Nghiên Cứu Xâm Nhập Mặn Nước Dưới Đất Tại Vùng Nam Định

Luận án tiến sĩ nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích đệ tứ vùng Nam Định, cung cấp cái nhìn sâu sắc về vấn đề môi trường và tài nguyên nước.

• Tác giả: Hoàng Văn Hoan
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Quý Nhân
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Địa Chất
• Đề tài: Nghiên Cứu Xâm Nhập Mặn Nước Dưới Đất Tại Vùng Nam Định
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT
• 1.1. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới
• 1.2. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân
• 1.3. Nhóm nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng tỷ trọng
• 1.4. Nhóm nghiên cứu xâm nhập mặn cổ, ứng dụng kỹ thuật đồng vị
• 1.5. Nhóm dự báo và đánh giá xâm nhập mặn bằng mô hình số
• 1.6. Nhóm nghiên cứu các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn
• 1.7. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ ở Việt Nam. Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định
• 2. CHƯƠNG 2: SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT
• 2.1. Vị trí vùng nghiên cứu
• 2.2. Đặc điểm địa chất
• 2.3. Đặc điểm địa tầng
• 2.4. Đặc điểm cấu trúc vùng nghiên cứu
• 2.5. Đặc điểm địa chất thủy văn
• 2.6. Các tầng chứa nước
• 2.7. Các thành tạo địa chất nghèo nước, cách nước
• 2.8. Đặc điểm thuỷ địa hoá
• 2.9. Cấu trúc ĐCTV vùng nghiên cứu
• 2.10. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt
• 2.11. Quá trình tiến hóa trầm tích trong Kainozoi
• 2.12. Giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt
• 2.13. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt
• 2.14. Phương pháp nghiên cứu
• 2.15. Kết quả nghiên cứu
• 2.16. Phân tích và thảo luận kết quả
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ MẶN NHẠT NDĐ
• 3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng. Điện trở suất của tầng chứa nước
• 3.2. Cơ sở phương pháp trường chuyển. Cơ sở phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn)
• 3.3. Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển
• 3.4. Vị trí khu vực khảo sát
• 3.5. Kết quả khảo sát
• 3.6. Phân tích kết quả khảo sát
• 3.7. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt nước dưới đất bằng phương pháp địa vật lý lỗ khoan
• 3.8. Vị trí khảo sát và khối lượng thực hiện
• 3.9. Kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt theo chiều sâu
• 3.10. Kết quả khoan khảo sát ĐCTV
• 3.11. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ vùng NĐ
• 4. CHƯƠNG 4: CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN
• 4.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ
• 4.2. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan
• 4.3. Đặc trưng của dịch chuyển mặn trong NDĐ
• 4.4. Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam Định
• 4.5. Khái niệm chung và định hướng nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen
• 4.6. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu
• 4.7. Xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của chênh lệch mực nước
• 5. CHƯƠNG 5: DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN
• 5.1. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng lớp thấm nước yếu
• 5.2. Xâm nhập mặn do ảnh hưởng của quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực
• 5.3. Giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực
• 5.4. Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của khai thác. Kết quả tính toán dịch chuyển biên mặn theo tài liệu quan trắc NDĐ. Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen bằng phương pháp mô hình số
• 5.5. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn vùng Nam Định
• 5.6. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn
• 5.7. Giải pháp khai thác, sử dụng nước dưới đất
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất tại Nam Định

Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất tại vùng Nam Định là một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Vùng Nam Định, với đặc điểm địa chất và thủy văn đa dạng, đang phải đối mặt với nguy cơ xâm nhập mặn ngày càng gia tăng. Nghiên cứu này nhằm mục đích làm rõ hiện trạng và cơ chế xâm nhập mặn, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

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

Vùng Nam Định nằm ở phía đông nam đồng bằng Bắc Bộ, có địa hình đa dạng với các tầng chứa nước khác nhau. Đặc điểm địa chất của vùng này ảnh hưởng lớn đến sự phân bố và chất lượng nước dưới đất.

1.2. Tình hình xâm nhập mặn tại Nam Định

Xâm nhập mặn tại Nam Định đã diễn ra trong nhiều năm qua, ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, sự gia tăng khai thác nước dưới đất là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu xâm nhập mặn

Xâm nhập mặn nước dưới đất tại Nam Định không chỉ là một vấn đề môi trường mà còn là thách thức lớn đối với phát triển kinh tế xã hội. Việc quản lý tài nguyên nước trong bối cảnh này đòi hỏi các giải pháp đồng bộ và hiệu quả.

2.1. Nguyên nhân gây ra xâm nhập mặn

Các nguyên nhân chính dẫn đến xâm nhập mặn bao gồm khai thác nước dưới đất quá mức, biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Những yếu tố này đã làm gia tăng áp lực lên các tầng chứa nước nhạt.

2.2. Hệ quả của xâm nhập mặn đối với môi trường

Xâm nhập mặn gây ra nhiều hệ quả nghiêm trọng như giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Điều này đòi hỏi cần có các biện pháp khắc phục kịp thời.

III. Phương pháp nghiên cứu xâm nhập mặn hiệu quả

Để nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất tại Nam Định, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Những phương pháp này giúp xác định chính xác hiện trạng và cơ chế xâm nhập mặn.

3.1. Phương pháp khảo sát địa chất và thủy văn

Khảo sát địa chất và thủy văn là bước đầu tiên trong nghiên cứu xâm nhập mặn. Phương pháp này giúp xác định cấu trúc địa chất và các tầng chứa nước trong vùng nghiên cứu.

3.2. Phương pháp mô hình hóa dòng chảy nước dưới đất

Mô hình hóa dòng chảy nước dưới đất giúp dự đoán diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian. Các mô hình như GMS và Modflows được sử dụng để mô phỏng các điều kiện thực tế.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất tại Nam Định đã chỉ ra những thông tin quan trọng về hiện trạng và cơ chế xâm nhập. Những thông tin này có thể được ứng dụng trong quản lý tài nguyên nước.

4.1. Đánh giá hiện trạng phân bố mặn nhạt

Kết quả khảo sát cho thấy sự phân bố mặn-nhạt trong các tầng chứa nước tại Nam Định có sự biến đổi lớn. Việc đánh giá này giúp xác định các khu vực cần được bảo vệ.

4.2. Đề xuất giải pháp quản lý tài nguyên nước

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp quản lý tài nguyên nước bền vững được đề xuất. Những giải pháp này nhằm hạn chế xâm nhập mặn và bảo vệ nguồn nước dưới đất.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu xâm nhập mặn

Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất tại Nam Định đã cung cấp những thông tin quý giá về hiện trạng và cơ chế xâm nhập. Những kết quả này sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo và các chính sách quản lý tài nguyên nước.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng xâm nhập mặn là một vấn đề nghiêm trọng tại Nam Định, cần có các biện pháp khắc phục kịp thời để bảo vệ nguồn nước.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế xâm nhập mặn và các giải pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn. Điều này sẽ giúp đảm bảo sự phát triển bền vững cho vùng Nam Định.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định" do nghiên cứu sinh Hoàng Văn Hoan thực hiện tại Bộ môn Địa chất Thủy văn, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Phạm Quý Nhân và PGS. Flemming Larsen, thuộc chuyên ngành Kỹ thuật địa chất (mã số: 62.01), bảo vệ năm 2014.

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, vùng ven biển Việt Nam dài hơn 3.260 km chịu tác động ngày càng lớn từ biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Tại khu vực phía đông nam Đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB), bao gồm các huyện Hải Hậu, Nghĩa Hưng, một phần các huyện Giao Thủy, Xuân Trường, Nam Trực, Trực Ninh (tỉnh Nam Định) và một phần các huyện Kim Sơn, Yên Khánh, Hoa Lư, thành phố Ninh Bình (tỉnh Ninh Bình), tồn tại một thấu kính nước dưới đất (NDĐ) nhạt trong trầm tích Kainozoi ở độ sâu từ 60÷70 m đến trên 120 m. Trữ lượng khai thác tiềm năng của thấu kính này được tính toán khoảng 203 nghìn m³/ngày. Nhu cầu khai thác nước phục vụ sinh hoạt và sản xuất gia tăng nhanh chóng qua hàng nghìn lỗ khoan khiến thấu kính đứng trước nguy cơ xâm nhập mặn nghiêm trọng. Các nghiên cứu trước đây chưa làm sáng tỏ đầy đủ cơ chế xâm nhập mặn đa chiều, nguồn bổ cập sâu và vai trò khuếch tán từ các lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển.

Mục đích nghiên cứu của luận án gồm 4 nội dung:

1. Nghiên cứu quá trình hình thành thấu kính nước nhạt.
2. Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ trong vùng nghiên cứu.
3. Xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, tầng chứa nước (TCN) Pleistocen.
4. Đánh giá vai trò của các cơ chế trong quá trình xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định gồm 5 nội dung:

1. Nghiên cứu cấu trúc địa chất (ĐC), địa chất thủy văn (ĐCTV) ảnh hưởng đến quá trình hình thành thấu kính nước nhạt.
2. Phân tích, đánh giá và xác lập các tương quan giữa các thông số ĐCTV với các thông số địa vật lý (ĐVL), qua đó đánh giá hiện trạng phân bố mặn-nhạt của NDĐ.
3. Nghiên cứu sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển và ảnh hưởng của nó tới TCN Pleistocen.
4. Nghiên cứu, xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen, trầm tích Đệ tứ.
5. Thiết lập mô hình dòng chảy NDĐ trong TCN Pleistocen, mô phỏng sự phân bố, dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt trong vùng nghiên cứu và dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian cùng tình hình khai thác nước.

Đối tượng nghiên cứu là nước dưới đất tầng chứa nước Pleistocen vùng Nam Định. Phạm vi nghiên cứu về không gian bao gồm diện phân bố thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định và các khu vực lân cận thuộc tỉnh Ninh Bình với tổng diện tích khoảng 2.500 km² cùng phần thềm lục địa liên quan thuộc bể trầm tích Sông Hồng; phạm vi thời gian sử dụng chuỗi số liệu quan trắc từ năm 1994 đến 2014 và các đợt khảo sát, lấy mẫu thực địa chuyên sâu từ năm 2010 đến 2012.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới được luận án hệ thống hóa theo 5 nhóm hướng tiếp cận chính:

1. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân: J. De Vries (1981) nghiên cứu lịch sử phát triển địa chất và địa mạo để giải thích phân bố nước mặn - nhạt tại Hà Lan; Zubari (1999) phân loại kiểu nhiễm mặn và quản lý chất lượng nước; H. Groen (2000) phân tích 4 cơ chế xâm nhập mặn liên quan đến biển tiến bằng máng thấm hai lớp; Edet sử dụng đo sâu điện tại Nigeria; Gingerich (1998) hiệu chỉnh công thức Ghyben-Herzberg theo phân bố áp lực thẳng đứng; K. Narayan (2004) xác định nguyên nhân xâm nhập mặn do khai thác 1.800 giếng tưới ở Burdekin (Úc); Sung Ho Song (2007) thiết lập tương quan điện trở suất và TDS ở Byunsan (Hàn Quốc); Evgeny A. Kontar (2006) dùng phương pháp trường chuyển (TEM) và phân tích nước lỗ rỗng ở Sicily (Ý); Peter Bauer Gottwein (2009) áp dụng TEM và mô hình SEAWAT tại đồng bằng Okavango (Botswana); Desirée S. Craig (2008) kết hợp TEM, đo đa cực và thủy địa hóa ở Rangitikei; Eloisa Di Sipio (2011) dùng carota độ dẫn và nhiệt độ tại Ý.
2. Nhóm cơ chế dịch chuyển vật chất và ảnh hưởng tỷ trọng: Paschke và Hoopes (1984) chỉ ra hiện tượng khuếch tán và phân dị trọng lực từ mô hình bể thấm hai lớp; Schincariol và Schwartz (1990) nghiên cứu hòa tan dòng chất lỏng biến đổi tỷ trọng; Koch và Zhang (1992) khẳng định vai trò của đối lưu do chênh lệch tỷ trọng; Vincent E. Post (2004) phân tích xâm nhập mặn do biển tiến Holocen tại Hà Lan; George D. Wardlaw và David L. Valentine (2005) định lượng thông lượng khuếch tán muối từ sét đáy hồ Salton Sea (Mỹ) đạt 0,422÷0,613 g/cm²/năm; Allen (2006) xây dựng mô hình khái niệm khuếch tán thẳng đứng ở đồng bằng Fraser (Canada); Abd-Elhamid và A. Javadi mô phỏng phần tử hữu hạn ảnh hưởng của tỷ trọng.
3. Nhóm xâm nhập mặn cổ và ứng dụng kỹ thuật đồng vị: J. Meesters (2000) dùng đồng vị ³⁷Cl và mô hình khuếch tán từ sét biển Holocen và tầng Kreta ở Suriname; Serigne Faye và Piotr Maloszewski (2005) sử dụng ¹⁸O, ²H ở Senegal; Ignacio Morell (2007) kết hợp ³⁷Cl, ¹⁸O, ²H, ¹⁴C, ¹³C tại Tây Ban Nha; Dongmei Han và Claus Kohfahl (2011) dùng ²H, ¹⁸O, ³H, ¹⁴C nghiên cứu nước biển cổ khuếch tán ở vịnh Laizhou (Trung Quốc).
4. Nhóm dự báo bằng mô hình số: D. Shaath và Borisov (1998), Koch và Zhang (1998), Voss và Koch (2001) ứng dụng SUTRA mô phỏng 2D dòng thấm biến đổi tỷ trọng; Phatcharasak Arlai (2007) dùng SEAWAT-2000 và MODFLOW/MT3DMS mô hình 5 lớp tại vịnh Thái Lan; Bithin Datta (2009) dùng FEMWATER tại Ấn Độ; Wolfgang Gossel (2010) mô phỏng nước biển cổ ở Nubian.
5. Nhóm giải pháp hạn chế: Kalpan Choudhury (2001) phân vùng khai thác tại vịnh Bengal; Zeynel Demirel (2006) tính toán suy giảm do khai thác ở Mersin (Thổ Nhĩ Kỳ); Khomine (2011) mô phỏng giải pháp giếng ép nước nhạt và đập ngầm tại Syria.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu xâm nhập mặn đã ghi nhận hiện tượng nhiễm mặn do khai thác tại TP. Hồ Chí Minh từ thập niên 1960, khu vực núi Quyết (Nghệ An), Kiến An (Hải Phòng), Hòn Gai (Quảng Ninh). Đỗ Trọng Sự và Nguyễn Kim Ngọc (1985) vạch ranh giới mặn-nhạt dạng chữ "M" tầng Pleistocen ĐBBB và nêu các cơ chế nhiễm mặn; Đặng Hữu Ơn (1996) tính toán vận tốc dòng thấm nhiễm mặn ở Bà Rịa - Vũng Tàu; Đặng Đình Phúc (1997, 2000, 2005) nghiên cứu di chuyển vật chất ở Cẩm Giàng, Hải Hậu - Giao Thủy và đề xuất tường chắn mặn; Nguyễn Văn Hoàng nghiên cứu kịch bản nước biển dâng tại Thái Bình; Phạm Quý Nhân (1996, 2000, 2003, 2006, 2010) áp dụng MT3D, SUTRA cho Hà Nội, Nghĩa Hưng - Hải Hậu, Phố Nối, Cồn Cỏ; Đặng Tiến Dũng (2004) nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn ven biển Bắc Trung Bộ; Nguyễn Văn Lâm (2006, 2011) xác định ranh giới mặn-nhạt ở Tiên Lữ và Hà Nội; Nguyễn Như Trung (2007) mô hình hóa điện trở và ĐCTV tại Hải Phòng.

Về lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định, các công trình nền tảng gồm có: khảo sát của Saurin, J. Fromaget; bản đồ địa chất 1:500.000 của A.E. Dovjicov (1965); bản đồ địa chất Nam Định - Ninh Bình của Hoàng Ngọc Kỷ; công tác thăm dò dầu khí của Đoàn Địa chất 36; bản đồ ĐCTV 1:200.000 của Cao Xuân Xuyên (1978 - lần đầu phát hiện nước nhạt ven biển Nam Định); đề tài 44-04-01-02 của Đỗ Trọng Sự và Nguyễn Kim Ngọc (1985); chương trình nước sạch nông thôn UNICEF (khoảng 6.000 lỗ khoan đến năm 1995); đề án bản đồ địa chất 1:50.000 của Vũ Nhật Thắng (1995); bản đồ ĐCTV 1:50.000 của Nguyễn Văn Độ (1996); các nghiên cứu tài nguyên nước của Đoàn Văn Cánh và Lê Thị Lài (1996, 2004); nghiên cứu của Đặng Đình Phúc (2000); mô hình chất ô nhiễm của Vũ Đình Hùng và Nguyễn Văn Hoàng (2003); đề tài tổ hợp phương pháp của Nguyễn Văn Đản (2009); dự án IGPVN của Phạm Quý Nhân, Frank Wagner, Jens Bhomer, Đỗ Tiến Hùng (2011); luận án của Nguyễn Trọng Vũ (2012).

Khoảng trống mà luận án lựa chọn giải quyết: Làm rõ bản chất nguồn gốc hình thành và nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt vùng Nam Định; chứng minh định lượng cơ chế xâm nhập mặn từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển thông qua ép nước lỗ rỗng và phân tích đồng vị; thiết lập mối tương quan định lượng giữa thông số địa vật lý và hóa học nước để phân định ranh giới mặn-nhạt chính xác theo không gian.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong môi trường lỗ rỗng (quá trình khuếch tán phân tử tuân theo định luật Fick, quá trình phân tán thủy động lực, quá trình đối lưu do chênh lệch áp lực và phân dị trọng lực do khác biệt tỷ trọng giữa nước nhạt và nước mặn), lý thuyết cân bằng thủy tĩnh Ghyben-Herzberg và quy chuẩn phân định ranh giới mặn-nhạt theo tổng khoáng hóa $M$ hoặc tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) với ngưỡng $1\text{ g/l}$ (nước nhạt có $\text{TDS} < 1\text{ g/l}$, nước mặn có $\text{TDS} \ge 1\text{ g/l}$).

Phương pháp nghiên cứu thực tế được thực hiện thông qua sự kết hợp liên ngành:

• Phương pháp địa chất và địa chất thủy văn: Khoan khảo sát, lấy mẫu đất đá nguyên dạng, thí nghiệm bơm hút nước chùm lỗ khoan để xác định thông số thấm và mối quan hệ thủy lực giữa các tầng chứa nước với nhau và với nước mặt.
• Phương pháp địa vật lý: Ứng dụng phương pháp trường chuyển (TEM) trên mặt đất và phương pháp đo carota địa vật lý lỗ khoan (đo điện trở suất, độ dẫn điện) để xác định ranh giới mặn-nhạt theo diện và chiều sâu.
• Phương pháp thủy địa hóa và ép nước lỗ rỗng: Lấy mẫu và phân tích thành phần hóa học ion chính ($\text{Cl}^-$, $\text{Na}^+$, $\text{HCO}_3^-$, $\text{Ca}^{2+}$...) của NDĐ và nước ép từ lỗ rỗng của mẫu sét nguyên dạng thuộc các lớp trầm tích biển.
• Phương pháp đồng vị: Phân tích đồng vị bền ($^{18}\text{O}$, $^2\text{H}$, $^{13}\text{C}$), đồng vị phóng xạ ($^{14}\text{C}$, $^3\text{H}$) và đồng vị khí trơ để định tuổi NDĐ, xác định nguồn gốc và cơ chế hòa trộn của các nguồn nước.
• Phương pháp mô hình số: Ứng dụng các hệ phần mềm chuyên dụng như GMS, MODFLOW, SEAWAT để thiết lập mô hình dòng chảy và lan truyền chất tan 2D/3D.

Hạng mục công tác thực tế	Khối lượng thực hiện	Mục đích sử dụng trong luận án
Đo địa vật lý trường chuyển (TEM)	61 điểm đo và 22 lỗ khoan nông	Xác định điện trở suất, phân bố mặn-nhạt theo diện
Đo carota địa vật lý lỗ khoan	16 lỗ khoan	Xác định biến đổi độ dẫn điện đất đá theo chiều sâu
Khoan ĐCTV và hút nước thí nghiệm	02 chùm khoan mới; 03 chùm hút nước	Xác định ranh giới địa tầng và thông số dẫn nước
Phân tích hóa học nước dưới đất	59 mẫu	Xác định thành phần ion, TDS, mức độ nhiễm mặn
Phân tích nước lỗ rỗng ép từ sét biển	27 mẫu (tại 02 lỗ khoan VietAS_ND01 và VietAS_ND02)	Đánh giá độ mặn và nồng độ ion theo chiều sâu lớp sét
Phân tích đồng vị bền ($^{18}\text{O}$, $^2\text{H}$, $^{13}\text{C}$)	87 mẫu	Xác định nguồn gốc nguồn nước, cơ chế hòa trộn
Phân tích đồng vị phóng xạ ($^{14}\text{C}$, $^3\text{H}$)	32 mẫu	Định tuổi nước dưới đất và tốc độ vận động
Phân tích đồng vị khí trơ	08 mẫu	Xác định điều kiện cổ khí hậu và nhiệt độ bổ cập
Thu thập chuỗi quan trắc mực nước, chất lượng	Mạng lưới quốc gia từ 1994 đến 2014	Hiệu chỉnh mô hình dòng chảy và đánh giá động thái

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất

Chương 1 tổng hợp các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về hiện tượng xâm nhập mặn NDĐ. Luận án phân tích chi tiết các cơ chế xâm nhập mặn phổ biến: xâm nhập theo phương ngang do chênh lệch thế năng thủy lực; xâm nhập thẳng đứng qua các cửa sổ ĐCTV; khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực từ các lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển; và xâm nhập do áp lực khai thác. Chương này cũng phân tích tổng quan các phương pháp nghiên cứu hiện đại và tổng kết lịch sử phát triển nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định qua các thời kỳ, chỉ ra các nội dung còn tồn tại cần được giải quyết bằng phương pháp tiếp cận đa chỉ tiêu.

Chương 2: Sự hình thành thấu kính nước nhạt

Chương 2 trình bày cấu trúc địa chất, địa tầng và lịch sử tiến hóa trầm tích Kainozoi khu vực nghiên cứu (~2.500 km²):

• Cấu trúc địa tầng: Móng Proterozoi (hệ tầng Sông Hồng gồm gnei, đá phiến thạch anh - fenspat) bị chia cắt mạnh mẽ; phủ bất chỉnh hợp là Mesozoi hệ Triat (hệ tầng Nậm Thẳm, Đồng Giao $T_2đg$ gồm đá vôi karst dày khoảng 500 m ở phía tây, tây bắc); kế tiếp là Neogen thống Pliocen (hệ tầng Tiên Hưng, Vĩnh Bảo $N_2vb$ gồm cát kết xen bột kết dày đến hàng trăm mét); phủ trên cùng là trầm tích Đệ tứ gồm hệ tầng Lệ Chi ($amQ_1^1lc$), hệ tầng Hà Nội ($a,amQ_1^{2-3}hn$), hệ tầng Vĩnh Phúc ($a,am,mQ_1^3vp$), hệ tầng Hải Hưng ($mQ_2^{1-2}hh$) và hệ tầng Thái Bình ($Q_2^3tb$).
• Cấu trúc kiến tạo: Hai hệ thống đứt gãy chính vuông góc nhau theo phương TB-ĐN (đứt gãy sâu sông Hồng, sông Chảy đóng vai trò chủ đạo) và ĐB-TN chia cắt móng thành các khối nâng sụt dạng bậc thang thấp dần về phía đông nam (bể trầm tích Sông Hồng).
• Nguồn gốc và cơ chế hình thành: Kết hợp phân tích đồng vị ($^{18}\text{O}$, $^{13}\text{C}$, $^{14}\text{C}$) và mô hình thủy động lực 2D, tác giả chứng minh nước nhạt trong TCN Pleistocen được hình thành trong suốt lịch sử địa chất, chịu ảnh hưởng của các chu kỳ biển tiến - biển thoái trong kỷ Đệ tứ (đặc biệt là biển tiến Flandrian). Thấu kính được bổ cập liên tục từ các thành tạo chứa nước khe nứt karst Triat ($T_2đg$) và cát kết Pliocen ($N_2vb$) từ phía tây và tây bắc (vùng Ninh Bình - Nho Quan - Cúc Phương) qua hệ thống đứt gãy cắm về phía đông nam.

Chương 3: Nghiên cứu hiện trạng phân bố mặn-nhạt nước dưới đất

Chương 3 tập trung xác định ranh giới không gian của các thể nước mặn - nhạt:

• Phương pháp trường chuyển (TEM): Đo tại 61 điểm và 22 lỗ khoan nông, thiết lập các tuyến mặt cắt điện trở suất giải đoán phân bố mặn-nhạt ở các độ sâu 25÷30 m (hệ tầng Hải Hưng) và 55÷60 m (hệ tầng Vĩnh Phúc).
• Địa vật lý lỗ khoan và phân tích hóa học nước lỗ rỗng: Đo carota tại 16 lỗ khoan kết hợp ép 27 mẫu nước lỗ rỗng tại 2 lỗ khoan nghiên cứu VietAS_ND01 và VietAS_ND02. Kết quả chỉ ra độ dẫn điện của tầng đất đá và độ dẫn điện của nước lỗ rỗng có sự tương quan tuyến tính rất chặt chẽ với hàm lượng ion $\text{Cl}^-$, $\text{Na}^+$ và tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS).
• Phương trình tương quan thực nghiệm: Tác giả xây dựng các hàm hồi quy có hệ số tương quan cao giữa điện trở suất, độ dẫn điện với TDS và $\text{Cl}^-$, cho phép xác lập chi tiết ranh giới mặn-nhạt ($\text{TDS} = 1\text{ g/l}$) của TCN Holocen và Pleistocen theo cả bình đồ diện và lát cắt phân lớp thẳng đứng.

Chương 4: Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt tầng chứa nước Pleistocen

Chương 4 phân tích các quá trình động học gây nhiễm mặn:

• Xâm nhập từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển: Lớp sét, sét pha thuộc hệ tầng Hải Hưng ($mQ_2^{1-2}hh$) và Vĩnh Phúc ($mQ_1^3vp$) tích tụ trong các đợt biển tiến giữ lại lượng nước mặn nguyên sinh có nồng độ muối và $\text{Cl}^-$ rất cao. Qua kết quả thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán và mô hình 1D, tác giả chứng minh nước mặn từ lớp sét này dịch chuyển chậm chạp xuống TCN Pleistocen bên dưới thông qua cơ chế khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực.
• Xâm nhập do chênh lệch áp lực: Phân tích sơ đồ đẳng áp và hướng dòng thấm cho thấy sự chênh lệch mực nước tự nhiên kết hợp với gradien áp lực nhân tạo làm nước mặn từ các khu vực biên phía bắc và đông bắc thấu kính có xu hướng dịch chuyển vào vùng nước nhạt.

Chương 5: Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt tầng chứa nước Pleistocen

Chương 5 đánh giá động thái xâm nhập mặn dưới tác động tổng hợp của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo:

• Đánh giá định lượng quá trình khuếch tán: Xác lập giới hạn nồng độ và thông lượng dòng mặn xâm nhập từ lớp thấm nước yếu vào TCN Pleistocen.
• Mô hình hóa dòng chảy và vận chuyển chất tan: Xây dựng mô hình số trên phần mềm GMS mô phỏng cấu trúc các lớp ĐCTV vùng Nam Định, hiệu chỉnh theo chuỗi số liệu quan trắc mực nước thực tế tại các công trình Q108a, Q109a, Q110a từ năm 1994 đến 2014.
• Dự báo theo kịch bản khai thác: Luận án thiết lập 2 kịch bản khai thác gắn liền với tốc độ gia tăng dân số và nhu cầu sử dụng nước; dự báo sự dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt và diễn biến hàm lượng TDS tại các điểm quan trắc kiểm tra (OB01, OB02, OB03) theo thời gian.
• Đề xuất giải pháp: Đưa ra các nhóm giải pháp công trình và phi công trình nhằm hạn chế xâm nhập mặn, bao gồm phân vùng bảo vệ, điều chỉnh lưu lượng khai thác tại các bãi giếng tập trung và các giải pháp kỹ thuật bổ cập nhân tạo.

Kết quả và những đóng góp mới

Hai luận điểm bảo vệ cốt lõi của luận án:

• Luận điểm 1: Nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định được hình thành trong suốt lịch sử phát triển địa chất, ĐCTV của vùng và có sự bổ cập liên tục bởi nước nhạt trong các thành tạo chứa nước bên dưới; nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt này từ phía tây và tây bắc.
• Luận điểm 2: Thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định bị xâm nhập mặn do chênh lệch áp lực giữa vùng nước nhạt với vùng nước mặn phía bắc và đông bắc của thấu kính và do lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển phủ bên trên thông qua nhiều quá trình hóa lý phức tạp, trong đó quá trình khuếch tán và phân dị trọng lực đóng vai trò chính.

Những đóng góp mới của luận án:

• Sử dụng kết quả phân tích thành phần hóa học và đồng vị của nước lỗ rỗng ép ra từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển kết hợp đo carota địa vật lý lỗ khoan để xác định biến đổi độ dẫn điện, tổng hàm lượng chất rắn hòa tan theo chiều sâu và phân tích định lượng ảnh hưởng của chúng tới TCN Pleistocen.
• Áp dụng tích hợp phương pháp địa vật lý lỗ khoan, phương pháp trường chuyển (TEM) và phương pháp ĐCTV truyền thống để khoanh định chính xác hiện trạng phân bố không gian ranh giới mặn-nhạt của các nguồn mặn trong các TCN và tầng chắn sét biển.
• Thiết lập các phương trình tương quan hồi quy có hệ số tương quan cao giữa các chỉ tiêu hóa học ($\text{Cl}^-$, TDS) với các thông số địa vật lý (độ dẫn điện, điện trở suất đất đá), tạo công cụ tra cứu và tính toán chất lượng nước nhanh từ tài liệu địa vật lý.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ kết quả nghiên cứu:

• Thiết lập hành lang bảo vệ nghiêm ngặt miền bổ cập nước nhạt ở phía tây, tây bắc (khu vực karst đá vôi Ninh Bình).
• Kiểm soát, hạn chế và cấp phép chặt chẽ việc khoan khai thác tự do quy mô nhỏ (đặc biệt là giếng UNICEF và giếng khoan hộ gia đình); điều hòa công suất tại các nhà máy nước tập trung để tránh tạo phễu hạ thấp mực nước sâu gây hút mặn từ phía bắc, đông bắc.
• Ứng dụng mô hình số làm công cụ giám sát thường xuyên động thái dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt, xây dựng mạng lưới giếng quan trắc chuyên biệt tại đới chuyển tiếp và xem xét các giải pháp kỹ thuật ép nước nhạt bổ cập nhân tạo hoặc đập ngầm ngăn mặn tại các vị trí xung yếu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về hạn chế, các dữ liệu phân tích chuyên sâu về nước lỗ rỗng ép từ lớp sét biển mới chỉ thực hiện được tại 2 vị trí khoan thí nghiệm đại diện (VietAS_ND01 và VietAS_ND02); tài liệu địa chấn và lỗ khoan sâu ngoài thềm lục địa còn phụ thuộc vào các nguồn dữ liệu dầu khí hiện có; chuỗi số liệu quan trắc tự động liên tục về độ mặn theo thời gian thực tại các tầng chứa nước ven biển chưa phủ kín toàn bộ diện tích nghiên cứu.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định:

• Mở rộng mạng lưới khoan lấy mẫu ép nước lỗ rỗng trên các diện phân bố khác nhau của trầm tích Holocen và Pleistocen dọc dải ven bờ.
• Tiếp tục chi tiết hóa các tham số thủy địa hóa trong mô hình số 3D có xét đến đầy đủ các tương tác biến đổi tỷ trọng và trao đổi ion (cation exchange) trong môi trường trầm tích bở rời.
• Thử nghiệm mô hình hóa và thiết kế các công trình bổ cập nhân tạo (Managed Aquifer Recharge - MAR) nhằm duy trì áp lực thấu kính nước nhạt.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo cho nhiều đối tượng:

• Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cục Quản lý Tài nguyên nước, Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Nam Định, Ninh Bình, Hà Nam trong việc lập quy hoạch tài nguyên nước, khoanh định vùng hạn chế khai thác NDĐ và xây dựng phương án cấp nước sinh hoạt bền vững.
• Các viện nghiên cứu và trường đại học: Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành Kỹ thuật địa chất, Địa chất thủy văn, Địa kỹ thuật môi trường tham khảo về quy trình tích hợp phương pháp địa vật lý trường chuyển (TEM), kỹ thuật ép nước lỗ rỗng và thủy văn đồng vị.
• Kỹ sư, đơn vị tư vấn thăm dò ĐCTV: Ứng dụng hệ thống phương trình tương quan điện trở suất - độ dẫn điện - TDS để nâng cao độ chính xác khi minh giải địa vật lý giếng khoan và lập bản đồ phân bố mặn-nhạt.

Câu hỏi thường gặp

1. Thấu kính nước nhạt tầng Pleistocen vùng Nam Định có nguồn gốc hình thành và nguồn bổ cập từ đâu?
Trả lời: Thấu kính nước nhạt được hình thành trong suốt lịch sử tiến hóa địa chất ĐCTV kỷ Đệ tứ, được bổ cập liên tục từ các thành tạo chứa nước khe nứt karst Triat ($T_2đg$) và trầm tích Neogen ($N_2vb$) nằm ở phía tây và tây bắc (vùng Ninh Bình - Nho Quan - Cúc Phương) qua hệ thống đứt gãy TB-ĐN và các tầng chứa nước nằm dưới.

2. Quá trình xâm nhập mặn từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển diễn ra theo cơ chế nào?
Trả lời: Nước mặn cổ chôn vùi trong lớp sét, sét pha nguồn gốc biển thuộc hệ tầng Hải Hưng ($mQ_2^{1-2}hh$) và Vĩnh Phúc ($mQ_1^3vp$) dịch chuyển xuống tầng chứa nước Pleistocen bên dưới chủ yếu thông qua cơ chế khuếch tán phân tử (tuân theo định luật Fick) kết hợp với hiện tượng phân dị trọng lực do chênh lệch nồng độ và tỷ trọng dung dịch.

3. Khối lượng khảo sát thực tế phục vụ riêng cho đề tài luận án gồm những gì?
Trả lời: Tác giả đã trực tiếp thực hiện đo TEM tại 61 điểm và 22 lỗ khoan nông; đo carota địa vật lý tại 16 lỗ khoan; khoan 2 chùm lỗ khoan và hút nước thí nghiệm tại 3 chùm; phân tích 59 mẫu hóa học NDĐ, 27 mẫu nước ép lỗ rỗng (tại VietAS_ND01 và VietAS_ND02); phân tích 87 mẫu đồng vị bền, 32 mẫu đồng vị phóng xạ, 8 mẫu đồng vị khí trơ; cùng chuỗi số liệu quan trắc 1994÷2014.

4. Luận án đã ứng dụng các loại đồng vị nào và nhằm mục đích gì?
Trả lời: Luận án phân tích đồng vị bền ($^{18}\text{O}$, $^2\text{H}$, $^{13}\text{C}$) để xác định nguồn gốc nước khí tượng, nước biển và cơ chế hòa trộn; đồng vị phóng xạ ($^{14}\text{C}$, $^3\text{H}$) trong hợp chất cacbon vô cơ hòa tan (DIC) để định tuổi NDĐ và tốc độ luân chuyển; cùng các đồng vị khí trơ để phục hồi điều kiện nhiệt độ bổ cập cổ khí hậu.

5. Luận án sử dụng những công cụ mô hình số nào để mô phỏng và dự báo xâm nhập mặn?
Trả lời: Luận án ứng dụng hệ thống phần mềm GMS tích hợp module dòng chảy MODFLOW và lan truyền chất tan SEAWAT/MT3DMS để xây dựng mô hình số 3D nhiều lớp, mô phỏng diễn biến dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt theo 2 kịch bản khai thác gắn với biến động gia tăng dân số.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Hoàng Văn Hoan đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu làm sáng tỏ cấu trúc, nguồn gốc hình thành và cơ chế xâm nhập mặn của thấu kính nước nhạt tầng Pleistocen vùng Nam Định. Bằng việc kết hợp đồng bộ các phương pháp địa chất thủy văn, địa vật lý trường chuyển, carota lỗ khoan, phân tích nước lỗ rỗng, kỹ thuật đồng vị môi trường và mô hình số GMS/SEAWAT, tác giả đã chứng minh vai trò bổ cập nước nhạt từ phía tây bắc và cơ chế nhiễm mặn do khuếch tán phân tử từ lớp sét biển phủ bên trên. Các kết quả nghiên cứu và hệ phương trình tương quan thực nghiệm đóng góp cơ sở khoa học xác thực phục vụ công tác quy hoạch, quản lý và khai thác bền vững tài nguyên nước dưới đất tại dải ven biển Đồng bằng Bắc Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT Xâm nhập mặn (saltwater intrusion) NDĐ là quá trình làm tăng nồng độ muối (chủ yếu là NaCl) trong nước nhạt và thu hẹp không gian của các thể chứa nước nhạt. Vấn đề này đã trở thành mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học Việt Nam và trên thế giới, như ở Hà Lan, Surianam, Tây Ban Nha, Canada, Mỹ, Nga, Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Nam Mỹ, v. đặc biệt là các quốc gia tiếp giáp với biển, các nước chịu tác động của dao động mực nước biển hiện tại và trong quá khứ. Nhiều hội thảo khoa học được tổ chức định kỳ (2 năm một lần) xoay quanh nội dung nghiên cứu này như: Hội thảo quản lý tầng chứa nước ven biển Châu Á - Thái Bình Dương (APCAMM), Hội thảo quản lý tài nguyên tầng chứa nước quốc tế (ISARM), Hội thảo xâm nhập mặn (SWIM),.

đều liên quan đến vấn đề xâm nhập mặn NDĐ. Với khái niệm nêu trên, nghiên cứu sự xâm nhập mặn NDĐ các thể nước nhạt cần phải giải quyết hàng loạt vấn đề: - Sự phân bố của các thể chứa nước nhạt và mối quan hệ của nó với các nguồn mặn. Thực tế hiện nay, người ta thường sử dụng tiêu chuẩn quy định độ tổng khoáng hóa (M) hay TDS của nước là 1g/l làm ranh giới khoanh định nước mặn và nước nhạt: Các vùng nước nhạt có M hoặc TDS <1g/l, nước mặn có M hoặc TDS ≥1g/l; - Nghiên cứu về quá trình hình thành các thấu kính nước nhạt, xác định các nguồn mặn, các cơ chế xâm nhập của nước mặn trong cùng hệ thống thủy lực; do vận động của nước mặn từ các TCN mặn khác đến thông qua các cửa sổ ĐCTV; xâm nhập từ nước mặn chứa trong các lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển nằm trên hoặc dưới TCN nhạt. - Nghiên cứu các quá trình lý, hóa sinh gây nhiễm mặn như quá trình hỗn hợp (nước trong cùng tầng chứa, hay hỗn hợp do nước trầm nén từ các lớp thấm nước yếu), quá trình khuếch tán, phân dị trọng lực, quá trình trầm nén, quá trình hòa tan.

11 - Xác định và dự báo xu thế biến đổi của các TCN, thấu kính nước nhạt do biến đổi của các yếu tố tự nhiên (thủy văn, khí hậu, nước biển dâng.) và yếu tố nhân tạo (khai thác nước, khai thác khoáng sản, xây dựng các công trình thủy lợi v. Để giải quyết được các vấn đề nêu trên, việc nghiên cứu xâm nhập mặn cần phân tích đánh giá các yếu tố địa chất (địa tầng, địa chất cấu tạo, thạch học, vận động kiến tạo, lịch sử địa chất, đặc biệt là các hoạt động tân kiến tạo, quá trình biển tiến, biển thoái); các tính chất thủy động lực của đất đá chứa nước, các yếu tố liên quan đến vận động của nước, không chỉ ở hiện tại mà cả các thời kỳ trước đây trong kỷ Đệ tứ, các yếu tố liên quan như khí hậu, thủy văn, đặc biệt là hải văn và kể cả cổ khí hậu, cổ địa lý, các hoạt động kinh tế xã hội của con người. Đồng thời cần sử dụng các phương pháp phân tích địa chất, phương pháp ĐVL, các phương pháp phân tích hóa lý, phương pháp phân tích đồng vị, phương pháp mô hình số để nghiên cứu. Chính sự phức tạp, đa dạng đó mà nghiên cứu xâm nhập mặn đã có sức hấp hẫn và lôi cuốn các nhà khoa học không chỉ trong chuyên ngành địa chất, ĐCTV mà cả các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác như ĐVL, Vật lý, Hóa học, Toán học.

Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới Trên cơ sở tổng hợp và phân tích các công trình khoa học đã công bố về nghiên cứu xâm nhập mặn trên thế giới cho thấy, tất cả các công trình nghiên cứu đều sử dụng kết hợp các phương pháp khác nhau để giải quyết một vấn đề cụ thể nào đó, từ đánh giá hiện trạng, xác định nguyên nhân,. cho đến đưa ra giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn NDĐ. Do đó, có thể trình bày theo nhóm các kết quả đã công bố trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu như sau: 1. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân Trong công trình nghiên cứu của J.

De Vries, 1981 [47] đã kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đó (từ năm 1918 đến năm 1981) của rất nhiều các tác giả nghiên cứu về xâm nhập mặn NDĐ ở Hà Lan. Tác giả đã kết hợp nghiên cứu cấu trúc địa chất và lịch sử phát triển địa chất, địa mạo để giải thích cho sự phân bố của các thể chứa nước mặn, nhạt ở các vùng ven biển. Zubari, 1999 [122] đã phân ra một số kiểu nhiễm mặn TCN và đề xuất các khả năng quản lý chất lượng nước 12 được xem xét và xếp thứ tự ưu tiên. Cũng trên cơ sở phân tích, đánh giá, các tác giả H.

Groen, 2000 [80], ở Trường Đại học Vrije, Hà Lan đã nghiên cứu về các cơ chế xâm nhập mặn liên quan tới quá trình biển tiến, bằng cách phương pháp mô hình hóa điều kiện thủy địa hóa, ĐCTV qua thí nghiệm máng thấm hai lớp với các trường hợp tính thấm khác nhau, quan trắc sự biến đổi độ mặn theo thời gian trên cơ sở thay đổi mực áp lực. Từ kết quả chỉnh lý mô hình trên cơ sở kết quả quan trắc từ thí nghiệm, các tác giả đã đưa ra 4 cơ chế xâm nhập mặn của nước biển vào TCN trong thời kỳ biển tiến: Xâm nhập mặn theo phương ngang do quá trình biển tiến chậm vào tầng trầm tích chứa nước có hệ số thấm cao; Xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do quá trình biển tiến nhanh vào tầng trầm tích có hệ số thấm cao; Xâm nhập mặn xảy ra do quá trình khuếch tán trong thời kỳ biển tiến nhanh vào các trầm tích có hệ số thấm nhỏ (sét, sét pha); Kết hợp cả xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do quá trình khuếch tán từ các trầm tích biển hạt mịn và quá trình đối lưu trong thời kỳ biển tiến nhanh cho TCN có tầng sét nguồn gốc biển nằm trên. Edet [52], đã sử dụng phương pháp đo sâu điện kết hợp với số liệu phân tích thành phần hoá học NDĐ để nghiên cứu sự phân bố mặn nhạt TCN ở vùng ven biển Nigeria. Gingerich, 1998 [73], thì đới chuyển tiếp mặn-nhạt xác định theo công thức của Ghyben-Herzberg không áp dụng được trong trường hợp áp lực nước tại các độ sâu khác nhau trên mặt cắt thẳng đứng và đề xuất công thức xác định đới chuyển tiếp mặn-nhạt dựa vào số liệu phân bố áp lực nước theo phương thẳng đứng.

Việc xác định ảnh hưởng của khai thác NDĐ đến xâm nhập mặn ở đồng bằng Burdekin, Australia, đã được K. Narayan, 2004 [88] nghiên cứu và xác định nguyên nhân chính là do khai thác nước quá mức với 1.800 máy bơm hút nước phục vụ tưới. Tại Hàn Quốc, Sung Ho Song, 2007 [106] đã sử dụng phương pháp đo sâu điện để xác định xâm nhập mặn ở vùng Byunsan. Ngoài số liệu về ĐTS, tác giả còn 13 sử dụng kết hợp với các 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 (mẫu lõi) để kiểm chứng và thiết lập tương quan giữa ĐTS và TDS.

Trong nghiên cứu xác định hiện trạng nhiễm mặn vùng đông nam đảo Sicily, tác giả Evgeny A. Kontar, 2006 [55] đã sử dụng kết quả phương pháp TEM kết hợp các kết quả đo độ dẫn điện và thành phần hóa học của nước lỗ rỗng với các tính chất vật lý khác của đất đá như độ lỗ rỗng, tính thấm và xác định trực tiếp độ dẫn điện của đất đá chứa nước trong phòng thí nghiệm, từ đó xác định ảnh hưởng của môi trường cho từng loại đất đá khác nhau, đánh giá hiện trạng nhiễm mặn cho các lớp đất đá phân bố theo diện cũng như theo chiều sâu. Ngoài ra, Peter Bauer Gottwein, 2009 [94] cũng áp dụng phương pháp TEM kết hợp kết quả phân tích thành phần hóa học của nước và mô hình SEAWAT để xác định dị thường mặn tại phía bắc đồng bằng Okavango, Botswana. Tác giả này đã đánh giá, phương pháp TEM là phương pháp không chỉ hữu ích để tìm kiếm khoáng sản mà còn là công cụ rất tốt để nghiên cứu hiện trạng mặn-nhạt các TCN, đặc biệt là đối với TCN trầm tích bở rời ở các vùng ven biển.

Trong luận án Tiến sĩ của Desirée S. Craig, 2008 [46], tác giả đã nghiên cứu xác định ranh giới nước mặn TCN nông, không áp đồng bằng châu thổ Rangitikei. Tác giả sử dụng các phương pháp ĐVL (phương pháp đo đa cực và phương pháp TEM) kết hợp phương pháp thủy địa hóa, nghiên cứu xác định ranh giới mặn-nhạt. Trên cơ sở xác định thành phần thạch học và các chỉ tiêu phân tích thành phần hóa học của NDĐ tác giả xác định được các ion Ca2+, Na+, HCO3- và Cl- là các ion chính ảnh hưởng tới độ dẫn điện và hệ số thành hệ của TCN khu vực đồng bằng Rangitikei.

Trong nghiên cứu của Eloisa Di Sipio, 2011 [54], đã sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu hiện trạng nhiễm mặn NDĐ ở Italia, đưa ra đánh giá về tác động của quá trình xâm nhập mặn đến cơ sở hạ tầng đô thị và đưa ra dự báo về sự biến đổi hiện 14 trạng nhiễm mặn trong vùng. Để đánh giá về hiện trạng xâm nhập mặn tác giả đã sử dụng các tài liệu ĐVL lỗ khoan như độ dẫn của TCN và nhiệt độ. Nhóm nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng của tỷ trọng Paschke và Hoopes, 1984 [92] đã làm thí nghiệm xác định sự ảnh hưởng của tỷ trọng đến sự dịch chuyển của chất gây ô nhiễm. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã phát hiện dị thường nồng độ NaCl cao trong lớp thấm nước yếu xuống lớp cát hạt mịn từ mô hình bể thấm.

Các tác giả đã phân tích và kết luận: sự dịch chuyển này là do cơ chế khuếch tán và phân dị trọng lực gây ra, do ảnh hưởng của chênh lệch nồng độ và tỷ trọng. Schincariol và Schwartz, 1990 [99] cũng đã tìm hiểu quá trình hòa tan của các dòng chất lỏng có tỷ trọng khác nhau trong môi trường lỗ rỗng. Koch và Zhang, 1992 [78] đã chỉ ra rằng, sự dịch chuyển của dung dịch hỗn hợp không chỉ do chênh mực áp lực hay quá trình phân tán mà còn do quá trình đối lưu gây ra bởi sự chênh lệch về tỷ trọng ảnh hưởng đến sự dịch chuyển vật chất. Trong luận án Tiến sĩ của Vincent E.