Môi trường nước dưới đất và các vấn đề liên quan khi khai thác

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Đại học quốc gia Hà Nội
Trờng Đại học khoa học tự nhiên
khoa địa chất
------

tiểu luận
Môi trờng nớc dới đất và
các vấn đề liên quan khi khai thác
mở đầu
Nớc dới đất (NDĐ) là một trong số những nguồn nớc quan trọng của Tráí
Đất. Không những nó cung cấp nớc ăn, sinh hoạt, phục vụ cho các ngành công
nghiệp, nông nghiệp, điều hoà hệ thống thủy văn, một số loại NDĐ còn có khả
năng ứng dụng trong y tế, một số lại có giá trị nh một mỏ khoáng để khai thác
một số nguyên tố hoá học quan trọng.
Xuất phát từ tầm quan trọng, nhu cầu v hiện trạng sử dụng NDĐ của con
ngời ngày nay, em đã chọn đề tài: " Môi trờng nớc dới đất và các vấn đề liên
quan khi khai thác".
Trong tiểu luận này, em xin đề cập đến các thông số môi trờng NDĐ, các
loại NDĐ, những tác động môi trờng qua lại khi khai thác NDĐ và một số biện
pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm khi khai thác nớc ngầm.
2
Mụi trng: bao gm cỏc yu t t nhiờn v yu t vt cht nhõn to quan h
mt thit vi nhau bao quanh con ngi, cú nh hng ti i sng sn xut, s
tn ti, phỏt trin ca con ngi v thiờn nhiờn. Bởi vậy, việc nghiên cứu các vấn
đề môi trờng là vô cùng cần thiết. Nghiên cứu môi trờng cần phải làm rõ các vấn
đề nh nguyên nhân, nguồn gốc hiện tợng, quy luật môi trờng và phát triển bền
vững. Trên thực tế, vấn đề môi trờng rất rộng lớn và phúc tạp. Trong phạm vi tiểu
luận này, em chỉ xin phép đợc đề cập đến vấn đề về nớc dới đất và các tác động
đến môi trờng từ việc khai thác nớc ngầm.
1. Các yếu tố cơ bản của nớc dới đất.

Nớc dới đất là một dạng của nớc trên trái đất mà đặc trng của nó là môi trờng
tồn tại. Nhìn chung, chúng ta thờng quan niệm nớc dới đất bắt đầu từ dới bề mặt
đất ( đới thông khí ) cho tới độ sâu nào đó trong lòng đất mà nớc có thể tồn tại đ-
ợc ( khoảng 10 km). Thành phần, dạng tồn tại, hay tính chất, chất lợng của nớc
cũng không đồng nhất ở những nơi có đặc điểm địa chất, địa lý, khí hậu khác
nhau. Dới đây, chúng ta sẽ đi tìm hiểu sâu hơn về một số đặc điểm của nớc dới
đất.
1.1 Cu trỳc va nc.
Dới mặt đất, khuất khi tm nhỡn ca chỳng ta l ngun d tr nc mờnh
mụng. Thc t, i vi ton b trỏi t, nc di t chim hn 66 ln tng
lng nc cỏc con sui v h nc ngt.
Nc di t (underground water), nc ngm, nc di mt t l thut
ng chung c s dng ch nc cha trong cỏc khụng gian l hng, khe nt
v cỏc t góy ca nhng vt liu c kt hay cha c kt phớa di bề mặt đất. éi
tng nghiờn cu nc di t l kho sỏt nhng khụng gian ny v cỏi gỡ xy ra
i vi nc nhm tỡm bin phỏp tỡm kim chỳng.
1.1.1. éi thụng khớ, i bóo hũa:
Mt phn nc khi vn ng t b mt t xung di sõu b ỏ v vt liu
t gi li v s phỏt trin xung sõu b kim soỏt to thnh i gi l i thụng
khớ v bn thõn nc ny gi l nc treo (nc thng tng). Nhng khong
khụng phõn tỏn trong i ny b lp y mt phn bi nc v mt phn bi
3
không khí. Có hai lực tác dụng để ngăn cản nước treo vận động xuống sâu hơn vào
đất đá:
Ðới thông khí có thể chia nhỏ thành 3 phụ đới: phụ đới nước thổ nhưỡng, phụ
đới trung gian và phụ đới mao dẫn. Một phần nước thấm từ bề mặt vào phụ đới
nước thổ nhưỡng được thực vật sử dụng và một phần bay hơi ngược trở lại khí
quyển. Song một phần nước cũng thấm xuống dưới vào phụ đới trung gian, nơi mà
nó có thể bị giữ lại bởi lực hút phân tử (nước treo). Tại phụ đới trung gian, ngoại
trừ lúc mưa hay tuyết tan, nước cũng chậm chạp được bổ sung bởi một lượng

nước mới từ trên xuống. ë một số nơi, không có phụ đới trung gian và phụ đới
nước thổ nhưỡng phân bố trực tiếp ngay trên phụ đới mao dẫn. Trong phụ đới mao
dẫn, nước thấm từ dưới lên, chiều cao thấm mao dẫn đạt từ vài cm tới 23m.
Dưới đới thông khí là đới bão hòa. ë đây, các lỗ hổng, khe hở trong đất đá
được lấp đầy toàn bộ bởi nước, bề mặt giữa đới thông khí và đới bão hòa được gọi
là mực nước ngầm hay đơn giản là mực thủy tĩnh. Bề mặt thủy tĩnh dao động và
biến đổi phụ thuộc vào lượng nước bổ sung từ đới thông khí, vào tốc độ thoát
nước trên diện tích bề mặt, vào lượng nước mà con người và thực vật đang giành
nhau sử dụng.

1.1.2. Mực thủy tĩnh (water table)
Mực thủy tĩnh là bề mặt tiếp xúc không phẳng giữa đới bão hòa và đới thông
khí. Dưới mực này là nước ngầm, trên nó là nước treo. Bề dày đới thông khí thay
đổi ở các nơi khác nhau và độ cao mực thủy tĩnh dao động thường có khuynh
hướng đồng dạng với địa hình nhưng biểu hiện yếu hơn.
4
Hình trên biểu diễn một ngọn đồi được thành tạo bởi vật liệu hoàn toàn đồng
nhất. Giả sử, ban đầu vật liệu này không chứa đầy nước, sau khi mưa lớn kéo dài,
nước từ từ thấm xuống và lấp đầy lỗ hổng tạo thành đới bão hòa. Lượng nước
càng thấm xuống nhiều, giới hạn trên của đới bão hòa càng tăng lên. Mực nước
còn nằm ngang cho tới khi nó đạt tới cao trình của hai đáy thung lũng ở hai bên
đồi. Tiếp sau đó, lượng nước bổ sung thấm xuống tới mực nước, một phần chúng
tìm cách thoát ra các thung lũng. Song nước bổ sung này là nền tảng của vật liệu
mà nó chảy qua và mực nước vẫn giữ nguyên bề mặt phẳng của mình. Nước vận
dộng chậm do ma sát của bản thân chúng qua các lỗ hổng và ở mức độ nào đó do
chính ma sát nội tại của nước. Do đó, càng nhiều nước tích tụ dưới ngọn đồi thì
mực nước bắt đầu phản ánh hình dạng ngọn đồi. Nước chảy đi nhanh nhất theo
triền dốc của mực nước ngầm các thung lũng và chậm nhất ở bề mặt thoải ngay
dưới đỉnh đồi.
Chúng ta có thể làm thay đổi hình dạng của bề mặt nước ngầm nhờ tạo miền

thoát nước nhân tạo. Nếu giếng nằm trên đỉnh đồi, sau khi bơm hút, nước ngầm sẽ
bị thu hút vào giếng, tạo nên mặt lõm của mực nước. Khi bơm hút càng nhiều, sự
hạ thấp mực nước càng rõ và trở thành phiễu hạ áp lực.
5
Tr li trng hp lý tng, nu ngun b sung nc t trờn b mt t chm
dt hon ton, mc nc di ngn i s dn dn h xung bi nc thoỏt ra cỏc
thung lng. Cui cựng nú s h ti cao trỡnh mc nc di ỏy thung lng, sau
ú dũng chy chm dt. Trng hp ny ph bin vựng sa mc, ni rt ớt ma.
2. Sự vận động của nớc dới đất.
Khỏc vi vic o lu lng ca cỏc dũng chy trờn b mt, vic o lu
lng dũng chy nc di t cú nhiu thay i trong thang phộp o vỡ nc
di t vn ng thng rt chm. Do vy n v thng dựng l cm/ngy, ụi
ni cm hay m/nm, õy l thang tt nht. Nguyờn nhõn chớnh i vi giỏ tr nh
ca dũng chy l nc phi vn ng qua kờnh dn nh v hn ch, chớnh vỡ vy
cn phi cú nhng nghiờn cu l hng v h s thm ca t ỏ
2.1 Độ lỗ rỗng.
é l rng ca ỏ tớnh bng t l phn trm tng th tớch rng hoc khe h.
éỏ cú rng cng ln, khong khụng gian m cng ln.
é l hng khỏc nhau ca cỏc ỏ khỏc nhau. é l hng c quyt nh
ch yu nh kớch thc, hỡnh dng v mc chn lc ca vt liu to ỏ. Cỏt l
tp hp ca cỏc ht thch anh v vi kớch thc ng nht, chn lc tt thng
cú l hng cao. Khi cú ximng gn kt, l hng b gim tng ng vi th
tớch ca cht gn kt. Trm tớch cỏt cú chn lc kộm, cú nhiu thnh phn ht
mn hay bt v sột ln ln thỡ cú l hng thp do cỏc hp phn mn hn lp y
khong trng gia cỏc hp phn thụ hn. Ngay c ỏ khi c xớch cng cú l
hng, nh cỏc khe nt, v ỏ d hũa tan nh ỏ vụi cú nhiu khe nt hũa tan.
Rừ rng rng gii hn ca l hng trong vt liu trỏi t cc k to ln. Cỏc
trm tớch bựn hin i (gi l bựn sột) cú th cha ti 90% th tớch nc trong khi
cỏc ỏ macma nh granớt, grabo hay obisidian cú th ch cha ớt hn 1%. Cỏc trm
tớch cha b nộn cht nh sột, bt, cỏt v cui si cú l hng khong t 20 đến

50%. Song khi nhng trm tớch ny b nộn li thnh ỏ nh b ximng húa hay rn
li, l hng ca chỳng b gim i rừ rt. Thng kờ cỏc giỏ tr l hng cho
tng loi ỏ riờng bit khụng cú ý ngha nhiu bi khong dao ng ca chỳng khỏ
6
lớn trong mỗi loại đá. Nhìn chung, khi độ lỗ hổng < 5% - đá có độ lỗ hổng thấp,
15% đá có độ lỗ hổng trung bình và > 15% - đá có độ lỗ hổng cao.
2.2. Ðộ thấm
Khả năng tìm được nguồn cung cấp nước nhạt ở một khu vực phụ thuộc vào
khả năng của vật liệu trái đất cho nước vận động qua; khả năng này gọi là độ thấm
nước.
Tốc độ di chuyển của nước phụ thuộc vào độ lỗ hổng và kích thước giữa các
khoảng hở thông thương của chúng. Thí dụ, mặc dù sét có thể có độ lỗ hổng cao
hơn so với cát, nhưng sự thông thương giữa chúng rất nhỏ. Do đó, nước vận động
qua cát dễ dàng hơn bởi con đường đi qua giữa các hạt khá lớn và lực hút phân tử
tác động lên nước rất thấp. Dĩ nhiên độ lớn các khe hở không đồng nghĩa với sự
thông thương, thí dụ như đá bọt hay sỉ núi lửa là loại vật liệu không thấm.
Vật liệu thấm chứa nước dưới đất được gọi là tầng chứa nước, xuất phát từ
gốc Latinh nước và chứa. Những tầng chứa nước tốt nhất là cát, cuội, sỏi, cát kết,
và một vài loại đá vôi chưa bị nén chặt. Ðộ thấm của đá vôi thường do sự hòa tan,
nhờ đó mở rộng con đường cho nước di chuyển. Những đới nứt nẻ của một số loại
đá như granit, bazan và grabo cũng được xem như những tầng chứa nước mặc dù
độ thấm của những đới như vậy suy giảm theo độ sâu.
Sét, phiến sét và đá biến chất, đá macma kết tinh nhìn chung là những tầng
chứa nghèo nước, nước vận động qua chúng rất chậm. Những đá này với tính thấm
kém như vậy được gọi là tầng cách nước, từ gốc Latinh là từ water và close hay
shut để chứng tỏ khả năng ngăn chặn sự thấm qua của nước.
Do sự vận động của nước dưới đất thường rất chậm, chảy tầng chiếm ưu thế
hơn; chỉ trường hợp nước ngầm chảy trong các hang động đá vôi thì chảy rối
chiếm ưu thế. Khi chảy tầng, nước bên vách khe nứt có thể được giữ lại hay bất
động bởi lực hút phân tử, những phần tử nước ở xa vách thì vận động nhanh hơn,

do lực cản vận động sẽ suy giảm về phía tâm của khe nứùt. Do vậy, sự vận động
nhanh nhất đạt được ngay ở trung tâm.
Các dòng chảy chuyển động được nhờ có độ dốc. Ðối với nước dưới đất, điều
này phụ thuộc vào độ dốc của mực nước và nó được gọi là gradient thủy lực.
7