ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NGUYỄN TRỌNG TUẤN ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ H
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN TRỌNG TUẤN
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC
THÀNH PHỐ HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
HÀ NỘI - Năm 2016
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN TRỌNG TUẤN
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC
THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Môi trường và phát triển bền vững
(Chương trình đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG ĐÌNH PHÚC
HÀ NỘI - 2016
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đặng Đình Phúc nguyên trưởng phòng Quản lý khai thác nước dưới đất, Cục Quản lý tài nguyên nước, Bộ Tài nguyên và Môi trường, người đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên và Môi trường (CRESS), Khoa Sau đại học của Đại học Quốc gia Hà Nội cùng các thầy, cô đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ các phòng ban của Cục Quản lý tài nguyên nước – Bộ Tài nguyên và Môi trường, Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi, cung cấp số liệu cho tôi để thực hiện luận văn này
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự động viên to lớn về thời gian, vật chất và tinh thần mà gia đình và bạn bè đã dành cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn
Xin chân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
NGUYỄN TRỌNG TUẤN
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực, không sử dụng số liệu của tác giả khác khi chưa được công bố hoặc chưa được sự đồng ý Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác được trích dẫn nguồn trong luận văn khi sử dụng Tên và nội dụng luận văn không trùng và kết quả của luận văn chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
NGUYỄN TRỌNG TUẤN
Trang 5MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN I LỜI CAM ĐOAN II DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC HÌNH VII BẢNG CHỮ VIẾT TẮT IX
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG1-TỔNGQUANVỀHIỆNTRẠNGKHAITHÁCNƯỚCDƯỚI ĐẤTTRÊNĐỊABÀNTHÀNHPHỐHÀNỘI 6
1.1 Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng của việc khai thác nước dưới đất đến sự sụt lún mặt đất 6
1.1.1 Khai thác nước dưới đất quá mức 6
1.1.2 Xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất 8
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của việc khai thác nước dưới đất đến sụt lún đất trên thế giới và ở Việt Nam 9
1.2.1 Trên thế giới 9
1.2.2 Ở Việt Nam 10
CHƯƠNG2:ĐỊAĐIỂM,THỜIGIAN,CÁCHTIẾPCẬN 18
VÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 18
2.1 Địa điểm nghiên cứu 18
2.2 Thời gian nghiên cứu 18
2.3 Cách tiếp cận 18
2.3.1 Tiếp cận hệ thống 18
2.3.2 Tiếp cận liên ngành 19
2.4 Phương pháp nghiên cứu 21
2.4.1 Hồi cố tài liệu nguồn thứ cấp 21
2.4.2 Điều tra thực địa và nghiên cứu hiện trường 21 2.4.3 Phương pháp công cụ GIS để xử lý, số hóa dữ liệu, chuẩn bị số liệu cho mô hình số nước dưới đất, sử dụng phần mềm ArcGIS 10.1, Mapinfor
Trang 610.1, mô hình số địa chất thủy văn Vsual Modflow 21
2.4.4 Phương pháp chuyên gia 21
2.4.5 Xử lý số liệu 22
CHƯƠNG3:KẾTQUẢNGHIÊNCỨU 23
3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 23
3.2 Hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất khu vực thành phố Hà Nội 30
3.2.1 Hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất cấp nước kiểu công nghiệp 30
3.2.2 Hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất kiểu giếng UNICEP hộ gia đình 31
3.3 Kết quả xây dựng mô hình số 3D phân lớp địa chất công trình và địa tầng địa chất thủy văn 32
3.3.1 Mô hình số 3D phân lớp địa chất công trình 32
3.3.2 Mô hình 3D địa tầng địa chất thủy văn 35
3.4 Kết quả xây dựng, cân hiệu chỉnh mô hình dòng chảy nước dưới đất Modflow ở trạng thái dòng chảy ổn định 39
3.4.1 Các thiết lập xây dựng mô hình 39
3.4.2 Chạy, cân hiệu chỉnh mô hình MODFLOW ở trạng thái dòng chảy ổn định 44
3.5 Kết quả xác định co ngót tầng chứa nước do hạ thấp mực nước dưới đất bằng mô hình số Modflow + Sub ở trạng thái dòng chảy không ổn định 46
3.5.1 Chạy mô hình Modflow với trạng thái dòng chảy không ổn định 46
3.5.2 Chạy mô hình Modflow tích hợp module Sub ở trạng thái dòng chảy không ổn định để tính co ngót tầng chứa 49
3.6 Kết quả phân vùng và xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất 57
3.6.1 Bãi giếng Cáo Đỉnh 58
3.6.2 Bãi giếng Yên Phụ 60
3.6.3 Bãi giếng Mai Dịch 61
3.7 Đề xuất xây dựng các kịch bản khai thác nước dưới đất 66
Trang 73.7.1 Kịch bản khai thác hiện tại 66
3.7.2 Kịch bản khai thác theo quy hoạch nêu trong Quyết định 499/QĐ-TTg 67
3.7.3 Kịch bản khai thác giả định 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72
PHỤ LỤC 75
Trang 8DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Tổng lượng khai thác nước dưới đất của các bãi giếng khai thác nước dưới đất thuộc Công ty TNHH một thành viên nước sạch Hà Nội quản lý 28 Bảng 3.2 Số liệu khai thác nước dưới đất năm 2015 của từng bãi giếng thuộc Công
ty TNHH một thành viên nước sạch Hà Nội quản lý 29 Bảng 3.3 Định hướng khai thác nước dưới đất các nhà máy nước Hà Nội (Trích từ Quy hoạch cấp nước Thủ đô Hà Nội) 30 Bảng 3.4 Bảng code các lớp thạch học cột địa tầng địa chất từ Neogen đến Đệ tứ 37 Bảng 3.5 Bảng So sánh giá trị tính toán tổng co ngót của cả 3 tầng 55 Bảng 3.6 Bảng So sánh giá trị tính toán tổng co ngót của cả 3 tầng 56
Bảng 3.7 Tổng hợp giá trị co ngót (tính bằng cm) của các tầng chứa nước do mô
hình tính trong giai đoạn 2003 – 2012 57 Bảng 3.8 Tổng hợp kết quả phân tích đánh giá các kịch bản khai thác nước tại bãi giếng Cáo Đỉnh theo 2 chỉ tiêu tốc độ sụt giảm mực nước và tốc độ co ngót tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030 59 Bảng 3.9 Tổng hợp kết quả phân tích đánh giá các kịch bản khai thác nước tại bãi giếng Yên Phụ theo 2 chỉ tiêu tốc độ sụt giảm mực nước và tốc độ co ngót tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030 61 Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả phân tích đánh giá các kịch bản khai thác nước tại bãi giếng Mai Dịch theo 2 chỉ tiêu tốc độ sụt giảm mực nước và tốc độ co ngót tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030 62 Bảng 3.11 Ngưỡng khai thác nước dưới đất của từng bãi giếng trong khu vực nghiên cứu 64
Trang 9DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ hình phễu mực nước dưới đất hạ thấp khi khai thác 8 Hình 2.1 Bản đồ Địa chất thủy văn khu vực Thành phố Hà Nội 20 Hình 3.1 Sơ họa hình ảnh về giếng khai thác nước dưới đất kiểu Unicef trên địa bàn thành phố Hà Nội 31 Hình 3.2 Mô hình 3D phân lớp trầm tích đệ tứ theo các đặc tính ĐCCT trong vùng nghiên cứu 35 Hình 3.3 Vị trí các lỗ khoan thu thập và sử dụng để xây dựng mô hình địa chất thủy văn vùng nghiên cứu 36 Hình 3.4 Mô hình khối đặc 3 chiều địa tầng địa chất thủy văn 38 Hình 3.5 So sánh mặt cắt ĐCTV từ kết quả của 5 lỗ khoan của dự án hợp tác nghiên cứu VIETAS tại khu vực bãi giếng Nam Dư Vị trí D của mặt cắt VIETAS cách bờ trái sông Hồng 120 m 39 Hình 3.6 Phân chia 4 vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang và thẳng đứng của tầng chứa nước qh 40 Hình 3.7 Phân chia 7 vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang và thẳng đứng của tầng chứa nước qp 40 Hình 3.8 Phân chia 4 vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang và thẳng đứng của cách nước 41 Hình 3.9 Vị trí các điểm khống chế biên thủy lực đối với tầng chứa nước qh và qp Dọc theo từng đoạn biên nối giữa các điểm khống chế, giá trị biên được nội suy thuyến tính theo giá trị biên tại điểm khống chế 42 Hình 3.10 Phân vùng thấm bổ cập cho nước dưới đất và các hồ thấm bổ cập trong
mô hình dòng chảy nước dưới đất 43 Hình 3.11 Vị trí các giếng khoan khai thác nước tập trung và sản lượng khai thác (Flow rate m3/day) trong mô hình MODFLOW 44 Hình 3.12 Kết quả chạy mô hình MODFLOW vùng nghiên cứu ở trạng thái dòng chảy ổn đinh đối với tầng chứa nước qh và kết quả cân chỉnh mô hình tại 15 vị trí quan trắc 45
Trang 10Hình 3.13 Minh họa về biên áp lực của tầng chứa nước qh thay đổi theo mực nước sông quan trắc ở chân cầu Long Biên , lượng thấm bổ cập thay đổi theo lượng mưa ở vùng nội đô và lượng khai thác thay đổi theo mùa và năm theo kịch bản khai thác 2 tại một giếng khoan thuộc bãi giếng Yên Phụ 47 Hình 3.14 Toàn cảnh các phễu hạ thấp mực nước dưới đất tầng qh và tầng qp do khai thác nước dưới đất tại các thời điểm tháng 1/2000 và tháng 12/2012 theo kết quả tính toán của mô hình dòng chảy nước dưới đất trạng thái không ổn định 48 Hình 3.15 Diễn biến mực nước dưới đất tầng qh và tầng qp theo kịch bản 2 tại bãi giếng Ngô Sỹ Liên theo kết quả tính toán của mô hình MODFLOW 49 Hình 3.16 Sáu zone tính sụt lún theo thứ tự từ trên xuống: (i) zone Thượng Cát – Yên Phụ (ii) zone Mai Dịch – Ngọc Hà (iii) zone Thành Công – Ngô Sỹ Liên (iv) Zone Hạ Đình – Tương Mai – Lương Yên (v) zone Pháp Vân (vi) Zone Nam Dư 53 Hình 3.17 Diễn biến mực nước dưới đất ở bãi giếng Mai Dịch 53 Hình 3.18 Co ngót trong tầng chứa nước qh, tầng cách nước, tầng chứa nước qp và giá trị quan trắc sụt lún ở bãi giếng Mai Dịch 54 Hình 3.19 Diễn biến mực nước dưới đất ở bãi giếng Ngọc Hà 55 Hình 3.20 Co ngót trong tầng chứa nước qh, tầng cách nước, tầng chứa nước qp và giá trị quan trắc sụt lún ở bãi giếng Ngọc Hà 56 Hình 3.21 Diễn biến mực nước dưới đất tầng qp và Biến động mức co ngót của các tầng chứa tại trung tâm bãi giếng Cáo Đỉnh theo các kịch bản khai thác nước 59 Hình 3.22 Diễn biến mực nước dưới đất tầng qp và Biến động mức co ngót của các tầng chứa tại trung tâm bãi giếng Yên Phụ theo các kịch bản khai thác nước 60 Hình 3.23 Diễn biến mực nước dưới đất tầng qp và biến động mức co ngót của các tầng chứa tại trung tâm bãi giếng Mai Dịch theo các kịch bản khai thác nước 61 Hình 3.24 Phân bố các phễu hạ thấp mực nước dưới đất tầng qp vào cuối năm 2030 khi khai thác đạt ngưỡng 600.000 m3/ngày 65
Trang 11TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt
1 Nguyễn Kim Cương (1995), " Để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nước ngầm và sụt lún mặt đất của thủ đô Hà Nội ", Tạp chí Địa chất, Số 228, tr 25-28
2 Nguyễn Văn Đản và Trần Minh (1993), "Nghiên cứu lún đất do khai thác nước
dưới đất ở thành phố Hà Nội", Tạp chí KHKT Địa chất, Hà Nội, tr 7-9
3 Vi Quốc Hải (2007), Tiếp tục quan trắc và nâng cao độ chính xác xác định
chuyển dịch đới đứt gãy Sông Hồng bằng công nghệ GPS, Đề tài khoa học cấp
Viện KH&CN Việt Nam, Viện Địa chất, Hà Nội
4 Trần Văn Hoàng và Bùi Thị Bảo Anh (2000), "Mối liên quan giữa hiện tượng lún đất do khai thác nước dưới đất với đặc tính địa kỹ thuật của các trầm tích chưa
cố kết ở Hà Nội", Tạp chí Địa chất, Số 261, trang 79-85
5 Trần Mạnh Liểu và nnk (2005), Báo cáo tổng kết đề tài ― Đánh giá, dự báo trạng
thái địa kỹ thuật môi trường đô thị và kiến nghị các giải pháp phòng ngừa tai biến, ô nhiễm môi trường địa chất một số khu đô thị Hà Nội, Viện Khoa học Công
nghệ Xây dựng, Hà Nội
6 Phạm Quý Nhân (2004), Nghiên cứu đánh giá tiềm năng tài nguyên nước dưới
đất khu vực Hà Nội, khả năng suy thoái trữ lượng và chất lượng nước, xây dựng định hướng chiến lược khai thác hợp lý, bảo vệ môi trường phục vụ cho phát triển bền vững Thủ đô, Đề tài NCKH cấp thành phố Hà Nội Trường Đại học Mỏ Địa
chất Hà Nội, Hà Nội
7 Đặng Đình Phúc (2010), Tính toán mực nước hạ thấp trong vùng đang khai thác
cho tầng chứa nước có áp bán giới hạn, Báo cáo khoa học Trường Đại học Mỏ -
Địa chất, Hà Nội
8 Đặng Đình Phúc (2010), Cơ sở thủy động lực và phương pháp đánh giá trữ
lượng nước dưới đất, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội
9 Đặng Đình Phúc (2007), "Phương pháp tính toán mực nước hạ thấp dự báo trong
vùng đang khai thác cho tầng chứa nước vô hạn", Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ -
Địa chất, Số 10, tr 12-15
Trang 1210 Đặng Đình Phúc (2011), "Sử dụng phương trình tương quan giữa mực nước dưới đất và lưu lượng sông trong thời kỳ rút nước để xác định lưu lượng dòng ngầm trên sông", Tạp chí Thủy lợi, Số 2, tr 6-9
11 Đặng Đình Phúc và Nguyễn Trọng Tuấn (2014), "Quản lý hiệu quả và phát triển
bền vững tài nguyên nước Việt Nam", Tạp chí Môi trường, Số 10, tr 12
12 Nguyễn Huy Phương (chủ nhiệm đề tài) và nnk (2004), Báo cáo Thu thập,
kiểm chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu bổ sung lập bản đồ phân vùng đất yếu
Hà Nội phục vụ phát triển bền vững Thủ Đô, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội
13 Thủ tướng Chính phủ (2016), Quyết định số 805/QĐ-TTg ngày 12/3/2016 về
việc Phê duyệt Đề án điều tra, đánh giá việc khai thác, sử dụng nước dưới đất, tác động đến sụt lún bề mặt đất khu vực thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đồng bằng sông Cửu Long, định hướng quản lý, khai thác, sử dụng bền vững tài nguyên nước dưới đất, Chính phủ Nước CHXHCN Việt Nam, Hà Nội
14 Phạm Quang Vinh và nnk (2010), Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn
thám InSAR vi phân trong quan trắc sụt lún đất do khai thác nước ngầm, Báo cáo
tổng hợp đề tài cấp Bộ, Viện Địa chất, Hà Nội
15 Nguyễn Trọng Yêm (chủ nhiệm đề tài) và nnk (1992), Đặc điểm địa chất
đô thị thành phố Hà Nội, Viện Địa chất, Hà Nội
16 Công ty Kinh doanh nước sạch Hà Nội
17 Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước Quốc gia
Tài liệu tiếng Anh
Hueco Basin, El Paso, Texas, USA
to leveling data and monitoring by InSAR, University of Technology Malaysia,
Johor Bahru
study of Singur Block,West Bengal, India", International jour of
GEOMATICS AND GEOSCIENCES, Volume 2, No 2, India, pp 39-52
Trang 1321 Jörn H.N, S.A.Leake, D.L.Galloway, and A M.Wilson (2007)
MODFLOW-2000 Ground-Water Model - User Guide to the Subsidence and Aquifer-System Compaction (SUB) Package USGS Open-File Report, Germany
Mitigation in Bangkok and ItsVicinity, Department of Groundwater
Resources, inistry of Natural Resources and Environment of Thailand, Thailand
groundwater withdrawal in urban areas" , Geojournal, Canada, pp 232-246
24 Wadachi K (1940), Ground sinking in west Osaka, Rept Disaster
Prevention Research Institute, No 3, Japan
land subsidence in NorthEastern Saxony (Germany), International Mine Water
Assosiation, Germany