Chương 3 Đánh giá tác động của hoạt động kinh tế đến động thái nước dưới đất
3.1 Khái quát về động thái nước dưới đất
3.1.3 Các yếu tố động thái, các dạng động thái và động thái của các loại nước dưới đất
3.1.3.1 Các yếu tố động thái nước dưới đất
Trong nghiên cứu động thái nước dưới đất, các yếu tố động thái được đề cập đến là mực nước, thành phần nước và nhiệt độ của nước dưới đất .
- Mực nước dưới đất: Mực nước là yếu tố động thái quan trọng nhất. Tìm hiểu về động thái mực nước dưới đất chính là làm sáng tỏ các kiểu dao động mực nước và quy luật thay đổi của nó. Trong nghiên cứu động thái mực nước, trên cơ sở các yếu tố hình thành động thái mà người ta có thể chia ra các kiểu động thái: kiểu khí tượng, kiểu thủy văn, kiểu thủy triều, kiểu áp lực và kiểu nhân tạo. Trong đó, kiểu khí tượng là sự dao động mực nước do yếu tố khí tượng gây ra đặc biệt là nước mưa; kiểu thủy văn là mực nước chịu tác động của yếu tố thủy văn, cụ thể là chế độ thủy văn của sông, kênh;
kiểu thủy triều là mực nước dưới đất chịu tác động bởi sự thay đổi mực nước biển và chế độ thủy triều; kiểu áp lực là sự thay đổi mực nước dưới đất ít chịu tác động của yếu tố ngoại sinh và kiểu nhân tạo là dao động mực nước bị tác động của các yếu tố nhân tạo. Kiểu nhân tạo này được chia ra một số phụ kiểu: phụ kiểu dao động mực nước bị tác động phá hủy do hoạt động của các hệ thống thủy lợi, kiểu này làm cho mực nước tăng; phụ kiểu dao động mực nước bị tác động phá hủy do hoạt động của các hệ thống khai thác nước dưới đất, kiểu này làm cho mực nước bị hạ thấp.
- Thành phần hoá học của nước dưới đất: Thành phần hoá học của nước dưới đất thường ổn định hơn so với nước mặt. Thông thường khi có sự thay đổi thành phần hóa học của nước dưới đất là thường có liên quan đến nguồn cấp của tầng chứa nước hoặc có sự xâm nhập của các chất hóa học và nguồn nước khác xâm nhập vào tầng chứa nước.
- Nhiệt độ của nước dưới đất: Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, nguồn cấp, tình trạng sử dụng nước và hoạt động kinh tế khác mà có thể làm cho nhiệt độ nước thay đổi. Ví dụ nước ở những vùng có hoạt động núi lửa thường có nhiệt độ cao, nước ở các tầng chứa nước sâu có nhiệt độ cao tầng chứa nước gần mặt đất. Tầng chứa nước có sự trao đổi mạnh thường có nhiệt độ thấp hơn tầng chứa nước ít trao đổi.
3.1.3.2 Các dạng động thái
Dựa vào các yếu tố hình thành động thái nước dưới đất, động thái nước dưới đất được phân ra hai dạng động thái sau:
Động thái tự nhiên: Động thái tự nhiên của nước dưới đất được đặc trưng bởi trạng thái tự nhiên, nghĩa là động thái chưa bị phá hủy bởi các nhân tố nhân tạo. Vì thế động thái tự nhiên còn gọi là động thái chưa bị phá hủy. Động thái tự nhiên được hình thành do các yếu tố khí tượng, thủy văn, biển và đại dương, địa mạo, địa chất và địa chất thủy văn.
Các yếu tố khí tượng gồm: Lượng mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí, những nhân tố này tạo nên động thái nước trong đới thông khí và nước ngầm. Các yếu tố này gây nên sự dao động mực nước theo năm, theo mùa, làm thay đổi thành phần hóa học, nhiệt độ và lưu lượng của nước dưới đất. Đáng chú ý nhất là lượng mưa, đây là nguồn cung cấp cho các tầng chứa nước phân bố gần mặt đất, chính yếu tố này làm cho động thái mực nước thay đổi theo mùa. Sự thay đổi của khí hậu theo chù kỳ làm mực nước cũng thay đổi theo chù kỳ.
Các yếu tố thủy văn: Nhất là các tầng chứa nước dọc theo dòng mặt mà có quan hệ thủy lực với sông, suối, mực nước sông sẽ làm thay đổi mực nước của nước dưới đất. Nếu nước sông bị nhiễm bẩn thì nước dưới đất cũng dễ bị thay đổi thành phần hóa học, nhiệt độ.
Các nhân tố địa mạo: Các tầng chứa nước ở vùng có địa hình, địa mạo khác nhau thì ảnh hưởng đến động thái nước dưới đất. Ví dụ nước dưới đất ở vùng núi, vùng sườn núi, vùng thềm sông, vùng đồng bằng châu thổ có đặc điểm động thái nước dưới đất khác nhau.
Các yếu tố địa chất, địa chất thủy văn: như vận động kiến tạo, địa nhiệt, động đất, núi lửa, trượt lở đất ảnh hưởng rất lớn đến động thái. Độ sâu phân bố tầng chứa nước, điều kiện tàng trữ nước, điều kiện cấp và thoát của nước dưới đất đều có tác động đến động thái nước dưới đất.
Động thái nhân tạo nước dưới đất: Do nhu cầu sử dụng nước của con người ngày càng tăng, nguồn nước dưới đất đang được tập trung khai thác đặc biệt là ở các vùng đô thị, vùng phát triển công nghiệp. Động thái tự nhiên của nước dưới đất bị phá hủy để hình thành một dạng động thái mới là động thái nhân tạo hay còn gọi là động thái bị phá hủy. Ngoài ra các hoạt động kinh tế khác cũng làm thay đổi động thái tự nhiên của nước dưới đất như: Việc khai thác các loại tài nguyên trong lòng đất, các hoạt động kinh tế trên mặt đất. Các hoạt động trên gây ảnh hưởng đến động thái nước dưới đất.
Đáng chú ý là tình trạng khai thác nước dưới đất phục vụ cho cung cấp sẽ làm thay đổi mực nước, xâm nhập mặn và xâm nhập nước bẩn, ô nhiễm nước dưới đất. Thủy lợi (tưới) có thể làm tăng độ khoáng hóa của nước, ô nhiễm nước dưới đất. Xây dựng hồ chứa làm thay đổi mực nước dưới đất và hướng chảy của dòng ngầm, làm thay đổi thành phần hóa học của nước dưới đất. Khai thác tài nguyên dưới lòng đất, đặc biệt là việc tháo khô mỏ sẽ làm mực nước dưới đất và thành phần hóa học của nước thay đổi.
3.1.3.3 Động thái của một số loại nước dưới đất
- Động thái của nước thượng tầng: Nước thượng tầng là nước trọng lực nằm trên thấu kính cách nước trong đới thông khí (Hình 3.1). Nước thượng tầng được hình thành do nước mưa ngấm xuống trong mùa mưa hay do ngấm của nước thải ở vùng dân cư và công nghiệp. Do đó động thái của nước thượng tầng phụ thuộc rất lớn vào sự ngấm của nước mưa hoặc nước thải, nó còn phụ thuộc vào độ sâu và quy mô phân bố của thấu kính chứa nước. Nước thượng tầng thường tồn tại theo mùa, lượng nước không lớn với động thái thay đổi rất mạnh, chất lượng nước phụ thuộc rất lớn vào nhân tố trên mặt, vùng mưa nhiều thường có nước nhạt, vùng ít mưa thường có độ khoáng hóa cao và nước thượng tầng dễ bị ô nhiễm. Chính vì vậy, nước thượng tầng ít có ý nghĩa trong cung cấp nước nhưng có ý nghĩa lớn trong xây dựng.
- Động thái của nước ngầm: Nước ngầm là nước trọng lực nằm trên tầng cách nước thứ nhất kể từ bề mặt đất trở xuống, nước ngầm có mặt thoáng tự do (Hình 3.2).
Nguồn cung cấp cho nước ngầm là nước mưa, nước từ các dòng mặt và các khối nước mặt. Động thái của nước ngầm được đặc trưng bởi sự dao động mực nước theo mùa,
3.1
nhiệt độ và thành phần hóa học của nước ngầm cũng dao động theo mùa. Theo đặc tính động lực của nước ngầm, nhà khoa học G.N Kamenxki chia động thái nước ngầm thành một số dạng sau: Động thái nước ngầm ở vùng phân thủy, động thái nước ngầm vùng ven bờ, động thái vùng trước núi và động thái nước ngầm vùng đồng bằng,
- Động thái của nước actezi: Nước actezi là nước có áp được tích trữ giữa hai lớp cách nước và có một số đặc điểm sau (Hình 3.3):
Nước actezi thường nằm sâu hơn nước ngầm, trên và dưới nó được ngăn cách với các đơn vị chứa nước khác bởi các lớp sét cách nước hoặc cách nước tương đối liên tục.
Nước actezi là nước có áp lực, khi ta khoan giếng khoan vào tầng chứa nước actezi, mực nước trong giếng khoan sẽ dâng cao lên cao hơn mái tầng chứa nước.
Miền cung cấp và tạo áp của nước actezi không trùng với miền phân bố của nó.
Động thái nước actezi thường ổn định hơn so với nước ngầm, các yếu tố khí tượng, thủy văn, các yếu tố khác trên mặt đất ít ảnh hưởng đến động thái của nước actezi.
Nước actezi có biểu hiện động thái đàn hồi, động thái đàn hồi xuất hiện khi tầng nước actezi bị khai thác.
Nước actezi ít có khả năng nhiễm bẩn do nhân tố bên ngoài, do đó động thái thành phần của nước ít thay đổi.
3.2
3.3
Động thái của nước actezi có một số nét chính sau: Điểm đặc biệt của nước actezi là có tính đàn hồi, do tính đàn hồi của pha rắn và pha lỏng trong lỗ hổng của đất đá chứa nước tạo nên. Sự thể hiện tính đàn hồi của tầng chứa nước do tác dụng của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo gọi là động thái đàn hồi. Giả sử tầng chứa nước là môi trường cứng lý tưởng và chất lỏng chứa trong tầng chứa nước là chất lỏng lý tưởng tức là không có tính nhớt và không chịu nén, khi hút nước trong lỗ khoan thì mực áp lực trên toàn bộ diện phân bố của tầng chứa nước và miền cung cấp sẽ bị hạ thấp một cách tương ứng. Nhưng thực tế không xảy ra như vậy mà phạm vi ảnh hưởng của việc hút nước không lớn vì nó có liên quan đến động thái đàn hồi của tầng chứa nước. Động thái đàn hồi thể hiện đối với các tầng chứa nước actezi do nhiều nhân tố tự nhiên, nhân tạo gây nên. Yếu tố tự nhiên như: áp suất không khí, dao động của mực nước ngầm ở miền cung cấp của tầng chứa nước, thủy triều và động đất…Yếu tố nhân tạo gồm: khai thác nước trong giếng khoan, cường độ bơm nước, tải trọng của lớp đất phủ…
Động thái của nước actezi thường liên hệ chặt chẽ với nước ngầm, nước mặt và các yếu tố khí tượng thủy văn khác. Do đó mức cách ly của tầng chứa nước actezi với yếu tố bên ngoài càng cao thì sự tác động đến động thái của nước càng ít.
- Động thái nước trong đá nứt nẻ: Trong các đới nứt nẻ của các loại đá có chứa nước gọi là nước trong đá nứt nẻ. Nếu đới nứt nẻ không bị phủ trên mặt bởi những lớp không thấm nước, nước rất nhạy cảm với nguồn cấp của nó thì động thái mực nước dao động rất mạnh theo lượng mưa. Nếu trên mặt bị phủ bởi lớp đất không thấm nước hoặc thấm nước yếu thì động thái của nước thay đổi chậm hơn. Thành phần hóa học của nước khe nứt phụ thuộc vào độ sâu phân bố của đới nứt nẻ, nếu nằm gần mặt đất thì nước thường có độ khoáng hóa thấp và phân bố ở dưới sâu thì độ khoáng hóa cao.
- Động thái của nước Kastơ: Nước Kastơ là nước chứa trong các khe nứt, các mương và các hang động được thành tạo chủ yếu do kết quả ăn mòn của nước đối với các đá hòa tan. Động thái mực nước của nước Kastơ dao động mãnh liệt theo thời gian và biên độ dao động phụ thuộc vào chiều sâu của nước và điều kiện cung cấp của nó.
Nước Kastơ chịu tác động rõ rệt do các yếu tố khí tượng thủy văn. Thành phần hóa học của nước thường có thành phần của đá hòa tan và rất đa dạng.