Đánh giá tác động của nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất đồng bằng ven biển tỉnh hà tĩnh và các giải pháp ứng ph

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ NGỌC THỰC ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH HÀ TĨNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

ĐỖ NGỌC THỰC

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN

TỈNH HÀ TĨNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI - 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

ĐỖ NGỌC THỰC

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN

TỈNH HÀ TĨNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Văn Trường

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng 4

1.1.1 Biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong quá khứ 4

1.1.2 Biến đổi khí hậu và nước biển dâng hiện nay và xu thế tương lai 6

1.2 Tình hình nghiên cứu về tác động của nước biển đối với các tầng chứa nước ven biển 12

1.2.1 Trên Thế giới 12

1.2.2 Ở Việt Nam 14

1.2.3 Các nghiên cứu về nước dưới đất vùng đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh 15

1.3 Cơ chế xâm nhập mặn nước dưới đất 17

1.3.1 Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan 17

1.3.2 Quá trình phân tán cơ học 18

1.3.3 Quá trình phân tán thuỷ động lực 18

1.3.4 Quá trình hấp phụ 19

1.3.5 Quá trình phân rã 19

1.3.6 Ranh giới mặn - nhạt nước dưới đất vùng ven biển 19

1.4 Phương pháp nghiên cứu 21

1.4.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 21

1.4.2 Phương pháp kế thừa 21

1.4.3 Phương pháp bản đồ và GIS 21

1.4.4 Phương pháp địa vật lý 22

1.4.5 Phương pháp mô hình toán 22

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH HÀ TĨNH 25 2.1 Đặc điểm tự nhiên 25

2.1.1 Vị trí địa lý 25

2.1.2 Đặc điểm địa hình 27

2.1.3 Đặc điểm địa chất 27

2.1.4 Đặc điểm phân bố các tầng chứa nước 32

2.1.5 Đặc điểm thổ nhưỡng 35

2.1.6 Đặc điểm khí hậu 36

2.1.7 Đặc điểm thủy văn, hải văn 38

2.1.8 Thảm thực vật 39

2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 40

2.2.1 Dân cư 40

2.2.2 Hoạt động nông - lâm nghiệp 40

2.2.3 Đánh bắt và nuôi trồng thủy - hải sản 41

2.2.4 Hoạt động công nghiệp 41

CHƯƠNG 3 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH HÀ TĨNH 43 3.1 Tài nguyên nước dưới đất khu vực nghiên cứu 43

3.1.1 Trữ lượng nước dưới đất 43

3.1.2 Chất lượng nước dưới đất 45

3.1.3 Đánh giá khả năng sử dụng nước 45

3.2 Diễn biến xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước 47

3.2.1 Xâm nhập mặn tầng qh 49

3.2.2 Xâm nhập mặn tầng qp 49

3.3 Dự báo ảnh hưởng của nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh 55

3.3.1 Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng khu vực nghiên cứu 56

3.3.2 Mô hình dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước khu vực nghiên cứu 57

3.3.3 Kết quả dự báo ảnh hưởng của nước biển dâng trong điều kiện khí hậu tương lai đến nước dưới đất 60

3.4 Tác động của xâm nhập mặn do mực nước biển dâng tới hoạt động dân sinh và các hệ sinh thái tự nhiên 67

3.4.1 Tác động tới hoạt động dân sinh 67

3.4.2 Tác động tới các hệ sinh thái tự nhiên 70

CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH HÀ TĨNH 72 4.1 Biện pháp chung chuẩn bị đối phó BĐKH và NBD 72 4.2 Cơ sở đề xuất các giải pháp 73 4.3 Đề xuất các giải pháp ứng phó mực NBD ở đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh 74

4.3.1 Các giải pháp phi công trình 74 4.3.2 Các giải pháp công trình 77

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD) đang diễn ra mãnh liệt, tác động tới nhiều yếu tố tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và con người về cả cường độ và phạm vi ảnh hưởng Ở nước ta, những khu vực chịu ảnh hưởng nhiều nhất của BĐKH

là các đồng bằng ven biển Tác động của NBD là rõ rệt nhất được biểu hiện bởi hiện tượng xâm nhập mặn (XNM) Nhiều khu vực có diện tích đất đang ngày càng bị nhiễm mặn, làm thu hẹp diện tích đất canh tác và ảnh hưởng lớn đến tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt làm giảm trữ lượng nước nhạt dưới đất và gây nhiễm mặn nguồn nước

Đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh có 137km đường bờ biển, là khu vực chịu ảnh hưởng lớn của BĐKH và NBD Theo kịch bản BĐKH xây dựng cho Hà Tĩnh (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2009) bao gồm kịch bản biến đổi nhiệt độ, lượng mưa và kịch bản NBD, cụ thể, mực nước biển có thể dâng thêm 28 - 33cm vào giữa thế kỷ 21 và từ

65 - 100cm vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980 - 1999 Theo tài liệu của Sở Tài nguyên - Môi trường Hà Tĩnh (2013) cho thấy, hiện nay nước mặn đã lấn sâu vào các sông ven biển của tỉnh trên 10 km và nước biển cũng cao hơn 10 năm trước làm cho sự xâm mặn ngày càng mở rộng, trên 80% giếng khơi mới đào 2 năm gần đây ở vùng giáp biển đã bị nhiễm mặn không sử dụng được và hiện có trên 114km2 diện tích đất bị nhiễm mặn, vào mùa khô hạn, diện tích trên còn gia tăng ảnh hưởng không nhỏ đến các hoạt động dân sinh và phát triển kinh tế của khu vực

Khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh vừa là nơi tập trung đông dân cư, vừa phát triển các hoạt động KT - XH kéo theo nhu cầu dùng nước ngày càng tăng, trong khi nước sử dụng chủ yếu được khai thác tại chỗ từ nguồn nước ngầm và nước mặt Do vậy, việc khai thác sử dụng tài nguyên nước nói chung và nước dưới đất nói riêng đang là vấn đề cần quan tâm Hiện nay, việc khai thác và sử dụng nước dưới đất của nhân dân trong vùng còn mang tính tự phát, thiếu sự quy hoạch/quản lý cụ thể và chưa có các giải pháp bảo vệ tài nguyên thích hợp, nên đã xảy ra các hiện tượng suy thoái nguồn nước bởi nhiễm bẩn và thất thoát, cùng với quá trình xâm nhập mặn nên ở nhiều nơi đã có dấu hiệu thiếu hụt nguồn nước cấp, nhất là vào mùa khô hạn

Nhằm góp phần giải quyết những vấn đề cấp thiết nêu trên, nội dung luận văn

“Đánh giá tác động của nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh và các giải pháp ứng phó” sẽ tập trung nghiên cứu đánh giá

tác động của nước biển dâng đối với tài nguyên nước dưới đất, từ đó đưa ra các giải pháp ứng phó nhằm khai thác và sử dụng bền vững nguồn nước nhạt dưới đất khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nước dưới đất trong trầm tích Đệ Tứ

Phạm vi nghiên cứu: Đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh theo tọa độ VN2000

được giới hạn từ từ 538.000 ÷ 658.000m Vĩ Bắc và từ 1.984.000 ÷ 2.077.000m Kinh

Đông Giới hạn được lựa chọn theo đặc trưng hình thái của các thành tạo địa chất và địa hình qua mối tương tác lục địa – biển trong thời kỳ Đệ Tứ Vùng nghiên cứu mở rộng về phía Bắc và hẹp dần về phía Nam, cu thể: Phía Bắc là sông La và sông Lam, phía Đông tiếp giáp Biển Đông với đường bờ biển dài 137 km, phía Tây là phần diện tích vùng Trung du đến mức địa hình 25m và phía Nam được chắn bởi Đèo Ngang -

một nhánh Hoành Sơn của dãy Trường Sơn

3 Mục tiêu nghiên cứu

- Làm sáng tỏ tác động của NBD trong bối cảnh BĐKH đối với tài nguyên NDĐ trong các trầm tích Đệ Tứ đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Bước đầu đề xuất các giải pháp ứng phó trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng nhằm bảo vệ tài nguyên nước nhạt dưới đất khu vực nghiên cứu

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đánh giá vai trò của các nhân tố tự nhiên, KT - XH đối với tài

nguyên nước dưới đất đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Nghiên cứu những đặc trưng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng vùng đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Nghiên cứu đánh giá thực trạng xâm nhập của nước biển vào các tầng chứa nước khu vực nghiên cứu;

- Dự báo những tác động của nước biển dâng trong điều kiện khí hậu tương lai đến tài nguyên nước dưới đất đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh;

- Đề xuất các giải pháp ứng phó trong điều kiện mực nước biển dâng nhằm bảo

vệ tài nguyên nước nhạt dưới đất đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh

5 Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu đồng bằng ven biển Hà Tĩnh, luận văn sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp truyền thống lẫn hiện đại Cụ thể gồm:

1) Phương pháp điều tra khảo sát thực địa

2) Phương pháp kế thừa

3) Phương pháp bản đồ và GIS

4) Phương pháp địa vật lý

5) Phương pháp mô hình toán

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu trúc luận văn bao gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Cơ sở lý luận và Phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh Chương 3: Tác động của nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất đồng

bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh

Chương 4: Các giải pháp ứng phó trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước

biển dâng đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

1 Đỗ Ngọc Thực, Phan Văn Trường, Nguyễn Đức Núi, 2015, “Các nhân tố cơ

bản ảnh hưởng đến nước dưới đất trong trầm tích Đệ Tứ đồng bằng ven biển tỉnh Hà Tĩnh”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường – ĐH Thủy

Lợi, số 49, tr 115 – 121, tháng 6/2015;

2 Phan Văn Trường, Dương Văn Nam, Đỗ Ngọc Thực, 2015, “Tác động của

biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước nhạt dưới đất đồng bằng ven biển Hà Tĩnh”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, số 656, tr 16 – 20, tháng 8/2015;

3 Đỗ Ngọc Thực, Phan Văn Trường, Vũ Hải Đăng, Nguyễn Ngọc Tiến, Nguyễn

Đức Núi, Nguyễn Kim Cát, Lư Quang Huy, 2015, “Nghiên cứu ảnh hưởng của

nước biển dâng do biến đổi khí hậu đến diễn biến xâm nhập mặn đồng bằng ven biển Hà Tĩnh”, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 40 năm Viện Hàn lâm KH&CN

Việt Nam (Tiểu ban: Khoa học và Công nghệ Biển, tháng 10/2015);

4 Đỗ Ngọc Thực, Phan Văn Trường, Vũ Hải Đăng, Nguyễn Ngọc Tiến, Nguyễn

Đức Núi, Nguyễn Kim Cát, Lư Quang Huy, 2015, “Xâm nhập mặn vào các

chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường – ĐH Thủy Lợi, số 50, tr 37 –

43, tháng 9/2015

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng

1.1.1 Biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong quá khứ

Trong suốt chiều dài lịch sử hình thành và tiến hóa Trái Đất đã xẩy ra nhiều lần biến đổi khí hậu, nó được ghi lại rất nhiều ở những đối tượng tự nhiên khác nhau như: thành phần đất đá trầm tích, địa hình, thực vật cũng như các cảnh quan trên bề mặt Trái Đất Tuy nhiên, càng lùi xa về quá khứ, thì những dấu ấn đó càng không rõ rệt Chỉ trong thời gian địa chất gần đây, đặc biệt là kỷ Đệ tứ thì những dấu ấn của BĐKH mới được biểu hiện rõ ràng Một trong những đặc trưng quan trọng của BĐKH là sự thay đổi nhiệt độ của lớp không khí bề mặt đất nói riêng và trong khí quyển của Trái Đất nói chung Kèm theo sự tăng hay giảm nhiệt độ (nóng lên hay lạnh đi) là sự tăng hay giảm mực nước biển (biển tiến - biển lùi) Bằng chứng này được xác nhận thông qua phân tích lõi khoan băng tại trạm Vostok ở Nam Cực (Hình 1.1)

Nguồn: [32] Hình 1.1: Biểu đồ khí hậu lớp băng ở Nam Cực, chu kỳ băng hà - gian băng cuối cùng

Từ đó có thể thấy rằng, trong vòng khoảng 150.000 năm qua, trên Trái Đất đã 2 lần xẩy ra nhiệt độ cao (vào thời điểm khoảng 120.000 và 6.000 năm trước) và 2 lần nhiệt độ thấp (vào thời điểm khoảng 140.000 và 20.000 năm trước); tương ứng với chúng là 2 lần biển tiến và 2 lần biển lùi Lần biển tiến sau được gọi là Biển tiến Flandrian, còn lần biển lùi sau được gọi là Cực đại Băng hà lần cuối

Cho đến nay, tiến trình dâng lên của mực nước biển sau Cực đại Băng hà Lần Cuối liên quan với biến đổi khí hậu đã đươc nhiều nhà khoa học thuộc các lĩnh vực khác nhau nghiên cứu và đã được đánh giá tương đối đầy đủ và chi tiết cả ở quy mô toàn cầu, khu vực và địa phương Ví dụ cho thềm lục địa Sunda, trong đó có Việt Nam được chỉ ra ở Hình 1.2

Nguồn: [24] Hình 1.2: Đường cong mực nước biển cho thềm lục địa Sunda nhận được từ các dạng

đường bờ

Theo Sathiamurty và Viris [31], thời kỳ Cực đại Băng hà lần cuối trên thềm lục địa Sunda xẩy ra cách ngày ngay khoảng 21.000 năm và mực biển lúc bấy giờ thấp hơn hiện nay 116m Trên Hình 1.2, Hanebuth và đồng nghiệp [24] đã chia ra 4 giai đoạn S1, S2, S3 và S4 tương ứng với khoảng thời gian và tốc độ dâng mực biển khác nhau.S 1 (từ 21.000 - 19.000 năm trước), mực biển dâng lên được 2m, với tốc độ chậm,

chỉ đạt 1mm/năm (1σ = 1,4mm/năm) So sánh với biên độ thủy triều là 2m, thì mực biển là ổn định; S 2 (từ 19.000 - 14.600 năm trước), mực miển dâng lên được 18m với

tốc độ đạt 4,1mm/năm (1σ ± 0,8mm/năm); S 3 (từ 14.600 - 14.300 năm trước), mực biển dâng lên được 16m với tốc độ được gia tăng đáng kể tới 53,3mm/năm Tuy nhiên, tốc độ có thể được đánh giá từ phân bố xác suất độ chính xác của tuổi dao động từ 2,8 đến 16,0m/100 năm Giá trị cao có thể do ảnh hưởng của điều kiện địa phương, như

tích tụ trầm tích, phát triển rừng ngập mặn, v.v., và S 4 (từ 14.300 - 13.100 năm trước), mực biển dâng lên được 16m, với tốc độ đạt 13,3mm/năm (1σ = 3,3mm/năm) Sau đó mực biển dâng chậm dần Tuy nhiên, vào thời kỳ tối ưu khí hậu Holocen, bắt đầu từ khoảng 9.500 đến 6.000 năm trước, nhiệt độ lại được tăng lên và cao hơn hiện nay khoảng 2oC, khiến cho mực nước biển dâng lên với tốc độ xấp xỉ 10mm/năm [32]

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

1 Bộ Công nghiệp (1995), Thuyết minh bản đồ nước dưới đất tỉnh Hà Tĩnh tỷ lệ

1:200.000

2 Bộ Tài nguyên và Môi trường (2012), Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng

cho Việt Nam, Hà Nội

3 Nguyễn Văn Bảo (2010), Hóa nước,152 trang, NXB Xây dựng Hà Nội

4 Biến đổi khí hậu và sinh kế ven biển (2012), NXB Giao thông vận tải, Hà Nội

5 Nguyễn Hữu Bình (chủ biên) (2011), Bản đồ Địa chất thủy văn tỉnh Hà Tĩnh tỷ lệ

1: 100.000, Lưu trữ Sở Tài nguyên Môi trường Hà Tĩnh

6 Đoàn Văn Cánh nnk., (2001), Tin học ứng dụng trong địa chất thủy văn (Giáo trình

Cao học và Nghiên cứu sinh), Trường đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội

7 Ngô Ngọc Cát (2001), Những nguyên nhân chủ yếu gây biến đổi môi trường tài

nguyên nước ở dải ven biển Việt Nam, Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội

8 Cục thống kê Hà Tĩnh, 2015, Niên giám thống kê tỉnh Hà Tĩnh năm 2014, Hà Tĩnh

9 Nguyễn Văn Đản nnk., (1996) Nước dưới đất các đồng bằng ven biển Bắc Trung

Bộ, Hà Nội

10 Đoàn quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước 2F (2005), Báo cáo lập bản đồ địa

chất thủy văn - địa chất công trình vùng Cẩm Xuyên - Kỳ Anh, Hà Tĩnh

11 Lê Anh Đức (chủ biên) (2014), Báo cáo quan trắc phân tích hiện trạng môi trường

trên địa bàn tỉnh Hà Tĩnh năm 2013, Lưu trữ Sở Tài nguyên Môi trường Hà Tĩnh

12 Bùi Quang Hạt (chủ biên) (2005), Nghiên cứu đặc điểm địa hóa các chất chỉ thị

đánh dấu phân tử nhằm định hướng đánh giá tốc độ lắng trầm tích, chất lượng và nguồn gốc ô nhiễm môi trường trầm tích một số vùng cửa sông và cảng biển lớn Bắc Trung Bộ - Việt Nam, Đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường

13 Lê Thị Thu Hiền (2008), Điều tra đánh giá tiềm năng nước mặt vùng đồng bằng

ven biển tỉnh Hà tĩnh, đề xuất các giải pháp kinh tế - bảo vệ môi trường trong việc

sử dụng hợp lý tài nguyên nước, Sở TNMT Hà Tĩnh, 46 trang

14 Nguyễn Đình Kỳ (2013), Điều tra đánh giá hiện trạng nguyên nhân suy thoái tài

nguyên môi trường đất - nước vùng Thanh - Nghệ - Tĩnh và đề xuất giải pháp khai thác quản lý tổng hợp phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững, Dự án ĐTCB cấp

Nhà nước, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam

15 Vũ Ngọc Kỷ (chủ biên) (2001), Địa chất thủy văn đại cương, NXB GTVT, Hà Nội

16 Nguyễn Văn Lâm nnk., (2006), “Các tác động môi trường của dự án khai thác

nước ngầm và một số biện pháp giảm thiểu”, Tuyển tập báo cáo HNKH lần thứ 17,

Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, tr 128-133