Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa, nước biển tới tài nguyên nước và đề xuất mô hình khai thác, bảo vệ tài nguyên nước tại đảo trường sa

ĐỖ THỊ THU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC MƯA, NƯỚC BIỂN TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH KHAI THÁC, BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC TẠI ĐẢO TRƯỜNG SA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội

ĐỖ THỊ THU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC MƯA, NƯỚC BIỂN TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH KHAI

THÁC, BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC TẠI ĐẢO TRƯỜNG SA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐỖ THỊ THU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC MƯA, NƯỚC BIỂN TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH KHAI

THÁC, BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC TẠI ĐẢO TRƯỜNG SA

Chuyên ngành : Địa chất thủy văn

Mã số : 60.44.63

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS PHAN THỊ KIM VĂN

Hà Nội - 2012

LỜI CAM ĐOAN

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

Tác giả luận văn

Đỗ Thị Thu

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CT BĐ-HĐ Chương trình Biển Đông – Hải đảo

ĐB –TN Đông Bắc – Tây Nam

ĐCCT Địa chất công trình

ĐCTV Địa chất thủy văn

EPA United States Enviromental Protection Agency

(Cơ Quan Bảo Vệ Môi trường Hoa Kỳ) IAHS International Association of Hydrological Sciences

(Hiệp hội Khoa học Thủy văn Quốc tế) KTTV Khí tượng thủy văn

MSL Mực nước biển trung bình

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

SOPAC South Pacific Applied Geoscience Commission

(Ủy ban khoa học địa chât ứng dụng Nam Thái Bình Dương)

TNN Tài nguyên nước

UNEP United Nations Environment Programme

(Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc) UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural

Organisation (Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hợp Quốc) USAID The United States Agency for International Development

(Cơ quan Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ)

MỤC LỤC

Lời cam đoan

MỞ ĐẦU 10

1 Tầm quan trọng của hải đảo 10

2 Tính cấp thiết của đề tài 10

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11

4 Mục đích của luận văn 11

5 Cơ sở khoa học và tài liệu 11

6 Nội dung của luận văn và phương pháp tổ chức thực hiện 12

7 Những điểm mới trong luận văn 12

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 12

9 Cấu trúc luận văn 13

10 Lời cảm ơn 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG ĐẢO 14

1.1.Định nghĩa và phân biệt đảo nhỏ và đảo rất nhỏ 14

1.2 Các dạng địa chất chung trên các đảo nhỏ 15

1.3 Các dạng nước có mặt trên đảo nhỏ và đảo rất nhỏ 16

1.4 Các vấn đề ở đảo nhỏ và đảo rất nhỏ 18

1.5 Các nghiên cứu thủy văn và các đánh giá tài nguyên nước 20

1.6 Tổng quan về các nghiên cứu địa chất ở đảo Trường Sa 21

CHƯƠNG 2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN ĐẢO 22

2.1 Vị trí địa lý 22

2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 23

2.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn 26

2.4 Đặc điểm thực vật 30

2 5 Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn 30

CHƯƠNG 3 CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC MƯA, NƯỚC BIỂN TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN ĐẢO TRƯỜNG SA 39

3.1 Đặc điểm tài nguyên nước trên đảo Trường Sa 39

3.2 Ảnh hưởng của nước mưa tới trữ lượng nước dưới đất 42

3.3 Đánh giá biến đổi chất lượng nước ngầm đảo Trường Sa 49

3.4 Xác định mặt ranh giới mặn – nhạt 59

CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ NHẰM PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC 64

4.1 Các giải pháp phát triển tài nguyên nước trên đảo Trường Sa 64

4.2.Hệ thống thu giữ nước mưa 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

Kết luận 84

Kiến nghị 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 92

DANH MỤC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH VẼ

1 Hình 2.1 Cột mốc đảo Trường Sa, ảnh nguồn Nguyễn Hưng 18

2 Hình 2.2 Sơ đồ vị trí quần đảo Trường Sa, nguồn internet 19

4 Hình 2.4 Các yếu tố khí tượng trung bình nhiều năm trạm Trường Sa 23

6 Hình 2.6 Sự hình thành các đảo san hô theo thuyết "lún đáy" của

7 Hình 2.7 Thuyết của Darwin diễn giải bởi Press & Siever 27

8 Hình 2.8 Thuyết hình thành các đảo san hô trên miệng núi lửa của Quoy và

9 Hình 2.9 Thuyết hình thành các đảo san hô của Agassiz đặt quan trọng

10 Hình 2.10 Thuyết hình thành các đảo san hô của Murray 29

11 Hình 2.11 Thuyết hình thành đảo san hô với gió mùa của Krempf 29

12 Hình 2.12 Mặt cắt địa chất địa mạo phía đông nam đảo Trường Sa 31

13 Hình 2.13 Vết lộ trầm tích san hô trên vách hố đào phía đông Trường

14 Hình 2.14 Vết lộ trầm tích san hô trên vách hố đào phía tây Trường Sa 31

16 Hình 2.16 Cột địa tầng tổng hợp địa chất thủy văn trên đảo Trường Sa 33

17 Hình 3.1 Sơ đồ thấu kính nước nhạt trên các đảo nhỏ 35

19 Hình 3.3 Đồ thị quan hệ giữa lượng mưa và lượng bổ cập cho nước

20 Hình 3.4 Dòng chảy nước nhạt trong các đảo nổi 46

21 Hình 3.5 Đồ thị piper thể hiện quá trình nhạt hóa, mặn hóa và hỗn hợp 49

22 Hình 3.6 Đồ thị Mercado quan hệ giữa Na/Cl và Cl 49

23 Hình 3.7 Sơ đồ phân bố vị trí các giếng quan trắc và lấy mẫu trên đảo

24 Hình 3.8 Đồ thị piper biểu diễn thành phần hóa học nước dưới đất đảo

25 Hình 3.9 Các tỷ số đặc trưng theo độ tổng khoáng hóa 52

26 Hình 3.10 Quan hệ giữa các cation theo theo độ tổng khoáng hóa 52

27 Hình 3.11 Quan hệ giữa các anion theo độ tổng khoáng hóa 53

28 Hình 3.12 Đồ thị Marcado, thể hiện quan hệ giữa tỷ số Na/Cl theo hàm

29 Hình 3.13 Quan hệ tỷ số SO4 /Cl và hàm lượng Cl trên đảo Trường Sa 54

30 Hình 3.14 Quan hệ giữa tỷ số Mg/Na theo Cl trong các mẫu nước đảo

31 Hình 4.1 Mô hình thu hứng nước mưa trên mái nhà 62

32 Hình 4.2 Mô hình bể chứa nước dưới đất tại Nhật Bản 66

34 Hình 4.4 Tổng quan hệ thống thu nước từ đường bằng về giếng đào

35 Hình 4.5.Cấu tạo giếng đào để bổ sung nước vào tầng chứa nước 68

36 Hình 4.6 Phân bố thủy đẳng cao trên đảo Trường Sa 72

38 Hình 4.8 Vị trí dự kiến thiết kế hành lang khai thác nước, sơ đồ bố trí

40 Hình 4.10 Tham khảo một số hình ảnh xây dựng hành lang khai thác

41 Hình 4.11 Mô phỏng mặt nơi khai thác với lưu lương qd đặt song

42

Hình 4.12 Lỗ khoan gần bờ biển, S là điểm đáy và G là đầu của mặt

ranh giới Nếu G ở phía gần biển so với S, nước mặn không vào lỗ

khoan, điểm G từ Q=0 ( đường cong a) tới lỗ khoan khai thác ( đường

cong d), đường cong c tương ứng với điều kiện giới hạn khi G trùng

với S

79

43 Hình 4.13 Tổng quan thiết kế hệ thống hành lang thu nước đảo Trường

44 Sơ đồ địa chất Trường Sa, tỷ lệ 1: 1000

45 Sơ đồ thiết kế hành lang khai thác nước

DANH MỤC BẢNG BIỂU

1 Bảng 3.1.Trữ lượng nước ngầm trên các đảo khảo sát 39

2 Bảng 3.2 Kết quả phân tích thành phần nước ngầm đảo Trường Sa 40

3

Bảng 3.3 Điểm bão hòa nước và điểm héo của một số loại đất (%

4

Bảng 3.4.Kết quả tính toán bốc hơi tiềm năng theo 2 công thức

Thornthwaite và chảo bốc hơi tính toán cho năm 2010 45

5

Bảng 3.5 Cân bằng nước cho đảo Trường Sa không có dòng thoát

6

Bảng 3.6 Các tỷ số nồng độ và ý nghĩa của chúng về mặt kiểm soát

7 Bảng 3.7 Các tỷ số đặc trưng theo kết quả phân tích mẫu 51

8 Bảng 3.8 thể hiện mối quan hệ giữa nước nhạt và độ sâu đến mặt

9 Bảng 4.1 Hệ số dòng thoát cho một số bề mặt thu nước khác nhau 65

11 Bảng 4.3 Hình dạng và vật liệu thường sử dụng để xây dựng 66

MỞ ĐẦU

1 Tầm quan trọng của hải đảo

Trong khi tài nguyên trên đất liền dần sút giảm, dân số vẫn gia tăng nhanh chóng, loài người đang kéo nhau đổ xô ra khai thác biển cả GS Sơn Hồng Đức [4] đã viết: Nếu thế kỷ XIX là kỷ nguyên của việc chiếm cứ và khai thác các lục địa, thì nửa sau thế kỷ thứ XX là lúc mà tài nguyên thiên nhiên trên các đất nổi đã suy giảm Các nhà địa lý kinh tế thế giới bắt đầu chú ý đến vùng "đất ngầm", nghĩa là thềm lục địa hay đáy đại dương Nhất là sau hội nghị Caracas về "Luật Biển" 1974 thì khuynh hướng chung cho rằng quan niệm lãnh hải của thế kỷ XIX nay đã lỗi thời"

GS Sơn Hồng Đức cũng nói đến tầm quan trọng của hải đảo "Cha ông chúng ta, với lòng can đảm vô biên, chí mạo hiểm vô cùng đã để lại cho con cháu ngày nay một dãy giang sơn gấm vóc gồm lãnh thổ lục địa và những quần đảo trong Biển Đông và vịnh Thái Lan

Các đảo tiền tiêu, như tên gọi đứng đầu trong hệ thống quốc phòng ngoài biển Trên các đảo có thể lập những căn cứ kiểm soát vùng biển, vùng trời nước ta, kiểm tra hoạt động của tàu, thuyền, bảo đảm an ninh quốc phòng, xây dựng kinh tế, bảo

vệ chủ quyền và toàn vẹn lãnh thổ của đất nước ta Đó là các đảo, quần đảo như: Hoàng Sa, Trường Sa, Chàng Tây, Thổ Chu, Phú Quốc, Côn Đảo, Phú Quý, Lý Sơn, Cồn Cỏ, Cô Tô, Bạch Long Vĩ

2 Tính cấp thiết của đề tài

Quần đảo Trường Sa là một huyện đảo của tỉnh Khánh Hòa, nhưng cách xa đất liền, có vị trí chiến lược cả về chính trị và kinh tế của cả nước Tuy nhiên các công trình nghiên cứu về Trường Sa hiện nay còn rất hạn chế Do vậy cần các

nghiên cứu để phục vụ cho an sinh và quốc phòng

Nằm trong khu vực có lượng mưa không ít, nhưng luôn trong tình trạng thiếu nước sinh hoạt và ăn uống, hiện tượng nhiễm mặn ngày càng gia tăng do vậy cần thiết phải tìm ra giải pháp khai thác bền vững và bảo vệ tài nguyên nước (TNN)

Là một đảo quan trọng nhất của quần đảo Trường Sa hiện đang có số chiến sĩ

và người dân tập trung khá đông Tuy nhiên lượng nước sinh hoạt cung cấp cho đảo vẫn chủ yếu được cung cấp từ đất liền, chưa có nhiều công trình nghiên cứu phát triển tài nguyên nước một cách hiệu quả và bền vững Để có thể đưa ra các giải pháp phát triển tài nguyên nước một cách hiệu quả và bền vững, học viên đã lựa

chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nước mưa, nước biển tới tài nguyên nước và đề xuất mô hình khai thác, bảo vệ tài nguyên nước tại đảo Trường Sa”

nhằm đưa ra được mô hình khai thác hiệu quả tài nguyên nước tại đảo Trường Sa nơi đang rất khó khăn về tài nguyên nước

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là nước mưa, nước biển và nước dưới đất trong tầng chứa nước không áp tại đảo Trường Sa

4 Mục đích của luận văn

Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới nguồn nước trên các đảo nổi san hô,

cụ thể là đảo Trường Sa thuộc quần đảo Trường Sa

Đề xuất giải pháp khai thác bền vững và bảo vệ tài nguyên nước trên các đảo san hô thuộc quần đảo Trường Sa

5 Cơ sở khoa học và tài liệu

Nghiên cứu cân bằng nước là một công việc quan trọng, từ đây có thể đánh giá được lượng nước cung cấp cho nước dưới đất Các đảo nhỏ có cơ hội để nghiên cứu vòng tuần hoàn thủy văn đầy đủ trong một vùng được hạn chế Trong luận văn đã

sử dụng kết quả nghiên cứu của các đề tài:

- Các kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu toàn cầu đối với sự biến động của quần đảo Trường Sa thuộc chương trình “Biển Đông - Hải đảo” do TS Phan Thị Kim Văn, Viện Địa chất, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam chủ trì thực hiện từ năm 2009

 2011;

- Những kết quả nghiên cứu nước ngầm trên đảo Trường Sa, Nguyễn Văn Lương, Bùi Thị Xuân, Bùi Thị Nhanh, Phân viện Hải Dương Học tại Hà Nội

- Tài liệu khí tượng thủy văn tại trạm Trường Sa, đài KTTV Nam Trung Bộ

- Tài liệu từ Internet

6 Nội dung của luận văn và phương pháp tổ chức thực hiện

6.1 Nội dung vấn đề cần giải quyết trong luận văn

- Các ảnh hưởng của nước mưa tới trữ lượng nước ngầm đảo Trường Sa

- Các ảnh hưởng của nước biển tới chất lượng của nước ngầm đảo Trường Sa

- Đề xuất giải pháp khai thác và bảo vệ tài nguyên nước phù hợp với điều kiện

tự nhiên và kinh tế ở các đảo nổi thuộc quần đảo Trường Sa

6.2 Phương pháp tổ chức thực hiện

Phương pháp thu thập, tra cứu và thừa kế truyền thống các tài liệu nghiên cứu trước đây đã được công bố;

Phương pháp điều tra khảo sát địa chất, địa chất thủy văn;

Phương pháp tính toán địa chất thủy văn;

Phương pháp địa thống kê

7 Những điểm mới trong luận văn

- Xác định được mối quan hệ giữa nước mưa và nước dưới đất, đánh giá được lượng nước mưa bổ sung cho nước dưới đất

- Đánh giá được tác động của nước biển tới chất lượng của nước nhạt trong thấu kính trên đảo Trường Sa

- Đưa ra được một số giải pháp phát triển tài nguyên nước trên đảo có tính ứng dụng cao, chi phí thấp, tận dụng được nguyên liệu, nhân lực địa phương và không đòi hỏi người có chuyên môn cao

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

8.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ góp một phần vào nghiên cứu tài nguyên nước trên đảo Trường Sa nói riêng và quần đảo Trường Sa nói chung đang còn nhiều hạn chế, kết quả đã làm sáng tỏ về mặt khoa học các tác động của tự nhiên tới tài nguyên nước của đảo

Đề ra một số giải pháp phát triển tài nguyên nước trên đảo, tận dụng tối đa lợi thế của đảo, tránh làm thất thoát tài nguyên

8.2 Ý nghĩa thực tiễn

Góp một phần vào nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nước mưa, nước biển tới tài nguyên nước tại đảo Trường Sa, đưa ra một số giải pháp khai thác, phát triển tài nguyên nước trên đảo có khả năng ứng dụng cao, giá thành thấp và tận dụng được nguyên liệu, nhân lực địa phương, góp phần nâng cao đời sống, đảm bảo an ninh quốc phòng

9 Cấu trúc luận văn

Nội dung của luận văn bao gồm 89 trang, trong đó có 12 bảng biểu và 45 hình

vẽ, phông chữ Times New Roman, cỡ chữ 13; lề trái 3,5 cm, phải 2cm, trên 3,5 cm

và lề dưới 3 cm

10 Lời cảm ơn

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất thủy văn - Khoa Địa chất Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Phan Thị Kim Văn

Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ từ phía Bộ môn Địa chất thủy văn, Khoa Địa chất, Phòng Đào tạo sau Đại học, Ban giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, Ban lãnh đạo Trung tâm nghiên cứu các vấn đề về Nước thuộc Viện Địa chất – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, sự giúp đỡ của đồng nghiệp chính những sự quan tâm, động viên, giúp

đỡ quý báu trên đã giúp học viên hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Nhân dịp này, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS Phan Thị Kim Văn là người hướng dẫn khoa học cho học viên và tận tình chỉ bảo, giúp học viên thực hiện hoàn thành công trình nghiên cứu này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG ĐẢO

1.1 Định nghĩa và phân biệt đảo nhỏ và đảo rất nhỏ

Về sau, diện tích giới hạn cho các đảo nhỏ được lựa chọn trong hội thảo tài nguyên nước ở các đảo nhỏ, chủ yếu là Thái Bình Dương [20] là 5000 km2 Diện tích này đã được lựa chọn loại trừ các đảo có các sơ đồ trữ nước mặt tiềm năng hoặc thực sự

Các đảo rất nhỏ

Cần phân biệt giữa các đảo nhỏ và các đảo rất nhỏ Các đảo rất nhỏ rất hạn chế phát triển tài nguyên nước nhạt do kích thước nhỏ bé của chúng Các đảo này bao gồm các đảo thấp nhỏ ở biển Caribean và các đảo san hô vòng ở Thái Bình Dương,

Ấn Độ Dương nơi mà nước mặt không tồn tại ở trong các thành tạo có thể khai thác được và tài nguyên nước nhạt rất hạn chế Ở các đảo này, theo các quan điểm thông thường cung cấp nước nhạt hạn chế trong 2 dạng chủ yếu là phát triển nước ngầm

và thu giữ nước mưa

Mặc dù không có ý áp dụng định nghĩa một cách cứng nhắc, các đảo rất nhỏ

nhìn chung có diện tích không quá 100 km2 hoặc chiều rộng không quá 3 km [24]

Ở các đảo rất nhỏ, các kết quả nghiên cứu về đánh giá, phát triển và quản lý TNN thường tùy vào điều kiện riêng của từng đảo, trong khi đó có thể có một số phạm vi khá tổng quát thành các nhóm hoặc quần đảo để có kích thước lớn hơn Trong tất cả các trường hợp, các nghiên cứu đạt được về thủy văn và phát triển TNN với các điều kiện lục địa không thể ứng dụng cho các đảo được mà trước tiên phải đánh giá các đặc điểm thủy văn riêng biệt hiện có ở từng đảo

Hiện nay có nhiều đảo nhỏ và đảo rất nhỏ trên thế giới, chúng được tìm thấy

ở tất cả các đại dương, hầu hết ở biển, hồ và sông lớn Gần như không thể đưa ra danh sách đầy đủ các đảo nhỏ vì có quá nhiều đảo và có sự biến động theo sự thay đổi của thủy triều nên công việc này chưa bao giờ được hoàn thành

1.2 Các dạng địa chất chung trên các đảo nhỏ

Phân chia các đảo nhỏ có thể dựa trên phân tích nguồn gốc đảo, thành phần thạch học, tính thấm của đất đá, mức độ xâm nhập mặn và vĩ độ

[21],[29],[46],[48] Dưới đây là phân chia các đảo theo thành phần thạch học bao

hô vòng thường rất nhỏ, nhỏ hơn 100 km2

1.3 Các dạng nước có mặt trên đảo nhỏ và đảo rất nhỏ

1.3.1.Các dạng tồn tại của nước

Xét theo tiêu chí chất lượng nước thì nước trên các đảo nhỏ có cả nước mặn

và nước nhạt Khi độ mặn thấp thì có thể coi là nước nhạt Nước nhạt nếu không

ô nhiễm hóa học và sinh học có thể được sử dụng để ăn uống và sinh hoạt Nước

có hàm lượng muối cao, từ hơi mặn tới rất mặn (nước biển) thường thấy ở trên các đảo nhỏ, đôi khi nước có hàm lượng muối rất cao, cao hơn nhiều so với nước biển cũng có thể xuất hiện Đối với phát triển tài nguyên nước con người quan tâm tới nước nhạt hơn

1.3.2.Các dạng tồn tại nước nhạt

Nước nhạt ở các đảo nhỏ có thể xuất hiện tự nhiên hoặc nhân tạo từ các phương pháp xử lý nước khác nhau

Sự xuất hiện nước tự nhiên

Tất cả nước trong tự nhiên đều bắt nguồn từ nước mưa Các dạng nước nhạt xuất hiện tự nhiên có thể theo 3 dạng: nước mưa, nước mặt và nước ngầm

Nước mưa ở các đảo nhỏ có thể xuất hiện là mưa, tuyết, ngưng tụ sương, sương mù và nhiều dạng khác Mưa rơi là dạng phổ biến nhất của mưa Đảo Trường Sa thuộc khu vực nhiệt đới ẩm nên mưa rơi là chính

Nước mưa thường được thu lại trên các bề mặt nhân tạo và đôi khi ở các bề mặt tự nhiên, đây là nguồn nước được sử dụng để ăn uống và các mục đích khác Nước mặt thường xuất hiện ở các đảo cao, nhỏ thành các dòng sông, suối, mạch nước chảy quanh năm hoặc tạm thời Các dòng sông, suối, mạch nước chảy quanh năm chủ yếu ở các đảo núi lửa cao nơi có đá núi lửa rất rắn chắc không có khả năng thấm nước Chúng cũng tồn tại ở đảo đá vôi Trong nhiều trường hợp,

có nhiều lưu vực sông nhỏ, được tạo nên để đánh giá mức độ khó khăn của tài nguyên nước mặt còn hầu hết các đảo nhỏ không có dòng chảy Các phá nước nhạt và các hồ nhỏ nhìn chung rất hiếm nhưng được tìm thấy ở một số đảo nhỏ Chúng có thể xuất hiện ở miệng của núi lửa đã tắt hoặc chỗ trũng của địa hình, hầu hết các hồ và phá trên đảo nhỏ là nước lợ

Nước ngầm xuất hiện ở trên các đảo nhỏ thành 2 loại của tầng chứa nước: nước có áp và nước không áp trong các thấu kính Tầng chứa nước có áp thường xuất hiện trên các lớp có áp nằm ngang nhưng cũng bị hạn chế thành từng ngăn do hệ thống các đai mạch núi lửa thẳng đứng Một số tầng chứa nước

có áp lực “ artersian” Các thấu kính không áp có thể xuất hiện cả ở các đảo cao

và đảo thấp trong các thành tạo tầng chứa nước ven biển hoặc các thấu kính nước nhạt nằm trên nước biển Một số thấu kính nước nhạt có chiều dày khoảng

20 m có khi còn sâu hơn; ở các đảo san hô thấp, thấu kính nước nhạt thường mỏng hơn

Lớp nước chuyển tiếp giữa nước biển và thấu kính nước nhạt là lớp nước mặn chuyển tiếp Chiều dày của lớp nước mặn chuyển tiếp phụ thuộc cả vào điều kiện tự nhiên (tính thấm của các thành tạo địa chất, thủy triều, sự biến động của các yếu tố

bổ cập và các yếu tố khác) và các ảnh hưởng nhân tạo (khai thác nước) Cả hai lớp nước nhạt và lớp nước chuyển tiếp đều không ổn định; chúng biến đổi theo không gian (mặt cắt đảo) và theo thời gian (ảnh hưởng khí hậu hoặc kiểu mưa rơi)

1.3.3 Các nguồn nước nhạt khác

Khi các điều kiện khí hậu, địa chất và các điều kiện khác không thuận lợi cho xuất hiện nước nhạt thì rất cần sử dụng các phương pháp “nhân tạo” để cung cấp nước nhạt cho đảo nhỏ

Hiện nay xử lý thành nước nhạt từ nước có hàm lượng muối cao (khử muối) hoặc nước đã qua sử dụng (tái sử dụng nước thải) cũng đã được thực hiện nhiều nơi trên thế giới Khử muối làm giảm hàm lượng muối trong nước biển hoặc nước lợ thành nước uống Ngày nay một số phương pháp khử muối thành công dựa trên quá trình chưng cất hoặc kỹ thuật màng thấm Các đảo nhỏ xung quanh đều là nước biển là nguồn tiềm năng cung cấp nước cho quá trình khử mặn, phương pháp này phụ thuộc vào kinh tế để mở rộng và duy trì hoạt động

Tương tự, xử lý nước thải theo quan điểm kỹ thuật có thể thực hiện cho một số mục đích Nước thải bao gồm nước cống rãnh, nước thải công nghiệp và dòng thoát mưa bão Sự cần thiết phải bảo vệ môi trường tự nhiên tránh ô nhiễm từ nước thải

đã dẫn đến phát sinh các kỹ thuật làm sạch Thực hiện xử lý nước thải và tái sử dụng sau đó là một cách thức cung cấp nước nhạt (nhưng không uống được), chủ yếu do yếu tố kinh tế Đối với mục đích ăn uống, việc thực hiện không chỉ chịu ảnh hưởng bởi yếu tố kinh tế mà còn phải xem xét yếu tố sức khỏe cộng đồng và tính thẩm mỹ do đó rất hiếm khi được sử dụng

Trong cả 2 phương pháp thì nguồn nước nhạt tự nhiên là quan trọng hơn và là giải pháp đơn giản hơn Trong đó các đảo nhỏ thường tách biệt với đất liền, các đường ống dưới biển có thể là một giải pháp thực tế Nhưng đối với các đảo ở xa như đảo Trường Sa vận chuyển nước bằng tàu hoặc sà lan là một giải pháp đang được sử dụng hiện nay

Các kỹ thuật tăng cường nước nhạt bao gồm bổ cập nhân tạo và thay đổi thời tiết là giải pháp có trình độ kỹ thuật cao Nước thu được từ các nguồn khác nhau và

sử dụng cho nhiều mục đích cũng cần được xem xét tới

1.4 Các vấn đề ở đảo nhỏ và đảo rất nhỏ

Các đảo nhỏ và đảo rất nhỏ có các đặc điểm riêng biệt về điều kiện tự nhiên, nhân khẩu học Diện tích của chúng vô cùng hạn chế, thiếu các nguồn tài nguyên thiên nhiên (đất nông nghiệp, nước sạch, khoáng sản và các nguồn tài nguyên thông thường khác), địa chất và quá trình tạo núi phức tạp, tách biệt

1.4.1.Các điều kiện môi trường

Các đảo nhỏ có điều kiện riêng biệt và dễ bị mất đất, thường rất dễ phải hứng chịu điều kiện thời tiết cực đoan như là các thảm họa tự nhiên Ảnh hưởng của biển lớn hơn rất nhiều so với trong đất liền và các đảo lớn, đã có rất nhiều đảo đang bị phá hủy Hiện nay nước biển dâng do hiệu ứng nhà kính [44], sự ấm lên toàn cầu từ

sự tăng lên của lượng CO2 và các khí nhà kính khác [18], điều này liên quan tới rất

nhiều quốc gia đảo, phần lớn là các đảo san hô vòng và các đảo thấp [30],[34],[47] Các điều kiện không khí ăn mòn vì nước biển có tính ăn mòn làm cho các thiết bị

và vật liệu rất nhanh bị hư hỏng

1.4.2.Trữ lượng nước

Các vấn đề về trữ lượng nước tăng lên do các điều kiện khó khăn như là mưa

thất thường và các điều kiện địa chất như các đá có tính thấm quá lớn (đá nguồn gốc núi lửa hoặc hang hốc karst) hoặc các đá không thấm nước hoặc các đặc điểm địa hình không phù hợp cho phát triển tài nguyên nước mặt Trong những trường hợp này thường không có nước nhạt thường xuyên

Các dòng sông, mạch nước thường xuyên xuất hiện chỉ ở những nơi lượng mưa rơi tương đối cao và phân bố khá đều cả năm, nơi địa hình thuận lợi và các điều kiện địa chất phù hợp Trong hầu hết các trường hợp dòng chảy tự nhiên lớn hơn vài chục l/s là rất hiếm Các lưu vực sông thường có số lượng lớn nhưng kích thước và lưu lượng điều chỉnh hạn chế Ở một số đảo cao có các điều kiện địa hình và thủy văn phù hợp cho xây dựng các nơi tích trữ nước

Chu kỳ thời gian của hệ thống nước ngầm ở hầu hết các đảo thường rất ngắn, nhìn chung vài năm nhưng có thể ngắn hơn một năm Do đó, các thấu kính nước nhạt và các tầng chứa nước nằm trên có thể bị suy giảm vào mùa khô nơi mà không có nguồn nước nhạt nào Điều này làm tăng áp lực lên quá trình khai thác nước từ các thấu kính và càng thúc đẩy quá trình xâm nhập mặn nếu không có sự điều chỉnh khai thác và bảo vệ tài nguyên nước Ở một số đảo đá vôi có địa hình cao, các đá có tính thấm quá lớn nên không hình thành nên thấu kính nước nhạt và nước mặt

khỏe cộng đồng

Các đảo ở vùng nhiệt đới ẩm thường phải hứng chịu những trận mưa như trút nước Khi mưa lớn kết hợp với các yếu tố địa phương như địa hình dốc, các kênh sông ngắn, phá rừng kết hợp với đất dễ xói lở gây ra lắng bùn ở nơi tích trữ nước hậu quả làm giảm khả năng chứa nước và giảm chất lượng nước (do độ đục cao) Ở một số đảo, bùn có thể phải lấy lên ở cuối mỗi mùa mưa Độ đục cao có thể dẫn tới không thể cung cấp nước được nữa hoặc phải có nơi xử lý hoặc làm mất thời gian

và tiền bạc để xử lý nước

1.5 Các nghiên cứu thủy văn và các đánh giá tài nguyên nước

Các nghiên cứu thủy văn dựa trên các khái niệm và các tiêu chuẩn thích hợp đối với các đảo lớn, trên lục địa và thường được tiến hành ở các đảo nhỏ Thường thì sự thiếu kỹ năng của người dân địa phương và cần sự giúp đỡ ở bên ngoài bao gồm các chuyên gia và thiết bị để tiến hành các nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước ở các đảo nhỏ, việc này thường vừa khó khăn vừa tốn kém

Khó khăn của các đảo nhỏ là sử dụng các số liệu nghiên cứu thủy văn từ các đảo lớn hoặc ở lục địa Các đảo nhỏ có thể gồm các đảo riêng biệt, trong một số trường hợp thuận lợi khu vực nghiên cứu tương đồng với tài nguyên nước của đảo khác thì có thể sử dụng các số liệu nghiên cứu này và có thể thực hiện các chương trình quản lý và phát triển tài nguyên nước

1.6 Tổng quan về các nghiên cứu địa chất ở đảo Trường Sa

Ở một số đảo nhỏ, tài nguyên nước đã được phát triển một cách kinh tế và hiệu quả Tuy nhiên, ở hầu hết các đảo nhỏ các dự án phát triển tài nguyên nước không đạt được mục đích của họ do công nghệ, thiết kế và vật liệu không phù hợp với môi trường, do văn hóa của người dân địa phương hoặc do chi phí hoạt động và duy trì quá lớn Ở các quốc gia đảo nhỏ thì tình trạng càng trầm trọng thêm do thiếu người có khả năng, nguồn tài chính hạn hẹp và thực tế các phần đất ở xa thường bị cô lập

Thông thường rất khó sử dụng được những người tại địa phương để phát triển tài nguyên nước Trong nhiều trường hợp, các kỹ thuật viên có kinh nghiệm và các chuyên gia phải tập trung giải quyết các vấn đề bảo vệ và quản lý tài nguyên nước Tuy có nhiều khó khăn so với nghiên cứu thủy văn trong đất liền, đảo Trường Sa cũng đã được nghiên cứu từ thời Pháp, tuy nhiên không được nghiên cứu một cách chi tiết về tài nguyên nước nhạt Một số kết quả nghiên cứu đáng chú ý về đảo Trường Sa nói riêng và quần đảo Trường Sa nói chung bao gồm:

Đỗ Tuyết và nnk, 1978, nghiên cứu địa mạo quần đảo Trường Sa

Nguyễn Biểu, 1985, nghiên cứu đặc điểm địa chất quần đảo Trường Sa

Trần Đức Thạnh, 1989, nghiên cứu địa chất và lịch sử địa chất quần đảo Trường Sa

Trần Văn Hoàng, 1992, nghiên cứu một số đặc điểm địa chất công trình và địa chất thủy văn đảo Trường Sa

Vũ Ngọc Quang, 1998, nghiên cứu một số đặc điểm tự nhiên và các điều kiện hình thành quần đảo Trường Sa

Phan Thị Kim Văn, 2012, nghiên cứu sự ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu toàn cầu đối với quần đảo Trường Sa

CHƯƠNG 2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN ĐẢO

2.1 Vị trí địa lý

Đảo Trường Sa nằm trong phạm vi 80 38’30” vĩ độ Bắc, 1110 55’55” kinh độ Đông là một phần của Biển Đông, nằm ở trung tâm thuộc quần đảo Trường Sa

Hình 2.1 Cột mốc đảo Trường Sa, ảnh nguồn Nguyễn Hưng

Về đơn vị hành chính, khu vực Đảo Trường Sa thuộc xã Trường Sa, huyện Trường Sa, tỉnh Khánh Hoà, hiện nay trên đảo Trường Sa đã có các cư dân và các chiến sĩ làm việc và sinh sống

Quần đảo Trường Sa ở về phía Đông Nam nước ta từ vĩ độ 6030’12000 Bắc; kinh độ 111030’117030’ Đông, gồm khoảng 148 hòn đảo (trong đó có 23 đảo nổi),

đá, cồn san hô và bãi san hô, nằm rải trên một vùng biển rộng từ Tây sang Đông khoảng gần 350 hải lý, từ Bắc xuống Nam khoảng hơn 360 hải lý, chiếm một diện tích biển khoảng từ 160.000  180.000 km2 Đảo gần đất liền nhất là đảo Trường Sa cách vịnh Cam Ranh (Khánh Hoà) khoảng 250 hải lý, cách đảo gần đảo Hải Nam (Trung Quốc) nhất cũng khoảng trên 600 hải lý và cách đảo Đài Loan khoảng 960 hải lý

Hình 2.2 Sơ đồ vị trí quần đảo Trường Sa, nguồn internet

Quần đảo Trường Sa không có đất trồng trọt và không có dân bản địa, có khoảng hai mươi đảo Các nguồn lợi thiên nhiên gồm: cá, phân chim và tiềm năng dầu mỏ, khí đốt chưa được xác định Ngoài nghề cá, các hoạt động kinh tế khác bị kiềm chế do tranh chấp chủ quyền Do nằm gần khu vực lòng chảo trầm tích chứa nhiều dầu mỏ và khí đốt, quần đảo Trường Sa có tiềm năng lớn về dầu khí Hiện địa chất vùng biển này vẫn chưa được khảo sát nhiều và chưa có các số liệu đánh giá đáng tin cậy về tiềm năng dầu khí và các loại khoáng sản khác Các khảo sát khác nhằm phục vụ kinh tế và thương mại còn ít được thực hiện

2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Về mặt hình thái, đảo Trường Sa gồm 2 phần: phần đảo nổi và phần đảo chìm Phần đảo nổi có hình tam giác, chiều dài cạnh dài của đảo đạt 750 m, chiều rộng (đường cao của tam giác) đạt tới 370 m Phần mặt đảo dài 675 m, rộng 340 m Hình thái của đảo nằm theo hướng ĐB - TN, phần đảo nổi có diện tích khoảng 110.000

m2 Bề mặt của đảo nổi nhìn chung là bằng phẳng, chỗ thấp nhất khoảng 2,83,0 m rất thuận lợi cho tích trữ nước nhạt Sườn bờ đảo (giữa phần đảo nổi và đảo chìm)

thường xuyên chịu tác động của sóng, dòng chảy , độ dốc trung bình 1015, một vài nơi có vách dốc 4550 Chiều rộng của sườn bờ này thay đổi từ 525 m

Phần chìm nông dưới mặt nước, còn gọi là hành lang đảo Hành lang đảo có hình dáng gần giống phần đảo nổi và có chiều rộng không đều nhau Ở phía Đông, Đông Nam và Nam của đảo, vành đai có chiều rộng trung bình khoảng 200 m, có chỗ chỉ rộng 140 m Vào thời gian triều rút thấp nhất, vành đai ở phía này luôn bị chìm không nổi lên mặt nước Trong khi đó ở phía Đông Bắc vòng sang Bắc và vòng sang Tây, Tây - Tây Nam, vành đai san hô chìm này rộng hơn và vào thời gian triều thấp đôi nơi lộ ra trên mặt nước

Hình 2.3 Đảo Trường Sa, nguồn internet

Bề mặt của phần đảo chìm, nhìn chung thoải dần xuống độ sâu 310 m và ở ngoài của vành đai dốc nhanh xuống 80100 m, sau đó dốc đứng đổ xuống đáy đại dương, tạo ra vách đứng sâu 9001000 m Trên bề mặt của vành đai thường có những rãnh hẹp theo chiều song song hoặc thẳng góc với đường bờ, càng ra rìa ngoài của vành đai các rãnh thường thẳng góc với đường mép nước của vành đai đổ

ra sườn dốc đứng với kích thước rãnh rộng 12 m, sâu 45 m hoặc hơn nữa tạo ra một hệ thống rãnh ngầm kỳ ảo xuống biển sâu Các rãnh này là con đường chủ yếu đưa các vật liệu bị xói lở xuống biển sâu dưới tác động của dòng chảy Từ bản đồ địa hình và mặt cắt địa hình phần ngập nước của đảo Trường Sa ta thấy:

Khu vực cầu cảng Trường Sa là nơi duy nhất của đảo có thể coi như không

có hành lang đảo Từ mép đảo trở ra đến độ sâu 30 m, bề mặt địa hình thay đổi đột ngột: Cách mép đảo khoảng 25 m độ sâu đáy đã đạt tới 5 m, bề mặt địa hình khá dốc, độ dốc đáy đạt I = 0,2; từ độ sâu 5 m trở ra đến độ sâu khoảng 8 m bề mặt địa hình thoải hơn, giá trị độ dốc I = 0,06; từ khoảng cách 75 m đến 100 m bề mặt địa hình dốc nhất, giá trị độ dốc đạt tới I = 0,48; kể từ đây trở ra đến độ sâu 30 m bề mặt địa hình đỡ dốc hơn, giá trị độ dốc I = 0,14

Ở phía Tây Nam của đảo, hành lang đảo cũng chỉ rộng khoảng 140 m, bề mặt địa hình dốc hơn phía Đông Nam, độ dốc đáy I = 0,023 Từ mép hành lang đảo ra xa đến độ sâu khoảng 910 m bề mặt địa hình đáy thoải hơn so với bề mặt hành lang đảo, độ dốc đáy I = 0,020 Đây là điểm khác biệt so với các khu vực địa hình khác của đảo Từ đó trở ra bề mặt địa hình rất dốc, độ dốc đáy I = 0,35

Khu vực phía Tây, hành lang đảo rộng hơn so với phía Đông, Đông Nam và Nam đảo Độ rộng hành lang đảo thay đổi từ 250400 m, độ dốc bề mặt I = 0,00360,035 Từ mép ngoài hành lang đảo trở ra đến độ sâu 30 m, địa hình rất dốc, độ dốc thay đổi I = 0,2550,417

Phía Đông Bắc và Bắc của đảo, bề mặt địa hình ngập nước thoải hơn so với các khu vực ngập nước khác của đảo Trong khoảng 150200 m độ dốc đáy có giá trị I = 0,00730,010 Từ đó trở ra đến mép hành lang đảo (hành lang đảo rộng khoảng 500900 m), bề mặt địa hình thoải hơn, độ dốc đáy phía Đông Bắc có giá trị I = 0,0043, phía Bắc có giá trị I = 0,0025 Từ mép hành lang đảo trở ra, bề mặt địa hình dốc hơn, độ dốc đáy I = 0,0290,033

Nhìn chung đảo Trường Sa có phần hành lang đảo hẹp, nơi rộng nhất ở phía Bắc và Đông Bắc của đảo cũng chỉ rộng 500900 m Các số liệu đo đạc địa hình trong nhiều năm cho thấy địa hình phần đảo chìm ít thay đổi Tuy nhiên do sự ảnh hưởng của hai mùa gió (mùa gió Đông Bắc và mùa gió Tây Nam) và do quá trình bồi tụ, xói lở bờ mà địa hình ở khu vực gần mép đảo bị biến động Những nơi địa hình thay đổi nhiều là sườn bờ phía Đông Bắc, Bắc và đầu mút Tây Nam của đảo

Có thể nói đặc điểm địa hình và hình thái đảo có tính quyết định rất lớn tới phân bố

mưa và tích trữ nước ngầm, do địa hình bằng phẳng, thấp, nhỏ nên phân bố mưa trên toàn đảo là đồng nhất

2.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn

Tác giả chỉ xét đến một số yếu tố khí tượng thủy văn chính được xem là có ảnh hưởng mạnh mẽ đến tài nguyên nước trên đảo như chế độ mưa, chế độ bốc hơi, chế độ thủy triều, chế độ sóng, gió, chế độ mặn của nước biển

2.3.1 Nhiệt độ

Nền nhiệt độ cao, ít biến đổi theo mùa Nhiệt độ trung bình năm từ 26,728,0oC, nhiệt độ cao nhất tuyệt đối 35,8o C; thấp nhất tuyệt đối 21,0o C, biên

độ nhiệt độ ngày trung bình 34oC thấp hơn ven biển 24o C

Biến trình năm của nhiệt độ có hai cực đại: Cực đại chính xảy ra vào tháng 5 với giá trị 29,1o C, cực đại phụ xảy ra tháng 10 với giá trị khoảng 27,9o C Cực tiểu xảy ra vào tháng 1 với giá trị 26,3o C (Hình 2.4)

250260 mm Cực tiểu của biến trình mưa xuất hiện vào tháng 3 với lượng mưa trung bình 2530 mm Đặc điểm này của biến trình mưa thể hiện khá ổn định có thể quan sát được vào cả những năm mưa nhiều và những năm mưa ít hoặc theo số liệu nhiều năm

Mùa mưa kéo dài 8 tháng từ khoảng giữa tháng 5 đến tháng 1 năm sau Hàng tháng có khoảng 1620 ngày có mưa và lượng mưa trung bình khoảng 200250

mm Lượng mưa trung bình trong mùa mưa khoảng 2470 mm chiếm tới 95% tổng lượng mưa trong năm

Mùa khô kéo dài 34 tháng với lượng mưa trung bình 4045 mm với 78 ngày có mưa hàng tháng Tháng 3 ít mưa nhất chỉ với 34 ngày có mưa

Chế độ bốc hơi ở đảo Trường Sa khá ổn định, trong giới hạn từ 120160 mm/ tháng Khả năng bốc hơi cao nhất vào mùa khô, tháng 2, 3 với giá trị cực đại từ

203234 mm/tháng, thấp nhất vào các tháng 10,11,12 với giá trị cực tiểu 92

lượng mưa bốc hơi nhiệt độ độ ẩm

Hình 2.4 Các yếu tố khí tượng trung bình nhiều năm trạm Trường Sa

(nguồn: Đài KTTV Nam trung bộ) 2.3.3 Độ ẩm

Không khí Biển Đông tương đối ẩm thấp so với những vùng biển khác trên

thế giới, nên độ ẩm quần đảo Trường Sa ít khi thấp hơn 80% (Hình 2.4)

Độ ẩm trung bình năm 83% cao hơn vùng duyên hải 4%, tháng cao nhất trung bình đạt 86% vào các tháng 10, 11, tháng nhỏ nhất 79% vào tháng 5, biên độ năm 7%, độ ẩm thấp nhất tuyệt đối 54%

Yếu tố khí tượng là một trong những yếu tố chính quyết định tài nguyên nước nhạt trên đảo Trường Sa, với lượng mưa lớn mùa mưa kéo dài là một trong những điều kiện thuận lợi cung cấp nước cho thấu kính nước nhạt trên đảo

Độ lớn thủy triều cực đại là 150175 cm trong kỳ nước cường, trong toàn vùng độ lớn của thủy triều thay đổi không đáng kể Chế độ thủy triều ảnh hưởng mạnh mẽ đến đặc điểm dao động mực NDĐ Dao động của mực NDĐ lệch pha với dao động của thủy triều, mức độ lệch pha phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm ra đến rìa đảo, biên độ dao động ở phần trung tâm nhỏ hơn phần rìa 0,30,5 m

2.3.5.Chế độ sóng

Động lực sóng biển (hướng sóng, chu kỳ và biên độ sóng) tác động mạnh đến quá trình pha trộn của nước biển vào nguồn nước ngầm trên đảo

Qua nghiên cứu và tính toán chuỗi số liệu quan trắc sóng tại trạm Trường Sa

từ năm 1976 đến năm 2007, dưới đây nêu hai đặc trưng quan trọng của sóng đó là hướng sóng và độ cao sóng Hướng sóng gió phù hợp với chế độ gió mùa ở biển Đông Trong mùa gió Đông Bắc trường sóng hướng Đông Bắc là chủ yếu Sóng có

độ cao lớn hơn 3,5 m xảy ra từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau (chiếm 1525%), còn

đa số sóng có độ cao trung bình 2,5 m với chu kỳ 6,8 giây Tháng 5 sóng có hướng lan truyền khác nhau với độ cao và chu kỳ nhỏ Từ tháng 6 đến tháng 9 trường sóng hướng Tây và Tây Nam là chủ yếu, với độ cao sóng trung bình 1,65 m, chu kỳ 5,3 giây Tháng 10 là tháng chuyển tiếp Trắc diện bờ bãi của các đảo trong quần đảo Trường Sa liên tục thay đổi do các quá trình bồi tụ, xói mòn có liên quan tới chế độ thủy triều, sóng và gió

a Hướng sóng

Chế độ sóng ở khu vực quần đảo Trường Sa tuân theo chế độ gió mùa, với hai mùa: sóng mùa Đông Bắc và sóng mùa Tây Nam Mùa sóng Đông Bắc bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 4, với các hướng sóng thịnh hành là Đông Bắc, Bắc

và Đông, trong đó sóng có hướng Đông Bắc chiếm tần suất lớn hơn các hướng khác trong cả mùa Mùa sóng Tây Nam bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 9, với các hướng sóng thịnh hành là Tây Nam, Tây Trong đó sóng có hướng Tây Nam chiếm tần suất lớn hơn cả Tháng 10 là tháng chuyển tiếp từ mùa sóng Tây Nam sang mùa sóng Đông Bắc với tần suất xuất hiện các hướng sóng chủ đạo Đông Bắc

- Bắc và Tây Nam -Tây Tần suất lặng sóng của các tháng mùa sóng Đông Bắc nhỏ hơn vào các tháng mùa sóng Tây Nam

b Độ cao sóng

Độ cao sóng trung bình năm ở khu vực quần đảo Trường Sa là 1,2 m Độ cao sóng trung bình của các tháng sóng mùa Đông Bắc lớn hơn các tháng sóng mùa Tây Nam Độ cao trung bình tháng lớn nhất là 1,7 m vào các tháng 1 và tháng 12; độ cao sóng trung bình tháng nhỏ nhất là 0,8 m vào tháng 5 Độ cao sóng trung bình tháng lớn nhất trong mùa sóng Tây Nam là 1,3 m vào tháng 8

2.3.6 Chế độ muối nước biển

Độ mặn nước biển ít biển động theo không gian và thời gian Ở lớp nước bề mặt cho tới độ sâu 50 m độ mặn thay đổi trong các giới hạn từ 3334‰ vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc và giảm xuống 3233‰ vào thời kỳ gió mùa Tây Nam Độ mặn cao nhất quan sát được vào tháng 1, S=34 ‰ và thấp nhất trong tháng 6, S= 32‰ Nhìn chung nước biển với các chế độ về thủy triều và độ mặn có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng và sự biến động của nước ngầm Dưới áp lực của khối nước mặn vận động khi thủy triều lên xuống làm cho khối nước nhạt trong các thấu kính nước nhạt cũng dao động theo làm nên sự thay đổi mực nước ngầm trên đảo khi thủy triều thay đổi

2.4 Đặc điểm thực vật

Nói chung, thực vật trên các đảo trong Biển Đông không nhiều và không được

to lớn như trong đất liền Thảo mộc Hoàng Sa, Trường Sa cũng không tươi tốt khi đem ra so sánh với những cây cỏ mọc trên các đảo vịnh Bắc Bộ, vịnh Phú Quốc Về cây lớn, ít có cây đại thọ và không thấy các loại gỗ quý Về thân thảo, đáng kể đến loại Nam Sâm mọc nhiều ở Trường Sa và một số đảo khác ở Biển Đông Đây là một

dược liệu quý Một số loại cỏ hay dây leo khác nữa mọc rải rác nhưng không nhiều

Ở duyên hải và trên những đảo ven biển Việt Nam, cây dừa mọc khắp nơi và phi lao rất nhiều, Hoàng Sa và Trường Sa lại khác hẳn Dừa và phi lao mọc trên các đảo thật thưa thớt, tuy nhiên từ khi có người sinh sống trên đảo, người ta đã mang một

số thực vật trong đất liền ra trồng trên đảo, vì vậy hiện nay độ che phủ bề mặt của đảo cũng khá cao

Vì độ che phủ bề mặt đảo có tính chất quyết định tới sự bốc hơi từ bề mặt, ảnh hưởng tới tài nguyên nước tại đây, do đó yếu tố thực vật cũng được quan tâm đánh giá

2 5 Đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn

chất các xác thân của san hô, một loài sinh vật

dưới biển

Kết quả nghiên cứu của các chính quyền

Pháp, Mỹ và Việt Nam cho biết hầu hết các đảo

nằm giữa biển khơi vùng nhiệt đới như Hoàng Sa

và Trường Sa đều là các ám tiêu san hô, tiêu biểu

cho kiến trúc ám tiêu loại Thái bình Dương Hình 2.5.Hai loại san hô thông thường

San hô là một loại sinh vật nhỏ thuộc dòng Xoang tràng (classes Anthozoa and Hydrozoa of the Phylum Coelenterata), sống tập đoàn trên mặt những đảo ngầm

vùng biển nhiệt đới

Đã có khá nhiều lý thuyết hình thành đảo san hô Trước hết là thuyết Darwin, sau này có các thuyết như của Quoy và Gaimard, Darwin, Krempf, Murray, Agassir v.v Các công trình nghiên cứu của người Pháp, đặc biệt của ông P Chevey thuộc

viện Hải học Đông Dương rất hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu thêm về chi tiết

cấu tạo đảo san hô Biển Đông

Lý thuyết Darwin được một số nhà địa chất tin tưởng là chính xác trong trường hợp những ám tiêu viền được thành lập Theo Darwin thì san hô đã nhờ hoàn cảnh thuận lợi sinh sản thành một tập đoàn rộng lớn viền quanh một hòn đảo Sau

đó, chính sức nặng của san hô và sự lún của đáy làm cho đảo từ từ chìm xuống, còn san hô vẫn tiếp tục phát triển

* Khi đảo không chìm hoàn toàn, hệ thống gồm đảo ở giữa, ám tiêu viền ngoài bao bọc đầm nước bao quanh đảo

* Khi đảo chìm hẳn, ta chỉ còn thấy ám tiêu san hô bao một đầm nước yên lặng

Hình 2.6 Sự hình thành các đảo san hô theo thuyết "lún đáy" của Darwin

Hình 2.7 Thuyết của Darwin diễn giải bởi Press & Siever

Các lý thuyết hình thành đảo san hô khá nhiều Không có thuyết nào hoàn toàn sai lạc, mỗi giả thuyết đúng vào một khía cạnh nào đó trong tiến trình kết tụ những đảo san hô:

a Thuyết của Quoy và Gaymard cho rằng san hô thành lập trên miệng núi lửa dưới biển Các kết quả địa chất đã ghi nhận nhiều núi lửa ngầm hình thành khi có địa chấn trong vùng Biển Đông Thuyết này không hoàn toàn đúng vì vài vùng có

ám tiêu san hô lại không thấy có núi lửa

b Thuyết của Agassiz cho rằng nền đất đá tạo lập nên quần đảo san hô là quan trọng Agassiz nghiên cứu vùng Great Barrier ở Úc thấy rằng lớp san hô không dầy lắm, phải có nền thích hợp là dải núi ngầm dưới biển thì mới có dãy đảo san hô Phần kết tụ được Agassiz trình bày phần nào giống như thuyết Murray

Hình 2.8 Thuyết hình thành các đảo san hô

trên miệng núi lửa của Quoy và Gaimard

Hình 2.9 Thuyết hình thành các đảo san

hô của Agassiz đặt quan trọng ở dải núi ngầm

c Thuyết của Murray là một thuyết tác động hóa học Các phân tử vôi có trong nước biển kết tụ trên những đỉnh núi ngầm Khi khối vôi này cao dần đến tầng nước có ánh sáng mặt trời đầy đủ thì san hô bám vào và sinh sản Murray cho rằng chính giữa khối san hô, khí CO2 tích tụ nhiều đã xâm thực hóa san hô làm vùng giữa biến mất

d Thuyết của Krempf liên hệ đến gió mùa Đây là một giả thuyết mới về sự tạo lập những đảo san hô Theo ông nhờ các phản ứng hóa học, những vật chất lững

lờ trong nước kết hợp với san hô Tập thể này tiến triển theo chiều thẳng đứng và dần dần tạo thành đảo Krempf cho rằng khi san hô nổi lên thì bị sóng và gió xâm thực, những vật liệu bị gió mùa xâm thực sẽ bị cuốn rơi vào bên trong đè lớp san hô bên trong và giết chết đi Tới khi gió mùa nghịch lại thì vùng bên kia lại bị xâm

thực và vật liệu cũng rơi vào bên trong Vòng đai san hô vì thế thường có hình bầu dục kéo dài theo chiều ảnh hưởng của gió mùa

Biển Đông là vùng biển có hai vụ gió mùa Đông Bắc và Tây Nam thật rõ rệt trong năm Lý thuyết Krempf giải thích được tại sao các ám tiêu san hô lớn trong các quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa lại giống như những hình bầu dục khổng lồ kéo dài theo cùng hướng, từ Đông Bắc đến Tây Nam

Hình 2.10 Thuyết hình thành các

đảo san hô của Murray

Hình 2.11 Thuyết hình thành đảo san hô với gió mùa của Krempf

Các đảo ở Trường Sa và Hoàng Sa đều là các ám tiêu san hô Đặc tính đất đai

vì đó khác biệt với đất đai các đảo ven biển cũng như đất đai vùng duyên hải

Kết quả phân tích chi tiết các mặt cắt trên 10 vị trí hố đào và các vách lộ ra ở trên đảo, trên các vách lộ ở các thành giếng của các giếng tại khu vực đảo Trường

Sa cho thấy, đặc điểm trầm tích san hô (Hình 2.13 và 2.14) gồm các lớp sau:

Lớp 1: Phần trên cùng là lớp cát bẩn lẫn mùn thực vật, bị đào xới trong quá trình cánh tác và xây dựng các công trình trên đảo, mầu trắng xám, xám nâu, đen, dày khoảng 0,2 m

Lớp 2: Tiếp theo từ 0,2 m 1,0 m là cát, sạn san hô, các san hô dạng cành bở rời và sắp xếp hỗn độn màu trắng, trắng xám, xen lẫn san hô đỏ, gắn kết yếu, dòn dễ

vỡ vụn, chiều dày khoảng 0,8 m

Lớp 3: Từ 1,0 m >2 m là san hô dạng cành cũng sắp xếp hỗn độn, gắn kết rắn chắc Tầng này lộ ra ở các vách của đường giao thông quanh đảo và toàn bộ sườn phía tây bắc chúng lộ ra khỏi mặt nước khi thuỷ triều xuống

Theo tài liệu lỗ khoan và các điểm lộ trên các mặt cắt cho thấy bề mặt của lớp

3 (san hô gắn kết chặt) có sự biến đổi dị thường đáng kể: cả 3 mặt cắt theo hướng Tây Nam - Đông Bắc cho thấy ở phía Đông Nam bề mặt lớp 3 nằm ở độ sâu khoảng

3 m, sau đó nổi cao khoảng 1,5 m, tiếp tục lại nằm ở độ sâu khoảng 24 m, riêng mặt cắt ở phía Đông Nam đảo chiều sâu đạt tới 5,5 m Những vị trí có chiều sâu đáng kể chính là khe nứt cổ và bị vùi lấp bởi lớp cát, sạn san hô bở rời Với kiểu mặt cắt địa hình và cấu trúc địa tầng ở đảo Trưòng Sa cho phép giải thích tại sao theo hướng từ Tây Bắc xuống Đông Nam các giếng đào ở độ sâu gần như nhau nhưng độ mặn lại khác nhau và tăng dần theo hướng từ Tây Bắc - Đông Nam

Bãi cát

TN

400 200

Các thành tạo san hô cấu tạo đặc xít rắn chắc

Bãi cát hiện đại Bãi cát hiện đại

Mực nước triều lên Mực nước triều lên Mực nước triều lên Mực nước triều xuống Mực nước triều xuống Mực nước triều xuống Mực nước triều xuống

Các thành tạo san hô cấu tạo dạng hình que, ống sắp xếp hỗn độn nhiều lỗ hổng gắn kết yếu

Ke beton

Phần đảo nổi

Hỡnh 2.12 Mặt cắt địa chất địa mạo phớa đụng nam đảo Trường Sa

(Nguồn: Đề tài Nghiờn cứu đỏnh giỏ tỏc động quần đảo Trường Sa CT BĐ – HĐ, Phan Thị Kim Văn)

Hỡnh 2.13 Vết lộ trầm tớch san hụ trờn vỏch hố đào phớa đụng

Trường Sa

(Nguồn: Đề tài Nghiờn cứu đỏnh giỏ tỏc động quần đảo

Trường Sa CT BĐ – HĐ, Phan Thị Kim Văn)

Hỡnh 2.14 Vết lộ trầm tớch san hụ trờn vỏch hố đào phớa tõy Trường Sa

(Nguồn: Đề tài Nghiờn cứu đỏnh giỏ tỏc động quần đảo

Trường Sa CT BĐ – HĐ, Phan Thị Kim Văn)

Tập san hụ đặc xớt gắn kết rắn chắc

Tập san hụ dạng que gắn kết yờỳ

Tập san hụ dạng que gắn kết yếu

Tập san hụ đặc xớt gắn kết rắn chắc Tập san hụ dạng que gắn kết yếu

Hỡnh 2.15 Cột địa tầng trờn đảo Trường Sa (Nguồn: Đề tài Nghiờn cứu đỏnh giỏ tỏc động quần đảo Trường Sa CT BĐ – HĐ, Phan Thị Kim Văn)

San hô gắn kết chặt, dập vỡ , phát triển karst

Sỏi san hô

Cát thô màu trắng

Cát thô màu tráng trên lớp phân chim màu nâu

cột địa tầng mô tả đất đá

(m) (m)

4.00 2.10

San hô kết tinh màu trắng, dập vỡ, phát triển karst

1.00

0

1

Cát thô màu vàng nhạt chuyển sang màu trắng

độ mặt lớp

2.5.2 Đặc điểm địa chất thủy văn

a Tổng hợp điều kiện địa chất thủy văn

Tổng hợp các nghiên cứu có thể chia mặt cắt địa chất thủy văn đảo Trường Sa thành 3 đới thẳng đứng (hình 2.16)

C¸t san h« g¾n kÕt yÕu

San h« kÕt tinh 8.00

tû

lÖ

c hiÒu s©u mÆt líp (m)

Hình 2.16 Cột địa tầng tổng hợp địa chất thủy văn trên đảo Trường Sa

Đới thông khí tính từ mặt đảo đến độ sâu 1,7 m gần trùng tập đá vụn thô gắn kết, có độ gắn kết chắc, bị yếu hoặc bở rời trở lại do phong hóa [10] Độ lỗ hổng

3545% Nước mưa qua đới này thấm nhanh để chảy lộ thiên ra sườn đảo

Đới dao động của mực nước ngầm nằm ở độ sâu 1,72,5 m dưới mặt đảo, ứng với tầng trên cùng của tầng đá san hô tái kết tinh Loại đá này cũng có độ lỗ hổng lớn do cấu tạo từ các tập đoàn san hô (polip) là chất cũng tạo nên độ lỗ hổng lớn (tới 20%) có khả năng thấm và giữ nước Mực nước trong đới này thường xuyên dao động lên xuống trong ngày theo dao động của thủy triều

Đới chứa thể nước nhạt thường xuyên nằm trong tầng đá vôi san hô dày khoảng 34

m Nhờ kết quả khảo sát lặn ngầm ở sườn dốc của đảo đã biết được thành phần thạch học đến độ sâu này [9]

b Các tham số địa chất thủy văn của tầng chứa nước

Do khó khăn về điều kiện nghiên cứu nên tại vùng nghiên cứu chưa có các thí nghiệm thực nghiệm đánh giá các tham số địa chất thủy văn của đảo Do đó trong luận văn tác giả sử dụng các số liệu được đánh giá cho các đảo khác có điều kiện địa chất thủy văn tương tự Cụ thể tác giả sử dụng:

- Hệ số thấm K=15 m/ ngày theo số liệu đánh giá sơ bộ cho tầng chứa nước cuội sỏi

- Hệ số nhả nước β=0.3- 0.5 được sử dụng cho đảo được lấy theo số liệu thí nghiệm slugtest tại đảo Pag-asa thuộc quần đảo Kalayaan của Philippin[27]

Nhận xét: có thể thấy đảo Trường Sa có vị trí địa lý khá đặc biệt, nằm xa đất liền nên rất khó khăn cho việc nghiên cứu Đặc điểm địa chất và địa chất thủy văn của vùng nghiên cứu khá đơn giản so với các vùng khác trong đất liền, tuy nhiên vấn đề ranh giới mặn nhạt lại rất phức tạp mà chưa được nghiên cứu chi tiết Tại đây có lượng mưa thuộc dạng nhiều nhất cả nước và mùa mưa kéo dài, là nguồn cung cấp nước nhạt duy nhất cho nước dưới đất ở đảo Trường Sa

CHƯƠNG 3 CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC MƯA, NƯỚC BIỂN TỚI TÀI NGUYÊN

NƯỚC TRÊN ĐẢO TRƯỜNG SA

3.1 Đặc điểm Tài nguyên nước trên đảo Trường Sa

Đảo Trường Sa là một đảo nằm cách xa đất liền, đất đá trên đảo là cát san hô

có độ lỗ rỗng lớn, không tồn tại nước mặt mà chỉ có nước ngầm nhạt

3.1.1.Đặc điểm cấu trúc của tầng nước ngầm

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trên các đảo nhỏ, hình thức phổ biến nhất của nước ngầm là dạng các thấu kính nước nhạt

Hình 3.1: Sơ đồ thấu kính nước nhạt trên các đảo nhỏ, (nguồn: UNESCO,1991)

Có một số kỹ thuật có thể được sử dụng để đánh giá vị trí và kích thước của thấu kính nước nhạt Một số phương pháp tương đối rẻ và có thể được sử dụng cho việc thăm dò sơ bộ trong khi các phương pháp khác đắt tiền hơn thích hợp để điều tra chi tiết hơn [37],[38],[43],[44]

Tồn tại trong trạng thái cân bằng thủy lực, nguồn nước ngầm trên các đảo san hô thường có dạng thấu kính nổi trên nước biển do tỷ trọng nhỏ hơn Hình dạng

và kích thước khối nước ngầm chịu ảnh hưởng của hình dạng và kích thước của