứu.

2. Mô hình số dòng chảy nước dưới đất: Áp dụng phương trình đạo hàm riêng mô tả sự biến đổi mực nước ngầm theo không gian và thời gian, với các điều kiện biên Dirichlet, Neumann và Cauchy. Mô hình được xây dựng trên phần mềm Visual MODFLOW nhằm mô phỏng dòng chảy, tính toán cân bằng nước và dự báo biến động mực nước dưới tác động của khai thác và biến đổi môi trường.

Các khái niệm chính bao gồm: tầng chứa nước Holocen trên (qh2), Holocen dưới (qh1), Pleistocen (qp), Pliocen (n2), thấu kính nước nhạt, đồng vị bền, đồng vị phóng xạ, và mô hình số dòng chảy.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm: tài liệu địa chất, địa chất thủy văn, kết quả quan trắc mực nước dưới đất từ năm 1995 đến nay, mẫu nước phân tích thành phần hóa học và đồng vị, cùng các báo cáo nghiên cứu của các dự án trong và ngoài nước như VietAs – Danida, IGPVN.

Phương pháp phân tích gồm:

• Thu thập và tổng hợp tài liệu: Thu thập các tài liệu liên quan đến địa chất, thủy văn, đồng vị và mô hình số vùng Nam Định để phân tích, đánh giá.

• Phân tích thành phần hóa học nước dưới đất: Xác định độ tổng khoáng hóa, thành phần ion, chất lượng nước nhằm đánh giá tính chất và nguồn gốc nước.

• Phân tích đồng vị bền và phóng xạ: Xác định thành phần đồng vị ²H, ¹⁸O, ³H, ¹⁴C để đánh giá nguồn gốc, tuổi nước và quá trình pha trộn giữa các tầng chứa nước.

• Mô hình số dòng chảy: Xây dựng mô hình khu vực Nam Định trên phần mềm Visual MODFLOW với cỡ mẫu gồm các lỗ khoan quan trắc chính, sử dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có trọng số nhằm đảm bảo đại diện cho các tầng chứa nước. Phân tích mô hình nhằm dự báo biến động mực nước và trữ lượng khai thác tiềm năng đến năm 2020.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2005 đến 2012, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích mẫu, xây dựng mô hình và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nguồn gốc hình thành thấu kính nước nhạt: Thành phần đồng vị bền ²H và ¹⁸O trong các mẫu nước dưới đất cho thấy nước ngầm chủ yếu có nguồn gốc từ nước mưa thấm sâu, bổ cập từ phía tây bắc theo hướng dòng chảy từ các trầm tích Neogen và Pleistocen. Mức độ d dư thừa Deuterium (d) thấp, phù hợp với khí hậu nhiệt đới gió mùa của vùng. Tuổi nước dưới đất được xác định qua đồng vị phóng xạ ¹⁴C dao động từ 18 ± 5 năm đến hàng trăm năm, chứng tỏ sự pha trộn giữa nước trẻ và nước già trong thấu kính.

2. Đặc điểm tầng chứa nước và chất lượng nước: Tầng chứa nước Pleistocen (qp) và Pliocen (n2) là tầng giàu nước với lưu lượng bơm thí nghiệm lớn hơn 5 l/s chiếm 66% số lỗ khoan, độ tổng khoáng hóa biến đổi từ 0,58 đến 16 g/l. Ranh giới mặn - nhạt được xác định rõ ràng, vùng nước nhạt tập trung ở phía tây nam ven biển. Tầng Holocen trên (qh2) có độ tổng khoáng hóa từ 0,5 đến 23 g/l, phần lớn nước bị nhiễm mặn và ô nhiễm vi sinh, không có giá trị sử dụng cao.

3. Ảnh hưởng của thủy triều và biến đổi mực nước biển: Mực nước dưới đất dao động theo chu kỳ ngày và nửa tháng với biên độ dao động thủy triều lên đến 0,5 m/ngày ở vùng ven biển. Hiện tượng nước biển dâng đã làm tăng mực nước biển lên khoảng 20 cm kể từ năm 2005, gây xói lở bờ biển và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, kinh tế địa phương.

4. Mô hình số và dự báo khai thác: Mô hình dòng chảy nước dưới đất dự báo đến năm 2020, nếu khai thác không kiểm soát, mực nước dưới đất sẽ tiếp tục hạ thấp với tốc độ khoảng 0,4 m/năm, làm thu hẹp diện tích thấu kính nước nhạt và tăng nguy cơ nhiễm mặn. Kịch bản khai thác hợp lý cho thấy có thể duy trì trữ lượng khai thác ổn định, bảo vệ nguồn nước lâu dài.

Thảo luận kết quả

Kết quả đồng vị thủy văn khẳng định nguồn gốc nước dưới đất chủ yếu từ nước mưa thấm sâu, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về nguồn gốc nước ngầm tại đồng bằng Bắc Bộ. Sự phân bố ranh giới mặn - nhạt và biến động mực nước phản ánh tác động rõ rệt của thủy triều và biến đổi khí hậu, tương đồng với các nghiên cứu quốc tế về tác động của nước biển dâng đến tài nguyên nước ven biển.

Mô hình số cung cấp công cụ định lượng hiệu quả để dự báo biến động mực nước và trữ lượng khai thác, giúp so sánh các kịch bản khai thác khác nhau. Biểu đồ dao động mực nước tại các công trình quan trắc Q109a, Q108a, Q110a minh họa rõ sự biến động theo mùa và theo ngày, hỗ trợ đánh giá tác động của khai thác và thủy triều.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ cơ chế hình thành và vận động thấu kính nước nhạt, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách khai thác bền vững, giảm thiểu nguy cơ suy thoái tài nguyên nước dưới đất tại Nam Định.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy hoạch khai thác nước dưới đất hợp lý: Đề nghị các cơ quan quản lý tài nguyên nước xây dựng quy hoạch khai thác dựa trên kết quả mô hình số, giới hạn lưu lượng khai thác nhằm duy trì mực nước ổn định, tránh hạ thấp quá mức. Thời gian thực hiện trong vòng 3-5 năm, chủ thể là Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định.

2. Tăng cường giám sát và quan trắc mực nước, chất lượng nước: Thiết lập mạng lưới quan trắc đồng vị và hóa học nước dưới đất thường xuyên để phát hiện sớm các biến động bất thường, đặc biệt tại các khu vực ven biển và vùng khai thác lớn. Thời gian triển khai liên tục, chủ thể là Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia phối hợp với địa phương.

3. Ứng dụng công nghệ đồng vị trong quản lý tài nguyên nước: Khuyến khích sử dụng phương pháp đồng vị bền và phóng xạ để đánh giá nguồn gốc, tuổi nước và quá trình pha trộn, giúp xác định chính xác nguồn bổ cập và hướng dòng chảy nước dưới đất. Chủ thể là các viện nghiên cứu, trường đại học và các dự án khoa học.

4. Phòng chống và giảm thiểu ảnh hưởng của xâm nhập mặn và nước biển dâng: Xây dựng các công trình đê biển, bờ chắn sóng, đồng thời phát triển rừng phòng hộ ven biển để giảm thiểu xói lở và xâm nhập mặn. Thời gian thực hiện 5-10 năm, chủ thể là UBND tỉnh Nam Định phối hợp với Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

5. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình đào tạo, tuyên truyền về khai thác nước dưới đất bền vững, bảo vệ nguồn nước cho người dân và cán bộ quản lý. Chủ thể là các tổ chức chính quyền địa phương và các cơ sở giáo dục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch khai thác nước dưới đất hợp lý, giám sát và bảo vệ tài nguyên nước.

2. Các nhà khoa học và nghiên cứu sinh: Trong lĩnh vực khoáng vật học, địa chất thủy văn, địa hóa học và môi trường, luận văn cung cấp phương pháp nghiên cứu đồng vị kết hợp mô hình số, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về tài nguyên nước ven biển.

3. Doanh nghiệp khai thác nước và nông nghiệp: Các đơn vị khai thác nước công nghiệp, nông nghiệp có thể tham khảo để điều chỉnh quy trình khai thác, sử dụng nước hiệu quả, tránh khai thác quá mức gây suy thoái nguồn nước.

4. Cộng đồng dân cư vùng ven biển Nam Định: Người dân và các tổ chức cộng đồng có thể hiểu rõ hơn về nguồn nước, tác động của khai thác và biến đổi môi trường, từ đó tham gia bảo vệ và sử dụng nguồn nước bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Nước dưới đất ở Nam Định có nguồn gốc từ đâu?
   Nước dưới đất chủ yếu có nguồn gốc từ nước mưa thấm sâu, bổ cập từ phía tây bắc theo các tầng chứa nước Pleistocen và Neogen, được xác định qua thành phần đồng vị bền ²H và ¹⁸O.

2. Tầng chứa nước nào có trữ lượng và chất lượng tốt nhất?
   Tầng chứa nước Pleistocen (qp) và Pliocen (n2) được đánh giá giàu nước, có lưu lượng bơm thí nghiệm lớn hơn 5 l/s chiếm 66%, với chất lượng nước nhạt phù hợp cho sinh hoạt và sản xuất.

3. Hiện tượng nước biển dâng ảnh hưởng thế nào đến nước dưới đất?
   Nước biển dâng làm tăng mực nước biển khoảng 20 cm kể từ năm 2005, gây xói lở bờ biển, làm tăng nguy cơ xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ven biển, ảnh hưởng đến chất lượng và trữ lượng nước ngầm.

4. Phương pháp đồng vị giúp gì trong nghiên cứu nước dưới đất?
   Phương pháp đồng vị giúp xác định nguồn gốc, tuổi và quá trình pha trộn của nước dưới đất, từ đó hiểu rõ cơ chế hình thành thấu kính nước nhạt và hướng dòng chảy, hỗ trợ quản lý tài nguyên hiệu quả.

5. Làm thế nào để khai thác nước dưới đất bền vững tại Nam Định?
   Cần xây dựng quy hoạch khai thác dựa trên mô hình số, giám sát mực nước và chất lượng nước thường xuyên, hạn chế khai thác quá mức, đồng thời áp dụng các biện pháp phòng chống xâm nhập mặn và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Kết luận

• Nước dưới đất vùng Nam Định chủ yếu hình thành từ nước mưa thấm sâu, bổ cập qua các tầng chứa nước Pleistocen và Neogen theo hướng tây bắc - đông nam.
• Tầng chứa nước Pleistocen và Pliocen là nguồn nước giàu trữ lượng và có chất lượng tốt nhất, trong khi tầng Holocen trên bị nhiễm mặn và ô nhiễm vi sinh.
• Hiện tượng nước biển dâng và dao động thủy triều ảnh hưởng rõ rệt đến mực nước và chất lượng nước dưới đất, đòi hỏi quản lý chặt chẽ.
• Mô hình số dòng chảy nước dưới đất dự báo khai thác không kiểm soát sẽ làm suy giảm mực nước với tốc độ khoảng 0,4 m/năm đến năm 2020.
• Cần triển khai quy hoạch khai thác hợp lý, tăng cường giám sát đồng vị và hóa học nước, đồng thời áp dụng các biện pháp phòng chống xâm nhập mặn để bảo vệ tài nguyên nước bền vững.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà khoa học cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời mở rộng nghiên cứu để cập nhật dữ liệu và điều chỉnh chính sách phù hợp với biến đổi môi trường. Để biết thêm chi tiết và ứng dụng thực tiễn, quý độc giả và chuyên gia có thể liên hệ với Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail., 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 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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.Năm 1992, Bùi Học, trong luận án tiến sĩ khoa học ở Cộng Hòa Liên bang Đức với đề tài “Địa chất thủy văn đồng vị lãnh thổ Việt Nam” đã đƣa ra những kết quả nghiên cứu về nguồn gốc, thời gian lƣu, tốc độ vân động và mức độ bảo vệ của NDĐ ở 2 đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ: (1) nƣớc ngầm ở đồng bằng Bắc Bộ có tuổi từ hàng trăm đến hàng nghìn năm nguồn gốc ngấm,(2) tốc độ vận động theo hƣớng Tây Bắc- Đông Nam là 9- 10m/năm, (3) nƣớc ngầm ở đồng bằng Nam Bộ có tuổi từ hàng nghìn đến hàng vạn năm, nguồn gốc chôn vùi, (4) tốc độ vận động từ 1-2 m/năm [8].