Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

HOÀNG VĂN HOAN

NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT

TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÙNG NAM ĐỊNH

Ngành: Kỹ thuật địa chất

Mã số: 62.52.05.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS. Phạm Quý Nhân

2: PGS.TS. Flemming Larsen

Hà Nội - 2014

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết

quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công

trình nào khác.

Tác giả luận án

Hoàng Văn Hoan

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii

MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... vi

DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................. vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................. viii

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1

Chương 1 - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT ....... 10

1.1. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới ........................ 11

1.1.1. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân ............................. 11

1.1.2. Nhóm nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng tỷ trọng ...... 14

1.1.3. Nhóm nghiên cứu xâm nhập mặn cổ, ứng dụng kỹ thuật đồng vị ........... 15

1.1.4. Nhóm dự báo và đánh giá xâm nhập mặn bằng mô hình số ................... 16

1.1.5. Nhóm nghiên cứu các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn ....................... 17

1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ ở Việt Nam.............................. 18

1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định ................................... 22

Chương 2 - SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT ........................................... 29

2.1. Vị trí vùng nghiên cứu ................................................................................... 29

2.2. Đặc điểm địa chất ........................................................................................... 30

2.2.1. Đặc điểm địa tầng ................................................................................... 30

2.2.2. Đặc điểm cấu trúc vùng nghiên cứu ....................................................... 34

2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn ............................................................................ 40

2.3.1. Các tầng chứa nước ................................................................................ 40

2.3.2. Các thành tạo địa chất nghèo nước, cách nước ..................................... 44

2.3.3. Đặc điểm thuỷ địa hoá ............................................................................ 45

2.3.4. Cấu trúc ĐCTV vùng nghiên cứu ............................................................ 46

2.4. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt ..................................................... 47

2.4.1. Quá trình tiến hóa trầm tích trong Kainozoi .......................................... 47

2.4.2. Giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt ........................... 53

2.5. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt ......................................................... 60

iv

2.5.1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 60

2.5.2. Kết quả nghiên cứu ................................................................................. 63

2.5.3. Phân tích và thảo luận kết quả ................................................................ 67

Chương 3 - NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ MẶN NHẠT NDĐ ..................... 72

3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng ............................................................ 72

3.1.1. Điện trở suất của tầng chứa nước .......................................................... 72

3.1.2. Cơ sở phương pháp trường chuyển ......................................................... 74

3.1.3. Cơ sở phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn) ......................................... 76

3.2. Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển ............................................... 77

3.2.1. Vị trí khu vực khảo sát ............................................................................ 77

3.2.2. Kết quả khảo sát ...................................................................................... 78

3.2.3. Phân tích kết quả khảo sát ...................................................................... 82

3.3. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt nước dưới đất bằng phương pháp địa vật

lý lỗ khoan ...................................................................................................... 84

3.3.1. Vị trí khảo sát và khối lượng thực hiện ................................................... 84

3.3.2. Kết quả xác định hiện trạng phân bố mặm-nhạt theo chiều sâu ............ 84

3.4. Kết quả khoan khảo sát ĐCTV ...................................................................... 86

3.5. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng ...................................... 86

3.6. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ vùng NĐ .... 91

Chương 4 - CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA

NƯỚC PLEISTOCEN ....................................................................................... 96

4.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ .............................. 96

4.1.1. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan ................................................. 96

4.1.2. Đặc trưng của dịch chuyển mặn trong NDĐ ........................................ 100

4.2. Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam Định ....... 104

4.2.1. Khái niệm chung và định hướng nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn thấu

kính nước nhạt, TCN Pleistocen ........................................................... 104

4.2.2. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu ......................... 106

4.2.3. Xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của

chênh lệch mực nước ............................................................................ 117

Chương 5 - DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA

NƯỚC PLEISTOCEN ..................................................................................... 123

5.1. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng lớp thấm nước yếu ............ 123

v

5.1.1. Xâm nhập mặn do ảnh hưởng của quá trình khuếch tán phân tử và phân

dị trọng lực ........................................................................................... 123

5.1.2. Giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực .... 126

5.2. Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng

của khai thác ................................................................................................. 127

5.2.1. Kết quả tính toán dịch chuyển biên mặn theo tài liệu quan trắc NDĐ . 127

5.2.2. Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen

bằng phương pháp mô hình số ............................................................. 129

5.3. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn vùng Nam Định ................... 139

5.3.1. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn ...................................... 139

5.3.2. Giải pháp khai thác, sử dụng nước dưới đất ........................................ 140

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 142

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ .................................. 145

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 148

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BP Trước thời điểm hiện tại

DIC Hợp chất Cacbon vô cơ

ĐBBB Đồng bằng Bắc Bộ

ĐB-TN Đông bắc - Tây nam

ĐC Địa chất

ĐCTV Địa chất thủy văn

ĐTS Điện trở suất

ĐVL Địa vật lý

Hcp Hạ thấp mực nước cho phép

IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế

M Tổng khoáng hóa

NCKH Nghiên cứu khoa học

NDĐ Nước dưới đất

TB-ĐN Tây bắc - Đông nam

TCN Tầng chứa nước

TDS Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan

TEM Phương pháp trường chuyển

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần đồng vị bền của NDĐ và nước mặt (tháng 5/2010) ....................... 64

Bảng 2.2: Thành phần đồng vị bền của NDĐ tháng 8/2011 và tháng 3/2012 .................... 64

Bảng 2.3: Thành phần đồng vị bền trong nước biển và nước mưa năm 2011 ................... 65

Bảng 2.4: Tuổi của NDĐ xác định qua hoạt độ phóng xạ của 14C trong DIC của NDĐ ... 66

Bảng 2.5: Thành phần đồng vị bền 13C trong NDĐ ........................................................... 66

Bảng 2.6: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền và các đồng vị khí trơ và Triti ........ 67

Bảng 3.1: Tổng hợp kết quả đo trường chuyển khu vực nghiên cứu ................................. 81

Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ vùng nghiên cứu ......................... 87

Bảng 3.3: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng, lỗ khoan VietAS_ND 01 88

Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng lỗ khoan VietAS_ND 02 . 89

Bảng 3.5: Bảng tổng hợp các dạng công tác đã thực hiện phục vụ cho nghiên cứu .......... 92

Bảng 4.1: Kết quả xác định chiều dày lớp trầm tích biển qua kết quả đo ĐVL lỗ khoan 107

Bảng 4.2: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại LK VietAS_ND01 113

Bảng 4.3: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại LK VietAS_ND02 114

Bảng 4.4: Kết quả phân tích thành phần thạch học TCN Pleistocen ................................ 118

Bảng 4.5: Thống kê kết quả xác định hệ số dẫn nước TCN Pleistocen ........................... 119

Bảng 5.1: Kết quả xác định dòng mặn ảnh hưởng tại các vị trí nghiên cứu .................... 125

Bảng 5.2: Thống kê các công trình khai thác nước tập trung ........................................... 133

Bảng 5.3: Thống kê các công trình khai thác lẻ ............................................................... 133

Bảng 5.4: Thống kê các lỗ khoan khai thác nước UNICEF ............................................. 133

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1: Vị trí vùng nghiên cứu ....................................................................................... 29

Hình 2.2: Địa tầng lỗ khoan TB-DK-1X ........................................................................... 31

Hình 2.3: Kiểu trầm tích biển vùng nghiên cứu ................................................................. 34

Hình 2.4: Cấu trúc địa chất phía tây, tây bắc vùng nghiên cứu ......................................... 36

Hình 2.5: Vị trí vùng nghiên cứu và cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng ............................. 38

Hình 2.6: Sơ đồ vị trí tuyến thăm dò địa chấn 2D ............................................................. 38

Hình 2.7: Các tuyến mặt cắt địa chấn song song với đường bờ biển ................................. 39

Hình 2.8: Dao động mực nước tại lỗ khoan VietAS_ND02, TCN Pleistocen ................... 42

Hình 2.9: Dao động mực nước biển và TCN qp tại lỗ khoan Q225b ................................ 42

Hình 2.10: Diễn biến mực nước các TCN trong khu vực từ 1994 đến 2014 ....................... 43

Hình 2.11: Mực nước biển từ thời kỳ Pleistocen muộn đến nay ......................................... 51

Hình 2.12: Sơ đồ minh họa quá trình tiến hóa trầm tích trong 9.000 năm trở lại đây ......... 54

Hình 2.13: Sơ đồ tiến hóa trầm tích trong kỷ Đệ tứ ............................................................. 55

Hình 2.14: Sơ đồ đẳng áp TCN Pleistocen và vị trí tuyến mặt cắt ...................................... 57

Hình 2.15: Mô hình khái niệm về lịch sử phát triển ĐCTV trong Kainozoi ....................... 58

Hình 2.16: Mô hình 2D mô phỏng quá trình hình thành thấu kính nước nhạt .................... 59

Hình 2.17: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đồng vị và tuyến mặt cắt ................................................... 63

Hình 2.18: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền của các loại nước ............................ 68

Hình 2.19: Sự biến đổi của δ

18O trong NDĐ theo chiều sâu ............................................... 68

Hình 2.20: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Triat tại cụm quan trắc Q92 .............. 69

Hình 2.21: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Neogen tại cụm quan trắc Q109 ....... 69

Hình 2.22: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Pleistocen ........................................................................ 70

Hình 2.23: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Neogen ............................................................................ 70

Hình 2.24: Mô hình khái niệm về hướng vận động của NDĐ ............................................. 70

Hình 2.25: Sơ đồ vận động của NDĐ cung cấp cho thấu kính nước nhạt vùng Nam Định 71

Hình 3.1: Khoảng biến đổi giá trị điện trở suất và độ dẫn điện của đất đá ........................ 74

Hình 3.2: Đường đặc tính và nguyên tắc của phương pháp trường chuyển ...................... 75

Hình 3.3: Mô hình dòng xoáy cảm ứng thay đổi theo thời gian ........................................ 76

ix

Hình 3.4: Nguyên lý tổng hợp của Zond đo độ dẫn điện ................................................... 77

Hình 3.5: Vị trí các điểm đo trường chuyển ...................................................................... 78

Hình 3.6: Kết quả đo dòng cảm ứng và mức độ nhiễu tại điểm đo ................................... 79

Hình 3.7: Kết quả giải đoán tài liệu trường chuyển ........................................................... 79

Hình 3.8: Vị trí các cặp số liệu tương quan ....................................................................... 80

Hình 3.9: Tương quan hồi qui giữa TDS và điện trở suất trong vùng nghiên cứu ............ 80

Hình 3.10: Kết quả đo trường chuyển theo tuyến mặt cắt ................................................... 81

Hình 3.11: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 25÷30m (hệ tầng Hải Hưng) ........................... 83

Hình 3.12: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 55÷60m (hệ tầng Vĩnh Phúc) .......................... 83

Hình 3.13: Sơ đồ vị trí lỗ khoan đo ĐVL, lỗ khoan lấy mẫu trầm tích ép nước lỗ rỗng ..... 84

Hình 3.14: Sự phân bố độ dẫn điện của tầng theo chiều sâu ............................................... 85

Hình 3.15: Sự biến đổi độ dẫn điện của tầng và của nước lỗ rỗng theo chiều sâu .............. 90

Hình 3.16: Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và độ dẫn điện của nước lỗ rỗng ......... 90

Hình 3.17: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl-

với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng ........ 90

Hình 3.18: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+

với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng ....... 90

Hình 3.19: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl-

với độ dẫn điện của tầng ...................... 91

Hình 3.20: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+

với độ dẫn điện của tầng .................... 91

Hình 3.21: Mặt cắt thủy địa hóa - phân bố hàm lượng TDS của nước lỗ rỗng .................... 91

Hình 3.22: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Holocen ........................................ 93

Hình 3.23: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Pleistocen ...................................... 93

Hình 3.24: Kết quả xác định ranh giới mặn-nhạt TCN Pleistocen vùng nghiên cứu .......... 94

Hình 3.25: Mô hình khái niệm phân bố mặn nhạt theo tuyến mặt cắt ................................. 94

Hình 4.1: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tán cơ học trong các điều kiện ........ 97

Hình 4.2: Đường dòng trong môi trường lỗ hổng dưới tác dụng của QT phân tán TĐL .. 98

Hình 4.3: Mô phỏng quãng đường DCVC trong MT chất lỏng và MT trầm tích ........... 100

Hình 4.4: Cân bằng thủy tĩnh giữa nước mặn và nhạt ..................................................... 102

Hình 4.5: Phân bố mặn nhạt NDĐ trong cồn cát ven biển .............................................. 102

Hình 4.6: Dòng chảy mặn do ảnh hưởng của tỷ trọng ..................................................... 103

Hình 4.7: Sơ đồ vị trí khảo sát sự phân bố của lớp thấm nước yếu ................................. 108

x

Hình 4.8: Phân bố của lớp thấm nước yếu theo chiều sâu ............................................... 108

Hình 4.9: Sơ đồ đẳng chiều dày lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển vùng Nam Định ... 109

Hình 4.10: Phân bố theo chiều sâu của đồng vị bền và EC tại LK VietAS_ND01 ........... 111

Hình 4.11: Thành phần đồng vị bền của nước lỗ rỗng, nước biển và nước TCN qp ......... 111

Hình 4.12: Thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán ............................................................ 112

Hình 4.13: Kết quả xác định hệ số khuếch tán .................................................................. 112

Hình 4.14: Kết quả mô hình 1D, mô phỏng diễn biến nồng độ muối theo thời gian, ........ 113

Hình 4.15: Phân bố độ dẫn điện, hàm lượng Cl-

, δ18O trên cơ sở phân tích nước lỗ rỗng và

kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND01 ................................................. 115

Hình 4.16: Phân bố độ dẫn điện, hàm lượng Cl-

, δ18O trên cơ sở phân tích nước lỗ rỗng và

kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND02 ................................................. 115

Hình 4.17: Tương quan giữa độ mặn (Cl-

) và nguồn gốc của NDĐ (δ18O) ....................... 116

Hình 4.18: Xâm nhập mặn TCN từ lớp sét nguồn gốc biển .............................................. 116

Hình 4.19: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen từ năm 1994 đến năm 2014 ................. 120

Hình 4.20: Sơ đồ đẳng áp và hướng dòng chảy NDĐ, TCN qp (năm 2012) .................... 121

Hình 4.21: Mặt cắt mô phỏng cơ chế xâm nhập mặn vùng Nam Định ............................. 122

Hình 5.1: Dòng mặn ảnh hưởng tới TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu ................... 125

Hình 5.2: Diễn biến mặn nhạt TCN Pleistocen trên cơ sở kết quả khảo sát .................... 128

Hình 5.3: Số liệu quan trắc thành phần hóa học NDĐ tầng qp tại ranh giới mặn-nhạt ... 128

Hình 5.4: Cấu trúc các lớp trong mô hình khu vực Nam Định ....................................... 130

Hình 5.5: Diễn biến mực nước tại công trình quan trắc Q109, TCN Holocen ................ 131

Hình 5.6: Xây dựng ô lưới trên mô hình GMS ................................................................ 131

Hình 5.7: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q108a .......... 133

Hình 5.8: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q109a .......... 134

Hình 5.9: Kết quả mực nước tính toán và mực nước quan trắc thực tế tại Q110a .......... 134

Hình 5.10: Phân bố hàm lượng TDS ban đầu .................................................................... 135

Hình 5.11: Diễn biến mực nước và dân số theo thời gian ................................................. 135

Hình 5.12: Tương quan giữa dân số và độ sâu mực nước tại LK quan trắc Q109a ........... 135

Hình 5.13: Đồ thị gia tăng dân số theo thời gian ............................................................... 136

Hình 5.14: Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp, kịch bản 1 ...... 136

xi

Hình 5.15: Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp, kịch bản 2 ...... 137

Hình 5.16: Vị trí các điểm quan trắc diễn biến hàm lượng TDS trên mô hình .................. 138

Hình 5.17: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB01 (kịch bản 1) .................................... 138

Hình 5.18: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB01 (kịch bản 2) .................................... 138

Hình 5.19: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB02 (kịch bản 1) .................................... 138

Hình 5.20: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB02 (kịch bản 2) .................................... 138

Hình 5.21: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB03 (kịch bản 1) .................................... 139

Hình 5.22: Biến đổi hàm lượng TDS tại vị trí OB03 (kịch bản 2) .................................... 139

Hình 5.23: Sơ đồ phân bố dân cư trong vùng nghiên cứu ................................................. 141

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3.260km, khu vực ven biển là nơi tập trung

dân cư, trung tâm kinh tế, giao thông quan trọng của đất nước. Ở đó, nhu cầu sử dụng

nước cho sinh hoạt, sản xuất không ngừng tăng lên cùng với sự phát triển kinh tế-xã

hội. Do vậy, khả năng xâm nhập của nước mặn vào các tầng chứa nước (TCN), thấu

kính nước nhạt đang có nguy cơ ngày càng gia tăng, đặc biệt trong điều kiện biến đổi

khí hậu, nước biển dâng hiện nay, mà nước ta là một trong các quốc gia chịu ảnh

hưởng mạnh mẽ nhất.

Nằm ở phía đông nam đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB), trên địa bàn các huyện Hải

Hậu, Nghĩa Hưng, một phần các huyện Giao Thủy, Xuân Trường, Nam Trực, Trực

Ninh, tỉnh Nam Định và một phần các huyện Kim Sơn, Yên Khánh, Hoa Lư, TP.

Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình tồn tại thấu kính nước dưới đất (NDĐ) nhạt trong các trầm

tích Kainozoi, thấu kính này phân bố ở các độ sâu từ 60÷70m đến trên 120m. Hiện

nay, nguồn NDĐ này đang được khai thác để phục vụ cho ăn uống, sinh hoạt và sản

xuất của nhân dân trong vùng với số lượng lỗ khoan khai thác cũng như lưu lượng

khai thác tăng nhanh do nhu cầu sử dụng lớn.

Với trữ lượng khai thác tiềm năng của thấu kính chỉ khoảng 203.445 m3

/ngđ

[50], mà nhu cầu khai thác lớn, trong khi đó mực nước có xu hướng hạ thấp đáng kể

(0,5m đến 0,7m/năm). Chính vì vậy, nguy cơ xâm nhập mặn đã và đang diễn ra do

các hoạt động khai thác NDĐ và trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng trên

toàn cầu.

Để giải quyết vấn đề phát triển bền vững của vùng, cần thiết phải nghiên cứu sự

phân bố, hình thành, biến đổi chất và lượng của thấu kính nước nhạt này nhằm phục

vụ cho việc khai thác bền vững, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế của địa phương.

2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục đích: Đề tài “Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng

Nam Định” với các mục đích:

2

- Nghiên cứu quá trình hình thành thấu kính nước nhạt;

- Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ trong vùng nghiên cứu;

- Xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen;

- Đánh giá vai trò của các cơ chế trong quá trình xâm nhập mặn thấu kính

nước nhạt.

Nhiệm vụ: Để thực hiện được mục đích nghiên cứu trên, nhiệm vụ cơ bản của luận

án được xác định là:

Nghiên cứu cấu trúc địa chất (ĐC), địa chất thủy văn (ĐCTV) ảnh hưởng

đến quá trình hình thành thấu kính nước nhạt;

Phân tích, đánh giá và xác lập các tương quan giữa các thông số ĐCTV

với các thông số địa vật lý (ĐVL), qua đó đánh giá hiện trạng phân bố

mặn-nhạt của NDĐ;

Nghiên cứu sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển

và ảnh hưởng của nó tới TCN Pleistocen;

Nghiên cứu, xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt trong

TCN Pleistocen, trầm tích Đệ tứ;

Thiết lập mô hình dòng chảy NDĐ trong TCN Pleistocen, mô phỏng sự

phân bố, dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt trong vùng nghiên cứu và dự

báo diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian và theo tình hình khai thác

nước trong vùng.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nước dưới đất, TCN Pleistocen vùng Nam Định;

Phạm vi nghiên cứu: Diện phân bố thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen

vùng Nam Định và các khu vực liên quan.

4. Nội dung nghiên cứu

Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ trong trầm tích Đệ tứ vùng

Nam Định bằng các phương pháp ĐVL: phương pháp trường chuyển

(TEM) và phương pháp ĐVL lỗ khoan;

3

Lấy mẫu, phân tích thành phần hóa, đồng vị phóng xạ, đồng vị bền của

các mẫu nước tại các lỗ khoan đang khai thác và quan trắc trong vùng

nghiên cứu để đánh giá chất lượng, tuổi, nguồn gốc,... của NDĐ trong

vùng nghiên cứu;

Xác định cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen;

Giải đoán tài liệu ĐVL lỗ khoan, phân chia và liên kết địa tầng, lập mặt

cắt địa chất, địa chất thuỷ văn, tài liệu ĐVL điện, vẽ mặt cắt điện, phân

chia địa tầng;

Khoan, lấy mẫu đất nguyên dạng trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc

biển, ép nước lỗ rỗng, phân tích thành phần hóa học, thành phần đồng vị

bền và đánh giá sự phân bố độ mặn theo chiều sâu;

Khoan các lỗ khoan ĐCTV (chùm lỗ khoan thí nghiệm) xác định địa

tầng, các thông số ĐCTV, lấy mẫu nước phân tích chất lượng, bơm hút

nước thí nghiệm xác định quan hệ thuỷ lực giữa nước mặt với NDĐ và

các TCN với nhau;

Xây dựng mô hình dòng chảy TCN Pleistocen, mô phỏng sự phân bố,

dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt và dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo

thời gian với điều kiện khai thác trong vùng nghiên cứu;

5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận: Nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ nói chung và xâm nhập mặn TCN

trầm tích Đệ tứ nói riêng đã được các nhà khoa học đề cập đến và nghiên cứu từ lâu.

Do vậy, tiếp thu, kế thừa và áp dụng các giải pháp công nghệ mới trên cơ sở các cách

tiếp cận chính sau:

- Cách tiếp cận thực tế: khảo sát thực địa chi tiết càng nắm bắt rõ hơn, chính

xác hơn đặc điểm địa hình, địa mạo, ĐC, ĐCTV, từ đó xác định phạm vi phân bố,

hiện trạng và diễn biến của chất lượng cũng như các quy luật thay đổi của các dấu

hiệu chuyên môn, nhằm đánh giá và xác định đối tượng chính cho hướng nghiên cứu

của đề tài phù hợp và giải quyết mục tiêu nghiên cứu. Đây là cách tiếp cận kinh điển

4

trong điều tra ĐCTV nói chung và nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ nói riêng. Từ đó

đưa ra các giải pháp, cũng như hướng nghiên cứu hợp lý và khả thi.

- Tiếp cận các kết quả nghiên cứu trước đó: trong hơn 30 năm qua, ở vùng

Nam Định đã có hàng chục phương án tìm kiếm thăm dò, đánh giá trữ lượng và điều

tra hiện trạng khai thác, xâm nhập mặn… được thực hiện và đã có hơn 60 lỗ khoan

tìm kiếm, thăm dò, quan trắc NDĐ trên toàn vùng và rất nhiều lỗ khoan lớn nhỏ đang

khai thác. Việc thu thập, khai thác, sử dụng và kế thừa tối đa các tài liệu, công trình

đã có sẽ giúp hạn chế (giảm) khối lượng khảo sát, đo đạc, đồng thời định hướng đánh

giá, xác định nguồn hình thành, phân bố, bổ cập, hiện trạng mặn-nhạt cũng như diễn

biến xâm nhập mặn.

- Tiếp cận các phương pháp điều tra đánh giá hiện đại, tiên tiến: việc nghiên

cứu và đánh giá tài nguyên NDĐ, quy luật biến đổi chất lượng, trữ lượng và đặc biệt

là khả năng biến đổi và phân bố tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS), độ dẫn điện,

thành phần đồng vị... trong NDĐ theo diện và theo chiều sâu đã được các nhà khoa

học trên thế giới và trong nước dày công nghiên cứu, áp dụng và đã đem lại hiệu quả

cao. Do vậy, việc tiếp cận và áp dụng các phương pháp nghiên cứu hợp lý sẽ có tính

khả thi cao và đem lại hiệu quả tốt đối với vùng nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu: Ngoài các phương pháp nghiên cứu truyền thống như:

tiếp thu, kế thừa, điều tra, khảo sát…, tác giả luận án đã sử dụng kết hợp các phương

pháp sau:

- Phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực: nghiên cứu, đánh giá mức độ, khả

năng nhiễm mặn, các thông số ĐCTV có liên quan tới khả năng dịch chuyển vật chất

trong môi trường NDĐ;

- Phương pháp ĐVL: với mục tiêu nghiên cứu, xác định hiện trạng phân bố

mặn nhạt, phương pháp áp dụng có thể thực hiện tốt mục tiêu này trong vùng nghiên

cứu là phương pháp trường chuyển và các phương pháp ĐVL lỗ khoan, qua việc xác

định khả năng dẫn điện của đất đá.

- Phương pháp đồng vị: xác định tuổi, quan hệ thủy lực giữa các TCN và nguồn

gốc, nguồn bổ cập của NDĐ;