Dự báo quy hoạch khai thác bền vững nguồn nước ngầm thành phố đà nẵng trên cơ sở điều tra chất lượng, trữ lượng, hiện trạng ô nhiễm và khả năng tự bảo vệ nước dưới đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRIỀN KHAI CÔNG NGHỆ KHOÁNG CHẤT BÁO CÁO KHOA HỌC ĐỀ TÀI DỰ BÁO QUY HOẠCH KHAI THÁC BEN VUNG NGUON NUGC NGAM THANH PHO DA NANG TREN CO SO DIEU TRA CHẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

TRIỀN KHAI CÔNG NGHỆ KHOÁNG CHẤT

BÁO CÁO KHOA HỌC

ĐỀ TÀI

DỰ BÁO QUY HOẠCH KHAI THÁC BEN VUNG NGUON

NUGC NGAM THANH PHO DA NANG TREN CO SO DIEU TRA

CHẤT LƯỢNG, TRỮ LƯỢNG, HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM

VÀ KHẢ NĂNG TỰ BẢO VỆ NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Chú nhiệm để tài: TS Đỗ Cảnh Dương

Phó chủ nhiệm đề tài : Th.s Đỗ Văn Bình Báo cáo được hoàn thành bởi tập thể tác giả : TSĐô Cảnh Dương,

Th.s Đỗ Văn Bình, PGS.TS Nguyễn Trọng Néa, TS Phạm Quí Nhân,

Th.s Bùi Hữu Việt, KS Nguyễn Văn Ủy, Th.s Nguyễn Văn Cần,

KS Ta Minh Tién, KS Vii Minh Thu, KS Pham Dinh Ha,

KS Nguyén Anh Tiến, KS Nguyễn Thanh Thảo,

KS Nguyễn Thị Thu Hương

Chương II: Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật tiến hành

H.1 Khái lược các công trình nghiên cứu về ĐCTV ở khu vực

I2 Các phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật đã tiến hành

II.2.1- Thu thập tổng hợp và phân tích tài liệu

IL2.2- Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

IL2.3- Phương pháp DRASTIC (phương pháp đánh giá ô nhiễm

nước ngầm theo các chỉ tiêu của Mỹ)

H.2.4- Phương pháp địa vật lý

I.2.5- Phương pháp lập bản đồ địa chất thuỷ văn (ĐCTV)

IL2.6- Phương pháp lập bản đồ qui hoạch khai thác nước dưới

đất

I.2.7- Phương pháp dự báo trữ lượng nước duới đất bằng

phương pháp mô hình số

II.2.8- Phuong pháp lấy mẫu và thí nghiệm ngoài trời

1I.2.9- Phương pháp thí nghiệm trong phòng

II.2.10- Phương pháp khoan khai đào

Chương II: Đặc điểm địa chất thuỷ văn

III.1- Cơ sở địa chất

HI.2 - Nguyên tắc lập bản đồ địa chất thuỷ văn

III.3- Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Chương IV: Hiện trạng ô nhiễm nước

1V.1- Khái niệm chung và phân loại ô nhiễm nước

IV.2- Hiện trạng ô nhiễm nước

V.1 Khái niệm về khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước

V.2- Nội dung phương pháp DRASTIC

V.3- Lập bản đồ DRASTIC

Chương VỊ: Đánh giá trữ lượng khai thác tiêm năng và khai

`thác đự báo vùng Đà Nẵng VỊ.1 - Sơ lược đặc điểm các tầng chứa nước trong khủ vực

nghiên cứu

VỊ.2 - Trữ lượng khai thác tiêm năng nước dưới đất

V.3 - Trữ lượng khai thác dự báo cho các công trình khai thác

tập trung

VI.4 - Dự báo dịch chuyển ranh giới mặn nhạt

VỊ.5 - Các kiến nghị

Chuong VII : Qui hoạch khai thác nước dưới đất

VỊI.1 Hiện trạng khai thác nước

VII.2 Quy hoạch khai thác nước ngầm vùng Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

Trong mươi năm trở lại đây vấn đề nước sạch, trở thành diễn đàn quốc tế quan trọng và là mối quan tâm của nhiều tổ chức quốc gia Nước ngâm được nhìn như một khoáng sản đặc biệt, vì nó ở trạng thái vận động, với sự gia tăng của quá trình khai thác nước, với hiểm hoạ từ các chất thải của quá trình đô thị hoá và phát triển công nghiệp, chất lượng và trữ lượng nước ngầm đang bị de doa Vì vậy, kế hoạch khai thác nước ngầm không phải chỉ đựa vào chất lượng, trữ lượng, các tính toán cân bằng khai thác mà còn phải tính đến mức độ ô nhiễm, khả năng tự bảo vệ của các tầng chứa nước, để quá trình khai thác thực sự bên vững

Đà Nắng là một trong những khu vực phát triển và năng động nhất trong toàn quốc, vì vậy nhu cầu cấp nước ngày càng tăng phục vụ cho dân sinh và phát triển công nghiệp Mặc dù tiểm năng nước ngầm không lớn, song do nguồn cung cấp nước mặt còn nhiều hạn chế cả về chất và lượng, chính vì vậy một trong những mục tiêu quan trọng của để tài là phải làm sáng tỏ điều kiện hình thành và trữ lượng nước đưới đất trên toàn khu vực nghiên cứu và khả năng tham gia khai thác của chúng để từ đó có những định hướng quy hoạch khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên này

Ở Đà Nắng liên quan đến nước dưới đất mới chỉ có một số công trình nghiên cứu, nhưng chưa hoàn chỉnh và chỉ tập trung vào đánh giá nước trong trầm tích bở rời, mà chưa đánh giá nước trong đới khe nứt thuộc các thành tạo biến chất hệ tầng A Vương (e- O,),chưa có một qui hoạch tổng thể về khai thác nước ngầm khu vực nghiên cứu

Vấn đề nghiên cứu nước ngầm đới khe nứt trong các đá có tuổi cổ ở

Đà Nắng là rất quan trọng và cấp thiết bởi vì :

- Phần lớn nguồn nước ngầm và nước mặt đang sử dụng cho sinh hoạt

và hoạt động kinh tế của thành phố là nguồn "nước mượn” của Quảng Nam Trong những năm gần đây, đặc biệt năm 1999, nguồn nước này dang bi de doa nghiêm trọng bởi nguy cơ ô nhiễm, nhiễm mặn và những biến động đổi đồng của thượng nguồn các sông

- Nước ngầm tại các khu vực Hoà Vang, Liên Chiểu, Ngũ Hành Sơn

và một phần của Sơn Trà đang được khai thác, trong khi đó nguy cơ ô nhiễm ngày càng lớn, nước giếng ở nhiều khu vực không còn sử dụng được

- Hiện nay chưa có một bộ dữ liệu đầy đủ chính xác, hoàn chỉnh về nước ngầm để có kế hoạch bảo vệ, quản lý và khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm

Việc đánh giá hiện trạng ô nhiễm, nguyên nhân gây ô nhiễm nước

ngắm cũng như những hiểu biết toàn diện vẻ trữ lượng, chất lượng nước

ngầm sẽ cho những cơ sở khoa học để để ra những giải pháp nhằm sử dụng

hợp lý và bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm, cạn kiệt, nhiễm mặn và đây chính là một nhiệm vụ rất cần thiết và cấp bách đối với thành phố Đà Nang

MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ NOI DUNG CUA DE TAI

Mục tiêu

Trên cơ sở điều tra chất lượng, trữ lượng , hiện trạng ô nhiễm nước ngầm

và khả năng tự bảo vệ, đự báo qui hoạch khai thác nước ngầm bền vững phục vụ cho phát triển kinh tế của thành phố Đà Nắng

Nội đụng nghiên cứu

- Điều tra cấu trúc địa chất, địa chất thuỷ văn ( ĐCTV): Làm sáng tỏ cấu trúc địa chất, địa chất thuỷ văn vùng nghiên cứu, bao gồm xen xét phân tích cấu trúc các phân vị địa tầng, các hoạt động magma, kiến tạo, xác định

các tầng cách nước, chứa nước Chính xác hoá các vị trí điểm lộ- tự nhiên,

nhân tạo

- Khảo sát hiện trạng khai thác nước ngầm: Khảo sát số lượng các công trình khai thác nước ngầm, chiều sâu tầng khai thác, chất lượng nước khai thác

- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước ngầm, nguyên nhân gây ô nhiễm : xác định loại ô nhiễm

- Đánh giá khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước ngầm (đới chứa nước khe nứt): Tại khu vực Đà Nắng đới chứa nước khe nứt trong đá biến chất có ý nghĩa khai thác công nghiệp, khả năng ô nhiễm của nguồn nước này phụ thuộc vào độ đày của tầng chắn phía trên (tầng sét phong hoá từ đá biến chất hệ tầng AVương)

- Điều tra điều kiện địa chất thuỷ văn, đánh giá số lượng và chất lượng nước ngầm: đánh giá trữ lượng khai thác tiểm năng, dự báo trữ lượng khai nước dưới đất (NDĐ)

- Qui hoạch khai thác nước dưới đất trên cơ sở số lượng, chất lượng, tình trạng ô nhiễm và nhu cầu sử đụng của thành phố

TỔ CHỨC THỰC HIỆN

Đề tài "Dự báo qui hoạch khai thác bền vững nguồn nước ngầm t.p Đà Nẵng trên cơ sở điều tra chất lượng , trữ lượng, hiện trạng ô nhiễm và khả năng tự bảo vệ nước dưới đất" do Trung tâm triển khai công nghệ khoáng chất - Trường Đại học Mỏ - Địa Chất thực hiện theo hợp đồng số 12/SKCM

~ HĐKHCN ký ngày 12 tháng 10 năm 2001 giữa Sở Khoa học Công nghệ & Môi trường Đà Nắng và Trung tâm Triển khai Công nghệ khoáng chất - Trường Đại học Mỏ Địa chất

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 10/2001 đến tháng 5/2004

Sau khi hợp đông được ký kết, Trung tâm triển khai công nghệ khoáng chất đã tiến hành triển khai các nhiệm vụ và nội dung đã được phê duyệt: Tiến hành khảo sát 3 đợt thực địa trên toàn bộ phạm vi khu vực nghiên cứu diện tích khoảng 477 km? bao gồm các quận Hải Châu, Thanh Khê, Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn, Liên Chiếu và một phân của huyện Hoà Vang Tiến hành đo 30 tuyến đo địa vật lý để làm sáng tỏ cấu trúc địa chất, ranh giới thạch học cũng như đánh giá nhiễm mặn nước dưới đất, xác định

vị trí lỗ khoan thăm dò Thi công 2 lỗ khoan thăm đò mỗi lỗ khoan sâu 75m

để xác định chính xác các ranh giới địa chất, địa chất thuỷ văn của khu vực, dùng các lỗ khoan thăm dồ để quan trắc lâu dài Lấy mẫu và phân tích các loại hoá toàn phần đơn giản, kim loại nặng, môi trường Tổng hợp, phân tích, đánh giá số liệu, kết quả để thành lập các bản đồ chuyên môn và báo cáo thuyết minh

Đề tài được hoàn thành bởi tập thể các nhà khoa học sau:

+ TS Đỗ Cảnh Dương - Chủ nhiệm

+ ThS Đỗ Văn Bình - Phó chủ nhiệm

Phụ trách các chuyên đề Địa chát và ĐCTV ; TS Đỗ Cảnh Dương

Ths Bai Hữu Việt

KS Nguyễn Văn Ủy Hiện trạng ô nhiễm nước : Th.s Bùi Hữu Việt

Th.s Nguyễn Văn Cần

KS Tạ Minh Tiến Địa vật lý và nhiễm mặn : PGS.TS Nguyễn Trọng Nga

KS Vũ Minh Thư

KS Nguyễn Anh Tiến

KS Nguyễn Thị Thu Hương

Trữ lượng tiêm năng và dự báo trữ lượng bằng mô hình số

TS Để Cảnh Dương

KS Nguyễn Văn Uy

san:

Báo cáo tổng kết đê tài gôm 160 trang đánh máy với các chương mục

Mở đâu

Chương I: Đặc điểm địa lý, tự nhiên

Chương II: Các phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật tiến hành

Chương HH: Đặc điểm địa chất thuỷ văn

Chương IV: Hiện trạng ô nhiễm nước

Chương V : Khả năng tự bảo vệ của nước dưới đất

Chương VI : Đánh giá trữ lượng khai thác tiểm năng và khai thác dự

báo Chương VH : Qui hoạch khai thác nước dưới đất

Kết luận Ngoài ra còn có các phụ bản sau :

'_- Bản đô khảo sát và đo vẽ thực địa vùng Đà Nẵng tỷ lệ 1: 25.000

- Bản đồ địa chất thuỷ văn vùng Đà Nắng tỷ lệ I: 25.000

- Bản đồ hiện trạng ô nhiễm nước vùng Đà Nẵng tỷ lệ 1: 25.000

- Bản đổ đánh giá khả năng tự bảo vệ nước dưới đất vùng Đà Nắng

Chương I

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

Khu vực nghiên cứu bao gồm 5 quận của thành phố Đà Nắng: Hải Chau, Thanh Khê, Liên Chiểu, Sơn Trà và Ngũ Hành Sơn và một phần của huyện Hoà Vang, đây là vùng địa hình chuyển tiếp giữa núi cao và đồng bằng ven biển Diện tích nghiên cứu khoảng 477 km

và Sơn Trà đều cấu tạo bằng các đá granit thuộc nhiều pha khác nhau, bán dao Son Tra có độ cao tuyệt đối địa hình thấp hơn (đỉnh Sơn Trà cao 693,2m)

+ Nui bóc mòn tổng hợp: Các núi này được hình thành do tổng hợp của quá trình bóc mòn sườn Núi được cấu tạo bằng các đá lực nguyên thuộc

hệ tâng Long Đại và đá biến chất của hệ tảng A Vương, loại này có độ cao tuyệt đối không lớn ( đỉnh Phước Tường cao 324,5 m) nhưng sườn ở đây thường đốc ( >35 ?), quá trình bóc mòn xảy ra mạnh mẽ

+ Vùng núi đá vôi Ngũ Hành Sơn với địa hình karst có diện tích nhỏ bé

ở Hoà Hải bao gồm 5 ngọn núi: Thuỷ Sơn, Hoả Sơn, Kim Sơn, Mộc Sơn và

Thổ Sơn Trong đó, cao nhất là núi Thuỷ Sơn (109.5m) Núi được cấu tạo

bằng đá vôi, quá trình rửa lũa hoà tan tạo ra nhiều hang động có giá trị du

- Các bãi bồi ven sông: Dọc theo các sông tồn tại các bãi bồi, thành phần là các trầm tích hạt thô, bột sét, cát, diện phân bố hẹp, nơi rộng nhất gặp ở dọc sông Cầu Đỏ (đoạn Tuý Loan)

- Đồng bằng tích tụ nguồn gốc sông biển có 3 mức khác nhau: Bãi thấp cửa sông, đồng bằng cao và đồng bằng tam giác châu thổ ( phân bố ở vùng

sân bay Đà Nắng ).

- Dạng tích tụ biển : phân bố dọc theo bờ biển hiện đại, chủ yếu là các bãi biển hiện đại, cấu tạo cát thạch anh

L2 KHÍ HẬU

Cũng như các khu vực khác thuộc miền Trung nói chung và vùng Đà Nắng nói riêng, khu vực nghiên cứu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Một năm khu vực nghiên cứu có 2 lần mặt trời đi qua đỉnh, lần 1 vào ngày 5/5 và lần 2 là ngày 9/8 Mùa mưa và thời kỳ đầu của mùa khô là thời kỳ hoạt động của gió mùa Đông Bắc Khi gió mùa Đông Bắc tràn về thường làm cho nhiệt

độ trung bình ngày giảm xuống từ 2 đến 5 độ, nhiệt độ thấp xuống dưới 15

độ, thạm chí có ngày xuống 9,2 độ, nhiệt độ trung bình xuống dưới 21 độ Mùa khô thường trùng với hoạt động của gió mùa Tây Nam chỉ phối, gió mùa Tây Nam hoạt động sẽ làm cho thời tiết Đà Nẵng khô hanh nhiệt độ cao nhất trong ngày trên 35 độ Do ảnh hưởng của các hệ thống gió mùa Tây Nam và Đông Nam, gây lên lượng mưa không ổn định, phụ thuộc vào tính chất và cường độ gió mùa Chế độ khí hậu được thể hiện ở một số yếu tố cơ bản sau:

1.2.1 Mua

Một năm thường có hai mùa: Mùa mưa và mùa khô Mùa mưa thường ngắn hơn mùa khô Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12, mùa khô bát đầu từ tháng 1 đến tháng 8 Mùa mưa và thời kỳ đầu của mùa khô là thời kỳ hoạt động của gió mùa Đông Bắc Mùa khô thường là mùa hoạt động của gió mùa Tây Nam làm cho thời tiết hanh khô, nóng, độ bốc hơi lớn, nước mặn thường xâm nhập sâu tại vào khu vực hạ lưu các sông Mùa mưa thường dẫn đến nguy cơ ngập úng, cản trở nhiều đến mọi hoạt động của khu vực Mưa ít đẫn đến khô và kiệt, nước mặn xâm nhập vào sâu, gây ô nhiễm

và nhiễm mặn nguồn nước ngọt Tổng lượng mưa cả năm đạt xấp xỉ 2500

mm, tại trạm Đà Nắng đạt giá trị là 2046mm Lượng mưa lớn nhất tại trung tâm thành phố trong 15 phút là 50mm, trong 30 phút là 90mm, trong 1 gid

là 140mm và trong 24 giờ là 593mm

Lượng mưa của khu vực được thể hiện ở bảng L I

Bảng Ï.1- Lượng mưa trung bình tháng va nam (mm)

Phân bố mưa trong khu vực Đà Nắng

201 87

Cột ín nghiêng, đậm (Đà Nẵng) nằm ở trung tâm khu vực nghiên cứu

Theo bảng ta thấy biến trình mưa theo năm của khu vực khá phức tạp

và biến thiên mạnh mẽ Lượng mưa thấp nhất vào tháng 3 với giá trị trung bình là 21 mm, cao nhất vào tháng l0 với trị số đạt 760 mm Biên độ mưa có

2 giá trị cực đại Giá trị cực đại thứ nhất đạt vào tháng 6 với biên độ khoảng

250 mm, giá trị cực đại thứ 2 vào tháng 10 với biên độ khoảng 750 - 800

Để thấy rõ hơn tính khắc nghiệt của khí hậu, ta xét ty trong mua (%) của các tháng trong năm

Bảng I.2- Tỷ trọng lượng mưa tháng so với lượng mưa năm ( % }

Lượng mưa trung bình tháng khu vực nghiên cứu

Lượng nước bốc hơi trung bình năm tai Da Nẵng là 1049mm, vùng núi phụ cận từ 800 đến 1000mm Lượng nước bốc hơi mạnh trong thời kỳ gió Tây Nam khô nóng chỉ phối Trong những ngày này nước bốc hơi trung bình ngày trên 6mm, nhiều ngày đạt trên 10mm, có ngày đạt 17,6 mm Trong các tháng IV đến tháng VIII thường đạt từ 100 đến 125mm, trong đó có tháng đạt trên 200mm

Trong các tháng mùa mưa lượng nước bốc hơi thấp Trung bình trong mỗi tháng chỉ đạt đưới 60 mm, có tháng chỉ đạt 40 mm

Trung bình hàng năm thành phố Đà Nắng có khoảng 7 đợt không mưa kéo dai Trung bình mỗi đợt không mưa kéo dài 15 ngày, dài nhất 127 ngày

Ghi chi: Ex: Luong nước bốc hơi lớn nhất (mm )

Etb: Luong nước bốc hơi trung bình (mưn K: Chỉ số khô hạn = lượng bốc hơi llượng mưa

Lượng bốc hơi trung bình thán

1.2.3 Nhiệt độ

Khu vực Đà Nắng có nền nhiệt độ khá cao Lượng nhiệt tiếp nhận từ mặt trời quanh năm khá đồng đều Tổng nhiệt độ trung bình năm là 9300°C vượt xa tiêu chuẩn nhiệt đới (7500°C) Biên độ nhiệt dao động khá lớn, đạt 7,8°C Chế độ nhiệt của khu vực được thể hiện tại bảng 1.4 dưới đây

Bảng L.4- Chế độ nhiệt trung bình tại Đà Nẵng từ 1931- 2000)

Đồ thị biến thiên nhiệt độ trong năm

L2.5 Độ mặn hạ lưu sông và vùng biển Đà Nẵng

Độ mặn của hạ lưu các sông Cu Dé, song Vinh Điện, Cẩm Lệ va vùng vịnh Đà Nẵng bị chỉ phối bởi chế độ mưa, chế độ thuỷ triều và sự phân

bố theo độ sâu

Độ mặn trong vịnh cao nhất xuất hiện từ tháng IV đến tháng VI, độ mặn tầng đáy từ 29,8 đến 30%ạ, tầng mặt từ 20,1 đến 25,5% Độ mặn thấp nhất xuất hiện trong mùa mưa , độ mặn tầng đáy thường đạt 18,6 đến 26,5

%ạ: độ mặn tang mat 8 dén 15,8 %,

10

Độ mặn xâm nhập khá sâu vào hạ lưu các sông, nhất là trong các tháng mùa kiệt Sự xam nhập mặn phụ thuộc vào dòng triều, dòng chảy trên các sông và độ đốc sông Trong những ngày nhật triều, độ mặn trên hạ lưu các sông xuất hiện một cực đại và một cực tiểu Trong các ngày bán nhật triểu độ mặn trên sông xuất hiện 2 cực đại và 2 cực tiểu

1.5 Ranh giới độ mặn lớn nhất trung bình trong mùa khô

1.2.6 Mang thuy van

Trong phạm vi nghiên cứu, mạng thuỷ văn cũng khá phức tạp Dọc

bờ biển Đà Nắng dài trên 30km với hai con sông chính là sông Hàn chảy ra cửa Đà Nẵng và sông Cu Đê chảy ra cửa Nam Ô rồi cùng hoà vào vịnh Đà Nắng, tiếp theo đó là một số hồ như Bàu Tràm, Bàu Mạc, hồ Đồng Nghệ

Ngoài ra, còn có một số sông nhỏ và các đòng mặt tạm thời, ít có vai trò quan trọng trong đời sống, sinh hoạt và điều kiện tự nhiên của vùng

Sông Cu Đề nằm ở phía Bắc của vùng nghiên cứu Sông rộng, lòng

sông thoải nên khả năng xâm nhập mặn từ biển vào sâu trong đất liên khá

lớn Đây là con sông có vai trò quan trọng trong việc cung cấp và thoát nước

ở vùng phía Bắc khu nghiên cứu Dọc hai bên bờ sông, thường có những

khoảng rộng chứa nước được nhân dân sử dụng để nuôi trồng thuỷ sản

Sông Hàn ở phía Đông - Đông Nam khu vực nghiên cứu, đây là con

sông có lưu vực phân bố trên điện tích lớn, thượng nguồn gồm 3 nhánh sông

: Tuý Loan , sông Yên, sông Vĩnh Điện Do những biến động lớn về tân

kiến tạo cũng như diễn biến thời tiết bất thường, các con sông từ Quảng

Nam ( sông Yên, sông Vĩnh Điện) đổ vào sông Hàn bị đổi đòng, xói lở

gây ra những ảnh hưởng xấu cho hạ lưu sông Hàn nhất là xâm nhiễm mặn

Bàu Tràm nằm ở trung tâm khu vực nghiên cứu, Bàu có diện tích

khoảng 70 ha Trước đây, bàu là nơi cưng cấp nước tắm, giặt, thậm chí ăn

uống cho nhân dân xung quanh và là nơi nuôi trồng thuỷ sản Hiện nay,

nước bầu đã bị ô nhiễm và không thể sử dụng được, nước bầu có mầu nâu

vàng, mùi hôi Bàu Tràm hiện là nơi lưu giữ nước thải từ khu công nghiệp

Hoà Khánh nên tình trạng ô nhiễm đã ở mức nghiêm trọng, nhất là phần bùn

đáy của bàu

Hồ Đồng Nghệ, hồ Hoà Trung nằm ở các thũng lũng vây quanh là các

núi cao, các hồ này đều có những đập nhân tạo trữ nước ổn định, dùng tưới

tiêu cho nông nghiệp

Những nét cơ bản nghiên cứu ĐCTV ở khu vực có thể tóm tắt như sau:

- Cuối những năm 1970, Công ty cấp nước (Bộ Xây dựng) và Xí nghiệp khai thác nước ngầm (Bộ Nông nghiệp và PTNT) đã khoan một số lỗ khoan cấp nước vùng Hoà Khánh, nhà máy đệt Hoà Thọ, trường Đại học Bách Khoa Đà Nắng Các tài liệu lỗ khoan đã để lại các thông tin về nước dưới đất

có giá trị sử dụng tốt

- Từ năm 1978 đến 1986, Đoàn 500N khảo sát lập bản đồ ĐCTV tỷ lệ

1: 500.000 toàn lãnh thổ Việt Nam, trong đó có vùng thành phố Đà Nắng, đây là tài liệu tổng thể và khái quát về đặc điểm DCTV ving

- Từ năm 1979 đến 1987, Đoàn ĐCTV 708 đã tiến hành tìm kiếm nước đưới đất vùng Đà Năng - Hội An, tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng (từ đèo Hải Vân đến Tam Kỳ) Kết quả giai đoạn này đã chính xác hoá địa tầng, phân tầng ĐCTV, xác định các ranh giới mặn nhạt của nước dưới đất, xác định được các khu có triển vọng cung cấp nước

- Tiếp đó, giai đoạn tìm kiếm đánh giá nước dưới đất tỷ lệ 1: 25.000 từ năm 1988 đến năm 1993 của Đoàn 708 (Nguyễn Trường Đíu, 1993)

- Báo cáo "Nước dưới đất các đồng bằng ven biển Miền Trung" (Nguyễn Trường Giang, 1993) và báo cáo "Chuyên đề ĐCTV vùng đô thị Đà Nẵng - Hội An" (Nguyễn Trường Giang, 1994) đã xác định được chất lượng

và trữ lượng nước dưới đất tương đối chỉ tiết ở các khu của vùng Đà Nắng -

chính xác hoá các vùng có triển vọng chứa nước, chất lượng nước và các ranh giới mặn nhạt nước dưới đất, dự báo qui hoạch khai thác nước ngầm

IL2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT ĐÃ

TIẾN HÀNH

11.2.1 Thu thập tổng hợp và phân tích tài liệu

Thu thập các tài liệu địa chất, địa chất thuỷ văn và môi trường khu vực

có liên quan đến đề tài

Các tài liệu thu thập bao gồm : Địa chất khu vực, Địa chất thuỷ văn, Địa chất đô thị - môi trường,

- Tài liệu địa chất - địa chất thuỷ văn vùng Đà Nẵng và phụ cận, trong chương trình nghiên cứu địa chất môi trường đô thị Đà Nắng - Hội An

- Tài liệu khí tượng - thuỷ văn vùng Đà Nắng (nguồn tài liệu - Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường Đà Nắng)

- Tài liệu các giếng khoan thăm dò ( 49 giếng ), giếng khơi được thi công trong thời gian gần đây

- Tài liệu hút nước thí nghiệm tại 12 công trình cấp nước của T.P Đà Nắng

Các tài liệu được tổng hợp, phân tích và sử dụng trong các nghiên cứu

liên quan đến đề tài

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

Tiến hành thực địa theo các tuyến sau khi đã nghiên cứu tài liệu thu thập và lên phương án khảo sát:

- Lầm sáng tỏ các vấn đẻ về cấu trúc địa chất, địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu Chính xác hoá các vị trí, điểm lộ nước tự nhiên cũng như nhân tạo

- Khảo sát điều tra hiện trạng khai thác sử dụng nước (cả nước mặt và nước ngầm)

- Khảo sát hiện trạng các nguồn thải (nước thải, rác thải, nghĩa trang, các khu công nghiệp )

- Đã tiến hành ba đợt thực địa khảo sát thực địa trên toàn bộ phạm vi

477km’, trong đó điện tích khoảng hơn 230 kmˆ là phúc tra lại và 247km? là

điều tra mới hoàn toàn Ba đợt khảo sát (01 đợt mùa mưa tháng 10,11 và 2

dợt vào mùa khô tháng 3 và tháng 5) mỗi đợt 20 ngày Với 176 điểm khảo sát, các điểm khảo sát đêu chú ý nghiên cứu các điểm xuất lộ nước, các -

giếng và lỗ khoan khai thác

- Múc nước thí nghiệm tại 39 giếng để tính hệ số thấm của đới thông khí

-_ Bơm nước thí nghiệm tại các giếng khoan Hoà Khương ( 4,5 ca thổi rửa, khai trương 3,5 ca, hút nước thí nhiệm 3 ca, đo hồi phục 10 ca ), giếng khoan Hoà Quí khoan đến độ sâu 75m, lưu lượng nước rất nhỏ đo vậy không tiến hành công tác bơm thí nghiệm

11.2.3 Phuong phép DRASTIC (phương pháp đánh giá 6 nhiễm nước ngầm theo các chỉ tiêu của Mỹ)

Đánh giá khả năng ô nhiễm các tầng chứa nước đề cập đến 7 yếu tố: D,

R, A, S, T, I, C (Depth, Recharge, Aquifer, Soil, Topography, Impact,

R - Lượng bể cấp hàng năm cho nước dưới đất

A - Thành phần đất đá của nước dưới đất

S - Thành phân đất đá lớp phủ

T - Độ dốc địa hình

I- Ảnh hưởng của đới thông khí

C - Tính thấm của tầng chứa nước

~- Lập bản đồ khả năng tự bảo vệ của tầng chứa nước bằng phương pháp DRASTIC: Xác định được các chỉ số DRASTIC của khu vực để lập bản đồ đánh giá khả năng tự bảo vệ của nước dưới đất trong phạm vi nghiên cứu 1I.2.4- Phương pháp địa vật lý

Nhiệm vụ địa chất đặt ra cho phương pháp địa vật lý tại vùng Đà Nắng là:

- Làm sáng tỏ cấu trúc địa chất trong vùng như: phân chia bể dày lớp phủ trên nên đá gốc, xác định các đứt gãy địa chất (nếu có)

- Khoanh vùng nhiễm mặn của nước ngầm theo diện tích khu vực khảo sát, theo chiều sâu đến 5m và 50m

~ Tìm vị trí khoan khoan thăm dò nước tại các xã Hoà Khương và Hoà Quý thuộc huyện Hoà Vang Thành phố Đà Nẵng, trên cơ sở xác định đới đập vỡ trong đá gốc của hệ tâng A Vương ( C- O av)

Phương pháp đo sâu điện : Xác định vị trí lỗ khoan thăm dò nước tại

xã Hoà Khương và phường Hoa Quy Do sâu điện đối xứng là phương pháp nghiên cứu điện trở suất biểu kiến theo chiều sâu bằng cách tăng đần kích thước thiết bị để tăng dần chiều sâu nghiên cứu Khi đo lân lượt các lớp đất

đá từ nông xuống sâu sẽ được thể hiện trên đường cong đo sâu p,() với r = AB/2 Áp dụng phương pháp đo sâu điện nhằm phân chia các lớp địa điện nằm trên đá gốc, đồng thời xác định nơi đá gốc nứt nẻ có khả năng chứa nước Phương pháp đo sâu điện được áp dụng là phương pháp đo sâu 4 cực đối xứng có cự ly thiết bị r„„ = 225m có thể đạt chiêu sâu nghiên cứu đến Z„„„= 100m Đã tiến hành đo 36 điểm khu vực Hoà Khương và 35 điểm tại khu vực Hoà Quí

Phương pháp mặt cắt điện Nhằm xác định ranh giới mặn nhạt của nước dưới đất ( chủ yếu nước trong trầm tích đệ tứ )

Áp dụng phương pháp mặt cắt điện 4 cực đối xứng với kích thước Ab =

200m; bảo đảm chiều sâu khảo sát z = 50m đến tầng đá gốc nằm dưới lớp phủ cát sét có chiều dày 20 - 30m Đã bố trí 30 tuyến đo đánh số theo thứ tự

I, IH, II XXX, mỗi tuyến dài từ 3- 4 km Chiều sâu khảo sát là 50 m, để đảm bảo chiều sâu nghiên cứu này kích thước thiết bị đo sâu là AB/2 max = 150m Đã tiến hành đo 250 điểm đo trên 21 tuyến (xem bản đồ đo vẽ thực địa)

Do phân bố vị trí điểm đo gần như đều khắp điện tích khảo sát, vì vậy cho phép vẽ các đường đẳng trị p„ Khu vực có giá trị p, < 56 ôm.m được coi như vùng nhiễm mặn; ngược lại, khu vực có giá trị p„> 65 ôm.m là vùng nước nhạt

Thiết bị: Máy đo sâu điện là máy thăm dò điện INSTRUMENT DDJ -

2000 (đồng hồ hiện số do Nhật Bản sản xuất với độ nhạy là 0.1mV)

Công thức tính: Kết quả đo tính được điện trở suất theo công thức:

Ølgp,Œ,)

Pp(Z,) = Pp(Z,) / 1 - ———— | khi p,(Z)) < p, (ria)

6lgr,

Ølgp,Œ,)

Pp(Zi) = Ppl) -| 14 ————— | khi p,(r,) > py(f„¡)

Olgr, V6i Z, = 1,/ 2

Sau đó, vế các đường đẳng trị ta được lát cắt đẳng ôm pp (Z) phân dị cao hơn đường cong p,(r) nên lát cắt đẳng ôm p,(Z) phần ảnh gần như trung thực lát cắt địa điện

Biểu diễn kết quả đo mặt cắt điện: biểu diễn kết quả tài liệu đưới hai

dạng

- Lát cắt đằng ôm op(z) theo tuyến do

Lát cắt đẳng ôm là lát cắt địa điện có nghĩa là lát cắt địa chất theo

tham số điện Trên lát cắt dựa vào hình dạng các đường đẳng trị pp(z) cho ta bức tranh về cấu trúc địa chất như bẻ dày lớp phủ bể mặt địa hình nên đá gốc, vị trí đứt gãy địa chất (nơi đường đẳng trị cắm dốc đứng)

- Bản dé dang 6m p,(z) theo diện tích :

Đây là kết quả xử lý tài liệu đo sâu theo điện tích được thành lập ở các chiéu sau khác nhau Ở đây, thành lập ở 2 chiều sâu Z = 5m và Z = 50m Bản đồ này dùng để khoanh vùng nhiễm mặn nước dưới đất tương ứng với chiêu sâu khai thác nước sinh hoạt và chiều sâu khai thác nước công nghiệp

11.2.5 Phuong pháp lập bản đồ địa chất thuỷ văn

Ban đồ ĐCTV được thành lập theo nguyên tắc dạng tồn tại của nước

dưới đất, đã được thể hiện trong chú giải quốc tế về lập bản đồ ĐCTV của

UNESCO và Hội ĐCTV quốc tế xuất bản vào năm 1970, 1983, 1995 Theo nguyên tắc này, căn cứ đặc điểm tổn tại và vận động của nước trong đất đá, chúng được chia thành các loại hình dưới đây

- Các tầng chứa nước lỗ hồng: Nước dưới đất tồn tại và vận động trong các kẽ hồng giữa các hạt đất đá Dạng này gặp chủ yếu trong các trầm tích

bở rời

- Các tâng chứa nước khe nứt: Nước dưới đất tồn tại vận động trong các khe nứt, khe nứt vỉa Dạng này chủ yếu gặp trong các thành tạo địa chất đá gốc

- Các thực thể địa chất rất nghèo nước hay thực tế không chứa nước: Các lớp sét, sét pha, các thành tạo xâm nhập, một số loại đá biến chất như phiến sét

( Xem chỉ tiết chương Địa chất thuỷ văn)

H.2.6 Phương pháp lập bản đỏ quy hoạch và sử đụng nước dưới

đất

Qui hoạch khai thác nước dưới đất được thực hiện trên cơ sở phân tích đây đủ điều kiện ĐCTV của vùng, đánh giá chất lượng và trữ lượng nước đưới đất , phân tích nhu cầu sử dụng

Loại bản đồ này thể hiện những nội dung chính sau:

- Phân vùng sử dụng các loại nguồn nước khác nhau Cơ sở phân vùng nay dua vào tiêm năng của các nguồn nước hiện có cũng như nhu cầu sử dụng nước trên cơ sở quy hoạch phát triển kinh tế vùng

- Thể hiện biện pháp khai thác, chiều sâu khai thác và khả năng khai thác nguồn nước phục vụ dân sinh và công nghiệp

-Thể hiện chất lượng và số lượng nguồn nước Phương thức khai thác, lượng nước tối đa cho phép khai thác

H.2.7 Dự báo trữ lượng khai thác nước dưới đất bằng phương pháp mô hình số

Nước dưới đất là một loại khoáng sản lỏng, vì vậy trữ lượng cũng như động thái của nó luôn luôn thay đổi Sự thay đổi này cần được định lượng

hoá và mô tả chính xác để làm cơ sở cho các bài toán tính toán trữ lượng,

dòng chảy, lan truyên chất ô nhiễm , quan trọng hơn cả là nó trợ giúp cho công tác quản lý và qui hoạch nguồn tài nguyên NDĐ

HI.2.7.1 Mô hình toán học

Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nước đưới đất được mô tả bằng một phương trình đạo hàm riêng duy nhất sau:

XÍK-x)*2|s|*|Kex) ÉzSẮ &\ ”@x) (| ”@) | ”®& at (D

ở đây:

- Kự,, K¿y ; K„ là các hệ số thấm theo phương x,y và z Chiểu z là chiêu thẳng đứng

- H là cốt cao mực nước tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t

- W là mô đun dòng ngầm, hay là các giá trị bổ cập, giá trị thoát đi của nước ngầm tính tai vi tri (x,y,z) & thoi diém t W = W(x,y,z,t) 1A ham sé phụ thuộc thời gian và không gian (x,y,z)

Phương trình (1) cùng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của tầng chứa nước tạo thành một mô hình toán học về dong chảy nước dưới đất

IIL2.7.2 Phương pháp giải

Để giải phương trình trên, người ta phải tìm hàm s6 h(x,y,z,t), thoả mãn (1) và thoả mãn các điều kiện biên Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản chất của dòng chảy, từ đó có thể tính được trữ lượng động của tầng nước cũng như tính toán các hướng của dòng chảy

Việc tìm ra hàm giải tich h(x,y,z,t) cho phương trình (1) thường là rất khó Trên thực tế, ngoại trừ một số rất ít trường hợp, phương trình (1) là phương trình không thể giải được bằng phương pháp giải tích Do đó người

ta buộc phải giải bằng phương pháp gần đúng Một trong các phương pháp giải gần đúng ở đây được áp dụng cho bài toán này là phương pháp sai phân hữu hạn

Phương pháp này thay vì tìm lời giải cho hàm liên tục h(x,y,z„t), người

ta chia nhỏ không gian, thời gian thành nhiêu ô, ở mỗi ô không gian, thời gian được coi là đồng nhất, nghĩa là ở đó tất cả các giá trị tham gia vào phương trình được coi là không đổi Giá trị này dùng để xấp xỉ các giá trị thực tế Kết quả h(x,y,z„t) sẽ là một lưới ô các giá trị h Quá trình phan chia không gian thành các ô này còn được gọi là quá trình rời rạc hoá

Bằng cách này người ta đưa phương trình đạo hàm riêng (1) về một hệ phương trình tuyến tính Số phương trình tham gia vào bằng số các ô của lưới

chia x,y,z,t

Rõ ràng nếu bước lưới càng nhỏ thì kết quả thu được từ lời giải sai phân càng gần với lời giải đúng của phương trình (1) Thế nhưng khối lượng tính toán sẽ nhiều lên gấp bội, nên người ta phải tìm cách chọn ra độ lớn thích hợp cho ô Nếu trong các ô lưới các giá trị tham gia tính toán trong

phương trình không thay đổi đáng kể thì kể như phép chia ô là hợp lý Để

hình dung được phương pháp sai phân áp dụng như thế nào, ta sẽ bắt đầu từ quá trình rời rạc hoá

Hình vẽ HI.1 mô tả quá trình rời rạc hoá không gian, khu vực ĐCTV được phân chia theo chiều thẳng đứng z thành các lớp chứa nước Mỗi lớp

chứa nước lại được chia thành các ô nhỏ hơn Để tiện cho việc tính toán,

người ta lấy x,y lam chiêu của lưới Vùng hoạt động của nước ngầm trong mỗi tầng chứa nước sẽ được đánh dấu “hoạt động”, ở đó mực nước biến thiên

và nó sẽ tham gia vào tính toán trong phương trình Những ô nào thuộc vùng không có nước hoặc nước không thể thấm qua được thì được đánh dấu là

“không hoạt động”

rN Biên của tầng chứa nước

Ô tham tham gia tính toán mô hình

Ô không tham gia tính toán mô hình

Ar, Chiểu x của cột thứ j

Áci¡ _ Chiếu y của hàng thứ ¡

Av, Chiều z của tầng thứ k

Hình II.I Ô lưới và các loại ô trong mô hình

1.2.7.3 Phuong trinh vi phan

Hệ phương trình sai phân nhận được từ phương trình (1) được thành lập trên cơ sở các qui tắc cân bằng: Tổng tất cả dòng chảy vào và chảy ra từ một ô phải bằng sự thay đổi thể tích nước có trong ô Giả thiết rằng mật độ

nước ngầm là không đổi thì cân bằng dòng chảy cho một ô được thể hiện

bằng phương trình sau:

39.= =59 TAY (2)

- Q, là lượng nước chảy vào ô (nếu chảy ra thì Q lấy giá trị âm)

- SS 1a giá trị của hệ số nhà nước, nó chính là giá trị S.(x,y,Z)

- AV là thể tích ô

20

- AH là giá trị biến thiên của h trong thời gian At tại ô lưới đang xét Hình vẽ mô tả cho một ô lưới (1,j,k) và 6 ô bên cạnh nó, (¡-1,j,k),

(+1,j,k), đj-L,k), j+1,k), đ,j,k-1), (,j,k+U) dong chay tir 6 (i,j,k) sang cdc

ô bên cạnh (ở đây ngầm định nếu dòng chảy đi vào ô lượng nước chảy vào mang đấu dương, ngược lại thì nó mang đấu âm)

ij k#I

Hình IL2 Ô lưới ¡j,k và 5 ô bên cạnh

Theo định luật Darcy, lượng nước q,,;„ chảy từ ô (1j-l,k) vào ô (i,j,k) sé tinh duoc theo phương trình sau:

(hay ~ Wy yr )

Ÿ; tựa Trong đó:

- Hi, 14 cốt cao mực nước tại ô (1,],k)

- Qi,¡;„ là thể tích nước chảy qua mặt tiếp giáp giữa ô (1.j,k) và ô (,j-

1,k)

- KR¿¡¡;„ là hệ số thấm đọc theo dòng chảy giữa các nút lưới (1,j,k) và đj-1,k)

- ACiAv, là diện tích bể mặt vuông góc với phương dong chảy

- ARj ,„; là khoảng cách giữa các nút lưới (1,j,k) và đ,j-L,k)

Tương tự ta có các phương trình cân bằng tính cho các nút lưới lân cận khác Dòng chảy chảy qua giữa các nút lưới (i,j,k) và (i,j+ Lk) sẽ là:

(4, +1k TC” h, ; k)

địuaa = KRt a2 Ac,Av, Sh ERE 4)

AF tu;

21

Dòng chảy chảy qua cdc mit ludi (i,j,k) va (i+1,j,k) sé 1a:

CRi i125 =KRi jy iprACGAW/AT in (9) Trong đó:

- CR,¡,;„: Là sức cản thấm trong hàng thứ i, lớp thứ k giữa các nút lưới (i,j-1,k) va (i,j,k) Tuong tự như vậy ta sẽ có các giá trị sức cản thấm tương ứng Thay chúng vào hệ phương trình (3-8) ta sẽ có hệ phương trình sau:

Qi prHCR „Chị, I Diy) (10)

Qi ja 24=CRi pin c(Bijere bij) (1!)

Qi I2jx=CG, vainly 4a, i) (12)

Qijyi2=CV,vì2(hjì hy) — 4)

Lưu lượng cung cấp cho ô lưới từ biên có thể được viết theo phương trình tổng quát sau:

Ai jen = Pijkn Hịjk † đjka (16)

Trong đó:

- Ai,x„ biểu diễn dòng chảy từ nguồn thứ n vào trong nút lưới

(i,j,k)

- Hi,, mực nước của nút (¡,j,k)

~ PÏjx„ Qi;x„ là các hệ số có thứ nguyên (L?t') và (LỶt') tương ứng của phương trình

Sau đây, chúng ta sẽ mô tả một số điều kiện biên có thể được viết dưới đạng tổng quát như trên:

Giả sử có một ô lưới nhận được cung cấp từ hai nguồn: lỗ khoan và

Ai x2 = CRIV; jx 2(Rijachijn) (18)

Trong đó:

- R,„„ là mực nước trong sông

- CRIV,;„¿ là giá trị sức cản thấm

Phương trình trên có thể được biến đổi như sau:

Aijx¿ = -CRIV,,v;h,„„ + CRIV,2R.„ (9)

Như vậy, thành phần thứ nhất của vế phải chính là p,,,; và thành phần thứ hai chính là q,.„¿

Một cách tổng quát, nếu có N nguồn cấp vào trong Ô lưới, lưu lượng tổng hợp QS,,„ có thể được viết như sau:

Q5:¡k= Pri Miia + Qin (20)

Thay hệ phương trình (10-15) và các phương trình điều kiện biên (20) vào phương trình (2) ta có:

CR¡¡ 2x(hị, ¡x-h,j)+CR¡;.2„(ị¿2¡¿-h,¡x)+

FOC i725 Bit is Bij} C125 Bier jae Di gudt

CV, 54-120 eH It CV jee jpeer bid

° $ Puh+Q, = SSj„(ArAcAv,)C hhuchht, 2Œ, -t„a)

Phương trình trên sẽ được viết cho các ô mà mực nước thay đổi theo thời gian Như vậy, ta sẽ lập được một hệ phương trình có số phương trình tương ứng với số ô lưới Giải hệ phương trình này với điều kiện biết được mực nước h””, „ (điêu kiện ban đầu) ta sẽ xác định được mực nước h”;, Cứ lần lượt như vậy, ta có thể xác định được mực nước cho bất kỳ thời điểm nào

Hệ phương trình trên được giải bằng phương pháp lặp, người ta tiến hành chia nhỏ khoảng thời gian (t„,.t„) kết quả nhận được là lời giải gần đúng của hệ phương trình

Khi thời gian tăng lên thì h sẽ thay đổi Khi h đạt được sự ổn định (chênh lệch h tính được giữa 2 bước thời gian kế cận nhau là nhỏ hơn một

giá trị cho phép) thì mực nước đạt được sự cân bằng động và tại đây kết thúc quá trình tính toán

Để phương pháp lặp hội tụ, người ta chọn bước thời gian tăng theo cấp số nhân, khi đó thừa số 1/(t„; - t„) sẽ tiến nhanh tới 0 đo đó các tổng có liên quan đến thừa số này hội tụ Có thể hình dung cách giải hệ phương trình (23)

Bất đầu tính toén cho bước thời gian m+Í

'Kết thức tính tần cho hước thời gian m

Bắt đầu tính trần cho bước thời gian m

Kếi thúc tính toền cho bước: thời gian m-Ï

nul Cổñ can mực nước tính đưa: cho bước thời gian m-Ì

Hình 1.3 Sơ đồ bước giải theo phương pháp lặp trong mô hình

25

lI2.7.4 Điêu kiện biên trong mô hình

Trong thực tế, không cần thiết phải viết phương trình đạng (23) cho tất

cả các ô lưới khi mà những ô lưới nào đó có thể thiết lập các điều kiện biên trên đó Có 3 loại điều kiện biên chính như sau:

1 Điều kiện biên loại I là điều kiện biên mực nước được xác định trước ( còn gọi là điều kiện biên Dirichlet) Đó là ô mà mực nước được xác định trước và giá trị này không đổi trong suốt bước thời gian tính toán

2 Điều kiện biên loại H là điêu kiện biên dòng chảy được xác định trước (còn gợi là điều kiện biên Neumamn) Đó là các ô mà lưu lượng dòng chảy qua biên được xác định trước trong suốt bước thời gian tính toán Trường hợp không có dòng chảy thì lưu lượng được xác định bằng không

3 Điều kiện biên loại II là điều kiện biên lưu lượng trên biên phụ

thuộc vào mực nước (còn gọi là điêu kiện biên Cauchy hoặc biên hỗn hợp)

Có một vài dạng biên loại HI này :

+ Biển sông (River)

Biên loại này được mô phỏng cho dòng chảy giữa tầng chứa nước và nguồn chứa nước thường là sông hay hồ Nó cho phép dòng chảy từ tầng chứa vào trong nguồn chứa Nước cũng có thể chảy từ nguồn chứa vào trong tầng chứa nước nhưng nguồn thấm này không phụ thuộc vào lưu lượng của sông, suối (Hình H.4a hình II.4b)

Hình H4 a) Mặt cắt biểu diễn điêu kiện biên sông b) Mô phỏng trên mô hình

Hệ số sức cản thấm cửa biên sông được thể hiện trong công thức:

26

CRIV =KLW/M (24) Trong đó :

- CRIV - là giá trị sức cản thấm

- K, - Hệ số thấm theo phương thẳng đứng của lớp trâm tích đáy lòng -L - Chiêu dài lòng sông trong ô

- W - Chiều rộng lòng sông trong ô

- M - Chiều dày của lớp trầm tích đáy lòng

Lưu lượng dòng thấm giữa sông và tầng chứa được tính theo công

thức:

QRIV = CRIV (HRIV - h) khi h>RBOT (25) Trong đó:

- HRIV - Mực nước trong sông

- H- Mực nước của tầng chứa ngay dưới đáy lòng sông

- RBOT - Cốt cao đáy sông

Trong trường hợp mực nước của tầng chứa nằm dưới đáy sông thì lúc

đó lưu lượng đòng thấm sẽ đạt ổn định và tính theo công thức:

QRIV = CRIV (HRIV - RBOT) khih<=RBOT (26) + Biên bốc hơi ( Evapotranspiration - ET)

Biên loại này đồi hỏi phải gần giá trị mô đun bốc hơi lớn nhất Rgrw cho các ô xảy ra quá trình bốc hơi Gía trị này đạt được khi mực nudc trong 6 bằng với bể mặt địa hình (h,) Quá trình bốc hơi sẽ không xảy ra khi mực nước trong ô nằm dưới mực nước bốc hơi cho phép (d), xem Hình II.5 Giữa hai giá trị này lượng bốc hơi (Q,;) sẽ được nội suy tuyến tính theo công thức:

Q,=CŒ(h,-h) 32)

Sức cản thấm Cụ cũng tương tự như sức cần thấm đáy lòng biểu thị sức

cản dòng chảy giữa biên và tầng chứa nước

Biên GHB hạn chế hơn so với biên sông vì nó vẫn giữ giá trị lưu lượng thấm tuyến tính khi mà biên sông hoặc biên kênh thoát đã đặt giới hạn về lưu lượng trong trường hợp mực nước tầng chứa đạt giá trị giới hạn so sánh với

mực nước không

ave

Sức cản thấm (C,,.„) giữa

nguồn và ô lưới i,j,k

Hinh 11.6 Điểu kiện biên tổng hợp (GHB) trong mô hình + Lỗ khoan hút nước hoặc ép nước (Well)

Để mô phỏng các lỗ khoan hút nước hoặc ép nước trên mô hình, lưu

lượng của các lỗ khoan trong ô lưới được đặt là lưu lượng tổng cộng Qw+

chính là bằng tổng lưu lượng của các lỗ khoan hoặc các đoạn ống lọc của các

lỗ khoan đặt trong các tầng chứa nước khác nhau Z Q,,, (McDonald va Harbaugh,1988) Lưu lượng đơn lẻ cho các tầng chứa nước khác nhau đó

được tính như sau:

Qiix = Thx (Qwr/ET;,.) (33)

Trong đó:

- T;;, là hệ số dẫn nước của tầng chứa nước

- T;,¿ là hệ số đẫn nước tổng cộng cho tất cả các lớp mà lỗ khoan khoan qua

Tính hoàn chỉnh hay không hoàn chỉnh của lỗ khoan được mô phỏng bằng việc xác định vị trí đoạn ống lọc nằm trong tầng chứa nước mà lỗ khoan

có trong thực tế

Bán kính của lỗ khoan được mô phỏng trên mô hình lúc này sẽ là bán kính hiệu dụng r, Độ lớn của nó phụ thuộc vào kích thước của ô lưới và xác định theo công thức sau:

28

_ Tạe=0.208a khi bước lưới đêua= Ax=Ay (34) Khi bước lưới không đều theo phương x, r„ được tính theo công thức:

các tỷ số Ax/Ay hoặc Ay/Ax

Để chứng minh công thức (34) ta xét một phân tố ¡,j (Hình II.7)

j-1

°

© Qyr _‡

Hình II.7 Các ô lưới sai phân hai chiêu xung quanh ô có lỗ khoan

Theo định luật Darcy, lưu lượng từ mỗi phân tố bên cạnh được tính:

'Từ phương trình (37) và (38) ta rút ra:

aÍr, = e”? = 4.81 hay r„= 0.208a Chính vì vậy kết quả đự báo trị số hạ thấp mực nước tại các giếng khai thác sẽ được hiệu chỉnh theo công thức giải tích từ giếng được mô phỏng

11.2.7.5 Đánh giá kết quả bài toán ngược

Kết quả giải bài toán ngược cần phải được đánh giá cả về chất lượng lẫn định lượng Cho đến nay vẫn chưa có một tiêu chuẩn cụ thể nào được đưa

ra (National Research Council, 1990) Việc đánh giá sai số mực nước giữa

mô hình và quan trắc là một chỉ tiêu rất tốt, tuy nhiên không phải lúc nào cũng thực hiện đễ dàng Mục đích cuối cùng của bài toán chỉnh lý là cực tiểu hoá giá trị sai số Có 3 loại sai số để đánh giá sự sai khác mực nước giữa quan trắc và mô hình là:

- Sai số trung bình (ME) là sai số trung bình giữa mực nước quan trắc (h„) và mực nước mô hình (h,):

ME= L/n3(h„-h) (9) Trong đó: n là số điểm chỉnh lý

Kết quả này ít có giá trị tham khảo và không được sử dụng rộng rãi để đánh giá sai số bởi vì đôi khi giá trị sai khác mang dấu âm và dương sẽ loại trừ nhau và cuối cùng vẫn có thể đạt trị số ME cực tiểu

- Sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là giá trị trung bình tuyệt đối giữa hiệu số mực nước quan trắc và mực nước mô hình:

MAE= l/n3](h„-hQ| (40)

- Sai số trung bình quân phương (RMS) hay là độ lệch chuẩn được

tính theo công thức:

RMS= [1/n Ÿ(h„-h)J (41) Sai số MAE và RMS là chỉ tiêu tốt để đánh giá chất lượng của mô hình

I.2.8 Phương pháp lấy mẫu và thí nghiệm ngoài trời

II.2.8.1 Lấy mẫu nước

Thiết bị dựng mẫu: Các bình polyetylen, polypropylen, polycacbonat và thuỷ tỉnh là thích hợp cho hầu hết các tình huống lấy mẫu Các bình thuỷ tỉnh

có ưu điểm là dễ khử trùng trước khi dùng lấy mẫu sinh vật

- Đối với nước sông, mẫu được lấy không quá gần bờ và ở giữa sông Độ sâu lay 0,5 - im cách bề mặt

- Với nước hồ ao, cần lấy mẫu đại diện để đánh giá chất lượng nước vì chất lượng nước hồ ao thay đổi khá nhiều theo chiều ngang và chiều sâu

- Đối với các nguồn thải ra sông hồ, vị trí lấy mẫu phải gần nguồn thải

và không cách quá xa nguồn, vị trí cụ thể và độ sâu lấy mẫu cụ thể như sau: + Nguồn thải có lưu lượng dòng chảy Qdc <0,001 1/s: Lấy ở ngay bể mặt và tại vị trí nước thải

+ Qdc - 0,001 - 0,01 I/s: Lay cách mặt nước 10cm và ngay tại chỗ giao nước thải - nước sông suối

+ Qdc = 0,01 - 0,1 1/s: Lấy cách mặt nước 15cm va tai ché giao

+ Qức > 0,1 1/s: Cách mặt nước 0,15 - 0,5m và cách chỗ giao 1,5 - 3m

- Đối với việc lẫy mẫu nước ở lỗ khoan, cần chú ý các điểm sau:

- Đối với các lỗ khoan ở tầng đơn và nước được bơm thì thời gian lấy mẫu thường từ 10 - 30 phút sau khi bắt đầu bơm

- Một phương pháp khác để lấy mẫu từ I lỗ khoan không được bơm Nếu sự biến đổi theo chiều thẳng đứng thành phần nước ngầm có thể thay đổi lớn thì vài phương pháp lấy mẫu sau có thể được áp dụng:

+ Một thiết bị lấy mẫu đặc biệt bao gồm một chai lấy mẫu có thể đóng

và mở từ trên mặt và thiết bị lấy mẫu có thể được đưa xuống lỗ khoan ở các

độ sâu khác nhau và mẫu được lấy Nếu lỗ khoan không được bơm 1 thời gian đủ lâu, phương pháp này có thể cho kết quả có sai số

+ Để lấy mẫu kiểm tra vi khuẩn từ sông, hồ, giếng hay các lỗ khoan nông thì mẫu bắt buộc phải là đại diện cho nguồn lấy mẫu, không được quá gần bờ và quá xa nguồn thải Độ sâu lấy mẫu từ 15 - 30cm Các mẫu cần được làm lạnh ngay sau khi lấy và phân tích càng sớm càng tốt

+ Để lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu kim loại nặng (AI, Cd, Cr, Cu, Fe,

Pb, Mn, Ag, Zn, ) thì tốt nhất là cho vào các chai riêng biệt và phải giảm độ

pH xuống 3,5 để tránh lắng đọng và hấp phụ vào thành bình bằng cách cho thêm axit HCI hoặc HNO¡

+ Tiến hành các thí nghiệm ngoài trời để đo các giá trị pH, Eh, độ dẫn, nhiệt độ

+ Lấy mẫu phân tích hoá đơn giản và toàn diện: Tiến hành lấy bình thường bằng can đựng mẫu Mỗi mẫu 21

+ Lấy mẫu vi sinh: Tuân thủ nghiêm ngặt theo quy định Dụng cụ lấy mẫu sạch, vô trùng Khi lấy mẫu có các dụng cụ đi kèm như đèn cồn, thùng ướp lạnh Mẫu lấy xong đưa ngay về phòng thí nghiệm Dung tích mẫu lấy

0,51

+ Lấy mẫu ở lỗ khoan : Các mẫu đá ở lỗ khoan được lấy theo hiệp khoan, xếp vào khay theo thứ tự chiều sâu, xác định sơ bộ ranh giới các tầng đá và lấy mẫu phân tích thạch học để xác định chính xác các phân vị địa

tầng, từ đó làm rõ đặc điểm cấu trúc địa chất vùng

1I.2.8 Phương pháp thí nghiệm trong phòng

Phân tích các mẫu trong phòng thí nghiệm bằng các thiết bị hiện đại Bao gồm các mẫu thí nghiệm về nước ngầm, nước mặt và nước thải Các mẫu nước ngầm phân tích các loại sau:

+ Phân tích đơn giản: Phân tích các chỉ tiêu chủ yếu là pH, tổng khoáng hoá, (Na! + K?), Ca”, Mg?', NH¿, Fe tổng, Mn”, Cl, HCO;, SO,?, NO;, NO,, CO,?, PO,*

+ Phân tích toàn diện: Phân tích các chỉ tiêu như phân tích đơn giản nhưng phân tích riêng hàm lượng Na” và K*

+ Phân tích chuyên môn: Phân tích các chỉ tiêu theo yêu cầu chuyên môn Các chỉ tiêu này căn cứ vào điều kiện thực tế để quyết định

+ Phân tích vi lượng: Phân tích các chỉ tiêu vi lượng như Cu, Pb, Zn,

7 |BOD5 _ Đo oxy tiêu thụ 5 ngày với nhiệt độ20C

9_ |Fecalcoli _ Nuôi cấy trên đĩa Deti ở 37C — _—

IL2.9 Khoan khai đào

Đây là phương pháp thi công các giếng đào hoặc các lỗ khoan, để nghiên cứu cấu trúc thuỷ văn và lấy mẫu theo các tầng Trong phương án này chủ yếu là hai lỗ khoan thăm dò tại Hoà Quí và Hoà Khương mỗi lỗ khoan sâu 75m , các lỗ khoan này đều có mục tiêu thăm dò trong các tầng khe nứt thuộc các đá biến chất hệ tầng A Vương

33

Kiểm tra thỉ công lỗ khoan Hoà Quý

Chương TH

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN

HI.1 CƠ SỞ ĐỊA CHẤT

Vùng nghiên cứu có mặt các đá trầm tích và magma có tuổi từ Paleozoi đến Kainozoi, được phân chia ra các đơn vị địa tầng sau:

- Hé tang A Vuong (€-O,av)

- Hé tang Long Dai (O - S,/d)

- Hệ tầng Tân Lâm (D, „/!)

- Hệ tang Ai Nghia (Nan)

- Các phân vị địa tầng có tuổi Đệ Tứ

- Các phức hệ đá xâm nhập Đại Lộc (yaD,đ!), Hải Vân (yaT;nhv)

Sau đây là mô tả chỉ tiết các hệ tầng và phức hệ magma

đá phụ hệ tầng có mức độ biến chất đạt tướng phiến lục Bê dày 1.200m Quan hệ tiếp xúc kiến tạo với hệ tầng Long Đại (O-S,!đ) nằm ở phía Bắc và

chuyển tiếp từ từ với các đá phụ hệ tầng giữa

- Phụ hệ tầng giữa (C-O,av,): Lộ ra chủ yếu ở khu vực Hoà Thọ, Hoà Phát với điện tích khoảng 20km” Thành phần đá phiến thạch anh - felspat - mica, đá phiến thạch anh - mica, đá phiến thạch anh - mica có felspat, disten

- silimanit - granat, đá phiến thạch anh - mica bị sừng hoá Mức độ biến chất các đá đạt tướng epidot - amfibolit Bề dày 1.500m

- Phụ hệ tầng trên (C-O,av;): Lộ ra ở khu vực Ngũ Hành Sơn thành các chỏm nhỏ, tổng diện tích khoảng Ikm” Thành phần đá phiến thạch anh - serixit mica, đá phiến giàu thạch anh dạng quarzit, các lớp kẹp đá hoa (tập dưới); đá hoa màu xám trắng, đá hoa vân đải xám tối, xám trắng, các thấu

kính đá hoa màu vàng, nâu đỏ, các tập mỏng đá phiến thạch anh mica (tập trên) Bề dày 1.300m (tập dưới 800m, tập trên 500m) Mức độ biến chất của các đá không đều, đạt tướng đá lục

đá phiến thạch anh - muscovit - disten - ardaluzit, đá phiến thạch anh - mica

cổ silimanit Mức độ biến chất đến phần cao tướng phiến lục Bề dày

>1.000m

- Phụ hệ tầng trên (O - S,ld;): Lộ ra thành các đải nhỏ ở Nam Chợ Mới

và khu vực Hoà Thạch, chiếm diện tích khoảng 12km Thành phần đá phiến serixit, đá phiến thạch anh - serixit, đá phiến giàu thạch anh dạng quarzit, đá phiến giàu vật chất than Bê dày 1.350m Các đá có độ biến chất đồng đều

- Phụ hệ tầng trên (D;,„l;}: Lộ ra ở phía nam Chợ Mới với điện tích khoảng Ikm? Thành phần bột kết xen kẽ cát kết, cát bột kết bị phiến hoá yếu, các lớp mỏng cát kết màu tím hồng, tím sãm Bé dày >300m

Các đá của hé tang bi phiến hoá và biến chất ở mực thấp của tướng acghilit (kiến trúc cát kết biến dư, cát bột kết biến dư)

GIỚI KAINOZOI

Trong vùng nghiên cứu, trầm tích Kainozoi chiếm diện tích >300kmˆ, phân bố dọc ven bờ biển và phần lớn diện tích phía nam sông Tuý Loan - Câu Đỏ Các trầm tích có nguồn gốc sông, sông - biển, sông- biển - đầm lầy

và biển nằm đan xen, chuyển tướng theo mặt cắt đứng và mặt cắt ngang

SƠ ĐỒ LIÊN HỆ ĐỊA TẦNG

màu vàng, cát trắng, trên cùng là cát, cát bột,

bột sét, sét xám đen, xám vàng, thấu kính than bùn

Trầm tích phân nhịp, mỗi nhịp từ đưới lên gồm

cuội sỏi đa khoáng, chuyển lên cát sạn, cát

Phụ hệ tầng dưới: Cát kết hạt thô màu đỏ

nâu, phớt hồng, các lớp mỏng cát sạn kết màu xám trắng

Phụ hệ tầng dưới: Đá phiến thạch anh - serixit

mica, đá phiến thạch anh - felspat - mica, đá phiến thạch anh - muscovit - disten -

ardaluzit, đá phiến thạch anh - mica có

đá hoa màu xám vàng, xám hồng, xám đen,

đá phiến thạch anh - serixit

€-O,av," 800

Phụ hệ tầng trên - Tập dưới: Đá phiến thạch anh - serixit, đá phiến thạch anh felspat - mica, các thấu kính đá hoa

€-O;av; 1.500

Phụ hệ tầng giữa: Đá phiến thạch anh - felspat - mica, đá phiến thạch anh - mica, đá phiến thạch anh - mica có felspat, đisten - silimanit - granat, đá phiến thạch anh - mica

bị sừng hoá

c-O,av, 1.200 Phụ hệ tầng dưới: Đá phiến thạch anh - serixit

mica, đá phiến sét - serixit - thạch anh, đá phiến giàu thạch anh có felspat dạng quarzit