Nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen vùng ven biển Nam Định bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Bằng cách sử dụng mô hình phần tử hữu hạn, đề tài đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá các phương án khai thác nước dưới đất khác nhau với lưu lượng các lỗ khoan khai thác tăng dần theo thời gian để đáp ứng nhu cầu cấp nước theo tốc độ tăng dân số đến năm 2030. K. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung nghiệp cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen vùng ven biển Nam Định bằng phương pháp phần tử hữu hạnTạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 204-208Nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocenvùng ven biển Nam Địnhbằng phương pháp phần tử hữu hạnTrần Thị Thúy Hường1, Trịnh Hoài Thu2, Trần Thị Lệ Hằng1, Vũ Văn Mạnh1,*1Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt NamViện Địa chất và Địa vật lý biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam2Nhận ngày 26 tháng 5 năm 2016Chỉnh sửa ngày 28 tháng 7 năm 2016, chấp nhận đăng ngày 06 tháng 9 năm 2016Tóm tắt: Nước dưới đất được coi là nguồn nước sạch, là nguồn cấp cho sinh hoạt, chăn nuôi, côngnghiệp cho đa số các huyện của tỉnh Nam Định. Tuy nhiên việc khai thác nước dưới đất như hiệnnay làm cho quá trình xâm nhập mặn diễn ra nhanh và mạnh mẽ hơn. Hiện tại, tỉ lệ diện tích nhiễmmặn tầng chứa nước đã lên đến gần 50% ở tầng Pleistocen và hầu như toàn bộ tầng Holocen dưới.Bằng cách sử dụng mô hình phần tử hữu hạn, đề tài đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá các phươngán khai thác nước dưới đất khác nhau với lưu lượng các lỗ khoan khai thác tăng dần theo thời gianđể đáp ứng nhu cầu cấp nước theo tốc độ tăng dân số đến năm 2030. Kết quả nghiên cứu cho thấyở phương án 1 (PA1), diện tích đới nhạt sau khi khai thác tính đến năm 2030 là 855,6 km2 (diệntích nhiễm mặn chiếm gần 2% đới nhạt). Còn theo phương án 2 (PA2), xâm nhập mặn diễn ra nhanhhơn PA1, diện tích đới nhạt sau khi bị nhiễm mặn còn 852,01 km2, giảm gần 4 km2 so với PA1.Từ khóa: Nước dưới đất, xâm nhập mặn, tầng chứa nước Pleistocen, phần tử hữu hạn.1. Mở đầu∗biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biểndâng như hiện nay.Theo các kết quả điều tra, quan trắc nghiêncứu và đánh giá tài nguyên nước dưới đất từtrước đến nay cho thấy nguồn tài nguyên nướcdưới đất (NDĐ) ở nhiều khu vực ven biển đã vàđang bị ô nhiễm và nhiễm mặn, hoặc có dấuhiệu bị ô nhiễm và nhiễm mặn. Nguyên nhânchủ yếu do khai thác quá mức nguồn tài nguyênnước dưới đất dẫn đến quá trình xâm nhập mặndiễn ra nhanh và mạnh mẽ hơn. Đặc biệt, NamĐịnh là vùng có tầng chứa nước Pleistocennguy cơ bị nghiễm mặn trầm trọng hơn [1].Giai đoạn năm 2013-2015, theo số liệu thu thậpcho thấy lượng khai thác nước tăng dần theoNam Định là một tỉnh thuộc khu vực venbiển Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH), là nơi tậptrung dân cư, trung tâm kinh tế, giao thôngquan trọng của đất nước. Tại Nam Định nhucầu sử dụng nước cho sinh hoạt, sản xuất khôngngừng tăng lên cùng với sự phát triển kinh tế xã hội. Do vậy, khả năng xâm nhập mặn củanước mặn vào tầng chứa nước, thấu kính nướcnhạt đang có nguy cơ ngày càng gia tăng, đặc_______∗Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-972117813Email: thuyhuong7th@gmail.com204T.T.T. Hường và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 204-208từng giai đoạn, tầng qp chiếm gần 80% tổnglượng nước khai thác nước dưới đất (thuộc dựán Quy hoạch tài nguyên nước ngầm tỉnh NamĐịnh). Vấn đề này được nhiều tác giả nghiêncứu bằng các mô hình sử dụng phương pháp saiphân hữu hạn và phần tử hữu hạn [2-5]. Vì thếđề tài đã tiến hành nghiên cứu xâm nhập mặnbằng mô hình phần tử hữu hạn (PTHH) theo 2phương án khai thác nước khác nhau để đánhgiá và đưa ra các khuyến cáo cho việc khai thácnước dưới đất tốt nhất2. Phương pháp nghiên cứu2.1. Thu thập và xử lý số liệu- Để xây dựng mô phỏng 3 chiều khu vựcnghiên cứu, đề tài nghiên cứu tham khảo các tàiliệu về lỗ khoan khảo sát ĐCTV được thu thậptrong đề án “Lập bản đồ địa chất thủy văn vùngNam Định tỷ lệ 1:50.000”[6] do đoàn ĐCTV –ĐCCT 47 thi công năm 1996. Tỉnh Nam Địnhcó 17 lỗ khoan nghiên cứu tầng chứa nướcPleistocen (qp) tập trung chủ yếu ở phía Bắctỉnh Nam Định gồm 14/17 lỗ khoan. Từ số lỗkhoan có thể phân chia ra các đơn vị ĐCTV từtrên xuống dưới như sau:+ Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tíchHolocen trên (qh2)+ Các thành tạo nghèo nước Holocen dưới(qh1)+ Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tíchHolocen dưới (qh1)+ Các thành tạo nghèo nước Pleistocen trên+ Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tíchPleistocen (qp)- Thu thập hàm lượng Tổng độ khoáng hóa(TDS) ở khu vực ven biển Nam Định đã đượctrình bày trong các báo cáo của Nguyễn Văn Độ(1996)[6], Trịnh Hoài Thu và nnk (2015)[7], dựán Đức BGI (2011), Frank Wagner và cộng sự(2011)[8] được đề tài nghiên cứu được tổng hợplại và sử dụng trong mô hình.2052.2. Phương pháp mô hình hóaĐể tính toán xâm nhập mặn, phương phápphần tử hữu hạn sử dụng với phương trình dòngchảy nước dưới đất và phương trình lan truyềnchất ô nhiễm.3. Kết quả và thảo luận3.1. Xây dựng các tham số mô hình ban đầuMô hình được xây dựng theo 5 bước:- Xác định vùng lập mô hình và lưới phầntừ hữu hạn.- Phân tầng mô hình- Hiệu chỉnh mô hình: Độ tin cậy của môhình được tiến hành bằng cách so sánh giá trịmực nước so sánh với giá trị mực nước thực tếđo được tại các lỗ khoan quan trắc Quốc gia làQ108b, Q.109a, Q.110a [8,9,10]. Nếu mựcnước tính toán với mô hình và mực nước thựctế có sai số lớn, độ tin cậy không cao thì cầntiến hành hiệu chỉnh các thông số đầu vào môhình như hệ số thấm, hệ số nhả nước, hệ sốchứa, các điều kiện biên.- Biên và điều kiện biênBiên trên mô hình được mô phỏng biênsông là sông Đáy có quan hệ thủy lực với tầngchứa nước qp, biên biển là biển đông có quanhệ với tầng qh1, biên bổ cập được chứng minhlà khu vực tiếp giáp với phía tây vùng nghiên làkhu vực phía Tây tiếp giáp giữa các tầng chứanước lỗ hổng và các tầng chứa nước khe nứt,karst, đá vôi của tỉnh Ninh Bình [10].Hình 2. Lưới phần tử hữu hạn.206T.T.T. Hường và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 1S (2016) 204-208Hình 3. Cấu trúc 3D khu vực nghiên cứu.- Cập nhật thông số ĐCTV: Các thông sốĐCTV sau khi chỉnh lý đưa vào mô hình tínhtoán.3.2. Kết quả dự báo xâm nhập mặn TCNPleistocen ...