Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích Đệ tứ vùng Nam Định (tóm tắt)

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




TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2014
ii

Công trình được hoàn thành tại:
Bộ môn Địa chất Thủy văn, Khoa Địa chất
Trường Đại học Mỏ - Địa chất




NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS. Phạm Quý Nhân,
Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

2: PGS.TS. Flemming Larsen,
Cục Địa chất Đan Mạch



Phản biện 1: PGS.TS Đoàn Văn Cánh
Hội Địa chất Thủy văn Việt Nam

Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng
Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Hồng Đức
Trường Đại học Xây dựng

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường
tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Vào hồi … giờ … ngày … tháng… năm …


Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội
hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất
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, kinh tế, giao thông quan trọng của đất nước. Nằm ở phía đông
nam đồng bằng Bắc Bộ (ĐBBB), trên địa bàn một số huyện thuộc tỉnh Nam
Định và Ninh Bình tồn tại thấu kính nước dưới đất (NDĐ) nhạt trong trầm tích
Kainozoi. Nguồn NDĐ này đang được khai thác để phục vụ cho ăn uống, sinh
hoạt và sản xuất của nhân dân trong vùng. Trữ lượng khai thác tiềm năng
không lớn nhưng nhu cầu khai thác lớn, mực nước có xu hướng hạ thấp đáng
kể (0,5÷0,7m/năm). Nguy cơ xâm nhập mặn (XNM) đã và đang diễn ra do các
hoạt động khai thác NDĐ. Do vậy, cần phải nghiên cứu sự phân bố, hình
thành, biến đổi chất và lượng của thấu kính nước nhạt này nhằm phục vụ 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:
- Nghiên cứu quá trình hình thành thấu kính nước nhạt;
- Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ;
- Xác định cơ chế XNM tầng chứa nước (TCN) Pleistocen (qp);

- Đánh giá vai trò của các cơ chế trong quá trình xâm nhập mặn.
Nhiệm vụ:
 Nghiên cứu cấu trúc địa chất (ĐC), địa chất thủy văn (ĐCTV);
 Phân tích, đánh giá và kết hợp các phương pháp địa vật lý (ĐVL) với
ĐCTV/thủy địa hóa, xác định hiện trạng mặn-nhạt;
 Nghiên cứu sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển
và ảnh hưởng của nó tới TCN qp;
 Nghiên cứu, xác định cơ chế XNM thấu kính nước nhạt, TCN qp;
 Thiết lập mô hình dòng chảy, mô phỏng sự phân bố, dịch chuyển ranh
giới mặn-nhạt và dự báo diễn biến XNM.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: nước dưới đất, TCN qp vùng Nam Định;
2

Phạm vi nghiên cứu: diện phân bố thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam
Định và các khu vực liên quan.
4. Nội dung nghiên cứu
 Xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ;
 Lấy mẫu, phân tích thành phần hóa học (TPHH), thành phần đồng vị của
NDĐ, nước lỗ rỗng, nước mưa, nước mặt và nước biển;
 Xác định cơ chế XNM thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen;
 Giải đoán các tài liệu địa vật lý, địa chất thuỷ văn;
 Khoan, lấy mẫu đất nguyên dạng, ép nước lỗ rỗng;
 Khoan các chùm lỗ khoan ĐCTV, hút nước thí nghiệm;
 Xây dựng mô hình dịch chuyển vật chất và dự báo XNM.
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận: Tác giả luận án sử dụng các cách tiếp cận chính sau:
- Cách tiếp cận thực tế;
- Cách tiếp cận các kết quả nghiên cứu trước đó;
- Cách tiếp cận các phương pháp nghiên cứu, đánh giá hiện đại.

Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực: nghiên cứu, đánh giá mức độ
nhiễm mặn và các thông số địa chất thủy văn;
- Phương pháp địa vật lý: 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 của NDĐ;
- Phương pháp mô hình số: dự báo xâm nhập mặn NDĐ;
- Phương pháp chuyên gia: trao đổi, học tập từ các chuyên gia.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học: Luận án đã góp phần làm sáng tỏ quá trình hình thành,
nguồn gốc và nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt. Xác định cơ chế XNM
và vai trò của các cơ chế trong quá trình XNM. Tác giả đã thiết lập được các
phương trình tương quan giữa các thông số ĐCTV với thông số ĐVL và
đồng vị, là cơ sở áp dụng cho vùng nghiên cứu và các vùng có điều kiện
ĐCTV tương tự.
3

Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đã xác định được hiện trạng phân bố mặn-nhạt
NDĐ, đánh giá và dự báo diễn biến XNM ở vùng nghiên cứu. Kết quả
nghiên cứu của luận án có thể là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý, quy
hoạch tài nguyên nước, các nhà hoạch định chính sách và các nhà khoa học
nhằm phục vụ khai thác và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên NDĐ quý
giá này.
7. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định được hình
thành trong suốt lịch sử phát triển ĐC, ĐCTV của vùng và có sự bổ cập liên
tục bởi nước nhạt trong các thành tạo chứa nước bên dưới; nguồn bổ cập cho
thấu kính nước nhạt này từ phía tây và tây bắc.
Luận điểm 2: Thấu kính nước nhạt trong TCN Pleistocen vùng Nam Định
bị xâm nhập mặn do chênh lệch áp lực giữa vùng nước nhạt với vùng nước

mặn phía bắc và đông bắc; do lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển phủ bên trên
thông qua nhiều quá trình hóa lý, trong đó quá trình khuếch tán và phân dị
trọng lực đóng vai trò chính.
8. Những điểm mới của luận án
- Tác giả sử dụng các kết quả phân tích TPHH, thành phần đồng vị của
nước lỗ rỗng, kết hợp các kết quả địa vật lý lỗ khoan, xác định sự biến đổi độ
dẫn điện, theo chiều sâu và phân tích các quá trình ảnh hưởng của chúng tới
TCN Pleistocen.
- Luận án đã áp dụng các phương pháp ĐVL kết hợp với các phương pháp
ĐCTV để xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt của các nguồn mặn phân bố
trong các TCN và lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển trong trầm tích Đệ tứ ở
vùng nghiên cứu.
- Tác giả đã thiết lập được tương quan giữa các kết quả phân tích TPHH
của NDĐ (Cl
-
, TDS) với các thông số ĐVL (độ dẫn điện, điện trở suất của
khung đất đá); qua đó có thể xác định, đánh giá chất lượng NDĐ qua các
thông số ĐVL.
9. Cơ sở tài liệu
9.1. Tài liệu thu thập:
4

Các tài liệu và thông tin được thu thập từ các đề tài, dự án khác nhau. Đó là
các báo cáo khoa học, báo cáo tổng kết đề tài đã công bố.
9.2. Kết quả thí nghiệm, nghiên cứu hiện trường và trong phòng thực
hiện riêng phục vụ cho đề tài luận án:
Luận án đã sử dụng các nguồn số liệu, kết quả thí nghiệm hiện trường và
trong phòng do chính tác giả và các cộng tác viên trực tiếp tiến hành, phục vụ
riêng cho đề tài luận án bao gồm:
 Tài liệu xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ: đo trường chuyển

(61 điểm) và các lỗ khoan nông (22 lỗ khoan);
 Các tài liệu đo ĐVL lỗ khoan của 16 lỗ khoan;
 Tài liệu xác định thông số ĐCTV của TCN qp từ kết quả khoan 02 chùm
và hút nước thí nghiệm tại 03 chùm lỗ khoan;
 Các kết quả phân tích TPHH của (59 mẫu TCN, 27 nước lỗ rỗng);
 Các kết quả phân tích thành phần đồng vị bền của nước trong TCN, nước
lỗ rỗng, nước mưa, nước mặt và nước biển (87 mẫu), đồng vị phóng xạ
(32 mẫu) và đồng vị khí trơ (8 mẫu) của NDĐ;
 Kết quả quan trắc động thái NDĐ.
10. Cấu trúc luận án
Luận án gồm 160 trang với 20 biểu bảng, 94 hình vẽ và 122 tài liệu tham
khảo. Cấu trúc luận án như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu xâm nhập NDĐ
Chương 2: Sự hình thành thấu kính nước nhạt
Chương 3: Nghiên cứu hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ
Chương 4: Cơ chế XNM thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen
Chương 5: Diễn biến XNM thấu kính nước nhạt TCN Pleistocen
Kết luận và kiến nghị
11. Lời cảm ơn
Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất Thuỷ văn, Khoa Địa
chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của
PGS.TS. Phạm Quý Nhân và PGS.TS. Flemming Larsen. Trong suốt thời gian
nghiên cứu, viết luận án, tác giả cũng luôn nhận được sự giúp đỡ, góp ý, của
5

các thầy cô giáo Bộ môn Địa chất Thuỷ văn và các nhà khoa học: PGS.TS.
Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS. Nguyễn Kim Ngọc, PGS.TS. Đoàn Văn Cánh,
PGS.TS. Phan Ngọc Cừ, TS. Đặng Đình Phúc, TS. Đặng Đức Nhận, PGS.TS.
Nguyễn Văn Đản, PGS.TS. Nguyễn Văn Hoàng, TS. Vũ Kim Tuyến, TS.

Nguyễn Thị Thanh Thủy, TS. Dương Thị Thanh Thủy, ThS. Kiều Thị Vân Anh,
GS.TS. Dieke Postma, TS. Frank Wagner, PGS.TS. Christiansen V. Anders,
ThS. Trần Vũ Long, ThS. Đặng Trần Trung, ThS. Nguyễn Thế Chuyên, ThS.
Trần Thành Lê và các đồng nghiệp trong dự án VietAS cũng như nhiều cán bộ
khoa học, chuyên môn trong và ngoài trường.
Một lần nữa tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với tất cả
những giúp đỡ quý báu đó!

Chương 1 - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC
DƯỚI ĐẤT
1.1. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới
Trên cơ sở tổng hợp và phân tích kết quả của các công trình khoa học đã
được công bố về nghiên cứu XNM trên thế giới cho thấy, tất cả các công trình
nghiên cứu đều sử dụng kết hợp các phương pháp khác nhau để giải quyết một
vấn đề cụ thể nào đó như đánh giá hiện trạng, xác định nguyên nhân, giải pháp
khắc phục…
Nhận xét chung:
Nguyên nhân gây nên XNM các thể chứa nước, thấu kính nước nhạt ở mỗi
khu vực có thể khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện ĐC, ĐCTV, cũng như lịch
sử tiến hóa ĐC, ĐCTV của từng khu vực. Các công trình nghiên cứu đều sử
dụng nhiều phương pháp khác nhau. Tổng hợp các công trình nghiên cứu có
thể phân thành 4 nhóm phương pháp nghiên cứu chính được các nhà khoa học
sử dụng bao gồm:
 Nhóm phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực;
 Nhóm phương pháp đồng vị;
 Nhóm phương pháp địa vật lý;
 Nhóm phương pháp mô hình số.
6

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

Xâm nhập mặn NDĐ đã và đang được các nhà khoa học Việt Nam quan
tâm, hiện tượng này xảy ra ở các vùng đồng bằng ven biển, dải cồn cát ven
biển và các hải đảo… do tác động của con người và các yếu tố biến đổi tự
nhiên của môi trường gây ra.
Nhận xét chung:
Các nghiên cứu XNM thường được kết hợp trong các báo cáo đánh giá tài
nguyên NDĐ, chủ yếu là điều tra, khảo sát xác định ranh giới mặn-nhạt với
ranh giới TDS=1g/l, tính toán thời gian và tốc độ dịch chuyển ranh giới trên cơ
sở điều kiện địa chất thủy văn của vùng nghiên cứu và lưu lượng khai thác yêu
cầu. Các nghiên cứu trong nước thường áp dụng 3 nhóm phương pháp chính
bao gồm:
 Nhóm phương pháp thủy địa hóa/thủy động lực;
 Nhóm phương pháp địa vật lý;
 Nhóm phương pháp mô hình số.
1.3. Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định
Các nghiên cứu địa chất, địa chất thủy văn của vùng Nam Định luôn gắn
liền với lịch sử nghiên cứu của cả ĐBBB, bên cạnh đó đã có gần 20 đề tài dự
án đã được thực hiện tại vùng Nam Định. Các đề tài, dự án đã cho thấy bức
tranh tổng thể về điều kiện địa chất, địa chất thủy văn vùng Nam Định.

Chương 2 - SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT
2.1. Vị trí vùng nghiên cứu
Vùng nghiên cứu nằm ở phía đông nam ĐBBB, gồm khu vực tỉnh Nam
Định và các huyện Kim Sơn, Yên Mô, Yên Khánh, Gia Viễn tỉnh Ninh Bình.
Phía bắc giáp tỉnh Hà Nam, phía đông bắc giáp tỉnh Thái Bình, phía đông nam
giáp biển Đông.
2.2. Đặc điểm địa chất
2.2.1. Đặc điểm địa tầng
2.2.1.1. Đặc điểm địa tầng vùng Nam Định
Giới Proterozoi

7

Các thành tạo Proterozoi trong khu vực thuộc hệ tầng Sông Hồng, phân bố
rộng khắp trong vùng nghiên cứu. Thành phần khoáng vật gồm gnei biotit,
silimanit, granat…
Giới Mesozoi
Các thành tạo Mesozoi trong vùng chủ yếu thuộc hệ Triat, thành phần là
đá vôi dạng khối, sáng màu, đá vôi sét, lộ trên mặt ở phía tây, tây bắc vùng
nghiên cứu, thuộc tỉnh Ninh Bình.
Giới Kainozoi - hệ Neogen - thống Pliocen
Gồm các thành tạo của hệ tầng Vĩnh Bảo, Tiên Hưng. Thành phần trầm
tích gồm cát kết hạt nhỏ đến trung lẫn sạn sỏi, xen kẹp sét bột kết.
Hệ Đệ tứ
Thống Pleistocen, phụ thống dưới, hệ tầng Lệ Chi (amQ
1
1
lc)
Các trầm tích của hệ tầng Lệ Chi không lộ trên mặt, bắt gặp tại phần lớn
các lỗ khoan trong vùng nghiên cứu. Thành phần thạch học gồm cát sạn lẫn
bột, sét màu xám, xám tro. Chiều sâu phân bố của hệ tầng từ 79m đến 132,8m.
Chiều dày thay đổi từ 4m đến 26,2m.
Thống Pleistocen, phụ thống giữa-trên, hệ tầng Hà Nội (a,amQ
1
2-3
hn)
Các trầm tích của hệ tầng Hà Nội phân bố rộng khắp trong vùng nghiên
cứu. Thành phần chủ yếu là cát, sạn sỏi xám xanh, xám vàng.
Thống Pleistocen, phụ thống trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (a,am,mQ
1
3

vp)
Trong vùng nghiên cứu, các trầm tích Pleistocen trên thuộc hệ tầng Vĩnh
Phúc. Thành phần thạch học là cát, cát pha và sét, sét bột.
Thống Holocen, phụ thống dưới-giữa, hệ tầng Hải Hưng (mQ
2
1-2
hh)
Các trầm tích của hệ tầng Hải Hưng được chia làm 3 kiểu nguồn gốc.
Thành phần thạch học là cát, cát pha, bột, sét màu tím thẫm, xám xanh nhạt
xen lớp tàn tích thực vật.
Thống Holocen, phụ thống trên, hệ tầng Thái Bình (Q
2
3
tb)
Hệ tầng Thái Bình được phân chia chi tiết thành hai phụ hệ tầng. Thành
phần trầm tích chủ yếu là sét bột lẫn cát hạt mịn.
2.2.1.2. Đặc điểm địa tầng vùng thềm lục địa khu vực nghiên cứu
8

Trầm tích biển khu vực nghiên cứu theo kiểu trầm tích bãi triều cửa sông
châu thổ do thủy triều, có thành phần chủ yếu là cát, sạn, bột, sét, hạt mịn dần
theo hướng từ đất liền ra biển.
2.2.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu
2.2.2.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Nam Định
Trong vùng nghiên cứu tồn tại hai hệ thống đứt gãy chính, vuông góc nhau
là hệ thống đứt gãy hướng tây bắc - đông nam (TB-ĐN) và hệ thống đứt gãy
hướng đông bắc - tây nam (ĐB-TN).
2.2.2.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất phía tây vùng Nam Định
Vùng nghiên cứu nằm ở rìa phía đông nam ĐBBB, nơi giáp ranh giữa các
thành tạo Đệ tứ và các thành tạo tuổi Triat, chủ yếu thuộc hệ tầng Đồng Giao

(T
2
ađg), là các đá có khả năng chứa và lưu thông nước rất tốt, với hệ thống các
đứt gãy theo hướng TB-ĐN, hướng cắm vào các thành tạo Kainozoi trong
vùng nghiên cứu.
2.2.2.3. Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng thềm lục địa vùng NC
Vùng nghiên cứu nằm ở khu vực phía tây bắc bể trầm tích sông Hồng, nơi
tập trung nhiều đứt gãy lớn hướng TB-ĐN.
2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn
2.3.1. Các tầng chứa nước
2.3.1.1. TCN trong trầm tích Holocen trên (qh
2
)
Phân bố trên toàn diện tích phần đồng bằng, thành phần đất đá chứa nước
gồm cát, cát pha của hệ tầng Thái Bình.
2.3.1.2. TCN trong trầm tích Holocen dưới (qh
1
)
TCN này phân bố không đều khắp vùng nghiên cứu, không lộ ra trên mặt.
Thành phần đất đá chứa nước gồm cát hạt mịn, cát pha, bột sét có nguồn gốc
sông đầm lầy, đầm lầy biển, biển.
2.3.1.3. TCN Pleistocen (qp)
TCN Pleistocen phân bố rộng khắp diện tích phần đồng bằng, thành phần
thạch học bao gồm cát sạn sỏi lẫn ít cuội đa khoáng thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc,
Hà Nội và Lệ Chi.
2.3.1.4. TCN Pliocen (n
2
)
9

Phân bố rất rộng rãi khắp vùng nghiên cứu. Thành phần thạch học gồm cát
kết hạt nhỏ, hạt trung lẫn sạn kết, bột kết, sét kết. Mức độ gắn kết của đất đá
yếu. Nước tồn tại dưới dạng khe nứt-lỗ hổng.
2.3.1.5. TCN các trầm tích cacbonat, triat giữa (t
2
)
Các thành tạo chứa nước này phân bố ở phía tây vùng nghiên cứu, đất đá
chứa nước là đá vôi khe nứt karst.
2.3.2. Các thành tạo địa chất nghèo nước, cách nước
2.3.2.1. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước hệ tầng Hải Hưng
Phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu, thành phần là sét, sét bột, sét cát có
nguồn gốc biển có chiều dày từ 3m đến 40m, trung bình 13m.
2.3.2.2. Các thành tạo rất nghèo nước hệ tầng Vĩnh Phúc
Phân bố rộng rãi trong vùng, thành phần thạch học chủ yếu là sét, sét bột
nguồn gốc biển, sông biển, chiều dày từ 7m đến 34m.
2.3.2.3. Các thành tạo địa chất nghèo nước đá biến chất
Các thành tạo đá biến chất phức hệ sông Hồng, phân bố ở hầu khắp vùng
nghiên cứu, lộ trên mặt dưới dạng các đồi bát úp nằm rải rác khu vực núi Gôi,
núi Hổ, núi Xá… và phân bố sâu dần theo hướng ra biển.
2.3.3. Đặc điểm thuỷ địa hoá
2.3.3.1. Đặc điểm thuỷ hoá TCN qh
1
và qh
2

Phần lớn nước trong TCN qh
2
có TDS>1g/l. Toàn bộ các điểm khảo sát
NDĐ trong TCN qh
1

có TDS>1g/l.
2.3.3.2. Đặc điểm thuỷ hoá TCN qp
Vùng nước nhạt chiếm diện tích khá lớn ở phía nam, đông nam, thuộc các
huyện Hải Hậu, Nghĩa Hưng và một phần của các huyện Giao Thuỷ, Nam
Trực, Trực Ninh, Ý Yên, Kim Sơn, Yên Khánh. Vùng nước nhạt phân bố trên
phần đất liền và cả ở phần thềm lục địa gần bờ; vùng nước mặn phân bố ở phía
đông bắc và phía giáp tỉnh Thái Bình. Loại hình hoá học chủ yếu là Clorua
Natri.
2.3.4. Cấu trúc địa chất thủy văn vùng nghiên cứu
Vùng nghiên cứu nằm sát biển, có hai loại địa hình: Loại 1: núi đá vôi, độ
cao trung bình thuộc địa phận Ninh Bình, nằm trong đới nâng Tây Nam; loại
10

2: địa hình bằng phẳng, nằm trong trũng Hà Nội, chịu tác động mạnh của cả
sông và biển.
Trong các thành tạo trước Kainozoi đã phát hiện khá nhiều đứt gãy kiến tạo
phát triển theo hai hướng chính là TB-ĐN và ĐB-TN, các đứt gãy này đã chia
đá gốc thành các khối nâng hạ khác nhau và được thành tạo Kainozoi phủ bên
trên. Các đứt gãy kiến tạo đóng vai trò là những kênh dẫn nước từ các vùng
núi cao thuộc đới nâng Tây Nam và có khả năng thoát ngầm vào các thành tạo
Neogen và Đệ tứ.
2.4. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt
2.4.1. Quá trình tiến hóa trầm tích trong Kainozoi
Điều kiện địa chất, ĐCTV, lịch sử phát triển và cấu trúc ĐC, ĐCTV là các
yếu tố tự nhiên quyết định sự hình thành thấu kính nước nhạt.
2.4.1.1. Giai đoạn phát triển trầm tích trong Neogen
Các trầm tích hệ tầng Tiên Hưng, Vĩnh Bảo được thành tạo và lấp đầy các
vùng trũng. Thành phần trầm tích bao gồm sét kết, bột kết, cát kết lẫn sạn, có
tướng biển nông ven bờ.
2.4.1.2. Giai đoạn phát triển trầm tích trong Đệ tứ

Vùng nghiên cứu nằm ở nơi tiếp giáp giữa đồng bằng và biển. Do tác dụng
tương hỗ giữa sông và biển, tại đây vùng tiền tam giác châu được hình thành.
2.4.2. Giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt
- Vào thời kỳ Pliocen muộn, khoảng 1,8 triệu năm trước đây (BP), nước
biển rút ra, vùng nghiên cứu tồn tại môi trường lục địa, thành tạo chứa nước hệ
tầng Vĩnh Bảo, TCN này được cung cấp bởi nước mưa và các TCN bên dưới
cung cấp theo các đứt gãy, khe nứt karst.
- Sang đầu Pleistocen sớm, nước biển tiến vào thành tạo hệ tầng Lệ Chi,
vùng nghiên cứu thuộc vùng cửa sông, nước có tổng khoáng hóa cao hơn có
thể xâm nhập vào TCN Neogen.
- Thời kỳ Pleistocen giữa-muộn, biển lùi ra xa dần khỏi vùng nghiên cứu,
mực nước biển thấp hơn mực nước biển hiện nay lớn nhất khoảng 120m,
thành tạo hệ tầng Hà Nội. Quá trình xâm thực diễn ra mạnh mẽ, đồng thời quá
trình lắng đọng trầm tích sông, quá trình thấm của nước mưa, nước mặt và
nước cấp từ đá gốc.
11

- Vào cuối Pleistocen, khoảng 15.000 đến 14.000 năm BP, mực nước biển
bắt đầu dâng cao, bắt đầu thời kỳ biển tiến Flandrian, trầm tích Pleistocen
vùng Nam Định bắt đầu bị chìm trong nước biển.
- Thời kỳ biển tiến Holocen, vào khoảng thời gian 6.000 năm BP, thời kỳ
này mực nước biển lên cao nhất. Khi nước biển tràn lên, các trầm tích hạt mịn
được lắng đọng, ngăn cách nước biển với nước trong TCN Pleistocen trước đó
và biến TCN Pleistocen thành TCN có áp.
- Thời kỳ biển thoái trong Holocen, khoảng 4.000 năm BP, mực nước
biển bắt đầu hạ dần, gradien thủy lực trong các TCN giữa nguồn cấp từ các
thành tạo đá gốc phía tây bắc và các trầm tích Đệ tứ tăng lên; dòng nước nhạt
thắng thế và thay thế nước mặn trong các TCN.
2.5. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt
2.5.1. Phương pháp nghiên cứu

Áp dụng kỹ thuật đồng vị kết hợp nghiên cứu cấu trúc ĐC, ĐCTV, xác
định hướng vận động của NDĐ trong các thành tạo Đệ tứ và trước Đệ tứ,
nghiên cứu nguồn gốc, quan hệ thủy lực giữa các TCN.
* Nghiên cứu nguồn gốc NDĐ trên cơ sở thành phần đồng vị bền
Hydro và Oxy là thành phần cấu tạo của phân tử nước, có hai đồng vị bền
là Deuteri (D hay
2
H) và
18
O. Trong tự nhiên, thành phần đồng vị của nước sẽ
thay đổi trong các quá trình chuyển pha.
* Nghiên cứu hướng dòng chảy NDĐ bằng phương pháp định tuổi, sử
dụng các đồng vị phóng xạ
Xác định tuổi của NDĐ bằng kỹ thuật đồng vị dựa trên cơ sở phân rã của
các đồng vị phóng xạ có trong thành phần của phân tử nước hoặc trong thành
phần của các chất hoặc khoáng chất tan trong nước.
2.5.2. Kết quả nghiên cứu
2.5.2.1. Thành phần đồng vị bền của các mẫu nước nghiên cứu
Thành phần đồng vị bền của nước trong TCN với δ
2
H thay đổi từ -
72,58‰ đến -2,12‰ và δ
18
O thay đổi từ -8,99‰ đến -0,86‰, cho thấy nước
trong TCN có cả nguồn gốc biển và nguồn gốc khí tượng.
2.5.2.2. Hoạt độ phóng xạ của
14
C và thành phần đồng vị bền
13
C

12

T s hot phúng x (
14
a) ca ng v
14
C trong hp cht Cacbon vụ c
(DIC) ca cỏc mu nc sõu khỏc nhau cho thy thi gian lu ca nc
trong TCN khỏc nhau. ng v bn
13
C úng vai trũ cht ch th trong vic xỏc
nh nng ban u ca mu nghiờn cu.
2.5.2.3. Kt qu nghiờn cu ng v khớ tr v Triti
Cỏc ng v khớ tr v Triti cho phộp xỏc nh thi gian lu ca nc
trong TCN n 1.500 nm. Cỏc mu ti cỏc l khoan trờn tuyn mt ct CD
(hỡnh 4.4) cú giỏ tr gim dn theo hng t tõy-bc xung ụng-nam, iu
ny cho thy thi gian lu ca ND tng theo hng t tõy-bc xung ụng-
nam.
2.5.3. Phõn tớch v tho lun kt qu
2.5.3.1. Ngun b cp v ngun gc ND trong vựng nghiờn cu
Thnh phn ng v bn ca nc trong TCN qp mt s cm quan trc
c b cp t tng Neogen v Triat. ng v bn ca nc trong TCN qp
nm sỏt ng nc khớ tng a phng, cho thy nc trong TCN qp cỏc
v trớ ny c b cp t nc khớ tng.
2.5.3.2. Xỏc nh hng dũng chy ND trờn c s kt qu xỏc nh thi
gian lu ca nc trong TCN
Kt qu phõn tớch thnh phn ng v phúng x
14
C v thi gian lu ca
nc ti cỏc l khoan trong cỏc TCN Neogen v Triat trờn ton vựng nghiờn

cu cho thy: thi gian lu ca nc trong TCN qp ln nht t 12.900 nm
v nh nht l 1.100 nm (hỡnh 2.1). Nc nht trong TCN qp trung tõm ca
phu h thp cú thi gian lu ln nht.






Hỡnh 2.1: Mụ hỡnh khỏi nim v hng vn ng ca ND t kt qu phõn
tớch thnh phn ng v theo mt ct CD (trờn hỡnh 4.4)
6.000
11.300
7.400
3.300
3H = 0,7 TU
850
1.100
3H = 0,37 TU
nớc hiện tại
(3H = 2,03 TU)
0m
-150
-200
-250
D
50
93,6m
12m
100

-100
-300
- Tuổi của nớc dới đất (năm)
qp
PR
PR
qp
-50
nÔnÔ
850
Q108
LK35
Q109
LK54
Q110
Q111
170,6m
80m
150m
248m
Đất đá thấm nớc kém hoặc không thấm nớc;
Đới dập vỡ kiến tạo
Tầng chứa nớc đất đá bở rời;
Hớng dịch chuyển nớc dới đất
100m
nÔ
tÔ
tÔ
GV01
Q92

LK14
Tầng chứa nớc khe nứt, karst;
C
-150
100
50
0m
-50
-100
-200
-250
-300
67m
70m
13

Nước trong TCN nứt nẻ, karst có hướng vận động theo hướng TB-ĐN và
từ hướng tây, tây-bắc ra biển. Với việc kết hợp giữa nghiên cứu đặc điểm địa
chất, địa hình địa mạo, ĐCTV với các kết quả nghiên cứu đồng vị (
14
C,
3
H,
39
Ar/
40
Ar,
3
He) tại các cụm lỗ khoan quan trắc theo tuyến mặt cắt CD cho thấy
xu hướng nước càng sâu tuổi càng trẻ. Vận động của NDĐ từ thành tạo Triat

đến TCN qp theo 3 cách:
1) Nước trong thành tạo Triat cung cấp trực tiếp cho TCN qp;
2) Nước trong thành tạo Triat qua Neogen cung cấp cho TCN qp;
3) Nước trong thành tạo Triat cung cấp cho Neogen qua các đứt gãy trong
thành tạo Proterozoi và tới TCN qp.

Chương 3 - NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ MẶN NHẠT
NƯỚC DƯỚI ĐẤT
3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng
Tính chất mặn-nhạt của nước phụ thuộc vào tổng hàm lượng các muối hòa
tan trong nước. Điều này thể hiện qua khả năng dẫn điện hay ĐTS của nước.
Do vậy, xác định độ dẫn điện (hay ĐTS) của nước có thể đánh giá được tính
chất, mức độ mặn-nhạt của nước.
3.1.1. Điện trở suất của TCN
Loại dẫn điện trong đất đá trầm tích là loại dẫn điện điện tử và dẫn điện
ion, xảy ra ở phần khung của khoáng vật tạo đá, hay nói cách khác phần tử tải
điện là các electron.
3.1.2. Cơ sở phương pháp trường chuyển
Phương pháp trường chuyển nghiên cứu trường thứ sinh do các dòng cảm
ứng xuất hiện trong đất đá nghiên cứu.
3.1.3. Cơ sở phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn điện)
Phương pháp đo độ dẫn điện (induction) đo khả năng dẫn điện của đất đá
nghiên cứu. Bản chất của phương pháp là nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện
từ của đất đá (thành hệ) xung quanh thành lỗ khoan.
3.2. Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển
3.2.1. Vị trí khu vực khảo sát
14

Do điều kiện vùng nghiên cứu tương đối rộng, việc áp dụng các dạng công
tác, phương pháp nghiên cứu khác nhau không cho phép thực hiện trên toàn

bộ vùng. Vị trí lựa chọn áp dụng các phương pháp cho nơi có biến đổi lớn
nhất thuộc huyện Giao Thủy và Xuân Trường.
3.2.2. Kết quả khảo sát
Sử dụng các phần mềm SiTEM/SEMDI phân tích định lượng các điểm đo,
kết hợp các kết quả phân tích TPHH của NDĐ, thiết lập phương trình hồi qui
và kiểm chứng xác định giới hạn mặn-nhạt khu vực nghiên cứu. Ranh giới của
miền giá trị mặn-nhạt là 12,2ohm.m.
3.2.3. Phân tích kết quả khảo sát
Lớp thứ nhất: có giá trị điện trở suất tương đối cao;
Lớp thứ hai: phân bố, đóng vai trò như lớp chuyển tiếp;
Lớp thứ ba: có giá trị ĐTS rất nhỏ, từ 0,6ohm.m đến 2,2ohm.m;
Lớp thứ tư: khoảng biến đổi lớn, ĐTS nhỏ dần từ tây sang đông.
Lớp thứ năm: có ĐTS tương đối cao (từ 12÷35ohm.m).
3.3. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt NDĐ bằng phương pháp ĐVL
lỗ khoan
3.3.1. Vị trí khảo sát và khối lượng thực hiện
Các lỗ khoan đo ĐVL lỗ khoan (karota) phân bố đều trên phạm vi vùng
nghiên cứu, khối lượng thực hiện gồm 16 lỗ khoan.
3.3.2. Kết quả XĐ hiện trạng phân bố mặn-nhạt theo chiều sâu
Kết quả đo đạc, phân tích TPHH nước lỗ rỗng đã cho thấy phân bố độ mặn
(TDS) trong NDĐ rất cao (hơn 37g/l) trong lớp thấm nước yếu, giá trị lớn nhất
ở giữa lớp và giảm dần về phía mặt lớp và đáy lớp.
3.4. Kết quả khoan khảo sát địa chất thủy văn
Các lỗ khoan khảo sát ĐCTV nhằm thiết lập các cặp tương quan hồi quy
giữa giá trị ĐTS với TDS, phân tích TPHH của nước, đánh giá hiện trạng phân
bố mặn-nhạt của nước trong các TCN nghiên cứu.
3.5. Kết quả phân tích TPHH nước lỗ rỗng
Kết quả phân tích 27 mẫu nước lỗ rỗng, được ép từ lớp trầm tích thấm
nước yếu nguồn gốc biển, tại 02 vị trí lấy mẫu VietAS_ND01 và
15

VietAS_ND02 đã làm sáng tỏ được TPHH, xác định được khả năng tương
quan về độ dẫn điện của nước lỗ rỗng và độ dẫn điện của tầng, hệ số tương
quan cao (R
2
= 0,9262). Kết quả này cho thấy độ dẫn điện của lớp thấm nước
yếu nguồn gốc biển vùng Nam Định là do nước lỗ rỗng chi phối. Sự phân bố
TDS của nước lỗ rỗng (hình 3.1) giá trị lớn ở giữa lớp (hơn 37g/l), nhỏ dần về
phía mặt lớp và đáy lớp.








Hình 3.1: Mặt cắt thủy địa hóa GH - phân bố hàm lượng TDS của nước lỗ rỗng
trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển (vị trí tuyến trên hình 4.4)
3.6. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt
Kết quả tổng hợp các tài liệu nghiên cứu vùng Nam Định (hình 3.2):
- Nước trong TCN Holocen trên (qh
2
), đa số mẫu có TDS>1g/L.
- TCN Holocen dưới (qh
1
) đã bị nhiễm mặn hoàn toàn.
- TCN Pleistocen có ranh giới mặn-nhạt nằm về phía bắc và đông bắc và
phía tây nam của thấu kính (hình 4.4).
- Các kết quả khảo sát đều cho thấy các trầm tích hạt mịn (sét, sét pha) có

hàm lượng TDS rất lớn, phân bố trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu, hàm
lượng TDS giảm dần về phía nóc và đáy lớp.





Hình 3.2: Mô hình khái niệm phân bố mặn-nhạt theo tuyến mặt cắt AB
-150
0m
-50
-100
-200
-250
-300
-250
0m
-50
-100
-150
-200
-300
110
qh£
B
Q225A
LK63
150
n¤
Q226N

qh¤
151
170
155
LK55Q227A
qh¤
TuyÕn mÆt c¾t AB
PR
qp
n¤
248
LK54
qh£
LK53 Q228A
120
170
qp
150
qh¤
n¤
Q229N
LK48
LK47
T¤
PR
140
T¤
A
66
G

H

16

Chương 4 - CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT
TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN
4.1. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ
4.1.1. Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan
4.1.1.1. Quá trình dịch chuyển đối lưu
Quá trình các chất hoà tan được vận chuyển theo dòng chảy NDĐ được gọi
là dịch chuyển đối lưu.
4.1.1.2. Quá trình phân tán
a. Quá trình phân tán cơ học
Quá trình phân tán cơ học học là quá trình các chất hòa tan dịch chuyển
qua môi trường lỗ hổng và theo 2 phương: dọc và ngang.
b. Quá trình phân tán thuỷ động lực
Quá trình phân tán thủy động lực bao gồm hai quá trình kết hợp nhau là
phân tán cơ học và khuếch tán phân tử. Thông số đặc trưng cho quá trình này
là các hệ số phân tán thuỷ động lực (D
L
và D
T
).
4.1.1.3. Quá trình khuếch tán phân tử
Khuếch tán phân tử xảy ra khi có sự chênh lệch nồng độ. Các tính toán của
luận án trên cơ sở định luật Fick trong môi trường trầm tích.
4.1.1.4. Các quá trình thủy địa hóa liên quan khác
Các quá trình khác liên quan khác có thể xảy ra bao gồm: quá trình hấp
phụ, phân rã, các phản ứng Axít/bazơ, sự liên kết các ion thành các phần tử

trung tính, các phản ứng ôxy hóa khử, các quá trình kết tủa, hòa tan và các quá
trình hấp thụ và quá trình trao đổi ion.
4.1.2. Đặc trưng của dịch chuyển mặn trong NDĐ
4.1.2.1. Ảnh hưởng của tỷ trọng đến sự phân bố của nước mặn
Ảnh hưởng của tỷ trọng chất lỏng đến sự phân bố trong không gian
theo mô hình quan hệ của Ghyben-Herzberg (H=40h).
4.1.2.2. Dịch chuyển chất hòa tan do chênh lệch về tỷ trọng
Dịch chuyển chất hòa tan do chênh lệch tỷ trọng chất lỏng chủ yếu bị ảnh
hưởng bởi lực hấp dẫn. Định luật Darcy viết cho dịch chuyển vật chất do ảnh
hưởng của tỷ trọng chất lỏng là cơ sở tính toán, đánh giá định lượng XNM
TCN qp từ lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển.
17

4.2. Cơ chế XNM thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam Định
4.2.1. Khái niệm chung và định hướng nghiên cứu cơ chế XNM thấu
kính nước nhạt, TCN Pleistocen
4.2.1.1. Khái niệm chung
Cơ chế XNM là các phương thức hoặc cách thức xâm nhập của nước mặn
vào các thể địa chất chứa nước nhạt (làm tăng nồng độ muối của nước) trong
tầng chứa hoặc thấu kính nước nhạt.
4.2.1.2. Định hướng nghiên cứu cơ chế XNM NDĐ trong trầm tích Đệ tứ
vùng Nam Định
Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu trước đây cho thấy định hướng
nghiên cứu phù hợp khi làm rõ được các yếu tố sau:
1) Trong vùng nghiên cứu tồn tại những nguồn mặn nào?
2) Phân bố của các nguồn mặn này so với TCN nghiên cứu?
3) Ảnh hưởng của các nguồn mặn đến các TCN?
Các kết quả nghiên cứu địa chất, địa chất thủy văn, thủy địa hóa cho thấy
trong vùng nghiên cứu tồn tại 3 nguồn mặn chính là:
- Nước mặn phân bố trên bề mặt (nước biển);

- Nước mặn nằm trong cùng TCN Pleistocen với nước nhạt;
- Nước mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển.
4.2.2. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng của lớp thấm nước
yếu nguồn gốc biển
4.2.2.1. Sự phân bố của lớp thấm nước yếu
Sự phân bố của lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển được xác định trên cơ
sở tài liệu đo địa vật lý lỗ khoan kết hợp với các tài liệu khoan thăm dò, lớp
này nằm dưới TCN qh
2
và nằm trên TCN qp, thuộc hệ tầng Hải Hưng và hệ
tầng Vĩnh Phúc. Chiều dày thay đổi từ 20÷95m.
4.2.2.2. Sự phân bố độ mặn trong lớp thấm nước yếu
Các kết quả phân tích và tính toán sự phân bố độ mặn trong lớp thấm
nước yếu nguồn gốc biển đã được trình bày chi tiết trong chương 3. Sự phân
bố độ mặn theo mặt cắt cho thấy hàm lượng TDS lớn nhất phân bố ở độ sâu
từ 20m đến 30m (hơn 37g/l) và giảm dần về phía mặt và đáy của lớp thấm
nước yếu.
4.2.2.3. Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền nước lỗ rỗng
18

Kỹ thuật đồng vị ứng dụng trong nghiên cứu này nhằm xác định khả năng
hòa trộn của nước có nguồn gốc khí tượng (nước trong TCN) và nước có
nguồn gốc biển (nước trong lớp thấm nước yếu). Các kết quả phân tích cho
thấy nước lỗ rỗng trong lớp thấm nước yếu hiện nay vừa có nguồn gốc biển,
vừa có nguồn gốc khí tượng (hình 4.2).
0
10
20
30
40

50
60
70
80
90
100
-8 -6 -4 -2 0
δ
18
O (‰)
Depth (m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-60 -50 -40 -30 -20 -10 0
δ
2
H (‰)
Depth (m)
0
10
20

30
40
50
60
70
80
90
100
0 20000 40000 60000
EC (µS/cm)
Depth (m)

-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
-12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
δ
18
O (‰)
δ
2
H (‰)
VietAS_ND01 VietAS_ND02
Nước biển Tầng chứa nước qp

Đường nước khí
tượng địa phương

Hình 4.1: Phân bố theo chiều sâu của
đồng vị bền và EC tại LK VietAS_ND01
Hình 4.2: Thành phần đồng vị bền
nước lỗ rỗng, nước biển và TCN qp
4.2.2.4. Kết quả xác định hệ số khuếch tán
Thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán của Clo (NaCl) trong môi trường
trầm tích (lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển) trên cơ sở xác định sự biến đổi
nồng độ NaCl (EC) theo thời gian tại bề mặt tiếp xúc giữa mẫu thí nghiệm và
nước. Giá trị trung bình là D
e
= 0,6*10
-9
m
2
/s.
4.2.2.5. Kết quả mô hình SEAWAT
Kết quả mô hình 1 chiều mô phỏng sự phân bố hàm lượng muối theo thời
gian với các hệ số thấm khác nhau của lớp thấm nước yếu, đánh giá ảnh hưởng
của hệ số thấm tới phân bố và vận động của muối do khuếch tán phân tử cũng
như phân dị trọng lực.
4.2.2.6. Cơ chế XNM TCN Pleistocen do ảnh hưởng của lớp thấm nước
yếu nguồn gốc biển
Từ kết quả đo ĐVL lỗ khoan và kết quả phân tích TPHH của nước lỗ rỗng
(hình 4.3), cũng như các đồ thị tương quan cho thấy độ dẫn điện của khung đất
đá bị chi phối bởi nước lỗ rỗng; kết quả đo địa vật lý lỗ khoan hoàn toàn có thể
(
δ

18
O
)

(δ
2
H)
(EC)
Nước dưới
đất, tầng qp

Nước biển

N
ư
ớc

l
ỗ
Nước lỗ rỗng

19

sử dụng để xác định dịch chuyển mặn của nước lỗ rỗng trong lớp trầm tích
biển xuống TCN qp.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự dịch chuyển mặn ảnh hưởng bởi hai
quá trình chính là khuếch tán phân tử và phân dị trọng lực; phía mặt lớp bị
chi phối chủ yếu là do khuếch tán phân tử và phía đáy lớp bị ảnh hưởng bởi
cả phân dị trọng lực và khuếch tán phân tử.

Hình 4.3: Phân bố độ dẫn điện, Cl
-
, δ
18
O trên cơ sở kết quả phân tích TPHH nước lỗ
rỗng và kết quả đo karota tại lỗ khoan VietAS_ND01
4.2.3. XNM thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của
chênh lệch mực nước
4.2.3.1. Thành phần thạch học TCN Pleistocen
Qua kết quả khảo sát địa chất, kết quả phân tích thành phần hạt các mẫu
trầm tích TCN Pleistocen cho thấy, thành phần thạch học chủ yếu là cát lẫn
sạn sỏi với độ lỗ hổng tính toán đạt từ 0,25 đến 0,39.
4.2.3.2. Thông số địa chất thủy văn của TCN Pleistocen
Kết quả bơm hút nước thí nghiệm tại 03 chùm lỗ khoan thí nghiệm Q227,
VietAS_ND01 và VietAS_ND02 cho thấy đây là tầng giàu nước, hệ số dẫn
nước dao động từ 1264 m
2
/ng đến 1549m
2
/ng.

20

Hỡnh 4.4: S ng ỏp (nm 2012) v hng vn ng ca ND trong TCN
Pleistocen vựng Nam nh
4.2.3.3. H thp mc nc v hng dũng chy TCN Pleistocen
Theo kt qu t mng quan trc quc gia t nm 1994 n nm 2014 cho
thy, mc ND TCN Pleistocen õy ang gim mnh, vi tc t
0,5ữ0,7m/nm. Gradien thy lc t ranh gii mn-nht n trung tõm phu h
thp trong vựng theo hng bc l 0,00042 v theo hng ụng bc l 0,00039
(hỡnh 4.4).
Túm Li: Cỏc c ch xõm nhp mn ND, TCN qp, trm tớch t vựng
Nam nh hin nay bao gm: 1) XNM theo phng thng ng do nh hng
ca lp thm nc yu (sột, sột pha) ngun gc bin; 2) XNM theo phng
ngang (trong TCN Pleistocen) do chờnh lch mc nc gia vựng nc mn
v vựng nc nht (hỡnh 4.5).






Hỡnh 4.5: Mt ct mụ phng c ch XNM vựng Nam nh thi im hin ti
(theo tuyn mt ct AB trờn hỡnh 4.4)
B
Đới chứa nớc kém
Q
Q

Q
Q
Vùng TDS < 1g/l Vùng TDS = 1 - 3g/l Vùng TDS = 3 - 8g/l Vùng TDS > 8g/l
Q
A
nÔ
-100
-150
-200
-250
-300
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/

l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/

l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/

l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/

l
3

g
/
l
3

g
/
l
3

g
/
l
qhÔ
0m
-50
1

g/
l
1

g/
l
1

g

/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g/
l
1

g/
l
1

g
/
l
1

g
/
l

1

g
/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g/
l
1

g/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g/
l
1

g/
l
1

g
/

l
1

g
/
l
1

g
/
l
1

g
/
l
qp
qhÔ
PR
nÔ
qp
qhÔ
nÔ
TÔ
PR
-250
TÔ
-100
-300
-150

-200
0m
-50
Hớng dịch chuyển nớc mặn
Hớng dịch chuyển nớc mặn
Hớng dịch chuyển nớc nhạt
2
0
6
0
1
0
0
269.
.180
karst
karst
.389
2
0
0
4
8
9
b

i

ể

n



đ

ô

n

g
2
2
5
28
48
38
0
5 Km 10
*
36 46 56
36
66
58
68
16 26
269686
86
16
18

28
38
48
58
06
06
68
96
08
48
38
56 66
08
18
28
Tầng chứa nớc đất đá nứt nẻ, karst
Tầng chứa nớc đất đá bở rời
Lỗ khoan tầng qp
Đờng đẳng mực nớc (m)
*
36 46 56
36 46
Biển, sông ngòi, kênh mơng
Hớng dòng ngầm
chú giải
chú giảichú giải
chú giải
66
58
68

16 26
269686
86
16
18
28
38
48
58
06
06
68
96
08
66
08
18
28
66
58
68
56
56
T
u
y
ế
n

C

T
u
y
ế
n

A
T
u
y
ế
n

B
T
u
y
ế
n

D
36 46
4636
48
38
16
48
58
08
18

26
269686
86
16
68
38
06
96 06
28
GV01GV01
Q108b
Q109a
Q110a
Q92
ND01
ND02
Q221a
Q222b
Q223a
Q224a
Q225a
Q226a
Q227a
Q228a
Q229a
Tuy

n

o

trng chuyn

i

m quan
trc mn nht

Ranh gi

i m

n
nht tng qp
21

Chương 5 - DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT
TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN
5.1. Xâm nhập mặn TCN qp do ảnh hưởng lớp thấm nước yếu nguồn gốc
biển
5.1.1. Xâm nhập mặn do ảnh hưởng của quá trình khuếch tán phân tử và
phân dị trọng lực
Kết quả tính toán ảnh hưởng do khuếch tán và phân dị trọng lực, dòng mặn
ảnh hưởng dao động từ 0,11 đến 0,22g/m
2
/năm.
5.1.2. Giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán và phân dị trọng lực
5.1.2.1. Điều kiện giới hạn xảy ra quá trình khuếch tán phân tử
Quá trình khuếch tán phân tử trong môi trường trầm tích dừng lại khi
gradien nồng độ bằng 0, hay không có chênh lệch nồng độ.
5.1.2.2. Điều kiện giới hạn xảy ra quá trình phân dị trọng lực

Quá trình phân dị trọng lực không xảy ra trong đất đá không thấm nước và
khi áp lực tầng dưới lớn hơn tầng trên ≥10m.
5.2. Diễn biến XNM thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng
của khai thác
5.2.1. Tính toán dịch chuyển biên mặn theo tài liệu quan trắc NDĐ
a) Dịch chuyển biên mặn theo kết quả tài liệu xác định hiện trạng
Diễn biến XNM khu vực phía tây bắc thấu kính nước nhạt có biến đổi, tuy
nhiên không đáng kể. Biến động lớn nhất xảy ra ở khu vực phía đông bắc,
khoảng cách dịch chuyển ranh giới mặn-nhạt về phía vùng nhạt tới 4km trong
vòng 15 năm, tốc độ đạt 0,27km/năm.
1001
1586
1668
506.94
755.6
779.97
238.0
319.5
377.7
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Jan-09 Jul-09 Jan-10 Jul-10 Jan-11 Jul-11 Jan-12

Thời gian
Hàm lượng (mg/L)
TDS
Cl
-
Na
+

Hình 5.1: Số liệu quan trắc TPHH NDĐ tầng qp tại ranh giới mặn-nhạt (vị
trí điểm quan trắc trên hình 4.4)
22

b) Dịch chuyển biên mặn theo kết quả tính toán gradien thủy lực
Tốc độ dịch chuyển biên mặn được xác định trên cơ sở gradien thuỷ lực từ
ranh giới mặn-nhạt đến trung tâm phễu hạ thấp, tốc độ dịch chuyển biên mặn
từ các phía của trung tâm phễu hạ thấp: phía tây bắc: 0,029m/ng; phía bắc:
0,042m/ng; phía đông bắc: 0,039m/ng.
5.2.2. Kết quả dự báo XNM thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen bằng
phương pháp mô hình số
5.2.2.1. Mô hình dòng chảy NDĐ
Mô hình dòng chảy NDĐ vùng Nam Định được xây dựng bằng phương
pháp sai phân hữu hạn, trên phần mềm GMS 9.1.4. Các thông số ĐCTV của
các lớp được sử dụng trên cơ sở các kết quả điều tra khảo sát ĐCTV từ các đề
tài, dự án trước đây và do chính tác giả thực hiện cho mục đích nghiên cứu của
đề tài luận án. Mô hình dòng chảy xây dựng theo hai kịch bản; kịch bản thứ
nhất: giữ nguyên lưu lượng khai thác, kịch bản thứ hai: tăng lưu lượng khai
thác theo tốc độ gia tăng dân số (tốc độ gia tăng dân số được tính toán trên cơ
sở hàm xu thế được xây dựng từ số liệu thống kê dân số từ năm 1994 đến
2009.
5.2.2.2. Mô hình dự báo XNM vùng Nam Định

Mô hình dịch chuyển vật chất dự báo XNM được xây dựng với thời điểm
ban đầu là năm 2012 với hàm lượng TDS ban đầu được lấy theo kết quả xác
định hiện trạng phân bố mặn-nhạt (ở chương 3). Diễn biến XNM được xây
dựng trên cơ sở 2 kịch bản của mô hình dòng chảy NDĐ, dự báo diễn biến
XNM tại thời điểm năm 2020, 2030 và 2050.
Các điểm quan trắc sự biến đổi hàm lượng TDS trong mô hình theo thời
gian được lấy cho 3 vị trí đặc trưng cho 3 vùng (mặn, lợ, nhạt). Nhìn chung,
tất cả các vị trí quan trắc diễn biến hàm lượng TDS đều tăng ở cả hai kịch bản.
5.3. Giải pháp khắc phục, hạn chế XNM vùng Nam Định
5.3.1. Giải pháp khắc phục, hạn chế XNM
Nguyên nhân chính gây ra XNM tầng qp là do chênh lêch mực nước giữa
vùng nước nhạt và vùng nước mặn. Do vậy, giải pháp khắc phục, hạn chế xâm
nhập mặn được đề xuất trên cơ sở 2 nguyên tắc:
 Giảm chênh lệch mực nước giữa vùng mặn và vùng nhạt;
23

 Ngăn chặn dòng chảy ngầm từ vùng mặn sang vùng nhạt.
5.3.2. Giải pháp khai thác, sử dụng NDĐ
Giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên NDĐ trong vùng là
chuyển đổi hình thức khai thác riêng lẻ, tự do, không kiểm soát được sang
hình thức khai thác nước tập trung. Khai thác nước tập trung sẽ giúp cho các
nhà quản lý điều chỉnh, khống chế lưu lượng khai thác tùy thuộc vào diễn biến
mực nước trong vùng và cân đối với nhu cầu sử dụng của nhân dân.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
1) Cấu trúc địa chất móng trước Kainozoi rất phức tạp, các hệ thống đứt gãy
chủ đạo theo hướng TB-ĐN và ĐB-TN đã chia móng thành các khối nâng hạ
khác nhau. Hệ thống các đứt đóng vai trò là hệ thống kênh dẫn nước nhạt từ
các thành tạo Triat và các thành tạo cổ hơn cung cấp cho thấu kính nước nhạt

vùng Nam Định.
2) Trong thời kỳ Kainozoi, vùng nghiên cứu đã trải qua nhiều quá trình xâm
nhập mặn, rửa nhạt theo chu kỳ dao động của nước biển và tiến hóa trầm
tích. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt lần cuối cùng như hiện nay
được bắt đầu xảy ra vào khoảng 4.000 năm BP.
3) Phương pháp ĐVL lỗ khoan xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt theo
chiều thẳng đứng cho kết quả đáng tin cậy với tương quan chặt giữa hàm
lượng Cl
-
và TDS của nước lỗ rỗng với độ dẫn điện của tầng. Kết quả nghiên
cứu phù hợp với lý thuyết và là cơ sở chắc chắn cho việc xác định hiện trạng
mặn-nhạt trong các thể địa chất bão hòa nước nói chung và lớp thấm nước
yếu nguồn gốc biển nói riêng.
4) Sử dụng phương pháp trường chuyển kết hợp với các phương pháp ĐCTV
xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt TCN Pleistocen vùng Nam Định là
phù hợp với điều kiện ĐCTV của vùng, cho kết quả đáng tin cậy. Đây là
nghiên cứu cơ bản trong việc định hướng nghiên cứu xác định các cơ chế
xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt.
5) Xâm nhập mặn theo phương thẳng đứng do ảnh hưởng của lớp thấm nước
yếu nguồn gốc biển bị chi phối bởi sự thay đổi của tính thấm. Ở những nơi