Nghiên cứu và dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất tỉnh Thái Bình

Nội dung nghiên cứu Để dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng, cần thực hiện một số nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa chất thủy văn để làm rõ

TRẦN THỊ THANH THỦY

NGHIÊN CỨU VÀ DỰ BÁO ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỈNH THÁI BÌNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội – Năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS.TS Đặng Hữu Ơn

2 PGS.TS Đỗ Văn Bình

Hà Nội – Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả Luận án

Trần Thị Thanh Thủy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của Luận án 1

2 Mục đích 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

5.1 Cách tiếp cận 3

5.2 Phương pháp nghiên cứu 4

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án 6

6.1 Ý nghĩa khoa học 6

6.2 Ý nghĩa thực tiễn 6

7 Luận điểm bảo vệ 6

8 Những điểm mới của Luận án 7

9 Cơ sở tài liệu 8

9.1 Tài liệu thu thập 8

9.2 Kết quả khảo sát, thí nghiệm hiện trường và trong phòng 9

10 Cấu trúc của Luận án 10

11 Lời cảm ơn 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT 12

1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới 12

1.2 Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam 22

1.3 Đề xuất phương pháp nghiên cứu cho Luận án 28

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÀ KỊCH BẢN

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU, NƯỚC BIỂN DÂNG TỈNH THÁI BÌNH 32

2.1 Đặc điểm địa chất 32

2.1.1 Giai đoạn phát triển trầm tích hình thành tầng chứa nước Neogen 33

2.1.2 Giai đoạn phát triển trầm tích hình thành tầng chứa nước Pleistocen 34

2.1.3 Giai đoạn phát triển trầm tích hình thành tầng chứa nước Holocen 37

2.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 38

2.2.1 Các tầng chứa nước lỗ hổng 38

2.2.2 Đặc điểm các thành tạo địa chất thấm nước yếu 42

2.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn và kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng tỉnh Thái Bình 43

2.3.1 Đặc điểm khí hậu 43

2.3.2 Đặc điểm thủy văn 47

2.3.3 Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng tỉnh Thái Bình 51

CHƯƠNG 3.NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ HẬU, THỦY HẢI VĂN VÀ HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỈNH THÁI BÌNH 56

3.1 Cấu trúc Địa chất thủy văn và mối quan hệ với nhân tố khí hậu, thủy văn 56

3.1.1 Tầng chứa nước Holocen 56

3.1.2 Tầng chứa nước Pleistocen 64

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu tới nước dưới đất 68

3.2.1 Nghiên cứu mối quan hệ giữa nước mưa với nước dưới đất 68

3.2.2 Xác định lượng bổ cập của nước mưa cho nước dưới đất 70

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nước sông, biển tới nước dưới đất 76

3.3.1 Nghiên cứu mối quan hệ giữa nước sông, biển với nước dưới đất 76

3.3.2 Xác định lượng bổ cập từ nước sông, biển vào nước dưới đất 85

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác nước tới nước dưới đất 87

CHƯƠNG 4 DỰ BÁO ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỈNH THÁI BÌNH 92

4.1 Cơ sở dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất tỉnh Thái Bình 92

4.1.1 Dự báo sự thay đổi của các nhân tố dưới điều kiện tự nhiên 94

4.1.2 Dự báo sự thay đổi các nhân tố theo kịch bản 95

4.2 Xây dựng mô hình dự báo 96

4.2.1 Sơ đồ hoá điều kiện ĐCTV 97

4.2.2 Mô hình dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất 105

4.3 Kết quả mô hình dự báo sự thay đổi mực nước dưới đất 110

4.3.1 Đối với tầng chứa nước Holocene 110

4.3.2 Đối với tầng chứa nước Pleistocen 112

4.4 Kết quả mô hình dự báo sự thay đổi ranh giới mặn nhạt nước dưới đất khi chưa có biến đổi khí hậu, nước biển dâng 113

4.4.1 Đối với tầng chứa nước Holocen 114

4.4.2 Đối với tầng chứa nước Pleistocen 115

4.5 Kết quả mô hình dự báo sự thay đổi ranh giới mặn nhạt nước dưới đất trước tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng 117

4.5.1 Dự báo sự thay đổi ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất trong trường hợp đê biển hiện tại 117

4.5.2 Dự báo sự thay đổi ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất trong trường hợp nâng cấp đê biển 120

4.6 Tiềm năng tài nguyên nước dưới đất tỉnh Thái Bình 124

4.6.1 Tầng chứa nước Holocene 126

4.6.2 Tầng chứa nước Pleistocene 132

4.7 Đề xuất giải pháp quản lý, khai thác hợp lý tài nguyên nước dưới đất 138

4.7.1 Các giải pháp ngăn ngừa, giảm thiểu tác động của nước biển đến nước dưới đất 139

4.7.2 Các giải pháp duy trì, bảo vệ nước dưới đất 142

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO 152

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 163

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH & NBD Biến đổi khí hậu và nước biển dâng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Kịch bản dự báo gia tăng nhiệt độ, lượng mưa và nước biển dâng [55] 51

Bảng 2.2 Diện tích ngập nước do nước biển dâng theo các kịch bản phát thải 55

Bảng 3.1 Phân vùng lượng bổ cập của nước mưa cho TCN Holocen tỉnh Thái Bình 60

Bảng 3.2 Lượng nước mưa bổ cập vào tầng chứa nước Holocen vào mùa mưa 70

Bảng 3.3 Lượng nước thất thoát của tầng chứa nước Holocen vào mùa khô 71

Bảng 3.4 Lượng nước thấm xuyên từ TCN qh bổ cập cho TCN qp theo mùa, m/ng 74

Bảng 3.5 Lượng bổ cập của nước biển vào tầng chứa nước Holocen 86

Bảng 3.6 Số lượng giếng và trữ lượng khai thác NDĐ theo đơn vị hành chính [57] 88

Bảng 4.1 Nhu cầu nước các ngành các ngành kinh tế [57], đơn vị: Q: 106m3/năm 94

Bảng 4.2 Dự báo sự thay đổi của các nhân tố khi chưa có BĐKH&NBD 95

Bảng 4.3 Dự báo sự thay đổi của các nhân tố theo kịch bản BĐKH&NBD 96

Bảng 4.4 Hê ̣ số thấm ta ̣i một số lỗ khoan trong vùng nghiên cứu 100

Bảng 4.5 Hê ̣ số nhả nước ta ̣i một số lỗ khoan trong vùng nghiên cứu 100

Bảng 4.6 Diê ̣n tích nước mă ̣n các tầng chứa nước theo thời gian 116

Bảng 4.7 Diê ̣n tích nước mă ̣n TCN qh từng năm và từng giai đoa ̣n theo các ki ̣ch bản phát thải với đê biển hiện tại 118

Bảng 4.8 Diê ̣n tích nước mă ̣n TCN qp từng năm và từng giai đoa ̣n theo các ki ̣ch bản phát thải với đê biển hiện tại 120

Bảng 4.9 Diê ̣n tích nước mă ̣n TCN qh từng năm và từng giai đoa ̣n theo các ki ̣ch bản phát thải khi nâng cấp đê biển 122

Bảng 4.10 Diê ̣n tích nước mă ̣n TCN qp từng năm và từng giai đoa ̣n theo các ki ̣ch bản phát thải khi nâng cấp đê biển 123

Bảng 4.11 Tài nguyên nước nha ̣t TCN qh khi chưa có BĐKH&NBD 126

Bảng 4.12 Tài nguyên nước nha ̣t TCN qh theo các kịch bản với đê biển hiện tại 127

Bảng 4.13 Tài nguyên nước nha ̣t TCN qh theo các ki ̣ch bản khi nâng cấp đê biển 130

Bảng 4.14 Tài nguyên nước nha ̣t TCN qp khi không có BĐKH&NBD 133

Bảng 4.15 Tài nguyên nước nha ̣t TCN qp theo các ki ̣ch bản với đê biển hiện tại 134

Bảng 4.16 Tài nguyên nước nha ̣t TCN qp theo các ki ̣ch bản khi nâng cấp đê biển 136

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Các tướng trầm tích trong mối quan hệ với pha biển thoái Pleistocen muộn, pha biển tiến Flandrian Pleistocen muộn - Holocen giữa và pha biển thoái Holocen

muộn đồng bằng sông Hồng ra thềm lục địa [28] 34

Hình 2.2 Sơ đồ bề mặt trầm tích Pleistocen muộn hệ tầng Vĩnh Phúc ở đồng bằngchâu thổ sông Hồng [19] 36

Hình 2.3 Mặt cắt Địa chất thủy văn tỉnh Thái Bình [15] 39

Hình 2.4 Sơ đồ khối biểu diễn 4 phức tập tương ứng với 4 hệ tầng trầm tích Đệ tứ đồng bằng sông Hồng [28] 41

Hình 2.5 Sự thay đổi nhiệt độ trung bình năm theo thời gian [61] 44

Hình 2.6 Mức thay đổi nhiệt độ trong 50 năm qua ở Việt Nam [55] 44

Hình 2.7 Sự thay đổi độ bốc hơi trung bình năm theo thời gian [61] 45

Hình 2.8 Sự thay đổi độ ẩm trung bình năm theo thời gian [61] 45

Hình 2.9 Sự thay đổi lượng mưa theo thời gian [61] 45

Hình 2.10 Mức thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua ở Việt Nam [55] 46

Hình 2.11 Sự thay đổi lượng mưa từ năm 1995 đến nay [61] 46

Hình 2.12 Dao động mực nước biển tại trạm Hòn Dấu theo thời gian [61] 48

Hình 2.13 Diễn biến mực nước biển theo số liệu vệ tinh thời kỳ 1993 – 2010 [55] 48

Hình 2.14 Dao động mực nước sông Hồng tại trạm Ba Lạt theo thời gian [61] 49

Hình 2.15 Dao động mực nước sông Trà Lý tại trạm Định Cư theo thời gian [61] 49

Hình 2.16 Dao động mực nước sông Luộc tại trạm Triều Dương theo thời gian [61] 50 Hình 2.17 Sự gia tăng nhiệt độ trung bình năm giữa thế kỷ 21 (năm 2050) [55] 52

Hình 2.18 Sự gia tăng nhiệt độ trung bình năm cuối thế kỷ 21 (năm 2100) [55] 52

Hình 2.19 Sự gia tăng lượng mưa trung bình năm giữa thế kỷ 21 (năm 2050) [55] 53

Hình 2.20 Sự gia tăng lượng mưa trung bình năm cuối thế kỷ 21 (năm 2100) [55] 53

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc địa chất thủy văn tỉnh Thái Bình 57

Hình 3.2 Mặt cắt tướng trầm tích vuông góc với đường bờ biển [28] 58

Hình 3.3 Đặc điểm trầm tích Đệ tứ phần đất liền và thềm lục địa tỉnh Thái Bình [2] 58

Hình 3.4 Sơ đồ phân bố tính thấm tầng chứa nước Holocen 59 Hình 3.5 Sơ đồ phân bố vùng bổ cập tầng chứa nước Holocen 62 Hình 3.6 Ranh giới mặn – nhạt tầng chứa nước Holocen năm 1996 và năm 2014 63 Hình 3.7 Ranh giới mặn – nhạt tầng chứa nước Pliestocen năm 1996 và năm 2014 66 Hình 3.8 Bản đồ thủy đẳng áp tầng chứa nước Pleistocen năm 2014 67 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi lượng mưa và cốt cao mực nước dưới đất tại các

lỗ khoan quan trắc theo thời gian [61,62] 68 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng mưa với cốt cao mực nước TCN qh 69 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng mưa với cốt cao mực nước TCN qp 69 Hình 3.12 Lượng nước mưa bổ cập cho TCN qh2 vào mùa mưa theo thời gian 73 Hình 3.13 Lượng nước thất thoát vào mùa khô của TCN qh2 theo thời gian 73 Hình 3.14 Lượng nước thấm xuyên bổ cập vào TCN qp tại lỗ khoan quan trắc 75 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mực nước tầng chứa nước Holocen với nước sông, nước biển [61, 62] 77 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn mực nước biển và nước sông Trà Lý khu vực cửa biển [62] 77 Hình 3.17 Đồ thị so sánh dao động mực nước TCN qh2 với nước biển ở khoảng cách 1,5 ÷ 3,0 km so với biển [61, 62] 78 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn mực nước tầng chứa nước qh2 ở khoảng cách 3,0 km 79 Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mức độ gia tăng mực nước biển với mực nước TCN qh2 79 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính giữa mức độ gia tăng mực nước biển với mực nước TCN qh2 79 Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nồng độ TDS theo thời gian TCN qh2 [62] 80 Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn mực nước TCN qp ở khoảng cách 1,5÷ 2,0 km so với biển 81 Hình 3.23 Đồ thị so sánh dao động mực nước TCN qp với nước biển ở khoảng cách 81 1,5 ÷ 2,0 km so với biển 81

Hình 3.24 Đồ thị dao động mực nước biển và mực nước TCN qp ta ̣i vi ̣ trí lỗ khoan

quan trắc QT2-1, Thái Thụy 82

Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn mực nước TCN qp ở khoảng cách 2,0 km so với biển 82

Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính giữa gia tăng mực nước biển với mực nước TCN qp 83

Hình 3.27 Sự biến thiên nồng độ TDS theo mùa tại giếng quan trắc Q 156ª [62] 84

Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa TCN qp với nước sông, biển [61, 62] 84

Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn lượng nước sông, biển bổ cập vào tầng chứa nước qh2 87

Hình 3.30 Lượng nước dưới đất khai thác theo đơn vị hành chính [57] 89

Hình 4.1 Các lớp trong mô hình dự báo 98

Hình 4.2 Mô hình số độ cao vùng ven biển Bắc Bộ 99

Hình 4.3 Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nước Holocen 101

Hình 4.4 Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nước Pleistocen 101

Hình 4.5 Mực nước tầng chứa nước Holocen hiện tại 101

Hình 4.6 Mực nước tầng chứa nước Pleistocen hiện tại 101

Hình 4.7 Phân bố lượng bổ cập trên mô hình 102

Hình 4.8 Các loa ̣i biên trong mô hình 103

Hình 4.9 Mô hình mô phỏng quá trình xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ven biển tỉnh Thái Bình 105

Hình 4.10 Vector vận tốc dịch chuyển dòng chảy tầng chứa nước qh hiện tại 107

Hình 4.11 Vector vận tốc dịch chuyển dòng chảy tầng chứa nước qp hiện tại 108

Hình 4.12 Kết quả mô phỏng diễn biến xâm nhập mặn khu vực cửa sông ven biển 109

Hình 4.13 Kết quả chỉnh lý sai số mô hình tại lỗ khoan quan trắc Q156 109

Hình 4.14 Kết quả chỉnh lý sai số mô hình dòng và dịch chuyển nồng độ TDS tại các điểm quan trắc 109

Hình 4.15 Mực nước TCN Holocen năm 2060 khi chưa có BĐKH&NBD 111

Hình 4.16 Mực nước TCN Holocen năm 2100 khi chưa có BĐKH&NBD 111

Hình 4.17 Mực nước tầng chứa nước Holocen năm 2060 theo kịch bản A2 111

Hình 4.18 Mực nước tầng chứa nước Holocen năm 2100 theo kịch bản A2 111

Hình 4.19 Mực nước TCN Pleistocen năm 2060 khi chưa có BĐKH&NBD 112

Hình 4.20 Mực nước TCN Pleistocen năm 2100 khi chưa có BĐKH&NBD 112

Hình 4.21 Mực nước tầng chứa nước Pleistocen năm 2060 theo kịch bản A2 113

Hình 4.22 Mực nước tầng chứa nước Pleistocen năm 2100 theo kịch bản A2 113

Hình 4.23 Phân bố ranh giới mă ̣n - nha ̣t TCN qh theo thời gian 114

Hình 4.24 Phân bố ranh giới mă ̣n - nha ̣t TCN qp theo thời gian 116

Hình 4.25 Sự biến đổi ranh giới mặn – nhạt TCN qh theo ki ̣ch bản phát thải A2 với đê biển hiện tại 118

Hình 4.26 Sự biến đổi ranh giới mặn – nhạt TCN qp theo ki ̣ch bản phát thải A2 với đê biển hiện tại 119

Hình 4.27 Sự biến đổi ranh giới mặn – nhạt TCN qh theo ki ̣ch bản phát thải A2 khi nâng cấp đê biển 121

Hình 4.28 Sự biến đổi ranh giới mặn – nhạt TCN qp theo ki ̣ch bản phát thải A2 123

khi nâng cấp đê biển 123

Hình 4.29 Lượng nước nhạt TCN qh khi chưa có BĐKH&NBD 127

Hình 4.30 Lượng nước nhạt TCN qh theo kịch bản A2 với đê biển hiện tại 129

Hình 4.31 Lượng nước nhạt TCN qh theo các kịch bản với đê biển hiện tại 129

Hình 4.32 Lượng nước nhạt TCN qh theo kịch bản A2 khi nâng cấp đê biển 131

Hình 4.33 Lượng nước nhạt TCN qh theo các kịch bản khi nâng cấp đê biển 132

Hình 4.34 Lượng nước nhạt TCN qp khi không có BĐKH&NBD 133

Hình 4.35 Lượng nước nhạt TCN qp theo kịch bản A2 với đê biển hiện tại 135

Hình 4.36 Lượng nước nhạt TCN qp theo các kịch bản với đê biển hiện tại 136

Hình 4.37 Lượng nước nhạt TCN qp theo kịch bản A2 khi nâng cấp đê biển 137

Hình 4.38 Lượng nước nhạt TCN qp theo các kịch bản khi nâng cấp đê biển 138

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Luận án

Thái Bình là một tỉnh ven biển nằm ở đồng bằng châu thổ sông Hồng, là hành lang cận kề với tam giác phát triển kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Thái Bình được bao bọc bởi hệ thống sông, biển khép kín với đường bờ biển chạy dài trên 50 km Thái Bình là một tỉnh có vị trí địa lý khá thuận lợi, được xem là một trong các khu vực có nhiều tiềm năng, có nhiều lợi thế về điều kiện tự nhiên để phát triển sản xuất, đặc biệt là nông nghiệp Tuy nhiên, do nằm gần biển, nên tài nguyên nước nhạt dưới đất ở đây có trữ lượng không lớn Các tầng chứa nước có đặc điểm thuỷ địa hoá rất phức tạp Nước mặn và nước nhạt phân bố xen nhau không có quy luật gây khó khăn rất nhiều cho việc khai thác và sử dụng nước của cư dân trong tỉnh Trong những năm vừa qua, bên cạnh những thuận lợi

do sự phát triển của kinh tế và xã hội đem lại cho địa phương thì sức ép đến môi trường tự nhiên cũng rất lớn, trong đó có môi trường nước dưới đất Hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm bẩn các tầng chứa nước tăng lên theo thời gian Hơn nữa ngày nay vấn đề Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đang ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nói chung và tài nguyên nước nói riêng Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất các trận bão, làm cho nước biển xâm nhập sâu vào đất liền, thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, mặn hóa nước mặt và nước dưới đất, suy giảm chất lượng và trữ lượng nước phục vụ sinh hoạt… Những thách thức về thiếu nước, khan hiếm nước nhạt hay nhiễm mặn nguồn nước đang trở thành vấn đề cấp bách tại Thái Bình

Xuất phát từ thực tiễn trên, vấn đề “Nghiên cứu và dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất tỉnh Thái Bình” là rất cấp

thiết để đánh giá sự thay đổi trữ lượng, chất lượng nước dưới đất khu vực nghiên cứu và xây dựng kế hoạch ứng phó với sự xâm nhập mặn do Biến đổi khí hậu và nước biển dâng gây ra cho địa phương

- Dự báo tác động của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng theo các kịch bản trong tương lai đến tầng chứa nước Holocen và Pleistocen, từ đó tính toán trữ lượng nước nhạt của các TCN khu vực nghiên cứu Đề xuất các giải pháp bảo vệ, khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước dưới đất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: nước dưới đất tầng chứa nước Holocen và Pleistocen tỉnh

Thái Bình trước tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng;

- Phạm vi nghiên cứu: diện phân bố nước nhạt trong tầng chứa nước Holocen và

Pleistocen tỉnh Thái Bình

4 Nội dung nghiên cứu

Để dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng, cần thực hiện một số nội dung nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu cấu trúc địa chất, địa chất thủy văn để làm rõ sự hình thành các trầm tích, thành phần thạch học, sự phân bố các TCN, nguồn gốc hình thành vùng nước nhạt trong tầng chứa nước cũng như mối quan hệ thủy lực giữa các tầng chứa nước với nhau và phân vùng cấu trúc địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu;

- Nghiên cứu quá trình hình thành các tầng chứa nước chính trong khu vực cùng sự phân bố mặn – nhạt của chúng làm cơ sở đánh giá tác động của sự dâng cao mực nước biển, sự thay đổi lượng mưa, lượng bốc hơi đến quá trình dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất khu vực nghiên cứu;

- Nghiên cứu mối quan hệ thủy lực giữa nước dưới đất với nước mưa, nước mặt thông qua sự dao động mực nước và chất lượng nước dưới đất Thiết lập đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nước dưới đất với nước mưa, nước biển để xác định phương trình tương quan tính toán lượng bổ cập của mưa, nước sông, nước biển cùng sự thất thoát do quá trình khai thác nước dưới đất đến sự hòa tan, khuếch tán lan truyền mặn trong các tầng chứa nước

- Phân vùng chịu ảnh hưởng của nước mưa, nước mặt đến nước dưới đất từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng của chúng đến sự thay đổi chất lượng và trữ lượng nước dưới đất khu vực nghiên cứu;

- Dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất tỉnh Thái Bình trong đó sử dụng mô hình VISUAL MODFLOW với phần mềm SEAWAT để mô phỏng sự biến đổi ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất cùng trữ lượng nước nhạt theo thời gian tại khu vực nghiên cứu;

- Phân vùng cảnh báo những khu vực có nguy cơ nhiễm mặn do ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng, từ đó đề xuất giải pháp quản lý, khai thác, bảo vệ nguồn tài nguyên nước

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

5.1 Cách tiếp cận

Để giải quyết nội dung nghiên cứu, dự báo ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu

và nước biển dâng đến nước dưới đất của tỉnh Thái Bình, tác giả đã đưa ra các cách tiếp cận vấn đề như sau:

- Tiếp cận lý thuyết: vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước

biển dâng đến nước dưới đất đã được thực hiện ở nhiều nghiên cứu trên thế giới và bước đầu tại Việt Nam Hiện nay, hầu hết các công trình nghiên cứu khoa học trên thế giới và tại Việt Nam đều tập trung đánh giá cho các vùng đồng bằng ven biển

Sở dĩ như vậy là vì các tầng chứa nước ở các vùng ven biển thường bị nhiễm mặn khá nhiều do xâm nhập của nước biển và là những vùng chịu tác động trực tiếp của nước biển dâng Do đó, việc tiếp cận lý thuyết được thực hiện để xây dựng phương pháp luận cơ bản đồng thời đưa ra được những nội dung và phương pháp nghiên cứu cụ thể cho khu vực nghiên cứu Từ đó đưa ra giải pháp cũng như hướng nghiên cứu hợp lý và khả thi

- Tiếp cận các kết quả nghiên cứu trước đó: việc nghiên cứu về điều kiện địa chất,

địa chất thủy văn, các đánh giá về trữ lượng, chất lượng nước mặn – nhạt, phân tích

sự hình thành nước nhạt trong quá khứ, điều tra hiện trạng khai thác, đã được thực hiện trên toàn vùng với nhiều nghiên cứu khác nhau cùng các công trình khai thác lớn nhỏ sẽ là cơ sở khoa học và thực tiễn giúp tác giả có được nguồn tài liệu cơ sở, giảm khối lượng khảo sát, đánh giá được quá trình hình thành ranh giới mặn – nhạt của nước dưới đất cùng diễn biến sự dịch chuyển ranh giới theo thời gian Tác giả

còn sử dụng các kết quả nghiên cứu về khí hậu, nước biển để nghiên cứu, đánh giá diễn biến thay đổi điều kiện khí hậu từ quá khứ đến nay Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trước đây kết hợp với những biến đổi khí hậu và nước biển dâng hiện nay cùng các hoạt động kinh tế của con người để mô phỏng, dự báo sự thay đổi ranh giới mặn – nhạt của nước dưới đất theo thời gian;

- Tiếp cận thực tế: điều tra khảo sát thực địa nhằm đánh giá cấu trúc địa chất cùng

các thông số địa chất thủy văn, hiện trạng phân bố mặn – nhạt nước dưới đất khu vực nghiên cứu Quan trắc mực nước dưới đất, mực nước sông, biển cùng các điều kiện khí hậu (lượng mưa, lượng bốc hơi) trong khu vực nghiên cứu để xây dựng mối quan hệ thủy lực giữa các yếu tố với nhau, tính toán lượng bổ cập cho các TCN, phân vùng chịu tác động của các nhân tố khí hậu, thủy văn Đây là cách tiếp cận kinh điển trong nghiên cứu địa chất thủy văn và đánh giá những tác động của khí hậu, nước biển dâng đến nước dưới đất

- Tiếp cận các phương pháp điều tra, đánh giá hiện đại, tiên tiến: việc nghiên

cứu, đánh giá tài nguyên nước dưới đất theo diện và theo chiều sâu đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới và trong nước nghiên cứu thực hiện [1, 8, 13, 22, 42, 53,

67, 69, 72, 73, 74, 81, 86, 88, 97, 100 ] Ngoài việc tiếp cận lý thuyết, cần tiếp cận các phương pháp đánh giá hiện đại để dự báo ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng Trong đó việc tiếp cận với các phương pháp tính toán, mô hình số hiện đại đang được sử dụng trên thế giới và tại Việt Nam để mô phỏng, dự báo quá trình xâm nhập mặn vào các TCN ven biển Do đó, việc tiếp cận và áp dụng các phương pháp này sẽ đem lại kết quả cao, phù hợp với nội dung nghiên cứu

5.2 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các vấn đề nêu trên tác giả đã sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thu thập và chỉnh lý tài liệu: thu thập tài liệu địa hình, địa mạo,

địa chất, địa chất thủy văn, khí hậu (lượng mưa, lượng bốc hơi), thủy văn (mực nước biển, mực nước sông), các công trình nghiên cứu, tài liệu quan trắc mực nước dưới đất, nước sông, nước biển theo thời gian của tỉnh Thái Bình, tài liệu về sự biến

đổi khí hậu và nước biển dâng tỉnh Thái Bình Thu thập Kịch bản biến đổi khí hậu

và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường trong đó có tỉnh Thái Bình Thu thập các thông tin về hiện trạng sử dụng đất, xác định tỷ lệ vùng đất trống, vùng không thấm nước, vùng nước mặt, thảm thực vật để đánh giá khả năng thấm của nước mưa xuống nước dưới đất

- Phương pháp kế thừa/chuyên gia: sử dụng các kết quả đã được nghiên cứu ở

trên thế giới và Việt Nam làm cơ sở để nghiên cứu cho vùng Thái Bình Ngoài ra, thường xuyên trao đổi, học tập từ các chuyên gia, các nhà khoa học thông qua các buổi hội thảo chuyên đề để tiếp thu, học hỏi bổ sung thêm kiến thức chuyên môn;

- Phương pháp khảo sát thực địa: tiến hành các lộ trình quan trắc đánh giá

chất lượng môi trường nước dưới đất, sự phân bố TDS trên toàn tỉnh để chính xác lại ranh giới mặn – nhạt của nước dưới đất làm cơ sở dự báo dịch chuyển ranh giới này dưới tác động của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng Thực hiện một số thí nghiệm hiện trường làm cơ sở dự báo, đánh giá ảnh hưởng của nước sông, nước biển đến nước dưới đất khu vực nghiên cứu Khảo sát thực địa thu thập thông tin chung về hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất;

- Phương pháp thống kê: thống kê các kết quả khảo sát thực địa, phân tích

mẫu trong phòng thí nghiệm cùng các kết quả thu thập về mực nước, chất lượng mặn – nhạt nước dưới đất, số liệu mưa, bốc hơi, mực nước sông – biển để đánh giá chất lượng nước dưới đất và nghiên cứu mối quan hệ giữa khí hậu, nước sông, nước biển với nước dưới đất;

- Phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực: nghiên cứu, đánh giá mức độ, khả

năng nhiễm mặn, các thông số địa chất thủy văn có liên quan tới khả năng di chuyển vật chất trong môi trường nước dưới đất;

- Phương pháp mô hình hóa: sử dụng mô hình GMS, MODFLOW,

SEAWAT để xây dựng mô hình dòng chảy tầng chứa nước Holocen và Pleistocen Mô phỏng sự phân bố, dự báo sự thay đổi về trữ lượng và dịch chuyển ranh giới mặn nhạt trong vùng nghiên cứu theo thời gian tương ứng với các kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong điều kiện khai thác theo thời gian

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án

6.1 Ý nghĩa khoa học

- Luận án đã đưa ra phương pháp luận nghiên cứu về ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất trong đó tập trung đánh giá tác động của lượng mưa và sự dâng lên của nước biển đến sự dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất khu vực ven biển;

- Luận án đã đánh giá được quan hệ của các nhân tố khí hậu, mực nước sông, biển đến nước dưới đất khu vực nghiên cứu Trong đó, nước sông - biển có quan hệ với nước dưới đất theo quy luật tuyến tính ở phạm vi 1,5 km so với bờ biển, càng vào sâu trong đất liền mức độ ảnh hưởng giảm dần Nước mưa có ảnh hưởng đến toàn bộ tầng chứa nước qh với lượng bổ cập thay đổi tùy thuộc đặc trưng thạch học, khả năng thấm nước và diện tích sử dụng đất khu vực nghiên cứu;

- Luận án đã dự báo được sự thay đổi ranh giới mặn – nhạt nước dưới đất ở 2 tầng chứa nước Holocen, Pleistocen theo các kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong cả 2 trường hợp đê biển hiện tại và có nâng cấp hệ thống đê biển

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Căn cứ trên kết quả đánh giá hiện trạng phân bố mặn – nhạt nước dưới đất, luận án đã xác định được định hướng quy hoạch khai thác hợp lý cho từng khu vực trong tỉnh đối với cả 2 tầng chứa nước qh, qp đồng thời đề xuất các giải pháp giảm thiểu, bảo vệ nhằm khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên này

7 Luận điểm bảo vệ

- Luận điểm 1:

Tầng chứa nước Holocen chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi nước mưa và nước sông, biển trong phạm vi 1,5 đến 3,0 km so với đường bờ với quan hệ tuyến tính Lượng mưa tăng, lượng bổ cập cho tầng chứa nước qh trung bình ước tính khoảng 0,0003 m/ng đã góp phần rửa mặn nước dưới đất với diện tích mặn thu hẹp khoảng

180 km2 so với năm 1996 Tầng chứa nước Pleistocen không chịu ảnh hưởng của nước mưa mà chịu tác động trực tiếp của hoạt động khai thác nước dưới đất và một phần của quá trình thấm xuyên từ TCN qh xuống với lượng thấm trung bình khoảng

2,03.10-7 ÷ 6,3.10-7 m/ng TCN qp cũng chỉ chịu ảnh hưởng của nước sông, biển

trong phạm vi từ 1,5 đến 2,0 km so với đường bờ qua con đường truyền áp

- Luận điểm 2:

Biến đổi khí hậu và nước biển dâng ảnh hưởng trực tiếp đến tầng chứa nước Holocen Tùy theo đặc trưng của tầng chứa nước, hiện trạng sử dụng đất và đê điều, diện tích vùng nước nhạt TCN qh tính đến năm 2100 theo kịch bản phát thải A2 bị thu hẹp khoảng 109,7 km2 trong trường hợp đê biển hiện tại và 42,9 km2 khi nâng cấp hệ thống đê biển, dẫn đến sự suy giảm trữ lượng nước nhạt trên toàn tỉnh trong tương lai Tuy nhiên, TCN qp ít chịu ảnh hưởng của BĐKH&NBD mà chủ yếu chịu tác động của hoạt động khai thác nước dưới đất với diện tích vùng nước nhạt bị thu hẹp khoảng 25 km2 tính đến năm 2100 và tập trung ở khu vực phía Bắc của tỉnh

8 Những điểm mới của Luận án

- Chính xác ranh giới mặn nhạt nước dưới đất bằng các kết quả khảo sát, đo đạc, phân tích thành phần hóa học của nước trên toàn tỉnh nhằm đánh giá sự thay đổi của chúng so với những nghiên cứu trước đây Trong đó, diện tích vùng nước mặn trên toàn tỉnh của TCN qh năm 2014 thu hẹp khoảng 180 km2 so với kết quả nghiên cứu

đã thực hiện năm 1996 của Lại Đức Hùng;

- Luận án đã đánh giá, phân vùng nước dưới đất những khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước sông - biển, nước mưa và xây dựng các phương trình tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa nước dưới đất với sự thay đổi khí hậu, nước biển dâng Trong đó, TCN qh chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước mưa đặc biệt ở những khu vực có khả năng thấm nước tốt và nước sông, biển trong phạm vi 1,5 ÷ 3,0 km

so với đường bờ Còn TCN qp ít chịu ảnh hưởng của nước mưa mà chủ yếu chịu tác động gián tiếp của nước sông, biển qua truyền áp trong phạm vi 1,5 ÷ 2,0 km so với đường bờ và hoạt động khai thác nước dưới đất;

- Áp dụng mô hình không gian 3 chiều SEAWAT để dự báo tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất khu vực nghiên cứu dựa vào đặc trưng của các thông số địa chất thủy văn, đặc điểm và chất lượng các tầng chứa nước cùng kịch bản về sự thay đổi khí hậu, dâng cao của nước biển theo thời gian Theo kết

quả dự báo, BĐKH&NBD ảnh hưởng trực tiếp đến TCN qh, thu hẹp diện tích vùng nước nhạt khu vực ven biển, giảm trữ lượng nước nhạt cho toàn vùng Tuy nhiên, TCN qp ít chịu tác động của BĐKH&NBD mà chủ yếu ảnh hưởng của hoạt động khai thác nước dưới đất, thu hẹp diện tích nước nhạt ở khu vực phía Bắc của tỉnh

Từ đó nghiên cứu đã tính toán trữ lượng nước nhạt ở cả 2 tầng chứa nước và đưa ra định hướng khai thác phù hợp cho nước dưới đất khu vực nghiên cứu

9 Cơ sở tài liệu

9.1 Tài liệu thu thập

Để đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất khu vực nghiên cứu, tác giả đã thu thập một số tài liệu từ các nghiên cứu đã thực hiện từ trước cùng các đề tài, dự án khác nhau, bao gồm:

- Tài liệu địa hình, địa mạo, địa chất, địa chất thủy văn, kết quả bơm hút nước thí nghiệm xác định tính thấm của tầng chứa nước qp, các số liệu quan trắc mực nước, chất lượng nước theo thời gian tại 08 lỗ khoan quan trắc tỉnh Thái Bình thuộc Trung tâm quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia Thu thập thêm các kết quả đánh giá chất lượng nước từ Viện Địa lý - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Thái Bình với khoảng 50 mẫu thí nghiệm cho cả 2 tầng chứa nước;

- Tài liệu khảo sát địa chất, địa chất thủy văn và địa chất công trình với hơn 100

lỗ khoan trên toàn tỉnh theo tuyến vuông góc với đường bờ biển và theo diện từ kết quả thành lập Bản đồ Địa chất thủy văn của Lại Đức Hùng cùng các thí nghiệm hiện trường, tác giả đã nghiên cứu, xây dựng sơ đồ cấu trúc địa chất thủy văn của tỉnh;

- Tài liệu quan trắc về thuỷ văn (mực nước biển, mực nước sông), điều kiện khí hậu (lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm, độ bốc hơi) từ năm 1960 đến nay tại Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia trong khu vực để xây dựng mối quan hệ giữa các yếu

tố này với các thông số địa chất thủy văn;

- Thông tin về hiện trạng sử dụng đất, tỷ lệ vùng đất trống, vùng không có khả năng thấm nước, vùng nước mặt, thảm thực vật để đánh giá khả năng thấm của

nước mưa từ bề mặt xuống các tầng chứa nước cùng quy hoạch định hướng sử dụng đất đến năm 2030 của tỉnh làm cơ sở dự báo cho tương lai;

- Hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất ở các tầng chứa nước và định hướng sử dụng nước trong tương lai của tỉnh;

- Kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường trong đó có đánh giá đến tỉnh Thái Bình

9.2 Kết quả khảo sát, thí nghiệm hiện trường và trong phòng

- Để đánh giá sự phân bố ranh giới mặn – nhạt của nước dưới đất, tác giả đã tiến hành điều tra, khảo sát thực địa với hơn 200 điểm trên toàn tỉnh, trong đó có đo đạc bằng thiết bị quan trắc tự động cùng lấy mẫu phân tích khoảng 60 mẫu trong phòng thí nghiệm tại Liên đoàn quy hoạch và điều tra tài nguyên nước miền Bắc nhằm đánh giá sự phân bố TDS của nước dưới đất Những điểm khảo sát được tác giả bố trí trên toàn tỉnh trong đó tập trung tại những điểm ranh giới mặn – nhạt cũ

đã được xây dựng năm 1996 của tác giả Lại Đức Hùng và trong những khoảnh ven sông, biển theo mùa mưa, mùa khô tại 2 tầng chứa nước qh, qp để chính xác lại ranh giới mặn – nhạt hiện nay làm cơ sở dự báo sự dịch chuyển ranh giới này dưới tác động của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong tương lai;

- Thí nghiệm hiện trường nhằm đánh giá tính thấm nước cho TCN trên bề mặt bằng phương pháp đổ nước hố đào Việc bố trí các điểm đo được tác giả phân bố đều trên toàn bộ diện tích khu vực nghiên cứu kết hợp với việc khoan, lấy mẫu phân tích thành phần thạch học, xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm Các điểm

đổ nước thí nghiệm được bố trí xen kẽ với các vị trí khoan, lấy mẫu thí nghiệm để chính xác và hiệu chỉnh giữa các kết quả phân tích thạch học trong phòng cùng thí nghiệm đổ nước hiện trường Các điểm đổ nước thí nghiệm còn được thực hiện nhiều tại các điểm ven sông – biển nhằm đánh giá khả năng thấm của nước mặt qua đất đá khu vực vào TCN và ngược lại Tổng số điểm đổ nước hố đào là 20 điểm và phân tích mẫu thạch học trong phòng là 35 mẫu Dựa trên kết quả phân tích thành phần thạch học và thí nghiệm đổ nước hố đào, tác giả xây dựng bản đồ phân vùng khả năng thấm nước cho tầng chứa nước Holocen của tỉnh Thái Bình

- Khảo sát thực địa, quan trắc mực nước dưới đất theo tuyến ven biển Thái Thụy, Tiền Hải và vuông góc với đường bờ ở khoảng cách 1,5 km đến 3,0 km tại 20 điểm cho cả 2 tầng chứa nước qh, qp bằng thiết bị quan trắc tự động Hai tuyến quan trắc mực nước dưới đất thực hiện liên tục theo thời gian đồng thời với chu kỳ lên xuống của thủy triều trong ngày bằng thiết bị quan trắc tự động Thời gian thực hiện quan trắc 1 giờ/1 lần đo và kéo dài trong 1 tháng, từ 11/1/2015 đến 15/2/2015 theo chu kỳ hoạt động của mặt trăng Ngoài ra, tác giả còn thu thập tài liệu quan trắc mực nước sông, biển từ Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia cùng tài liệu mực nước dưới đất ở hai tầng chứa nước tại các lỗ khoan quan trắc Q155, Q156, Q158, Q159 nằm sâu trong đất liền huyện Thái Thụy và Quỳnh Phụ từ Trung tâm quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia nhằm đánh giá mối quan hệ của nước sông, biển với nước dưới đất Dựa vào kết quả thu thập, tổng hợp, quan trắc và khảo sát thực địa, tác giả đã thiết lập mối quan hệ và tính toán được lượng bổ cập từ nước mưa, nước mặt cho các TCN khu vực nghiên cứu

10 Cấu trúc của Luận án

Luận án được thực hiện với 4 chương không kể mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo Trong đó, cụ thể:

11 Lời cảm ơn

Luận án được thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn Địa chất thủy văn, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Đặng Hữu Ơn (Hội Địa chất thủy văn Việt Nam) và PGS.TS

Đỗ Văn Bình (Trường Đại học Mỏ - Địa chất)

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu, viết luận án, tác giả đã nhận được

sự động viên tinh thần cùng sự hướng dẫn tận tình của Tiểu ban Hướng dẫn Tác giả cũng luôn nhận được sự động viên, góp ý và giúp đỡ chuyên môn của các nhà khoa học hàng đầu trong lĩnh vực Địa chất thủy văn, các thầy cô giáo trong Bộ môn Địa chất thủy văn, tập thể cán bộ và đội ngũ khoa học của Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hội Địa chất thủy văn Việt Nam, Trung tâm quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia, Liên đoàn quy hoạch và điều tra tài nguyên nước miền Bắc, cùng các bạn bè, đồng nghiệp trong Bộ môn Địa sinh thái và Công nghệ Môi trường, Khoa Môi trường

Đặc biệt, tác giả xin cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ

- Địa chất, lãnh đạo Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, lãnh đạo Khoa Môi trường và Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành bản Luận án của mình

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ

HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Biến đổi khí hậu toàn cầu là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo Theo đánh giá của các nhà khoa học, sự gia tăng lượng khí CO2 trong khí quyển dẫn đến sự thay đổi đáng kể đặc điểm khí hậu toàn cầu và địa phương, bao gồm nhiệt độ, lượng mưa, làm tăng khả năng tan băng và mực nước biển dâng Biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng sâu sắc đến vòng tuần hoàn nước thông qua lượng mưa, bốc hơi và độ ẩm của đất khi nhiệt độ ngày càng tăng Vòng tuần hoàn nước sẽ được tăng cường do lượng nước bốc hơi và lượng mưa ngày càng gia tăng Những thông tin về tác động của Biến đổi khí hậu địa phương hoặc khu vực đối với các quá trình thuỷ văn và tài nguyên nước sẽ ngày càng trở nên quan trọng đặc biệt đối với những khu vực ven biển

Vì vậy, những tác động do sự nóng lên của Trái đất và Biến đổi khí hậu đòi hỏi phải được nghiên cứu một cách toàn diện trên cơ sở đa ngành Các nghiên cứu

về Biến đổi khí hậu cùng những tác động của chúng đến môi trường và con người

đã được các nhà khoa học trên thế giới tiến hành từ những năm 80 của thế kỷ XX, song những nghiên cứu về tác động của nó đến tài nguyên nước mới chỉ được đề cập vào những năm đầu của thế kỷ XXI như: Sherif and Singh (1999), Ghosh Bobba (2002), N Mzila và E B Shuy (2003), Allen et al (2004), Holman (2006), P Rasmussen el al (2013) Nhiều công trình nghiên cứu đã được các nhà khoa học đánh giá cho các vùng cụ thể, trong đó chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến các vùng cửa sông ven biển, chất lượng nước mặt, nước dưới đất cùng

sự nhiễm mặn tài nguyên nước ở các vùng ven biển Những nghiên cứu này đã giúp đánh giá, khoanh vùng có nguy cơ nhiễm mặn cao ở khu vực có đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn khác nhau phục vụ quản lý tài nguyên nước dưới đất

1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới

Việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất đã và đang được các nhà khoa học quan tâm

Các công trình nghiên cứu thời kỳ đầu thường đề cập đến sự Biến đổi khí hậu cùng với các mô hình thủy văn trên cơ sở điều tra chung về tác động của Biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước ở các khu vực khác nhau Những nghiên cứu này chủ yếu tập trung đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu như lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ hay do hoạt động khai thác nước dưới đất quá mức của con người… Một

số công trình nghiên cứu trên thế giới của các tác giả đã thực hiện, gồm:

Sherif and Singh (1999) [100] đã đánh giá tác động của BĐKH tới sự xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ven biển Tác giả nghiên cứu hai tầng chứa nước ven biển Ai Cập và Ấn Độ để đánh giá tác động của BĐKH tới sự xâm nhập mặn Trong nghiên cứu này tác giả không xem xét đến yếu tố lượng mưa mà tập trung đánh giá sự thay đổi mực nước biển, độ bốc hơi để mô phỏng biến nồng độ theo các mặt cắt ngang và dọc với mô hình FEFLOW để đánh giá sự dịch chuyển mặn vào đất liền Kết quả dự báo cho thấy dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, tầng chứa nước ở đồng bằng sông Nil (Ai Cập) dễ bị tổn thương ảnh hưởng hơn ở Ấn Độ Cụ thể, với giả thiết mực nước biển ở Địa Trung Hải tăng 50

cm, ranh giới mặn – nhạt trong các tầng chứa nước ở đồng bằng sông Nil (Ai Cập) dịch chuyển sâu vào lục địa hơn 9 km Còn với mực nước biển trong vịnh Bengal (Ấn Độ) tăng 50 cm, ranh giới mặn – nhạt các tầng chứa nước chỉ dịch chuyển sâu vào lục địa 0,4 km

Ghosh Bobba (2002) [77] đã phân tích các tác động của con người và thay đổi

mực nước biển tới cơ chế xâm nhập mặn ở đồng bằng Godavari, Ấn Độ theo không gian và thời gian Quá trình xâm nhập mặn được mô phỏng bằng mô hình SUTRA Đây là mô hình phần tử hữu hạn hai chiều được sử dụng để đánh giá sự chênh lệch nồng độ giữa giao diện mặn – nhạt ở các tầng chứa nước khu vực ven biển, áp dụng đối với tầng chứa nước bão hòa và không bão hòa Các thông số vật lý, mực nước ban đầu và các điều kiện biên của khu vực được xác định dựa vào kết quả khảo sát thực địa Mô hình nước dưới đất ở trạng thái ổn định được xây dựng và hiệu chỉnh dựa vào giá trị mực nước quan trắc Các điều kiện ban đầu và điều kiện biên sau khi hiệu chỉnh mô hình được dùng để đánh giá mực nước ở trạng thái ổn

định Mô hình đã dự báo được sự thay đổi phân bố mực nước áp lực dưới các điều kiện bổ cập và thoát nước cùng sự dịch chuyển vị trí biên mặn - nhạt theo mô hình với thời gian mô phỏng kéo dài 20 năm Kết quả chỉ ra rằng xâm nhập mặn tiến vào sâu trong đất liền liên tục và đáng kể với kịch bản nước biển dâng 50 cm cùng chế độ khai thác nước từ 700 đến 2.200 m3/ngđ

N Mzila và E B Shuy (2003) [89] đã nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn nước dưới đất ở những khu vực ven biển Singapore Tác giả đã sử dụng mô hình dòng 3 chiều FEMWATER để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến tầng chứa nước bão hòa khu vực nghiên cứu Để thực hiện nghiên cứu, tác giả đã đánh giá ảnh hưởng của dao động mực nước biển theo thủy triều đến dao động mực nước dưới đất và xác định mối quan hệ của chúng Nghiên cứu cũng đánh giá vai trò của lượng mưa đến nước dưới đất Mô hình FEMWATER được sử dụng để mô phỏng sự dao động mực nước dưới đất cùng sự biến đổi nồng

độ Clo với đặc trưng của tầng chứa nước (vận tốc dòng chảy, độ nhớt của nước, sự chênh lệch nồng độ giữa nước mặn - nước nhạt), lượng nước mưa, mực nước biển

và nồng độ Clo bổ cập cho tầng chứa nước Kết quả dự báo mô hình cho thấy mức

độ xâm nhập mặn tỷ lệ nghịch với với lượng mưa bổ cập, mực nước dưới đất gia tăng cùng với sự dâng cao mực nước biển và làm giảm quá trình xâm nhập mặn Đây cũng là cơ sở để đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến chất lượng và trữ lượng nước dưới đất

Allen et al (2004) [68] sử dụng mô hình MODFLOW để mô phỏng sự thay đổi của tầng chứa nước không áp ở Grand Forks, phía Nam nước Anh do những thay đổi của lượng bổ cập và mực nước sông theo những giả thiết về biến đổi khí hậu của vùng này Kết quả chỉ ra rằng những thay đổi lượng bổ cập của tầng chứa nước trong mô hình trạng thái ổn định dưới các kịch bản BĐKH khác nhau có tác động nhỏ hơn tác động thay đổi cao độ mực nước trong các sông Kettle và Granby Tất cả các mô phỏng đều chỉ ra mực nước và hướng dòng chảy nước dưới đất chỉ thay đổi rất nhỏ Mô phỏng lượng bổ cập cao và thấp chỉ ra mực nước lần lượt tăng khoảng + 0,05 m hoặc giảm khoảng - 0,025 m Khi tăng độ cao mực nước sông cao

hơn mực nước cực đại 20 và 50 %, mực nước dưới đất tăng (2,72  3,45) m Khi giảm độ cao mực nước sông thấp hơn mực nước sông cực tiểu 20 và 50 % mực nước dưới đất giảm (- 0,48  - 2,10) m

Dough Weatherill (2005) [75] đi sâu đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đồng thời đề cập đến vai trò của hoạt động khai thác nước dưới đất đến sự thay đổi chất lượng, trữ lượng nước tầng chứa nước bão hòa và không bão hòa vùng ven biển New South Wales Tác giả đã nghiên cứu đánh giá trữ lượng, chất lượng của tầng chứa nước nằm ở phía Bắc Stockton, Tây Bắc Tilligerry Creek và Đông Nam biển Tasman cùng vai trò của thực vật với bộ rễ sâu

sẽ thay đổi chất lượng và trữ lượng của chúng Tác giả đã đánh giá lượng bổ cập cho tầng chứa nước từ lượng mưa trung bình hàng năm 1.124 mm cùng dòng mặt

từ cửa sông và đại dương Để tính toán dự báo, tác giả đã sử dụng mô hình FEFLOW hữu hạn với điều kiện kịch bản khí hậu phát thải trung bình, tập trung đánh giá sự thay đổi lượng mưa, mực nước biển dâng kết hợp với mực nước ban đầu và nồng độ Clorua của tầng chứa nước Ngoài ra, tác giả cũng kết hợp sử dụng điều kiện khai thác nước để đánh giá tác động của chúng đến sự thay đổi chất lượng

và trữ lượng của nước dưới đất Theo kết quả dự báo cho thấy biến đổi khí hậu ít gây tác động đến tầng chứa nước khu vực nghiên cứu tuy nhiên với mức độ khai thác nước liên tục cùng trữ lượng lớn đã gây tác động đáng kể đến dao động mực nước đồng thời làm mặn hóa nước dưới đất ở phía Bắc Stockton, vùng ven biển New South Wales

Dausman và Langevin (2005) [74] tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất vùng ven biển Broward, bang Florida, Mỹ Để thực hiện nghiên cứu, tác giả nêu bật đặc trưng của tầng chứa nước (hệ số thấm đất đá, độ sâu mực nước, chất lượng nước), đánh giá sự xâm nhập mặn các tầng chứa nước ở 6 lỗ khoan quan trắc liên tục theo thời gian, đặc điểm về lượng mưa, lượng bốc hơi cùng hiện trạng nước mặt khu vực nghiên cứu

Từ kết quả thực nghiệm, tác giả đã đánh giá mối quan hệ giữa nước sông, biển với nước dưới đất, thí nghiệm đánh giá sự di chuyển của Clo vào các lỗ khoan quan

trắc Nghiên cứu còn xây dựng các đồ thị biểu diễn mối quan hệ của thủy triều và nước mưa với mực nước dưới đất để đánh giá vai trò của chúng trong sự thay đổi nồng độ Clo nước dưới đất khu vực nghiên cứu Sau khi thu thập các giá trị và đánh giá vai trò của lượng mưa và nước biển đến nước dưới đất, tác giả đã sử dụng

mô hình mô hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT để mô phỏng quá trình xâm nhập mặn cho tầng chứa nước Ông đã chứng minh được khi mực nước biển tăng trên 48 cm trong vòng 100 năm tiếp theo sẽ có sự xâm nhập Clorua vào các tầng chứa nước trong khu vực

Melloul và Collin (2006) [88] đã đánh giá sự suy giảm nguồn nước nhạt ở tầng chứa nước trên mặt vùng ven biển Israel do nước biển dâng Tác giả đã sử dụng mô hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT để dự báo ảnh hưởng xâm nhập mặn của nước biển theo phương ngang và sự suy giảm trữ lượng nước của tầng chứa nước phía trên Kết quả dự báo mô hình với giả định mực nước biển dâng 0,5 m, khoảng 77% nước nhạt sẽ bị mất đi do dịch chuyển theo phương ngang

và trữ lượng nước tầng chứa nước phía trên mặt bị mất đi khoảng 23%

Holman (2006) [81] đã đưa ra phương pháp phân tích, đánh giá các tác động

do sự thay đổi khí hậu (lượng mưa, nhiệt độ), hiện trạng sử dụng đất, lũ lụt ở vùng ven biển, tốc độ đô thị hóa, phát triển rừng và hoạt động sản xuất nông nghiệp đến tài nguyên nước dưới đất khu vực Đông Anglia, nước Anh Nghiên cứu đã đánh giá được các khu vực ven sông, ven biển không thích hợp cho nông nghiệp trên cơ sở

dự báo tần suất lũ, đánh giá sự phân bố sử dụng đất cùng hoạt động sản xuất nông nghiệp, cây trồng Các dữ liệu phân vùng cùng sự thay đổi về lượng mưa sẽ được đưa vào mô hình tính toán lượng bổ cập cho nước sông và nước dưới đất

Nhờ nghiên cứu tác động trên quy mô lớn, Kevin Hiscock, Yu Tanaka (2006) [85] đã đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước dưới đất vùng đồng bằng của Mỹ và vùng bình nguyên của Vương quốc Anh Trong nghiên cứu tác giả đã tính lượng bổ cập theo mùa với điều kiện ban đầu năm 1970 và dự báo đến năm 2080 tương ứng với các kịch bản phát thải khác nhau So với năm

1970, lượng nước bổ cập dự báo đến năm 2080 giảm 40 ÷ 60% Nghiên cứu sử

dụng mô hình MODFLOW với modul MT3D để mô phỏng sự dịch chuyển mặn cho tầng chứa nước không áp với các thông số đặc trưng về tầng chứa nước, đặc điểm thủy văn khu vực (cao độ mực nước, nồng độ Clo), lượng bổ cập thực tế Tác giả sử dụng 4 giếng quan trắc vuông góc với đường bờ biển để so sánh sự thay đổi nồng độ Clo giữa mô hình cơ sở và kịch bản trong tương lai Kết quả mô hình cho thấy càng vào sâu trong đất liền nồng độ Clo giảm dần và thay đổi tương ứng với các kịch bản phát thải theo thời gian

Priyantha Ranjan, So Kazama, Masaki Sawamoto (2006) [95] tập trung đánh giá mối tương quan giữa BĐKH với sự suy giảm tài nguyên nước dưới đất ở các vùng ven biển Tác giả đã sử dụng mô hình CROPWAT để tính toán lượng bốc hơi cho 5 khu vực nghiên cứu: Trung Mỹ, Nam Phi, Bắc Phi, Nam Á và Địa Trung Hải Dựa vào cân bằng nước theo thời gian, lượng bổ cập cho nước dưới đất khu vực nghiên cứu được tính toán dựa vào sự chênh lệch giữa lượng mưa và lượng bốc hơi hàng tháng Cũng dựa vào mô hình, giả sử tồn tại dao diện nước ngọt và nước mặn, tính biến động trung bình về quá trình chênh lệch nồng độ, dịch chuyển mặn – nhạt trong thời gian 100 năm đồng thời đưa ra được các vùng thiếu hụt nước dựa vào kịch bản về sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa tại khu vực nghiên cứu

Theo GiamBastiani, Antonellini et al (2007) [69] đã nghiên cứu tính toán để điều tra xâm nhập mặn vào tầng chứa nước không áp ven biển Ravenna, Ý Nghiên cứu đã đánh giá được ảnh hưởng của con người (hiện trạng sử dụng đất, sụt lún bề mặt đất, khai thác nước ) cùng sự dâng lên của nước biển theo kịch bản biến đổi khí hậu đến sự xâm nhập mặn của nước dưới đất Tác giả sử dụng mô hình MOCDENS3D để đánh giá định lượng ảnh hưởng của các lớp thạch học khác nhau đến các TCN và mô hình số MODFLOW với các thông số của tầng chứa nước (hệ

số thấm, độ dốc thủy lực, mực nước dưới đất, nồng độ Clo ) cùng mực nước sông, lượng mưa và sự dâng lên của nước biển trong một thế kỷ để dự báo sự dịch chuyển Clo vào tầng chứa nước Kết quả nghiên cứu dự báo cho thấy do hoạt động khai thác, sử dụng đất làm cho mực nước dưới đất thấp hơn mực nước biển cùng lượng mưa giảm theo kịch bản biến đổi khí hậu dẫn đến sự gia tăng nồng độ muối

trong khu vực pha trộn giữa nước nhạt và nước mặn, dịch chuyển mặn vào sâu trong lục địa khoảng 800 m

Năm 2009, Werner và Simmons [67] đã thành lập mô hình khái niệm phân tích trạng thái ổn định, giao diện mặn – nhạt và tập trung vào phát triển những hiểu biết chung về tác động có thể có sinh ra bởi nước biển dâng đối với các tầng chứa nước không áp ứng với các loại điều kiện biên khác nhau Tác giả đã sử dụng mô hình phân tích tương đối đơn giản để đưa ra những đánh giá đầu tiên về tác động của sự thay đổi mực nước biển đến quá trình xâm nhập mặn vào tầng chứa nước theo hai trường hợp: nước dưới đất bổ cập cho nước biển và nước mặt bổ sung cho TCN Kết quả nghiên cứu đã khẳng định, mức độ xâm nhập mặn phụ thuộc vào loại điều kiện biên giả định trong mô hình tuy nhiên sự dâng cao của nước biển vẫn gây tác động đến chất lượng và trữ lượng nước dưới đất khu vực ven biển Đặc biệt trong trường hợp nước dưới đất bổ cập cho nước biển, do các hoạt động khai thác hay bốc hơi nước dưới đất dẫn đến sự xâm nhập của nước biển vào sâu trong đất liền Nghiên cứu này là cơ sở để đánh giá vai trò bổ cập và khả năng xâm nhập mặn của nước biển vào TCN không áp khu vực ven biển

Loaiciga, Hugo, Pigel et al (2009) [86] đã sử dụng mô hình FEFLOW đánh giá những tác động do sự dâng cao mực nước biển và hoạt động khai thác đến sự xâm nhập mặn vào nước dưới đất khu vực ven biển hạt Monterrey, California, Hoa

Kỳ Các thông số về đặc trưng tầng chứa nước (mực nước dưới đất, hệ số thấm ), hiện trạng khai thác nước cùng sự dâng lên của mực nước biển 0,5 đến 1,0 m trong thế kỷ 21 được đưa vào mô hình dự báo Kết quả mô hình cho thấy nước biển dâng đóng góp một phần nhỏ đến sự xâm nhập mặn trong khu vực nghiên cứu so với sự xâm nhập mặn gây ra từ hoạt động khai thác nước dưới đất

Philip M Nyenje, Okke Batelaan (2009) [94] đã đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến lượng bổ cập cho nước dưới đất và dòng chảy mặt ở lưu vực phía trên Ssezibwa, Uganda Để ước tính lượng bổ cập, tác giả đã tiến hành tổng hợp các số liệu khí tượng từ quá khứ để xác định xu thế biến đổi nhiệt độ, bốc hơi khu vực nghiên cứu với 2 giai đoạn: 1906 – 1990 và 1990 - 2006 Căn cứ vào dữ liệu

khí hậu (lượng mưa, lượng bốc hơi) cùng các đặc trưng đất đá, độ sâu tầng chứa nước, diện tích tầng phủ tác giả đã đưa vào mô hình WETSPA để mô phỏng sự thay đổi thủy văn và ước tính lượng bổ cập cho nước dưới đất Kết quả dự báo mô hình cho thấy sự gia tăng lượng mưa trong mùa mưa từ 30% năm 2020 đến 100% trong năm 2080, nhiệt độ tăng lên từ 1 ÷ 4ºC từ đó làm dâng cao mực nước sông, biển, bổ sung nước cho TCN với lượng bổ cập trung bình khoảng 20 ÷ 100% so với hiện nay tương ứng theo các kịch bản phát thải khác nhau Trong đó, với kịch bản phát thải cao, lượng bổ cập trung bình những năm 2020 là 360 mm/năm, những năm 2050 là 450 mm/năm và trong những năm 2080 là 740 mm/năm

Năm 2010, Oude Essink, E S Van Baaren và P G B de Louw [91] đã tập trung đánh giá cho tầng chứa nước Holocen khu vực ven sông, biển Hà Lan Tác giả đã sử dụng mô hình dòng ba chiều MODFLOW để mô phỏng mô hình dòng chảy và quá trình dịch chuyển vật chất đánh giá sự xâm nhập mặn của nước biển vào tầng chứa nước ven biển theo ba giả thiết nước biển dâng: mực nước biển không tăng, mực nước biển tăng 0,5 m mỗi thế kỷ và mực nước biển giảm 0,5 m mỗi thế kỷ Các thông số được tác giả sử dụng trong tính toán dự báo là hệ số thấm, vận tốc dòng chảy, sự thay đổi nồng độ muối của nước mặt cùng sự thay đổi mực nước biển, hiện trạng sử dụng đất và lượng nước bổ cập cho tầng chứa nước Kết quả nghiên cứu này cho thấy với mực nước biển dâng 0,5 m mỗi thế kỷ sẽ làm tăng độ mặn trong tầng chứa nước Holocen ở vùng ven sông, biển trong phạm vi

10 km so với đường bờ

Webb và Howard (2011) [87] đã sử dụng mô hình số 2 chiều với các điều kiện biên để nghiên cứu những thay đổi về tỷ lệ xâm nhập mặn cho nước dưới đất khu vực ven biển trước tác động của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng Các thông số tính toán được xác định dựa vào độ dốc thủy lực, nồng độ Clo, nhiệt độ cùng đặc trưng của TCN, hệ số thấm, độ lỗ rỗng hữu hiệu Căn cứ vào sự dâng lên của nước biển theo các kịch bản BĐKH, tác giả sử dụng mô hình SEAWAT trong

đó không xét đến yếu tố nhiệt độ và độ nhớt thủy lực để đánh giá xâm nhập mặn vào TCN ven biển Nghiên cứu đã phân tích được đặc trưng của tầng chứa nước

cùng các nhân tố tác động, trong đó những khu vực có độ lỗ rỗng cao thì độ dẫn càng lớn, khả năng xâm nhập mặn vào TCN với thời gian nhanh hơn

Năm 2011, Sun Woo Chang, T Prabhakar Clement, Matthew J Simpson, Kang - Kun Lee [103] đã đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng đến sự nhiễm mặn nước dưới đất Công trình nghiên cứu đánh giá toàn diện tác động của sự dâng lên của mực nước biển đến quá trình xâm nhập mặn trong hai hệ thống nước dưới đất khu vực ven biển (có áp và không áp) được bổ cập bởi dòng chảy tự nhiên Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra cơ chế quá trình xâm nhập mặn và đưa ra các công thức tính toán, dự báo giúp quản lý tốt hơn các tác động do sự gia tăng mực nước biển đến các tầng chứa nước ven biển Nghiên cứu đã sử dụng mô hình MODFLOW kết hợp với phần mềm SEAWAT để dự báo ảnh hưởng của nước biển dâng đến quá trình xâm nhập mặn tầng chứa nước ở thung lũng Pioneer, Úc

Năm 2013, P Rasmussen et al [96] đã đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và kênh dẫn nước đến sự xâm nhập mặn tầng chứa nước Holocen khu vực phía Nam đảo Falster, Đức Để thực hiện nghiên cứu, tác giả đã đánh giá đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn và ước tính lượng bổ cập cho nước dưới đất khu vực nghiên cứu dưới ảnh hưởng của lượng mưa, trung bình 79 ÷ 437 mm/n Tuy nhiên, các kênh dẫn nước đã góp phần hạ thấp mực nước dưới đất khu vực từ 1 ÷ 3 m Nghiên cứu cũng đã chỉ ra sự thay đổi nồng độ Clo tại 11 lỗ khoan

từ quá khứ cho đến hiện nay, trong đó nồng độ năm 1970 là 148 mg/l và đến năm

2004 tăng lên 293 mg/l Một số mẫu đồng vị đã được phân tích để xác định tuổi của nước làm cơ sở dự báo thời gian dịch chuyển Clo vào tầng chứa nước Dựa trên các thông số về chất lượng nước cùng vai trò bổ cập của mưa cho nước dưới đất, tác giả đã sử dụng mô hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT để mô phỏng quá trình dịch chuyển mặn vào đất liền tương ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu, nước biển dâng có ảnh hưởng đến sự xâm nhập mặn TCN Holocen tuy nhiên không đáng kể mà chúng chịu ảnh hưởng lớn của các kênh dẫn nước, làm hạ thấp mực nước, tăng tốc độ xâm nhập mặn vào đất liền

Năm 2014, Samrit Luoma và Jarkko Okkonen [98] đã nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH và sự dâng lên mực nước biển Baltic đến lượng bổ cập cho tầng chứa nước không áp, sự thay đổi mực nước dưới đất và sự thấm rỉ của nước mặt vào tầng chứa nước Hanko, Nam Phần Lan Để đánh giá quá trình xâm nhập mặn của nước sông, biển vào nước dưới đất khu vực nghiên cứu, tác giả đã sử dụng mô hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT Dữ liệu vùng nghiên cứu đã tổng hợp cao

độ địa hình, độ dốc địa hình, hiện trạng sử dụng đất, độ sâu mực nước dưới đất và mực nước sông, biển, lượng mưa, nhiệt độ hàng ngày Nghiên cứu đã đánh giá khả năng thấm nước của đất đá vùng nghiên cứu, trong đó tầng chứa nước có khả năng thấm tốt ngay cả trong điều kiện nhiệt độ là - 2ºC và đánh giá mối quan hệ giữa mực nước dưới đất, mực nước biển Thực hiện mô hình dòng chảy bằng mô hình MODFLOW sau đó đưa các dữ liệu về sự thay đổi mực nước biển, lượng mưa, nhiệt độ theo các kịch bản biến đổi khí hậu vào phần mềm SEAWAT để dự báo sự dịch chuyển Clo từ nước biển vào tầng chứa nước Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi mực nước dưới đất từ 1 ÷ 1,5 m, mối quan hệ giữa nước biển và nước dưới đất trong đó lượng nước biển bổ cập cho nước dưới đất từ 19,7 ÷ 27,3%

Từ những tổng hợp, nghiên cứu đánh giá tổng quan ở trên cho thấy việc nghiên cứu ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu Hầu hết các công trình khoa học nghiên cứu tại các vùng ven biển do nguồn nước dưới đất nhạt ở các khu vực này là rất quan trọng Hơn nữa, vùng này chịu tác động trực tiếp của quá trình xâm nhập mặn do nước biển Các công trình nghiên cứu đều tập trung cho tầng chứa nước không áp, xác định lượng nước bổ cập cho các tầng chứa nước và ảnh hưởng của chúng đến khả năng cung cấp nước nhạt cùng quá trình xâm nhập mặn của nước biển vào các tầng chứa nước ven biển Các nghiên cứu đã chỉ ra cơ chế xâm nhập mặn và đưa ra các công thức tính toán, dự báo các tác động của biến đổi khí hậu và

sự dâng lên của mực nước biển đến các tầng chứa nước ven biển Những tác động của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất ở mỗi khu vực cũng khác nhau tùy thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, lịch sử tiến

hóa địa chất của từng khu vực, điều kiện khí hậu, sự dâng cao mực nước biển và các hoạt động kinh tế - xã hội tương ứng Việc đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu

và nước biển dâng đến nước dưới đất là một bài toán khá phức tạp, không thể giải quyết tốt bằng một phương pháp đơn lẻ mà cần phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức cũng như kết hợp của nhiều phương pháp khác nhau trong nghiên cứu trong đó hầu hết các nghiên cứu đều sử dụng mô hình toán học, cơ chế dịch chuyển mặn – nhạt hay sử dụng mô hình số với nhiều loại mô hình khác nhau như mô hình MODFLOW với phần mềm SEAWAT, mô hình FEFLOW, SUTRA,

1.2 Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam

Theo dự báo của IPCC thì Việt Nam là một trong năm quốc gia bị ảnh hưởng nhiều nhất của hiện tượng nước biển dâng Theo cảnh báo đến năm 2100 của Chương trình phát triển Liên hợp quốc, nếu nước biển dâng cao 1 m sẽ ảnh hưởng đến 5 % đất đai của Việt Nam, 10% dân số, tác động đến 7 % sản xuất nông nghiệp, giảm 10 % tổng sản phẩm quốc nội, riêng sản xuất kinh tế biển sẽ suy giảm 1/3 Do

đó, việc nghiên cứu đánh giá các tác động của BĐKH&NBD được Chính phủ đặc biệt quan tâm Tuy nhiên, những công trình nghiên cứu tác động BĐKH&NBD đến tài nguyên nước dưới đất mới chỉ được thực hiện đánh giá trong thời gian gần đây Còn hầu hết các công trình nghiên cứu tài nguyên nước dưới đất trước đây thường tập trung đánh giá dự báo quá trình xâm nhập mặn trong điều kiện địa chất khu vực ven biển cùng ảnh hưởng của hoạt động khai thác nước bằng phương pháp giải tích và

mô hình số Tổng hợp một số công trình nghiên cứu đánh giá dự báo xâm nhập mặn tài nguyên nước dưới đất như sau:

Năm 1997, TS Đặng Đình Phúc [36] đã sử dụng mô hình nhiễm bẩn một chiều

để dự báo xâm nhập mặn nước dưới đất, áp dụng cho vùng Cẩm Giàng Tác giả đã xác định trị số hạ thấp mực nước, tốc độ tại các điểm nút trên đường dòng ứng với các thời điểm khác nhau, sau đó tính toán thời gian dịch chuyển biên mặn cho các điểm nút khác nhau từ đó dự báo được tốc độ xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu

Năm 2000, TS Đặng Đình Phúc [37] tiếp tục nghiên cứu đánh giá tiềm năng, hiện trạng khai thác và dự báo cạn kiệt, xâm nhập mặn nước dưới đất khu vực Hải Hậu - Giao Thủy thuộc vùng duyên hải tỉnh Nam Định

Năm 2003 [41], PGS TS Phạm Quý Nhân, TS Đỗ Trọng Sự đã xây dựng mô hình dòng chảy và mô hình dịch chuyển các chất hòa tan trong nước dưới đất khu vực Nghĩa Hưng - Hải Hậu (Nam Định) để dự báo khả năng xâm nhập mặn nước dưới đất do khai thác nước

Năm 2004 [20], PGS TS Nguyễn Văn Lâm đã xác định ranh giới mặn nhạt vùng Hải Triều, Tiên Lữ, Hưng Yên phục vụ công tác cấp nước cho các thị trấn nhỏ

- thuộc chương trình nước sạch và vệ sinh môi trường của Phần Lan Trên cơ sở hiện trạng ranh giới mặn nhạt, với điều kiện địa chất thủy văn của vùng và lưu lượng khai thác yêu cầu, tác giả đã tính toán và xác định thời gian phân tử mặn đầu tiên xâm nhập vào lỗ khoan khai thác bằng phương pháp giải tích, từ đó dự báo sự dịch chuyển ranh giới mặn nhạt nước dưới đất cho vùng nghiên cứu

Năm 2007 [39], Nguyễn Sơn đã dự báo sự xâm nhập mặn tại các giếng khoan thuộc lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy bằng phần mềm VISUAL MODFLOW 2.8.2, trên cơ sở tổng lưu lượng khai thác nước dưới đất lưu vực đến năm 2020 vào khoảng 1.500.000 m3/ngày Sử dụng mô hình dịch chuyển vật chất MT3D trên cơ sở kết quả mô hình dòng chảy, điều kiện biên nồng độ không đổi đặt cho ranh giới mặn nhạt với M = 1 g/l, tác giả đã xác định được sau 16 năm (từ 2004 đến 2020) chất lượng nước tại các lỗ khoan trong lưu vực chưa bị ảnh hưởng bởi nước mặn Cũng trên cơ sở mô hình số MODFLOW, năm 2010 tác giả cũng đã dự báo sự xâm nhập mặn đến các giếng khoan khai thác nước dưới đất dải ven biển Quảng Bình [22] Năm 2007 [50], TS Nguyễn Như Trung đã nghiên cứu, dự báo xâm nhập mặn nước dưới đất vùng Hải Phòng bằng phương pháp mô hình hóa điện trở và địa chất thủy văn Tác giả sử dụng tổ hợp các phương pháp địa vật lý và mô hình số địa chất thủy văn nghiên cứu, đánh giá hiện trạng và dự báo sự xâm nhập nước mặn vùng Hải Phòng Từ các kết quả thăm dò điện đã xây dựng được sơ đồ phân bố độ tổng khoáng hóa của tầng chứa nước qp vào các năm 1988 và 2004 Kết quả cho thấy

chất lượng tầng chứa nước qp đã bị suy thoái nghiêm trọng Từ đó, tác giả cũng đưa

ra các khu vực hạn chế khai thác nhằm hạn chế hiện tượng xâm nhập mặn

Năm 2009 [63], Viện khoa học khí tượng thủy văn môi trường thực hiện dự án

“Tác động của BĐKH đến tài nguyên nước ở Việt Nam và các biện pháp thích ứng” với sự tài trợ của DANIDA Đan Mạch Mục tiêu của dự án là tăng cường năng lực của các ban ngành, tổ chức và người dân Việt Nam trong việc thích nghi với tác động của BĐKH đến tài nguyên nước, giảm thiểu đến mức thấp nhất các tác động xấu cũng như thiệt hại do BĐKH gây ra; khôi phục có hiệu quả các tác động này hoặc tận dụng các tác động tích cực của BĐKH Tuy nhiên, dự án mới chỉ tập trung đánh giá được các tác động của BĐKH đến tài nguyên nước mặt tại một số lưu vực sông của Việt Nam đồng thời đề xuất các giải pháp thích ứng với sự thay đổi tài nguyên nước do BĐKH gây ra

Năm 2011 [66], Viện khoa học Khí tượng thủy văn và môi trường xuất bản tài liệu Hướng dẫn Đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu và xác định các giải pháp thích ứng Tài liệu này đã giới thiệu các tác động chính của Biến đổi khí hậu cũng như các tác động của chúng theo từng vùng địa lý, đưa ra quy trình, phương pháp và công cụ đánh giá tác động theo ngành, lĩnh vực (tài nguyên nước, nông nghiệp, sức khỏe y tế, giao thông, hạ tầng kỹ thuật, cấp thoát nước…)

Năm 2011 [54], PGS.TS Trần Thanh Xuân đã nghiên cứu đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước thành phố Hà Nội và tỉnh Lạng Sơn Nghiên cứu đã tính toán sự biến đổi của các yếu tố khí hậu chính trong tương lai như: nhiệt độ không khí, lượng mưa, lượng bốc hơi tiềm năng, sự biến đổi chỉ số khô đến sự biến đổi về lưu lượng và chế độ dòng chảy đối với tài nguyên nước Tuy nhiên, những nghiên cứu này mới chỉ tập trung đánh giá cho tài nguyên nước mặt, các con sông lớn trên địa bàn nghiên cứu và đề cập đến ảnh hưởng của nước biển dâng và quá trình xâm nhập mặn do Biến đổi khí hậu đến các sông

Năm 2012 [5], căn cứ đề xuất nhiệm vụ hợp tác quốc tế theo Nghị định thư với Trung Quốc của Viện Địa chất và Địa vật lý biển – Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam, TS Đỗ Huy Cường nghiên cứu các dạng tai biến tự nhiên tiềm năng do

Biến đổi khí hậu và các giải pháp chiến lược thích ứng đối với cộng đồng dân cư vùng lưu vực sông Hồng Kết quả nghiên cứu đã đánh giá được các dạng tai biến có nguy cơ xảy ra dưới tác động của Biến đổi khí hậu, trong đó có ảnh hưởng của quá trình xâm nhập mặn đến nước dưới đất Nghiên cứu đã sử dụng hệ thống thiết bị và phần mềm để xây dựng các mô hình giám sát và dự báo các loại hình tai biến môi trường trong đó có liên quan đến nước dưới đất của lưu vực sông Hồng, đặc biệt là một số vùng ở ven biển Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình Công trình nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp thích ứng cho cộng đồng dân cư phục vụ công tác quy hoạch tổng thể, phát triển bền vững và phòng chống giảm thiểu thiên tai

Năm 2012 [13], PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng đã nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng do Biến đổi khí hậu đến nước mặt, nước dưới đất, ổn định bờ sông, bờ biển và đê sông, đê biển làm cơ sở khoa học góp phần phục vụ xây dựng kế hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình và đề xuất các giải pháp thích ứng, giảm nhẹ thiệt hại Tác giả đã sử dụng mô hình số để xác định chiều dài xâm nhập mặn vào sông Hồng ứng với điều kiện nước biển dâng và thời gian xâm nhập mặn vào các công trình khai thác nước dưới đất tầng chứa nước Pliestocen khu vực ven biển huyện Thái Thụy cách bờ biển khoảng trên dưới 1 km, cụ thể là 2 công trình ở xã Thái Xuyên, Thụy Trường và Thụy An Nghiên cứu còn đánh giá nguy cơ trượt lở ở bờ sông Hồng dưới tác động của nước biển dâng, từ đó đề xuất giải pháp thực hiện các biện pháp gia cố nhằm tăng cường độ ổn định bờ sông Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được sơ đồ dự báo xâm nhập mặn do nước biển dâng theo 3 kịch bản Biến đổi khí hậu với nước mặt, nước dưới đất và sơ đồ phân vùng mức độ dễ bị tổn thương bờ biển, đê sông, đê biển Tuy nhiên, công trình nghiên cứu này cũng chủ yếu đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước nói chung, chưa đánh giá chi tiết đến nước dưới đất cho toàn tỉnh mà bước đầu mới đánh giá cho tầng chứa nước Pliestocen khu vực ven biển huyện Thái Thụy Năm 2012 [9], trong nghiên cứu của Khương Văn Hải, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã nghiên cứu ảnh hưởng của nước biển dâng đến nước dưới đất trên huyện đảo Phú Quý Tác giả đã ứng dụng phần mềm GMS (Groundwater Model

System) để đánh giá trữ lượng nước dưới đất trên đảo Phú Quý cùng mô hình MODFLOW dự báo ảnh hưởng của nước biển dâng kết hợp với điều kiện khí hậu trong tương lai đến nước dưới đất Tác giả đã sử dụng các thông số về đặc điểm địa hình, địa chất, địa chất thủy văn khu vực cùng nhóm dữ liệu khí tượng như: lượng mưa, lượng bốc hơi, mực nước biển và độ mặn trung bình của các giếng ven đảo trong quá khứ, sau đó tính toán lượng nước dưới đất trong tương lai với các bước thời gian theo các kịch bản phát thải khí thải trung bình B2 và kịch bản phát thải khí thải cao A2 Căn cứ vào điều kiện nhiệt độ, lượng mưa và sự gia tăng mực nước biển theo các giả thiết phát thải khí khác nhau, tác giả đã xây dựng được biểu đồ thay đổi trữ lượng nước nhạt đảo Phú Quý trong tương lai Tuy nhiên, công trình nghiên cứu chưa dự báo được sự dịch chuyển ranh giới mặn – nhạt theo diện và theo chiều sâu trên huyện đảo Phú Quý và xây dựng được bản đồ thể hiện sự thay đổi này để làm cơ sở đề xuất các giải pháp quản lý trong tương lai

Năm 2013, đề tài “Đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cửu Long, đề xuất giải pháp ứng phó” do TS Bùi Trần Vượng thực hiện Hiện nay, tại đồng bằng sông Cửu Long, mối quan tâm lớn nhất đối với các nhà quản lý là sự suy giảm về chất lượng và trữ lượng cung cấp của nước dưới đất Tuy nhiên dưới tác động của Biến đổi khí hậu, sự thay đổi về lượng mưa, lượng bốc hơi đã ảnh hưởng đến lượng bổ cập cho các tầng chứa nước cũng như mối quan hệ tương tác giữa nước dưới đất với các khối nước mặt đã gây ảnh hưởng đến lượng bổ cập của chúng Sự thay đổi này đã làm cho mực nước dưới đất dâng cao hoặc hạ thấp theo thời gian, xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ven biển kéo dài và thường xuyên hơn Do đó, đề tài đã tập trung đánh giá mức độ ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu đến nước dưới đất của khu vực này cũng như đề xuất các giải pháp ứng phó phù hợp để giảm thiểu tác động tiêu cực [53]

Năm 2014, trong nghiên cứu của TS Trịnh Hoài Thu “Đánh giá hiện trạng và

dự báo xâm nhập mặn tầng nước ngầm Pleistocen do khai thác nước ngầm vùng ven biển đồng bằng sông Hồng”, tác giả đã sử dụng mô hình VISUAL MODFLOW và phần mềm GMS để dự báo sự hạ thấp mực nước dẫn tới quá trình xâm nhập mặn

tầng chứa nước Pleistocen theo thời gian ứng với các sơ đồ khai thác nước khác nhau tại khu vực tỉnh Thái Bình Từ kết quả dự báo xâm nhập mặn do khai thác đến tầng chứa nước Pleistocen, tác giả đã đề xuất những giải pháp trong quản lý khai thác nước, hạn chế xâm nhập mặn trên cơ sở giảm chênh lệch mực nước giữa đới nước mặn và đới nước nhạt, ngăn dòng chảy ngầm từ đới mặn sang đới nhạt để bảo vệ tầng chứa nước [47]

Năm 2015 [22], trong đề tài “Nghiên cứu đặc điểm địa chất thủy văn và đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất vùng ven biển Bắc Bộ” do PGS.TS Nguyễn Văn Lâm thực hiện đã tập trung đánh giá các nhân tố khí tượng, thủy văn tác động đến nước dưới đất vùng ven biển Bắc Bộ Nghiên cứu cũng đã dự báo được sự biến đổi ranh giới mặn – nhạt đồng thời xác định được sự suy giảm trữ lượng nước dưới đất nhạt khu vực nghiên cứu tương ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng theo thời gian Trong đó, tính đến năm 2100, đối với TCN qh, diê ̣n tích nước mă ̣n tăng dần theo các giai đoa ̣n, trong đó khu vực tỉnh Thái Bình và phía Đông Bắc tỉnh Nam Đi ̣nh có diê ̣n tích nước mă ̣n tăng ma ̣nh hơn, biên mă ̣n lấn sâu vào lu ̣c đi ̣a Còn đối với TCN qp chi ̣u ảnh hưởng của BĐKH&NBD thông qua quá trình truyền áp với diê ̣n tích nước mă ̣n trong tầng chứa nước tăng dần theo các năm và theo các ki ̣ch bản phát thải (B1, B2, A2); trong đó xu thế mă ̣n nha ̣t ta ̣i khu vực Đông Nam vùng nghiên cứu biến đổi rõ rệt Từ đó, đề tài cũng đề xuất các giải pháp ứng phó, giảm thiểu các tác động tiêu cực của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất khu vực nghiên cứu

Năm 2016 [8], dự án “Phát triển và thực hiện các giải pháp thích ứng với Biến đổi khí hậu cấp địa phương khu vực ven biển Việt Nam” do TS Nguyễn Thị

Hạ chủ trì đã nghiên cứu đánh giá những tổn thương do BĐKH, thiên tai cùng các tác động của chúng đến quá trình xâm nhập mặn vào hệ thống sông ngòi và nước dưới đất khu vực huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa và huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Trong đó, tác giả đã xây dựng các bản đồ phân vùng khả năng tổn thương của TCN qp và qh theo phương pháp Galdit cho khu vực nghiên cứu đồng thời dự báo đến năm 2100 trong cả 2 trường hợp có và không có BĐKH&NBD Từ

đó, tác giả đã sử dụng mô hình SEAWAT để đánh giá tác động của BĐKH&NBD đến nước dưới đất khu vực nghiên cứu trong đó ở khu vực Hậu Lộc nồng độ TDS TCN qh có xu hướng rửa nhạt tại khu vực trung tâm huyện và xâm nhập mặn tại khu vực biển và dọc theo sông Kênh De, Lạch Trường còn TCN qp có xu hướng rửa mặn, diện tích nước mặn năm 2100 giảm khoảng 2,91% so với năm 2016 Tại khu vực huyện Tân Thành, Bà Rịa Vũng Tàu, diện tích xâm nhập mặn đều tăng ở cả

2 TCN qp và Pliocen (n), tuy nhiên mức tăng không nhiều, chỉ khoảng 0,5% điều này cho thấy tác động của BĐKH&NBD đến tầng chứa nước này là không đáng kể Nhìn chung, ở nước ta hiện nay các nghiên cứu về tác động của khí hậu, nước biển đến nước dưới đất thường tập trung xác định ranh giới mặn nhạt, nghiên cứu xâm nhập mặn, tính toán thời gian và tốc độ dịch chuyển của ranh giới trên cơ sở điều kiện địa chất thủy văn của vùng nghiên cứu, lưu lượng khai thác yêu cầu cũng như mối quan hệ giữa nước biển với nước dưới đất ở những khu vực ven biển Hầu hết các nghiên cứu cũng đưa ra cảnh báo về khả năng nhiễm mặn của các công trình khai thác và sự dịch chuyển ranh giới mặn nhạt tại khu vực Tuy nhiên, những nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tổng hợp của sự biến đổi các điều kiện tự nhiên, nhân tạo đến sự dịch chuyển ranh giới mặn nhạt nước dưới đất đặc biệt trước tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng mới chỉ thực sự được quan tâm, đánh giá trong những năm gần đây

1.3 Đề xuất phương pháp nghiên cứu cho Luận án

Từ những kết quả nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến nước dưới đất trên thế giới và tại Việt Nam cho thấy:

- Các công trình nghiên cứu đều tập trung đánh giá chủ yếu cho các vùng ven biển, nơi chịu tác động mạnh mẽ nhất của biến đổi khí hậu và nước biển dâng;

- Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tác động đến sự dâng lên của nước biển và

sự thay đổi chất lượng, trữ lượng nước dưới đất;

- Để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng cần nghiên cứu cấu trúc địa chất thủy văn khu vực đồng thời đánh giá mối quan hệ của chúng với các điều kiện khí hậu, thủy văn;