CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LƯỢNG BỔ CẬP CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ BIÊN Tốc độ đô thị hoá trên địa bàn thành phố Hà Nội đã và đang làm biến đổi mạnh mẽ các điều kiện môi trường nói chung và tài nguyên nước dưới đất nói riêng. Các tác động tiêu cực như: cạn kiệt, nhiễm bẩn, nhiễm mặn và sụt lún nền đất do khai thác nước dưới đất đã gây ra những ảnh hưởng lớn tới cuộc sống của người dân và sự phát triển của thành phố. Để giảm thiểu các tác động tiêu cực nêu trên cũng như có thể quản lý khai thác bền vững nước dưới đất, cần phải xác định chính xác các nguồn bổ cập cho các tầng chứa nước khai thác nước dưới đất thành phố Hà Nội.
Để giải quyết được mục tiêu nghiên cứu của luận án, đánh giá tổng quan các nghiên cứu xác định lượng bổ cập cho nước dưới đất từ biên trên thế giới, ở Việt Nam và vùng nghiên cứu đã được áp dụng để xác định những vấn đề đã được giải quyết, các vấn đề còn tồn tại cần phải giải quyết, từ đó lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp nhằm giải quyết tốt mục tiêu của luận án. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 1. Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu là toàn bộ phạm vi thành phố Hà Nội với diện tích tự nhiên khoảng 3.344km2, được giới hạn bởi tọa độ: Từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc; Từ 105°44' đến 106°02' kinh độ Đông. Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu (UBND Thành phố Hà Nội, 2018) luan an 11 Thành phố Hà Nội tiếp giáp với các tỉnh Thái Nguyên, Vĩnh Phúc ở phía Bắc; Hà Nam, Hòa Bình ở phía Nam; Bắc Giang, Bắc Ninh, Hưng Yên ở phía Đông và Hòa Bình, Phú Thọ ở phía Tây (xem Hình 1.
Khái quát đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu Đề án Chính phủ “Bảo vệ nước dưới đất ở các đô thị lớn - đô thị Hà Nội” [23] do tác giả làm Chủ nhiệm đã tiến hành điều tra, khảo sát với tổng số điểm khảo sát là 17.587 điểm, khoan bổ sung 3 chùm lỗ khoan khu vực ven rìa đá gốc phía Tây Nam thành phố và 5 chùm lỗ khoan ven sông Hồng. Trên cơ sở các số liệu trên và tổng hợp kết quả khoan, hút nước thí nghiệm từ 514 lỗ khoan nghiên cứu ĐCTV từ trước đến nay trên phạm vi thành phố Hà Nội [4], [5], [6], [7], [24],. tác giả phân chia các đơn vị ĐCTV khu vực nghiên cứu thành 3 TCN lỗ hổng, 13 TCN khe nứt và các thành tạo địa chất thấm nước yếu hoặc thực tế không chứa nước. Thông số ĐCTV của các tầng chứa nước khu vực nghiên cứu thể hiện trong Bảng 1.
Tổng hợp thông số ĐCTV các tầng chứa nước khu vực nghiên cứu Diện Chiều dày tầng Lưu lượng lỗ Tỷ lưu lượng lỗ Hệ số dẫn nước Tầng tích chứa nước (m) khoan (l/s) khoan (l/m.s) (m2/ngày chứa phân nước bố Nhỏ Lớn Trung Nhỏ Lớn Trung Nhỏ Lớn Trung Nhỏ Lớn Trung (km ) nhất nhất 2 bình nhất nhất bình nhất nhất bình nhất nhất bình qh 1.660 557 Dưới đây trình bày khái quát những nét cơ bản của một số TCN chính là đối tượng nghiên cứu của luận án. Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Holocen (qh) Tổng hợp kết quả phân tầng ĐCTV từ 118 lỗ khoan vùng Hà Nội cho thấy tầng có chiều dày từ 0,8m (LK.P7 [28]) đến 36,5m (LK811 [7]), trung bình 13,14m (xem Hình 1. Phủ trực tiếp lên bề mặt TCN này là lớp cách nước có chiều dày từ 2 - 34m, trung bình 8,28m. Thành phần thạch học chủ yếu là cát các loại, cát pha, ở đáy tầng có nơi lẫn sạn, sỏi nhỏ.
Vùng nghiên cứu tồn tại 5 khoảnh có cửa sổ ĐCTV luan an 12 giữa TCN qh với tầng qp2, bao gồm: Khoảnh 1 ở Sơn Tây, Đan Phượng, Hoài Đức và Nam Từ Liêm; Khoảnh 2 dọc theo sông Hồng từ Tầm Xá huyện Đông Anh đến quận Hai Bà Trưng; Khoảnh 3 ở Vạn Kim huyện Mỹ Đức đến Đại Cường huyện Ứng Hòa; Khoảnh 4 dọc theo sông Hồng từ Tự Nhiên huyện Thường Tín kéo sang địa phận tỉnh Hưng Yên; Khoảnh 5 ở Thanh Vân huyện Thanh Oai và huyện Thường Tín. NDĐ trong tầng chủ yếu là nước không áp và có áp yếu. Hệ số truyền mực nước n. Tính thấm của đất đá thuộc loại cao đến rất cao.
Hệ số dẫn nước thay đổi từ 2,4m2/ngày (LK101 [7]) đến 790m2/ngày (LKTD7K [28]), trung bình từ 200-400m2/ngày. Tổng hợp kết quả hút nước thí nghiệm từ 58 lỗ khoan cho thấy tỷ lưu từ 0,0013l/m.TD7K [28]), trung bình 2,18l/m. Mức độ chứa nước của tầng thuộc loại trung bình đến rất giàu nước (xem Hình 1. NDĐ tàng trữ và vận động trong tầng chủ yếu thuộc loại nước nhạt, kiểu Bicabonat-Canxi-Magie.
Khu vực Phú Xuyên, vùng nước mặn (M>1,5g/l) phân bố thành các khoảnh với tổng diện tích khoảng 98,9km2. Kết quả quan trắc cho thấy mực nước biến đổi từ sát mặt đất đến 7-8m. Nguồn cấp cho NDĐ từ nước mưa, nước mặt như sông Hồng, sông Đuống, sông Đáy,. Nước trong tầng còn được bổ cập từ các TCN ven rìa cung cấp.
Miền thoát là các sông hồ, bốc hơi hoặc ngấm xuống TCN bên dưới và các hoạt động khai thác. 5 30 45 60 75 90 6 05 5 30 45 60 75 90 6 05 65 65 65 65 23 23 23 23 50 50 50 50 Sãc S¬n Sãc S¬n Mª Linh Mª Linh ba v× ba v× §«ng Anh §«ng Anh 35 35 35 35 S¬n T©y S¬n T©y Phóc Thä Phóc Thä Long Biªn Long Biªn CÇu GiÊy CÇu GiÊy Th¹ch ThÊt L©m Th¹ch ThÊt L©m 20 20 20 20 Quèc Oai hoµng mai Quèc Oai hoµng mai Thanh Tr× Thanh Tr× ch¬ng mü CHó GI¶I ch¬ng mü Møc ®é chøa níc 05 Thanh Oai 05 05 Thanh Oai 05 RÊt giµu Thêng TÝn Giµu Thêng TÝn CHó GI¶I Trung b×nh ChiÒu dµy < 5m Phó Xuyªn Phó Xuyªn Ranh giíi tÇng qh 90 øng hßa 90 90 øng hßa 90 ChiÒu dµy tõ 5-10 m Ranh giíi cöa sæ §CTV ChiÒu dµy tõ 10-15 m gi÷a tÇng qh víi tÇng qp2 ChiÒu dµy tõ 15 - 20 m Quan hÖ 2 chiÒu ChiÒu dµy tõ 20 - 25 m mü ®øc níc s«ng vµ ND§ mü ®øc 22 ChiÒu dµy tõ 25 - 30 m 22 22 Ranh giíi ®é giµu níc 22 75 75 75 Ranh giíi nhiÔm mÆn 75 ChiÒu dµy > 30 m tÇng chøa níc qh 5 30 45 60 75 90 6 05 5 30 45 60 75 90 6 05 Hình 1. Sơ đồ đẳng bề dày TCN qh Hình 1. Sơ đồ ĐCTV TCN qh luan an 13 1.
Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen trên (qp2) Diện phân bố của tầng hầu khắp vùng phân bố trầm tích Đệ tứ, kéo dài từ Ba Vì đến Sơn Tây rồi mở rộng gần như bao trọn Hà Nội. Phía Bắc sông Hồng, phân bố dọc theo rìa đá gốc tại xã Thanh Lâm huyện Mê Linh đến Sóc Sơn. Tổng diện tích phân bố TCN khoảng 1. Tổng hợp kết quả phân tầng ĐCTV từ 162 lỗ khoan vùng đồng bằng Hà Nội cho thấy chiều dày TCN thay đổi từ 1,3m (Q.75a) đến 39,0m (LK905 [27]), trung bình 12,26m (xem Hình 1.
Phủ trực tiếp lên TCN là lớp sét cách nước hệ tầng Vĩnh Phúc có chiều dày từ 0,4m đến 48m, trung bình 9,4m. Nhiều nơi bị xói mất hoàn toàn tạo thành các cửa sổ ĐCTV như đã trình bày ở phần mô tả TCN qh. Thành phần thạch học chủ yếu là cát hạt trung, thô, phần đáy có nơi lẫn sạn sỏi. Giữa TCN qp2 và tầng qp1 có lớp cách nước nhưng phân bố không liên tục, nhiều nơi bị bào mòn hoàn toàn tạo thành một hệ thống thủy lực và ranh giới phân chia hai tầng rất khó xác định.
Nước tàng trữ và vận động trong TCN chủ yếu là có áp yếu, hệ số truyền áp có giá trị n. Tính chất thấm của đất đá thuộc loại cao đến rất cao. Hệ số dẫn nước thay đổi từ 16m2/ngày (LKN5 [28]) đến 1.498m2/ngày (CHN1 [23]), trung bình 232m2/ngày. Tổng hợp kết quả hút nước thí nghiệm từ 34 lỗ khoan cho thấy tỷ lưu lượng thay đổi từ 0,08l/m.
Mức độ chứa nước của tầng thuộc loại trung bình đến rất giàu nước (xem Hình 1. Nước dưới đất trong tầng chủ yếu là nước nhạt, kiểu nước phổ biến là Bicacbonat Canxi, tại khu vực huyện Phú Xuyên, Ứng Hòa, vùng nước mặn (M>1,5g/l) có diện tích khoảng 237km2. Kết quả quan trắc cho thấy mực nước thay đổi từ sát mặt đất đến 3-4m, ở những nơi ảnh hưởng của khai thác từ TCN qp1 thì vị trí mực nước thường nằm sâu hơn -15m (Q. Nguồn cấp cho NDĐ là nước mưa tại các vùng ven rìa, hoặc thông qua đá gốc rồi chảy xuống cung cấp cho tầng hay nước mặt tại các sông lớn như sông Hồng, sông Đuống, sông Đáy và thấm xuyên từ tầng chứa nước qh.
Miền thoát là các hệ thống sông, hồ trong vùng và các hoạt động khai thác. luan an 14 5 30 45 60 75 90 6 05 5 30 45 60 75 90 6 05 65 65 65 65 23 23 23 23 50 50 Sãc S¬n 50 50 Sãc S¬n Mª Linh Mª Linh 0.0 5 ba v× ba v× §«ng Anh §«ng Anh 35 35 35 35 S¬n T©y S¬n T©y Phóc Thä Phóc Thä Long Biªn Long Biªn CÇu GiÊy CÇu GiÊy Th¹ch ThÊt L©m 20 Th¹ch ThÊt L©m 0.2 20 20 20 20 Quèc Oai hoµng mai Quèc Oai hoµng mai Thanh Tr× CHó GI¶I Thanh Tr× ch¬ng mü Møc ®é chøa níc ch¬ng mü Thanh Oai Thanh Oai RÊt giµu 05 05 05 05 Thêng TÝn Giµu Thêng TÝn Trung b×nh CHó GI¶I Ranh giíi tÇng qp2 Ranh giíi cöa sæ §CTV ChiÒu dµy < 5m gi÷a tÇng qh víi tÇng qp2 Phó Xuyªn øng hßa Phó Xuyªn 90 øng hßa 90 90 Quan hÖ 2 chiÒu 90 ChiÒu dµy tõ 5-10 m níc s«ng v µ ND § Níc s«ng c ung cÊp cho ND§ ChiÒu dµy tõ 10-15 m mü ®øc mü ®øc Níc díi ®Êt cung cÊp cho níc s«ng ChiÒu dµy tõ 15 - 20 m Ranh giíi ®é giµu níc 22 22 22 22 ChiÒu dµy > 20 m 75 75 Ranh giíi nhiÔm mÆn 75 75 tÇng chøa níc qp2 5 30 45 60 75 90 6 05 5 30 45 60 75 90 6 05 5000 0m 5000 10000 15000 20000 5000 0m 5000 10000 15000 20000 Hình 1. Sơ đồ đẳng bề dày TCN qp2 Hình 1. Sơ đồ ĐCTV TCN qp2 1.
Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen dưới (qp1) Diện phân bố của tầng hầu khắp vùng phân bố trầm tích Đệ tứ, kéo dài từ Ba Vì đến Sơn Tây rồi mở rộng gần bao trọn Hà Nội. Phía Bắc sông Hồng, tầng phân bố quanh đồi Thanh Tước và từ Tân Dân đến Sóc Sơn.