Xây dựng mô hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thuỷ lực giữ nước mặt và nước dưới đất vùng đan phượng hà tây

Triệu đức huy Xây dựng mô hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất vùng Đan Phượng - Hà Tây Chuyên ngành: Địa chất thuỷ văn luận văn thạc sĩ khoa

Triệu đức huy

Xây dựng mô hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới

đất vùng Đan Phượng - Hà Tây

Chuyên ngành: Địa chất thuỷ văn

luận văn thạc sĩ khoa học

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Phạm Quý Nhân PGS TS Flemming Larsen

Hà Nội - 2008

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào

Các số liệu sử dụng trong công trình nghiên cứu là hoàn toàn trung thực

Những vấn đề trích dẫn và các số liệu tham khảo đều được sự đồng ý của tác giả

Hà Nội, ngày tháng năm 2008

Người cam đoan

Triệu Đức Huy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào

Các số liệu sử dụng trong công trình nghiên cứu là hoàn toàn trung thực Những vấn đề trích dẫn và các số liệu tham khảo đều được sự đồng ý của tác giả

Hà Nội, ngày 15 tháng 08 năm 2008

Người cam đoan

Triệu Đức Huy

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 9

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1 15

KHÁI QUÁT VÙNG NGHIÊN CỨU 15

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 15

1.1.1 Vị trí địa lý 15

1.1.2 Địa hình - địa mạo 16

1.1.3 Khí tượng - Thuỷ văn 16

1.1.4 Kinh tế, xã hội và giao thông 28

1.2 Đặc điểm địa chất 28

1.2.1 Phức hệ sông Hồng (PR 1-2 sh) 29

1.2.2 Hệ tầng Viên Nam (T 1 vn) 29

1.2.3 Hệ tầng Tân Lạc (T 1 tl) 29

1.2.4 Trầm tích hệ Neogen (N) 29

1.2.5 Hệ tầng Hà Nội (Q 1 2-3 hn) 29

1.2.6 Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q 1 3 vp) 30

1.2.7 Hệ tầng Hải Hưng (Q 2 1-2 hh) 30

1.2.8 Hệ tầng Thái Bình (Q 2 3 tb) 30

1.2.9 Mác ma 30

1.2.10 Kiến tạo 30

1.2.11 Đứt gãy 31

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 33

1.3.1 Tầng chứa nướclỗ hổng trong trầm tích Holocen 33

1.3.2 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen dưới - trên (qp) 36

1.3.3 Tầng chứa nước khe nứt lỗ hổng trong trầm tích Neogen (n) 41

1.3.4 Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích T 2-3 sb 42

1.3.5 Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt - karst trong trầm tích biến chất cổ Protezozoi (eo) 43

1.3.6 Các thành tạo tàn tích, sườn tích và sét tuổi Pleistocen, Holocen 45

1.3.7 Các thành tạo xâm nhập cách nước 47

CHƯƠNG 2 49

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU QUAN HỆ THỦY LỰC GIỮA NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT 49

2.1 Nghiên cứu theo cấu trúc ĐC - ĐCTV 49

2.3 Nghiên cứu theo tài liệu hút nước thí nghiệm 50

2.2 Nghiên cứu theo tài liệu quan trắc động thái nước dưới đất 51

2.3 Nghiên cứu theo tài liệu phân tích mẫu đồng vị 51

2.3 Nghiên cứu theo phương pháp mô hình dòng chảy 53

CHƯƠNG 3 59

MÔ HÌNH DÒNG CHẢY XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ THỦY LỰC GIỮA NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT 59

3.1 Cơ sở lý thuyết và mô hình toán học 59

3.2 Thành lập và chỉnh lý mô hình 60

3.2.1 Sơ đồ hoá điều kiện địa chất thủy văn 60

3.2.2 Những dữ liệu đầu vào cơ bản của mô hình 61

3.2.3 Lưới sai phân và bước thời gian chỉnh lý mô hình 72

3.2.3 Chỉnh lý mô hình 73

3.3 Kết quả mô hình xác định mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất 78

3.3.1 Xác định mối quan hệ thủy lực giữa nước sông Hồng với nước dưới đất theo tài liệu dao động mực nước tính toán trên mô hình 78

3.3.2 Xác định mối quan hệ thủy lực giữa nước sông Hồng với nước dưới đất theo kết quả tính toán giá trị cung cấp thấm 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 - Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu 15

Hình 1.2 Đặc trưng độ ẩm tự nhiên vùng nghiên cứu 19

Hình 1.3 Đồ thị theo dõi độ cao tuyệt đối đáy sông (nơi phân cắt sâu nhất), 25 Hình 1.4 Đồ thị theo dõi độ đục bình quân sông Hồng theo thời gian 26

Hình 1.5 Đồ thị dao động mực nước theo thời gian sông Hồng và sông Đáy 27

Hình 1 6 Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu 32

Hình 1.7 Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 48

Hình 2.1 Các kiểu quan hệ thuỷ lực giữa nước sông Hồng và NDĐ 50

Hình 2.2 Mô hình mô phỏng không gian 3 chiều môi trường NDĐ 55

Hình 3.1 Giới hạn diện tích xây dựng mô hình 61

Hình 3.2 Bản đồ phân vùng hệ số thấm TCN qh sau khi được mô hình hoá 63

Hình 3.3 Bản đồ phân vùng hệ số thấm TCN qp sau khi được mô hình hoá 64

Hình 3.4 Bản đồ phân vùng lượng bổ cập sau khi mô hình hoá 64

Hình 3.5 Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước TCN qh 65

Hình 3.6 Bản đồ phân vùng hệ số nhả nước TCN qp 65

Hình 3.7 Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến I – I’ 67

Hình 3.8 Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến II – II’ 68

Hình 3.9 Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến III – III’ 69

Hình 3.10 Sơ đồ điều kiện biên tầng chứa nước qh 71

Hình 3.11 Sơ đồ điều kiện biên tầng chứa nước qp 71

Hình 3.12 Bản đồ vị trí các lỗ khoan quan trắc 72

Hình 3.13 Mô phỏng lỗ khoan quan trắc trên mô hình 72

Hình 3.14 Sơ đồ bước lưới sai phân để tính toán trên mô hình số 73

Hình 3.15 Đồ thị tương quan giữa kết quả tính toán của mô hình với giá trị đo thực tế tại lỗ khoan quan trắc bài toán chỉnh lý không ổn định 75

Hình 3.16 Đồ thị dao động mực nước giữa kết quả tính toán của mô hình với giá trị đo thực tế tại lỗ khoan quan trắc 75 Hình 3.17 Sơ đồ phân bố hướng dòng chảy và đẳng cốt cao mực nước tầng qh mùa khô ngày 20/2/2006 76 Hình 3.18 Sơ đồ phân bố hướng dòng chảy và đẳng cốt cao mực nước tầng qh mùa mưa ngày 20/7/2006 76 Hình 3.19 Sơ đồ phân bố hướng dòng chảy và đẳng cốt cao mực nước tầng qp mùa khô ngày 20/2/2006 77 Hình 3.20 Sơ đồ phân bố hướng dòng chảy và đẳng cốt cao mực nước tầng

qp mùa mưa ngày 20/7/2006 77 Hình 3.21 Sơ đồ phân vùng xác định mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất 78 Hình 3 22 Sơ đồ mặt cắt tính ∆L trên tuyến mặt cắt đới 1, 2 và 3 82 Hình 3.23 Sơ đồ phân chia các đới ven sông tính toán cân bằng nước 89 Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn giá trị cung cấp thấm giữa NDĐ và nước sông đới

1 năm 2006 91 Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn giá trị cung cấp thấm giữa NDĐ và nước sông đới

2 năm 2006 92 Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn giá trị cung cấp thấm giữa NDĐ và nước sông đới

3 năm 2006 93 Hình 3.27 Đồ thị tổng hợp biểu diễn giá trị cung cấp thấm giữa nước sông và nước dưới đất theo phân vùng cửa sổ địa chất thủy văn 94

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Lượng mưa trung bình tháng khu vực Hà Tây, mm 17

Bảng 1.2 Các giá trị đặc trưng thực đo của sông Hồng 20

Bảng 1.3 Bảng thống kê chiều dày của tầng chứa nước Holocen (qh) 34

Bảng 1.4 Kết quả tính thông số ĐCTV của tầng chứa nước Holocen (qh) 35

Bảng 1.5 Bảng thống kê chiều dày của tầng chứa nước Pleistocen (qp) 37

Bảng 1.6 Kết quả bơm hút nước thí nghiệm TCN Pleistocene 39

Bảng 1.7 Kết quả thí nghiệm trong tầng chứa nước Neogen (n) 41

Bảng 1.8 Kết quả hút nước trong tầng chứa nước T2-3sb 42

Bảng 1.9 Kết quả thí nghiệm trong tầng chứa nước Protezozoi (eo) 43

Bảng 1.10 Thống kê chiều dày các thành tạo tàn tích, sườn tích 45

Bảng 3.1 Đặc trưng dao động mực nước và mối quan hệ thủy lực giữa nước dưới đất với nước sông trên tuyến 1 80

Bảng 3.2 Đặc trưng dao động mực nước và mối quan hệ thủy lực giữa nước dưới đất với nước sông trên tuyến 2 83

Bảng 3.3 Đặc trưng dao động mực nước và mối quan hệ thủy lực giữa nước dưới đất với nước sông trên tuyến 3 86

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tính toán giá trị cung cấp thấm giữa NDĐ và nước sông ở đới 1 năm 2006 91

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tính toán giá trị cung cấp thấm giữa NDĐ và nước sông ở đới 2 năm 2006 92

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp tính toán giá trị cung cấp thấm giữa NDĐ và nước sông ở đới 3 năm 2006 93

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Dự án VietAs ra đời từ sự hợp tác nghiên cứu giữa hai chính phủ Việt Nam và Đan Mạch, được triển khai từ năm 2004 với đề tài: “Nghiên cứu Tài nguyên nước tại Việt Nam – Cơ chế giải phóng Asen vào tầng chứa nước trong mối quan hệ giữa nước dưới đất và nước mặt vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng”

Mục tiêu nghiên cứu chính của Dự án này là nhằm hiểu biết cơ bản về các quá trình kiểm soát hàm lượng Asen trong nước ngầm trong các tầng chứa nước thuộc lưu vực sông Hồng, Việt Nam, thông qua nghiên cứu các quá trình địa hoá và đặc điểm địa chất thuỷ văn chi tiết Mục tiêu cuối cùng của

dự án là nhằm nâng cao sự hiểu biết ở quy mô khu vực và triển khai các công

cụ áp dụng cho việc dự đoán sự tác động qua lại của nước mặt với nước dưới đất và hiện tượng nhiễm Asen trên toàn lưu vực này Như vậy, dự án nhằm cung cấp kiến thức và các công cụ đóng vai trò rất quan trọng trong việc quản

lý tài nguyên nước ngầm cho toàn bộ đồng bằng châu thổ nơi mà việc cung cấp nước cho thuỷ lợi và sinh hoạt tại nhiều khu vực đang bị đe doạ nghiêm trọng bởi Asen

Nỗ lực nghiên cứu chính của dự án nhằm thiết lập bãi thực địa thí nghiệm phục vụ việc nghiên cứu sự tác động qua lại của nước mặt & nước dưới đất và sự vận động Asen tại quy mô nhỏ Bãi thực địa được thiết lập phục vụ cho các cơ quan nghiên cứu tài nguyên nước của Việt Nam trong việc nghiên cứu các vấn đề môi trường có liên quan đến việc quản lý tài nguyên nước một cách bền vững nhờ vào việc thực hiện đề án này

Để hiểu cơ chế giải phóng Asen từ trong các tầng đất đá vào nước ngầm, ngoài việc xác định các vi nguyên tố, khoáng vật, điều kiện môi trường, thành phần hoá học của đất đá chứa nước, còn phải hiểu biết quy luật

vận động và mối quan hệ qua lại giữa nước mặt và nước dưới đất Chính vì vậy đề tài này là cơ sở để giải quyết một phần nhiệm vụ của Dự án

Chính vì những lý do nêu trên, sau khi hoàn thành chương trình đào tạo thạc sỹ Địa chất thuỷ văn của Trường Đại học Mỏ - Địa chất tôi được giao

viết luận văn với đề tài: "Xây dựng mô hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất vùng Đan Phượng - Hà Tây" theo Quyết định số 557/QĐ/MĐC-ĐH & SĐH ngày 29 tháng 10 năm

2007 của Hiệu trưởng trường Đại học Mỏ - Địa chất

2 Mục đích

Xây dựng mô hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất vùng Đan Phượng – Hà Tây

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là tầng chứa nước Holocen và Pleistocen với nước mặt sông Hồng Phạm vi nghiên cứu của luận văn là vùng Đan Phượng

Hà Tây Trong đó trọng tâm là bãi thí nghiệm ven sông Hồng đoạn chảy qua vùng Đan Phượng

4 Nội dung nghiên cứu

Đề tài gồm 4 nội dung nghiên cứu:

- Thu thập tài liệu về điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiện địa chất thuỷ văn, tài liệu quan trắc động thái nước dưới đất khu vực bãi giếng quan trắc, tài liệu phân tích mẫu nước theo thời gian, tài liệu phân tích mẫu nước theo quan điểm ĐCTV đồng vị xác định thời gian lưu và di chuyển của nước mặt và nước dưới đất

- Thiết lập các mặt cắt xác định chi tiết cấu trúc địa chất thủy văn đới ven sông và mô phỏng hình thái của sông

- Xây dựng mô hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất

- Xác định các thành phần tham gia vào cân bằng nước và mối quan hệ thủy lực giữa nước sông và nước dưới đất vùng Sơn Tây

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được những mục đích nghiên cứu, luận văn đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Thu thập các tài liệu liện quan đến vùng nghiên cứu, sau đó phân tích, tổng hợp, đánh giá nước dưới đất vùng Đan Phượng

- Áp dụng phương pháp xác suất thống kê để xác định mối quan hệ giữa các nhân tố nước mặt với nước ngầm

- Áp dụng phương pháp mô hình số để sơ đồ hoá dòng chảy nước dưới đất

- Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến góp ý của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp về các vấn đề trong nội dung luận văn

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Có ý nghĩa quan trọng cho việc giải các bài toán thuỷ lợi, tính toán sự

ổn định nền đê và giới hạn bùng nền đê bằng tính toán đặc trưng dao động mực nước

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 3 chương với 87 trang đánh máy, 31 hình vẽ và 14 bảng biểu Cấu trúc của luận văn gồm 3 chương không kể mở đầu và kết luận

Chương 1 Khái quát vùng nghiên cứu

Chương 2 Tổng quan nghiên cứu về mô hình dòng chảy

Chương 3 Mô hình dòng chảy xác định mối quan hệ thủy lực giữa nước mặt và nước dưới đất

8 Cơ sở tài liệu của luận văn

Các tài liệu quan trắc mực nước dưới đất tại các lỗ khoan và nước mặt sông Hồng từ mạng quan trắc Quốc gia, các tài liệu tại bãi thí nghiệm (xã Trung Châu, Đan Phượng, Hà Tây) của Dự án VietAs từ 6/2005 đến nay; số liệu quan trắc khí tượng khu vực Hà Tây tại trạm quan trắc khí tượng Sơn Tây; số liệu quan trắc mực nước mặt theo ngày tại trạm quan trắc Sơn Tây và Thượng Cát;

Các tài liệu nghiên cứu của Dự án VietAs tại các tuyến lỗ khoan K, H

va OB1; số liệu quan trắc mực nước mặt tại sông Hồng và các sông nhánh, số liệu phân tích thành phần hạt các mẫu đất theo diện và theo chiều sâu; số liệu bơm hút nước thí nghiệm; số liệu thí nghiệm slug test; tài liệu địa vật lý lỗ khoan; số liệu xác định tính thấm bằng thí nghiệm seepage… là cơ sở nghiên cứu sự vận động của nước dưới đất

Các tài liệu nghiên cứu về tìm kiếm thăm dò, quan trắc như sân cân bằng Đan Phượng, đề án Tông Sơn Tây, Đề án thăm dò sơ bộ nước dưới đất vùng Sơn Tây… trong khu vực nghiên cứu của các tổ chức khác nhau là cơ sở làm sáng tỏ điều kiện địa chất thuỷ văn của khu vực

Các tài liệu hướng dẫn xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất, các nghiên cứu trước đây của các nhà khoa học trong nước và trên thế giới về ứng dụng phần mềm Visual Modflow trong tính toán địa chất thủy văn

Các tài liệu nghiên cứu của tác giả

9 Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện luận văn tác giả đã được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Phạm Quý Nhân, PGS TS Flemming Larsen (Cục địa chất Đan Mạch), các chuyên gia nước ngoài cùng ý kiến đóng góp bổ ích của các thầy cô trong Bộ môn Địa chất thuỷ văn, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồng thời tác giả cũng đã được sự quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện của Lãnh đạo cơ quan hiện đang công tác là Liên đoàn quy hoạch và điều tra tài nguyên nước Miền Bắc, đặc biệt là các cán bộ của Phòng kỹ thuật Liên đoàn Qua đây tác giả xin gửi tới các thầy cô, các bạn bè đồng nghiệp lòng biết ơn sâu sắc Xin chân thành cám ơn

- Vĩ độ Bắc: từ 20058’23’’ đến 21010’57’’

- Kinh độ Đụng: Từ 105030’00’’ đến 105043’42’’

vị trí Vùng nghiên cứu trong địa phận tỉnh hà tây

Vùng có vị trí địa lý thuận lợi về địa giới hành chính như sau: Phía Bắc giáp với sông Hồng và tỉnh Phú Thọ, phía Đông giáp với Thành phố Hà Nội; phía Tây giáp với tỉnh Hoà Bình Diện tích toàn vùng nghiên cứu khoảng 400km2

1.1.2 Địa hình - địa mạo

Vùng nghiên cứu nằm trong tỉnh Hà Tây được bao bọc từ ba phía bởi hai con sông lớn là sông Hồng và sông Đà Đây là tỉnh có địa hình khá phức tạp, là vùng chuyển tiếp giữa đồng bằng châu thổ Bắc bộ sang dạng địa hình núi cao Tây Bắc

Địa hình có dạng thấp dần từ Tây sang Đông, từ Tây Bắc xuống Đông Nam

Vùng gò đồi bán sơn địa phân bố ở vùng phía Tây của vùng nghiên cứu, tiếp giáp với vùng đồi núi của tỉnh Khu vực này kéo dài từ xã Cổ Đông - thị xã Sơn Tây đến xã Nghĩa Hương - huyện Phúc Thọ Đặc trưng của dạng địa hình này là các đồi núi thấp xen các bậc thềm phù sa cổ Khu vực này cũng đã phát triển các khu dân cư Do hoạt động của con người trong nhiều năm làm thảm thực vật tự nhiên gần như không còn Hiện nay trên các đồi, sườn dốc nhân dân đang trồng lại rừng với sự hỗ trợ của chính phủ và các tổ chức quốc tế

Đồng bằng là dạng địa hình chủ yếu, chiếm 2/3 diện tích tự nhiên vùng nghiên cứu Dạng địa hình này kéo dài từ Phúc Thọ đến Hoài Đức, Đan Phượng, Thường Tín, Dạng địa hình này được hình thành do sự bồi đắp của sông Hồng

1.1.3 Khí tượng - Thuỷ văn

™ Khí hậu – Khí tượng:

Vùng nghiên cứu có đặc điểm khí hậu chung với khí hậu miền Bắc nước ta là nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm và mưa nhiều Nhiệt độ trung bình năm

là 210C Tháng lạnh nhất là tháng 2 với nhiệt độ trung bình là 11,20C, nóng

nhất là tháng 6 nhiệt độ trung bình là 29,40C

™ Lượng mưa:

Lượng mưa hàng năm theo tài liệu trạm khí tượng Sơn Tây ở những

năm gần đây từ 1171mm đến 1690mm trung bình 1464mm (bảng 1) xong

phân bố không đều trong năm Mùa mưa trùng với mùa nóng thường từ tháng

5 đến tháng 9 chiếm 76% lượng mưa cả năm với các tháng mưa cực đại là

tháng 6 và tháng 7 Mùa khô hay nói đúng hơn là mùa ít mưa trùng với mùa

lạnh kéo dài từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau có tổng lượng mưa là 24%

lượng mưa cả năm, được đặc trưng bằng 2 thời kỳ là thời kỳ đầu hanh khô,

thời kỳ sau ẩm ướt mưa phùn kéo dài

Nước mưa là loại nước siêu nhạt với tổng độ khoáng hoá từ 0,035 đến

76

17 3 37 4

44 045 ,

CL HCO

SO M

(Theo TLKT trạm Sơn Tây)

Tháng Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Năm 2006

Tháng Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Năm 2006

Nhiệt độ khu vực thay đổi từ 17 đến 300C, nhiệt độ trung bình năm là

24,30C Nhiệt độ của vùng núi thường thấp hơn vùng đồng bằng và vùng bán

sơn địa

™ Lượng bốc hơi:

Lượng bốc hơi của khu vực khá cao nhất là trong những tháng mùa hè,

do nhiệt độ cao, lượng mưa nhiều nên lượng bốc hơi đạt cao hơn hẳn các

tháng mùa đông Lượng bốc hơi cũng khá cao và phân bố không đều về mặt

thời gian, thường về mùa khô lượng bốc hơi cao hơn lượng mưa là thời kỳ hụt

nước, về mùa mưa lượng mưa cao hơn lượng bốc hơi là thời kỳ dư nước (hình

1.2)

Số giờ nắng trung bình năm khoảng (1.300 - 1.500) giờ/năm Các tháng

có số giờ nắng cao là các tháng (V - X) Các tháng còn lại có số giờ nắng ít

hơn

Sông Hồng là sông lớn thứ 2 ở Việt Nam có diện tích lưu vực 111.200

km2, dài 1140km bắt nguồn từ Trung Quốc chảy vào Việt Nam ở Lào Cai và

đổ ra biển Đông Đoạn chảy qua Việt Nam dài 510km, đoạn chảy qua vùng nghiên cứu dài 25km sau khi hợp lưu với sông Lô, sông Đà đến Đan Phượng tách ra 1 chi lưu là sông Đáy Theo trạm đo thuỷ văn Sơn Tây, chiều rộng của sông thay đổi theo các thời kì trong năm từ 480 đến 1440m (bảng 2) Lưu lượng bình quân trong thời kì từ 1990 đến nay là 3600 m3/s Lưu lượng sông Hồng vào thời kì này tuy đã được điều tiết bởi các hồ Hoà Bình, Thác Bà…

song vẫn phân bố không đều trong năm 73% lượng nước tập trung vào mùa

lũ (trùng với mùa mưa) từ tháng 6 đến tháng 10

Về mùa lũ mực nước sông dâng cao, thường trên 10m tức là cao hơn bề

mặt đồng bằng trong đê luôn là mối đe doạ ngập lụt nếu bị vỡ đê Mùa khô ít

nước nhưng lại bị khai thác mạnh mẽ để tưới Sông Hồng là nguồn cung cấp

đáng kể cho nước dưới đất đặc biệt là trong điều kiện khai thác Do hoạt động

bào xói, lòng sông Hồng cắt sâu (bảng 1.1 và hình vẽ 1.3) Những năm gần

đây còn có xu hướng cắt sâu hơn Nước sông Hồng nói chung tốt về thành

phần hoá học, riêng độ đục rất lớn (bảng 1.1 và hình vẽ 1.3) đặc biệt là về

mùa lũ, lượng phù sa cao đến nỗi làm cho nước sông có màu đỏ, đó cũng là lý

do để đặt tên cho sông

Bảng 1.2 Các giá trị đặc trưng thực đo của sông Hồng

(Theo tài liệu trạm thuỷ văn Sơn Tây)

Thời gian đo Độ rộng mặt nước,

m

Độ cao tuyệt đối đáy sông (chỗ sâu nhất), m

Độ đục nước sông, g/cm 3

2/1/1991 597 -0,26 170 2/4/1991 948 -0,96 372

Thời gian đo Độ rộng mặt nước,

m

Độ cao tuyệt đối đáy sông (chỗ sâu nhất), m

Độ đục nước sông, g/cm 3

Thời gian đo Độ rộng mặt nước,

m

Độ cao tuyệt đối đáy sông (chỗ sâu nhất), m

Độ đục nước sông, g/cm 3

3/1/1995 713 -2,63 144 4/3/1995 743 -2,10 157 1/4/1995 740 -1,44 627

Thời gian đo Độ rộng mặt nước,

m

Độ cao tuyệt đối đáy sông (chỗ sâu nhất), m

Độ đục nước sông, g/cm 3

Thời gian đo Độ rộng mặt nước,

m

Độ cao tuyệt đối đáy sông (chỗ sâu nhất), m

Độ đục nước sông, g/cm 3

2/1/1999 365 -5,08 36 8/4/1999 418 -5,84 84

15/7/1999 703 -11,36 627 21/7/1999 1080 -11,79 1230 15/8/1999 678 -12,52 1830 22/8/1999 679 -11,48 2080 3/9/1999 1100 -12,63 2480

Thời gian đo Độ rộng mặt nước,

m

Độ cao tuyệt đối đỏy sụng (chỗ sõu nhất), m

Độ đục nước sụng, g/cm 3

Thời gian, ngày

(Độ cao tuyệt đối

mm)

Hỡnh 1.3 Đồ thị theo dừi độ cao tuyệt đối đỏy sụng (nơi phõn cắt sõu nhất),

(Theo tài liệu trạm thuỷ văn Sơn Tõy)

0 200

Hình 1.4 Đồ thị theo dõi độ đục bình quân sông Hồng theo thời gian

(Theo tài liệu trạm thuỷ văn Sơn Tây)

- Sông Đáy : Tại Hát Môn (huyện Phúc Thọ), sông Đáy bắt nguồn từ sông Hồng, chảy theo hướng Bắc nam qua các huyện : Đan Phượng, Hoài Đức, Chương Mỹ, Thanh Oai, ứng Hoà và chảy sang tỉnh Hà Nam tại Phú

Dư Sông Đáy có chiều rộng không lớn từ 70 – 200m, chiều sâu trung bình là 14,8m vào mùa mưa, lưu lượng lớn nhất là 798m3/s và nhỏ nhất là 1,01m3/s

Ngoài ra trong khu vực nghiên cứu còn nhiều sông suối nhỏ khác : sông Tích, suối Hai,…

Nhìn chung, vùng nghiên cứu có hệ thống sông suối khá phong phú, đa dạng và có nhiều ý nghĩa trong cuộc sống Trữ lượng nguồn nước này dồi dào, phân bố rộng

Đây là một thuận lợi cũng là một yếu tố bất lợi hay bị lũ lụt của Hà Tây

và khu vực nghiên cứu

Vì vậy chúng ta cần quan tâm nghiên cứu ở cả hai lĩnh vực: Khả năng cung cấp nước và vấn đề môi trường cũng như những ảnh hưởng của các sông

nêu trên Gần đây Nhà nước và Chính phủ đã và đang thực hiện dự án nước mặt được khai thác từ sông Đà về Thành phố Hà Nội và khu vực Xuân Mai

1.1.4 Kinh tế, xã hội và giao thông

Theo niên giám thống kê 2004, dân số của Hà Tây là 2479,4 nghìn người Trong đó dân số thành thị là 207,8 nghìn người cà dân số nông thôn là 2271,6 nghìn người Trên địa bàn Hà Tây có 4 dân tộc sinh sống là: Kinh, Tày Mường và Dao Số người Kinh chiếm 99% sinh sống ở khu vực đồng bằng và trung du, các dân tộc khác chiếm 1% và sinh sống ở vùng núi, chủ yếu là khu vực Ba Vì

Do điều kiện phát triển văn hoá, xã hội, đời sống của khu vực nghiên cứu còn khó khăn; điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn tương đối phức tạp cho nên việc đầu tư các dự án phát triển chủ yếu là dựa vào nguồn vốn đầu tư của Nhà nước

Nhìn chung mạng lưới đường bộ của Hà Tây rất phát triển so với các tỉnh khu vực phía Bắc Tổng chiều dài đường bộ trong tỉnh đạt 4.503km, trong đó có 964km đường ô tô Mật độ đường ô tô đạt được là 0,44km/km2 Lượng xe lưu thông trên các tuyến đường đạt tới 15.000 – 20.000 lượt xe/ ngày đêm

Bên cạnh đường bộ, Hà Tây còn có hệ thống đường thuỷ thuận lợi Con sông Hồng và sông Đà là nơi vận tải đường sông đắc lực nối Hà Tây với nhiều địa phương khác của đất nước

Với những điều kiện mạng lưới giao thông như vậy rất thuận lợi cho công tác điều tra để xây dựng các công trình hạ tầng kỹ thuật phục vụ thiết thực để nâng cao đời sống cho nhân dân nơi đây

1.2 Đặc điểm địa chất

Trong khu vực nghiên cứu có các phân vị địa tầng được mô tả từ già đến trẻ như sau:

1.2.1 Phức hệ sông Hồng (PR 1-2 sh)

Phức hệ sông Hồng phân bố từ khu vực Hà Trung qua Sơn Tây, đến huyện Thạch Thất tạo thành một dải kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Chiều rộng của dải phân bố từ 2 đến 3 km, chiều dài hơn 20 km Cấu tạo nên chúng là những thành tạo phiến biotit có granit, amfibolit, grafit Các

đá nói trên đã bị biến chất mạnh đến biến chất cao Chiều dài của chúng đạt tới 1000m

1.2.2 Hệ tầng Viên Nam (T 1 vn)

Hệ tầng Viên Nam có diện lộ khoảng 110 km2 Chúng phân bố ở phía Tây Bắc của khu vực Thành phần thạch học bao gồm đá phiến sét, Proterozoi phân lớp, các đá phun trào bazan, spilit có lẫn tuf Chiều dày khoảng 500m

1.2.3 Hệ tầng Tân Lạc (T 1 tl)

Hệ tầng Tân Lạc phân bố ở khu vực Ba Vì kéo dài xuống huyện Mỹ Đức Diện phân bố hẹp với chiều dài khoảng vài km còn chiều ngang chỉ khoảng vài trăm mét Các thành tạo của hệ tầng này không lộ ra liên tục mà

có chỗ bị các trầm tích trẻ hơn phủ lên Thành phần thạch học của chúng chủ yếu là: các đá nguồn gốc núi lửa, cuội kết, cát kết tuf,spilit màu nâu đỏ, nâu tím Chiều dày của hệ tầng này khoảng 500m

1.2.4 Trầm tích hệ Neogen (N)

Các thành tạo neogen phân bố khá rộng Chúng lộ ra ở khu vực phía tây bắc, bắc của vùng Bắt gặp vùng lộ ở Trung Hà, Suối Hai về đến Quốc Oai Ở những khu vực đồng bằng các thành tạo này bị chìm xuống và bị các trầm tích

Đệ Tứ phủ lên trên Thành phần thạch học chủ yếu là cuội kết, tảng kết, cát kết có tính nhịp Chiều dày của chúng khoảng 100 đến 200 mét

1.2.5 Hệ tầng Hà Nội (Q 1 2-3 hn)

Hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn) là các trầm tích hỗn hợp sông – lũ phân bố ở ven rìa đồng bằng khu vực Tùng Thiện, Thạch Thất Thành phần của chúng là

cuội, sỏi, lẫn dăm, sạn có độ mài tròn tốt Chiều dày ở vùng lộ của chúng khá mỏng chỉ đạt 1-2 mét Tại khu vực bị phủ, các thành tạo này được nghiên cứu qua các lỗ khoan Có thể bắt gặp chúng ở nhiều nơi như Thường Tín, Đan Phượng và ở các vị trí khác của đồng bằng Chiều dày của chúng đạt 10 đến

15 mét

1.2.6 Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q 1 3 vp)

Các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13vp) phân bố ở các khu vực Quốc Oai, Chương Mỹ, Ba Thá, Mỹ Đức và chìm xuống Thành phần của các thành tạo này bao gồm: sét xen cát bột màu xám nâu tại những nơi có lộ diện

là sét màu vàng, xám xanh màu loang lổ Tầng Vĩnh Phúc do có đặc điểm khá đặc trưng nên được gọi là tầng đánh dấu Chiều dày của chúng thay đổi 10 đến 20 m, thậm chí có thể bị bào mòn

1.2.7 Hệ tầng Hải Hưng (Q 2 1-2 hh)

Hệ tầng này bao gồm các trầm tích nguồn gốc đầm lầy-biển, trầm tích biển và trầm tích hồ-đầm lầy Thành phần của chúng là sét dẻo, sét xám xanh, xám vàng, thấu kính than bùn Chiều dày từ 7-10 mét

1.2.8 Hệ tầng Thái Bình (Q 2 3 tb)

Các trầm tích của hệ tầng Thái Bình (Q23tb) phân bố rộng khắp trên bề

mặt đồng bằng Chúng là các trầm tích đa nguồn gốc Thành phần là bột, sét màu xam nâu, xam gụ Nếu là nguồn gốc đầm lầy có thể gặp các thấu kính than bùn màu đen, màu nâu Chiều dày của các thành tạo này đạt tới 20 mét

1.2.9 Mác ma

Trên địa bàn Hà Tây còn phân bố các đá mác ma Đó là các đá thuộc phức hệ Ba Vì tuổi Trias (nbT1bv) Thành phần của các đá là gabro - điaba, các đá dunit, peridotit màu đen đặc sít Chúng phân bố ở dạng thấu kính nằm rải rác ở khu vực núi Ba Vì

1.2.10 Kiến tạo

Theo Dopjikov thì phần lớn diện tích của tỉnh Hà Tây nằm trong vũng trũng Hà Nội Phần diện tích này chiếm tới 2/3 diện tích của toàn tỉnh Phần diện tích còn lại thuộc cấu tạo sông Hồng và đới ninh Bình thuộc miền uốn nếp Bắc Việt Nam Có thể chia ra như sau:

Vùng trũng Hà Nội: được hình thành trên cơ sở hoạt động của các đứt gãy sâu (sông Hồng, sông Chảy) Vùng trũng này được lấp đầy các trầm tích lục địa, đầm lầy, sông biển của các thành tạo Neogen, Đệ Tứ

Đới sông Hồng: phân bố thành dải từ Trung Hà đến Thạch Thất Đây là đới nâng cao, lộ móng kết tinh gồm các thành tạo biến chất của phức hệ

Đới Ninh Bình: gồm các thành tạo nguồn gốc lục địa – phun trào thuộc

hệ tầng Viên Nam, các thành tạo hệ tầng Tân Lạc, Nậm Thẩm, Mường Trai

và các trầm tích thuộc thành hệ cacbonat

1.2.11 Đứt gãy

Trong phạm vi của tỉnh, có nhiều đứt gãy phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Lớn nhất là đứt gãy sâu sông Hồng Đa số các đứt gãy đã được lấp đầy bởi các trầm tích Neogen và Đệ Tứ

7 9

9 8

8 8

8

7 5 6

7 ,5

5

5

5 5 5

4

8

7,5

6 7

1 1

1 0 1 3

4 2 2

7 ,5

2 6 7

7,5 9

9

7 ,5

1 1

8 8 9

6 8

9

9 9

1 1

9 9

1 0

(6 n

(8) 6 nhựa

(

4 nh

T 1B

h

n ựa

2 0

2 1

g

ô n ồ 6

s

K Liễn Sơn7

đá s ilic v ôi, s ét v ôi, đá phiến đen, cát bột kết,

đá phiến thạc h anh biotit, gneis biotit, thấu k ính đá v ôi Dày 400m.

Hệ tầng Viên Nam

(a): c uội, sỏi, c át, bột sét, di tíc h thực v ật Dày 7,5 - 24,2m.

thấu k ính than lignit, sét k ết Dày 500m.

ít lớp đá v ôi xám đen Dày 250 - 300m.

dunit, peridotit, gabro diabas

đá phiến s ét đen, s ét vôi, đá v ôi, tuf, màu tím đỏ nâu Dày 890 m.

Hệ tầng Si Phay:

(ap): c uội tảng, c uội, s ỏi, s ạn, cát, bột s ét màu v àng gạc h (a): c uội, s ỏi, s ạn, c át, bột, sét màu xám v àng Dày 2,6 - 47m (am): s ét, bột, màu s ắc loang lổ Dày 2 - 32,5m.

Đá vôi Cuội, sạn s ỏi

đá phiến silimanit, quarzit, đá hoa Dày 700m

II K ý hiệu đ ất đ á

Đứt gãy địa chất

0 0

LK LK7 0

K

1 6 6 LK6 0

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

Vùng nghiên cứu phân bố chủ yếu là hai dạng chứa nước lỗ hổng Đệ

Tứ và các phức hệ khe nứt trước Đệ Tứ Tuy nhiên chỉ có các tầng chứa nước

lỗ hổng Đệ Tứ là đối tượng nghiên cứu chính Còn các phức hệ chứa nước khe nứt chưa thể nghiên cứu trong khuôn khổ luận văn này

Đối với các trầm tích chứa nước lỗ hổng Đệ Tứ, hầu hết các công trình nghiên cứu đều phân chia ra làm 2 tầng chứa nước qh và qp theo thứ tự từ trên xuống Sau đây tôi xin trình bày đặc điểm của các tầng chứa nước trong khu vực

1.3.1 Tầng chứa nướclỗ hổng trong trầm tích Holocen

Tầng chứa nước Holocen có diện phân bố rộng rãi và tương đối liên tục Chúng lộ ra ở khu vực đồng bằng như khu vực Thường Tín, Hoài Đức, Đan Phượng, Sơn Tây Thành phần chủ yếu là cát pha, cát các loại màu vàng nhạt, vàng xám hoặc xám nâu, ngoài ra còn xen kẽ các thấu kính sét lẫn tàn tích thực vật

Lát cắt dọc sông Hồng Tại Sơn Tây qua các lỗ khoan thăm dò cho thấy

bề dày tới 32,6m và mỏng dần về hai phía: 11m (LK79); 2,5m (LK87)

Độ giầu nước của tầng chứa nước Holocen được xếp vào loại giầu nước trung bình Tính thấm của đất đá chứa nước từ trung bình đến cao Hệ số nhả nước trọng lực qua thí nghiệm hút nước chùm xấp xỉ là 0,1 Tốc độ hồi phục mực nước nhìn chung tương đối nhanh (t ≤ 0,1T)

Lớp bồi tích hiện đại ở bãi bồi và lòng sông Hồng có chiều dày thay đổi

từ 0,2 đến 0,85m, hệ số thấm từ 1,02m/ng đến 1,22 m/ng, trung bình 1,07 m/ng µ0 từ 0,125 đến 0,236 trung bình 0,15

Qua kết quả thí nghiệm thấy rằng nước sông Hồng có liên quan thủy lực trực tiếp với nước tầng qh Trên thực tế, bằng việc nghiên cứu đo đạc ngoài thực địa thấy rằng:

- Đáy sông Hồng cắt trực tiếp vào tầng chứa nước

- Các lỗ khoan càng gần sông có biên độ dao động càng lớn (LK82c

nằm ở sát sông có ∆Η= 1,18m; LK82A nằm giữa ∆Η= 0,95m và LK 82 xa

sông nhất ∆Η= 0,87m)

Nước tàng trữ và lưu thông trong tầng là loại nước có tính chất kiềm

yếu, nước nhạt (M= 0,158 -LK27 đến 0,42 -LK82, kiểu nước chủ yếu là

Bicarbonat - Canxi, nước thuộc loại từ mềm đến cứng

Bảng 1.3 Bảng thống kê chiều dày của tầng chứa nước Holocen (qh)

(Theo tài liệu của Liên đoàn quy hoạch & Điều tra TNN miền Bắc

và tài liệu của dự án VietAs )

LK70 567908.58 2330808.93 14 LK92 563192.59 2334881.97 28 LK54 558231.42 2334595.59 18.9 LK89 560724.73 2337160.76 10 LK86 561007.97 2338974.30 30.5 LK83 557802 2338593.09 14.3 LK84 558,337.64 2,338,012.51 16 LK94 553868.8 2338336.79 17 LK43 554688.22 2334673.2 11.9 LK38 554949.9 2337659.81 9.4 LK44 555135.71 2335369.43 5.2 LK48 555230.94 2332825.29 21.3 LK97 555451.59 2337913.52 15 LK52 556473.12 2336145.35 11 LK85 557001.26 2335591.07 20

Toạ độ

Số hiệu lỗ khoan

X Y Chiều dày, m

LK56 557083.5 2332908.12 0 LK53 557982.26 2337356.17 31.6 LK84 558337.67 2338012.74 16

LK58 560526.37 2334439.37 14 LK90 560584.9 2337925.56 11.6 LK60 560841.05 2331961.68 32 LKSD1 567354.89 2327909.18 17.933 LK76B 567968 2325317.53 19 LK71 569181.55 2333859.11 36.5 LK73 569418.52 2327157.61 42.5 LK601 559064.99 2341052.15 18.4 LK602 574493.81 2340217.87 21.6

Bảng 1.4 Kết quả tính thông số ĐCTV của tầng chứa nước Holocen (qh)

(Theo tài liệu của Liên đoàn quy hoạch & Điều tra TNN miền Bắc

và tài liệu của dự án VietAs )

Tầng chứa nước Holocen có chiều sâu mực nước nông Chiều sâu này ngoài sự chịu ảnh hưởng của điều kiện khí tượng thuỷ văn còn phụ thuộc vào mức độ khai thác nước của khu vực Tuy nhiên đây là tầng chứa nước chịu ảnh hưởng về động thái của các sông Càng gần sông dao động mực nước càng lớn rất rõ rệt

Chất lượng nước của tầng Holocen (qh) thể hiện tại một số mẫu nước điển hình sau:

Tại LK 132:

HCO385 Cl13M0,25 - pH 7.7

Ca37Mg36(Na+K)27Tại lỗ khoan 125:

Cl57HCO332M0,57 - pH 5.9

(Na+K)45 Ca23Nguồn cung cấp của tầng chứa nước Holocen là nước mưa và nước mặt Miền thoát là các sông hồ, bay hơi và ngấm xuống tầng chứa nước phía dưới Một phần cũng khá đáng kể là thoạt nhân tạo, tức là do con người khai thác để sử dụng

1.3.2 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen dưới - trên (qp)

Tầng chứa nước Pleistocen có diện phân bố khá rộng rãi Chúng ít lộ ra trên mặt mà bị các trầm tích Holocen, trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc phủ chỉnh hợp lên trên Chiều dày trung bình từ 10 đến 20 mét Đây là tầng chứa nước liên tục Tầng chứa nước Pleistocen có diện phân bố gần trùng với tầng

Holocen nhưng rộng lớn hơn Thành phần của chúng là các thành tạo cuội,

sỏi, cát trung thô có chiều dày thay đổi

- Đan Phượng chúng có bề dày từ 2,5 đến 13 mét

- Tại Sơn Tây chiều sâu mái tầng thay đổi từ 3,4m (LK90) đến 36,2m

(LK92) trên mặt cắt dọc sông và từ 30m (LK85) đến 36m (LK84) trên mặt cắt

vuông góc với sông

Nhìn chung chiều dày tầng chứa nước Pleistocen có xu hướng tăng dần

từ rìa thung lũng vào sông: ví dụ LK60 rìa thung lũng có chiều dày 1,6m; ở

trung tâm dày hơn tới 37,4m (LK53); 47,6m (LK90)

Chiều sâu thế nằm mực nước thường từ 1-3m, riêng dải ven sông ngoài

đê lớn hơn, có khi tới 6,18m (LK83)

Tài liệu hút nước tại các lỗ khoan cho thấy lưu lượng lỗ khoan từ 3-5

l/s đến 10-20 l/s Đây là tầng rất giầu nước, số lỗ khoan có lưu lượng trên 10

l/s chiếm 70,4% và tương đối đồng nhất Độ dẫn nước (Km) thay đổi từ nhỏ

hơn 100 m2/ng (phần rìa thung lũng) đến trên 1000 m2/ng (chiếm phần lớn

diện tích ở trung tâm) trung bình 735m2/ng Sông Hồng có liên quan với nước

chứa trong tầng thông qua tầng qh bên trên (thể hiện qua ∆L = 400m) giá trị

hệ số truyền áp trung bình a = 3,4 105, µ*=0,0022

Bảng 1.5 Bảng thống kê chiều dày của tầng chứa nước Pleistocen (qp)

(Theo tài liệu của Liên đoàn quy hoạch & Điều tra TNN miền Bắc

và tài liệu của dự án VietAs )

LK72 565771.16 2327115.77 23