Nguồn hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất vùng lưu vực sông sài gòn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

NGÔ ĐỨC CHÂN

NGUỒN HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP.HỒ CHÍ MINH - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


NGÔ ĐỨC CHÂN

NGUỒN HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN
CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 62.85.15.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học
1- PGS.TS. Nguyễn Việt Kỳ
2- TS. Đỗ Tiến Hùng

TP.HỒ CHÍ MINH - 2012

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Ngô Đức Chân, hiện đang công tác tại Liên đoàn Quy hoạch và Điều
tra Tài nguyên nước miền Nam thuộc Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên
nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường) xin cam đoan:
Luận án tiến sĩ ngành kỹ thuật với đề tài:”Nguồn hình thành trữ lượng khai
thác nước dưới đất vùng lưu vực sông Sài Gòn” là công trình nghiên cứu của tôi dưới
sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Việt Kỳ và TS. Đỗ Tiến Hùng.
Luận án được thực hiện từ tháng 7 năm 2006 đến tháng 6 năm 2010. Luận án đã
mô phỏng điều kiện tự nhiên của hệ thống NDĐ vùng lưu vực sông Sài Gòn bằng
phương pháp mô hình hoá dựa trên phần mềm GMS 6.0. Từ đó tiến hành tính toán xác
định các nguồn hình thành trữ lượng NDĐ và đề xuất những ứng dụng trong công tác
quản lý tài nguyên NDĐ.
Các số liệu sử dụng trong luận án là những nghiên cứu thực tế của Liên đoàn
Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miền Nam và các đơn vị khác thực hiện trong
vùng nghiên cứu, trong đó bản thân đã chủ trì thực hiện hoặc tham gia. Các tài liệu
nghiên cứu, thu thập, tham khảo và kết quả nghiên cứu sử dụng trong luận án này là
hoàn toàn trung thực.
Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu độc lập dưới sự hướng
dẫn của các nhà khoa học có uy tín, nội dung luận án không trùng lặp với các công
trình khoa học khác trước đây. Nếu có gì sai phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
trước pháp luật Nhà nước.


ii

LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên, nghiên cứu sinh xin chân thành cám ơn PGS.TS. Nguyễn Việt Kỳ,

người đã đào tạo kiến thức chuyên môn qua các thời kỳ sinh viên và học viên cao học
tại Đại học Bách khoa TPHCM. Những hướng dẫn chuyên môn và ý tưởng khoa học
của PGS đã góp phần quan trọng cho việc hoàn thành luận án này.
Lời cám ơn chân thành cũng xin chân thành gửi đến TS. Đỗ Tiến Hùng, người
đã giúp đỡ nghiên cứu sinh không chỉ về kiến thức chuyên môn mà còn tạo điều kiện
và định hướng cho nghiên cứu sinh tiếp cận các lĩnh nghiên cứu mới về ĐCTV ứng
dụng hiệu quả cho luận án này cũng như trong quá trình công tác.
Luận án được thực hiện dưới sự tài trợ của Liên đoàn QH&ĐT Tài nguyên
nước miền Nam với các ý tưởng thông qua quá trình thực hiện các đề tài thực tế:
- Đề tài KHCN cấp Bộ ”Ứng dụng phương pháp mô hình đánh giá trữ lượng
nước dưới đất vùng thành phố Hồ Chí Minh và lân cận” (6949/KQ-TTKHCN).
- Đề tài KHCN trọng điểm cấp Nhà nước: “Quản lý tổng hợp lưu vực và sử
dụng hợp lý tài nguyên nước hệ thống sông Đồng Nai" (Mã số: KC08 18/06-10).
Nghiên cứu sinh cũng bày tỏ lời cám ơn sâu sắc đến cố PGS.TS Huỳnh Thị
Minh Hằng, TSKH. Bùi Tá Long, GS.TS Lâm Minh Triết, PGS. TS Huỳnh Ngọc
Sang, TS Chế Đình Lý, TS. Trần Văn Xuân, TS. Vũ Văn Ái, PGS.TS. Hà Quang Hải,
PGS.TS Đinh Xuân Thắng, PGS. TS Đoàn Văn Cánh, PGS.TS Phạm Quý Nhân,
PGS.TS Đỗ Tiến Lanh, PGS.TS Nguyễn Văn Phước... đã có những góp ý có giá trị
khoa học cao trong việc hoàn thành đề cương, các chuyên đề và luận án này.
Xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Mẹ, người là nguồn động lực vô bờ giúp tôi
hoàn thành luận án này. Đặc biệt là sự chăm sóc chu đáo và sự thông cảm sâu sắc của
vợ là Đổng Uyên Thanh cùng hai con là Bảo Ngân và Thùy An.
Cuối cùng, xin cám ơn sự hỗ trợ của các phòng quản ngành (Phòng
GeoInformatics và Phòng Quản lý lưu vực sông), Viện Môi trường và Tài nguyên và
Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu
sinh trong thời gian học tập và thực hiện luận án. Nhân đây cũng xin chân thành cám
ơn các bạn bè và đồng nghiệp giúp đỡ và động viên cho nghiên cứu sinh trong suốt
thời gian thực hiện luận án.

iii

TÓM TẮT LUẬN ÁN
Luận án tiến sỹ “Nguồn hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất vùng lưu
vực sông Sài Gòn” được trình bày trong 149 trang khổ A4. Ngoài Mở đầu và Kết luận,
nội dung của báo cáo được trình bày trong 4 chương (Chương 1: Tình hình nghiên cứu
nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ bằng phương pháp mô hình; chương 2: Cơ
sở lý thuyết và kết quả xây dựng MHDCNDĐ vùng lưu vực sông Sài Gòn; chương 3:
Nguồn hình thành trữ lượng NDĐ vùng lưu vực sông Sài Gòn và chương 4: Quản lý
khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên NDĐ ở lưu vực sông Sài Gòn). Kèm theo luận
án có 34 bảng số liệu và 89 hình minh họa và 3 phụ lục số liệu nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu nguồn hình thành trữ lượng NDĐ trong phạm vi lưu vực
sông Sài Gòn đã cho thấy những đặc điểm sau:
- Trong điều kiện khai thác hiện tại, nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ
ở lưu vực sông Sài Gòn gồm 5 thành phần với giá trị thay đổi trong năm là
1.022.935m3/ngày đến 1.128.361m3/ngày (trung bình là 1.091.516m3/ngày). Các thành
phần này không cố định mà biến đổi theo thời gian (từng tháng trong năm) với tỉ lệ
được xác định như sau: i) lượng bổ cập từ mưa là 0,00 - 10,30%, ii) thấm xuyên qua
đáy hệ thống nước mặt là 18,54 - 21,41%, iii) lượng thay đổi trữ lượng tĩnh là 3,93 10,91%, iv) thấm xuyên là 38,89 - 46,36% và v) thấm từ bên sườn là 23,87 - 26,27%.
Trong đó, lượng mưa hàng năm đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết diễn biến
dao động của các thành phần này.
- Nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ và từng thành phần có giá trị biến
đổi theo sự gia tăng lượng khai thác. Trong điều kiện vùng nghiên cứu, luận án đã xác
định lượng khai thác tối đa của lưu vực sông Sài Gòn là 1.900.000m3/ngày và giá trị
này sẽ được xem là trữ lượng khai thác NDĐ tiềm năng.
Căn cứ vào các đặc điểm, luận án đã đề xuất nhưng vấn đề cần thiết trong công
tác quản lý ở lưu vực sông Sài Gòn là: quản lý lưu lượng khai thác, quản lý mực nước
khai thác (mực nước hạ thấp), phân bổ lượng khai thác và bảo vệ nguồn NDĐ. Trong
đó, giải pháp hiệu quả nhất là điều chỉnh sơ đồ bố trí công trình khai thác hợp lý (từng
bãi giếng, từng tầng chứa nước và tổng hợp nhiều tầng chứa nước) và bổ sung nhân

tạo.


iv

ABSTRACT
The doctorate dissertation “Generating sources of exploitable groundwater
reserves in Saigon river basin area” consists of 149 A4 size pages. Besides
introduction and conclusion, contents of the dissertation are composed of 4 chapters
(chapter 1: Overview on study status of generating sources of groundwater reserves;
chapter 2: Theoretical background and results of the groundwater flow model in
Saigon river basin area; chapter 3: study of the change in source of groundwater
reserve in Saigon river basin area; chapter 4: The groundwater exploitation
management and protection of groundwater resources in Saigon river basin area), 34
data tables, 89 illustrating figures and 3 appendixes are attached to the dissertation.
Results of study of generating source of groundwater reserve within the Sai
Gon river basin have shown the following features:
- Under current exploitation conditions, generating source of exploitable
groundwater reserve in the lower section of Sai Gon river basin consists of 5
components with total value varying from 1,022,935m3/day to 1,128,316m3/day
(average as 1,091,516m3/day). These components are not fixed, but change with time
(monthly) in accordance with a determined proportion as follows: i) reacharge from
rainfall 0.00÷10.30%, ii), infiltration through beds of surface water system
18.54÷21.41%, iii) quantitative change of storage 3.93÷10.91%, iv) vertical leakage
38.89÷46.36% and v) horizontal leakage 23.87÷26.27%. Among them, annual rainfall
plays an important role in regulating changes of these components.
- Generating source of exploitable groundwater reserve and their components
vary with increase of the exploitation quantity. Under conditions of the study area, the
dissertation has determined the maximal potential exploitable groundwater reserves as
1,900,000m3/day.

On the basis of the mentioned characteristics, the dissertation has suggested
necessary measures for groundwater resource management in the Sai Gon river basin,
being: management of exploitation yields and water level (drawdown), assignment of
exploitation quantities and groundwater resources protection. Among the mentioned
measures, the most effective one is adjustment of the exploitation scheme to be
reasonable (every well field, every aquifers and multiple aquifers) and artificial
recharge.


v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................ii
TÓM TẮT LUẬN ÁN ...................................................................................................iii
ABSTRACT ...................................................................................................................iv
NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT ...........................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU ..........................................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA..........................................................................x
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
Chương 1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGUỒN HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG
KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH .....................7
1.1 - TRÊN THẾ GIỚI ...........................................................................................8
1.2 - TẠI VIỆT NAM...........................................................................................15
1.3 - TẠI LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN ...............................................................17
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KẾT QUẢ XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÒNG
CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN ..............................23
2.1 - TÓM TẮT CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH..............................................23
2.1.1 - Tóm tắt lý thuyết về mô hình dòng chảy nước dưới đất..........................23
2.1.2 - Phương trình vi phân và phương pháp giải .............................................24
2.1.3 - Điều kiện biên..........................................................................................27

2.1.4 - Đánh giá bài toán ngược..........................................................................27
2.1.5 - Quy trình thực hiện MHDCNDĐ ............................................................28
2.1.6 - Lựa chọn phần mềm và phương pháp lập MHDCNDĐ ..........................29
2.2 - ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
NGUỒN HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG ......................................................................30
2.2.1 - Điều kiện tự nhiên ...................................................................................31
2.2.2 - Các nhân tố tự nhiên ................................................................................42
2.2.3 - Các nhân tố nhân tạo ...............................................................................49
2.3 - TỔNG QUAN VỀ TRÌNH TỰ THỰC HIỆN MÔ HÌNH ...........................51
2.3.1 - Chuẩn bị dữ liệu.......................................................................................51
2.3.2 - Xây dựng mô hình ...................................................................................52
2.4 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT ....................54
2.4.1 - Sơ đồ hóa vùng lập mô hình ....................................................................54
2.4.2 - Nhập dữ liệu ............................................................................................59
2.4.3 - Vận hành và hiệu chỉnh ...........................................................................67
2.5 - KẾT QUẢ XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT
VÙNG LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN ...........................................................................71
2.5.1 - Mực nước.................................................................................................71
2.5.2 - Đánh giá cân bằng NDĐ..........................................................................76
Chương 3 NGUỒN HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT
VÙNG LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN ...........................................................................85
3.1 - NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN THEO MÙA ..................................................85
3.1.1 - Theo nguồn hình thành trữ lượng ............................................................85
3.1.2 - Theo tầng chứa nước ...............................................................................89
3.1.3 - Nhận xét kết quả ......................................................................................89
3.2 - NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN THEO TỪNG THÁNG .................................90


vi
3.2.1 - Diễn biến riêng của từng tầng chứa nước ................................................90

3.2.2 - Diễn biến chung của toàn lưu vực sông Sài Gòn...................................103
3.2.3 - Nhận xét chung về diễn biến hình thành trữ lượng theo tháng..............108
3.3 - DIỄN BIẾN DO ẢNH HƯỞNG CỦA KHAI THÁC................................108
3.3.1 - Xác định ngương giới hạn của tầng chứa nước khai thác......................108
3.3.2 - Nguồn hình thành trữ lượng khai thác theo lượng khai thác của các giai
đoạn quy hoạch ............................................................................................................110
3.4 - XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC ..............................119
3.4.1 - Khái quát về bài toán .............................................................................119
3.4.2 - Kết quả...................................................................................................119
3.5 - NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ VỀ DIỄN BIẾN DO ẢNH HƯỞNG CỦA
KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT ..............................................................................127
Chương 4 QUẢN LÝ KHAI THÁC SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC
DƯỚI ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG SÀI GÒN .............................................................130
4.1 - VẤN ĐỀ KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN
NƯỚC DƯỚI ĐẤT .....................................................................................................130
4.1.1 - Đặc điểm nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ..........................130
4.1.2 - Các vấn đề về khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên NDĐ.....................131
4.1.3 - Giải pháp khắc phục ..............................................................................132
4.2 - QUẢN LÝ KHAI THÁC SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN NDĐ .....................134
4.2.1 - Quản lý khai thác sử dụng .....................................................................134
4.2.2 - Bảo vệ tài nguyên NDĐ.........................................................................144
KẾT LUẬN .................................................................................................................149
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN ...................................................................................................................151
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................154
PHỤ LỤC ....................................................................................................................160


vii

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
BSNT

Bổ sung nhân tạo

CBNDĐ

Cân bằng nước dưới đất

Cục ĐC&KSVN

Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

ĐBNB

Đồng bằng Nam bộ

ĐCTV

Địa chất thuỷ văn

ĐNB

Đông Nam bộ

Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT

Liên đoàn Địa chất thủy văn - Địa chất công
trình

ĐNB

Đông Nam bộ

NDĐ

Nước dưới đất

MHDCNDĐ

Mô hình dòng chảy nước dưới đất

TP.

Thành phố

TPHCM

Thành phố Hồ Chí Minh

TNB

Tây Nam bộ

Tỉnh BR - VT

Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

TX.

Thị xã

[1], [2],...

Số hiệu tài liệu tham khảo

USGS

Cục Địa chất Hoa Kỳ
(The United States Geological Survey)


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 2.1 - Bảng thống kê các loại đất và vùng phân bố [22] .......................................33
Bảng 2.2 - Trữ lượng khai thác tiềm năng NDĐ nhạt vùng nghiên cứu (theo [7]).......39
Bảng 2.3 - Thống kê lượng nước thấm xuyên giữa các tầng chứa nước vùng TPHCM
và lân cận (theo [20]) ............................................................................................40
Bảng 2.4 - Bảng thống kê trữ lượng động theo tỉnh/thành phố (theo [10]) ..................41
Bảng 2.5 - Thời gian duy trì độ mặn 4 g/l ở ĐNB trong năm 2004 (theo [35])...........49
Bảng 2.6 - Bảng thống kê số lượng lỗ khoan quan quan sát .........................................65
Bảng 2.7 - Cân bằng nước dưới đất vào mùa khô (thời điểm tháng 4/2007) ................80
Bảng 2.8 - Cân bằng NDĐ vào mùa mưa tại thời điểm tháng 9/2007 ..........................83
Bảng 3.1 - Bảng thống kê nguồn hình thành trữ lượng vào mùa khô (tháng 4/2007) ..86
Bảng 3.2 - Bảng thống kê nguồn hình thành trữ lượng vào mùa mưa (tháng 9/2007) .86
Bảng 3.3 - Bảng thống kê giá trị của từng nguồn hình thành trữ lượng theo mùa........88
Bảng 3.4 - Bảng thống kê giá trị hình thành của từng tầng chứa nước theo mùa .........89
Bảng 3.5 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước qp3.................................................................................................................92

Bảng 3.6 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước qp2-3 ..............................................................................................................94
Bảng 3.7 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước qp1.................................................................................................................95
Bảng 3.8 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước n22 .................................................................................................................97
Bảng 3.9 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước n21 .................................................................................................................99
Bảng 3.10 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước n13 ...............................................................................................................100
Bảng 3.11 - Thành phần và tỉ lệ tham gia hình thành trữ lượng NDĐ của tầng chứa
nước ps - ms ........................................................................................................102
Bảng 3.12 - Tỉ lệ các thành phần tham gia hình thành trữ lượng NDĐ toàn lưu vực
sông Sài Gòn .......................................................................................................104


ix
Bảng 3.13 - Các tầng chứa nước tham gia hình thành trữ lượng NDĐ.......................107
Bảng 3.14 - Bảng thống kê kết quả tính toán nhu cầu sử dụng NDĐ (theo [36]).......111
Bảng 3.15 - Bảng thống kê lượng khai thác bổ sung (bài toán dự báo năm 2015) .....112
Bảng 3.16 - Bảng thống kê lượng khai thác bổ sung (bài toán dự báo năm 2020) .....115
Bảng 3.17 - Bảng thống kê nguồn hình thành trữ lượng bài toán dự báo lượng khai
thác NDĐ theo nhu cầu sử dụng nước của các giai đoạn quy hoạch ..................117
Bảng 3.18 - Lượng khai thác NDĐ tại lưu vực sông Sài Gòn (bài toán giới hạn)......120
Bảng 3.19 - Nguồn hình thành tương ứng với giới hạn lượng khai thác ....................120
Bảng 3.20 - Kết quả tính toán xâm nhập mặn tại các tầng chứa nước ........................126
Bảng 4.1 - Lưu lượng khai thác hợp lý và đề xuất cho từng lỗ khoan ........................138
Bảng 4.2 - Thống kê nguồn hình thành trữ lượng tầng chứa nước n22 (bài toán hợp lý
mạng lỗ khoan khai thác của một tầng chứa nước).............................................140
Bảng 4.3 - Thống kê lưu lượng khai thác tại các tầng chứa nước được điều chỉnh....141

Bảng 4.4 - Thống kê sự thay đổi nguồn hình thành trữ lượng tầng chứa nước n22 (bài
toán hợp lý hoá khai thác nhiều tầng) .................................................................143
Bảng 4.5 - Thống kê sự thay đổi nguồn hình thành trữ lượng tầng chứa nước qp1 (bài
toán hợp lý hoá khai thác nhiều tầng) .................................................................143
Bảng 4.6 - Thống kê sự thay đổi nguồn hình thành trữ lượng tầng chứa nước qp2-3 (bài
toán hợp lý hoá khai thác nhiều tầng) .................................................................144
Bảng 4.7 - Kết quả tính toán BSNT tầng chứa nước qp2-3 ..........................................146
Bảng 4.8 - Kết quả tính toán BSNT tầng chứa nước n22 .............................................147


x

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA
Hình 1.1 - Sơ đồ vị trí các vùng lập mô hình ở Arizona ...............................................12
Hình 2.1 - Ô lưới và các loại ô lưới trong mô hình .......................................................24
Hình 2.2 - Ô lưới i,j,k và 6 ô bên cạnh..........................................................................25
Hình 2.3 - Sơ đồ bước giải theo phương pháp lặp trong mô hình.................................26
Hình 2.4 - Sơ đồ các bước thực hiện MHDCNDĐ .......................................................29
Hình 2.5 - Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu........................................................................31
Hình 2.6 - Bản đồ địa hình vùng nghiên cứu ................................................................33
Hình 2.7 - Bản đồ phân bố loại đất lưu vực sông Đồng Nai (Nguồn: Viện Quy hoạch
Thuỷ lợi Nam bộ) ..................................................................................................34
Hình 2.8 - Bản đồ thảm phủ thực vật toàn lưu vực sông Đồng Nai - năm 2005
(Nguồn: Viện Quy hoạch thuỷ lợi miền Nam)......................................................35
Hình 2.9 - Phân tầng địa chất thủy văn vùng lưu vực sông Sài Gòn [7].......................36
Hình 2.10 - Mặt cắt tượng trưng (phi tỷ lệ) mô phỏng cấu trúc không gian của hệ thống
NDĐ ở lưu vực sông Sài Gòn (theo [7]) ...............................................................37
Hình 2.11 - Ranh mặn M = 1g/l các tầng chứa nước ....................................................39
Hình 2.12 - Dao động mực ở các tầng chứa nước khác nhau (theo [5]) .......................41
Hình 2.13 - Mực nước sông Sài Gòn (Củ Chi) và mực nước biển (Vũng Tàu)............44

Hình 2.14 - Bản đồ đẳng trị mưa trung bình nhiều năm (Nguồn: Viện Quy hoạch Thuỷ
lợi Nam bộ). ..........................................................................................................45
Hình 2.15 - Mực nước tại các tầng chứa nước ở Tân Biên (theo [5]) ...........................45
Hình 2.16 - Mực nước tại các tầng chứa nước ở Nhơn Trạch (theo [5]) ......................46
Hình 2.17 - Mực nước tại các tầng chứa nước ở Cần Giờ (theo [5]) ............................46
Hình 2.18 - Mực nước sông Vàm Cỏ Tây và các tầng chứa nước tại trạm Q 022 Thạnh Hóa (theo [5]).............................................................................................47
Hình 2.19 - Mực nước sông Sài Gòn và mực nước tầngchứa nước tại trạm Q002 - Củ
Chi (theo [5]) .........................................................................................................48
Hình 2.20 - Dao động mực nước trong các công trình Dầu Tiếng, Tây Ninh ..............50
Hình 2.21 - Mực nước tầng n22 tại Hóc Môn theo từng giai đoạn khai thác.................51
Hình 2.22- Mặt cắt qua đỉnh núi Bà Đen theo hướng tây - đông ..................................56


xi
Hình 2.23 - Mặt cắt theo hướng nam - bắc qua núi Bà Rịa...........................................57
Hình 2.24 - Bản đồ nền (a) và các điểm cao độ địa hình (b).........................................60
Hình 2.25 - Mặt cắt hàng rào thể hiện cấu trúc của hệ thống NDĐ ..............................60
Hình 2.26 - Bản đồ phân vùng các thông số ĐCTV tầng n22 và số liệu........................61
Hình 2.27 - Bản đồ phân vùng bổ cập và số liệu theo thời gian cho từng vùng ...........62
Hình 2.28 - Vị trí và dữ liệu điều kiện biên tổng hợp (General Head) .........................64
Hình 2.29 - Vị trí và dữ liệu điều kiện biên sông (River Head) ....................................64
Hình 2.30 - Vị trí và dữ liệu điều kiện biên mực nước xác định (Specified Head) ......65
Hình 2.31 - Dữ liệu mực nước quan trắc tại một vị trí..................................................66
Hình 2.32 - Các loại sai số tầng chứa nước qh..............................................................68
Hình 2.33 - Các loại sai số tầng chứa nước qp3 ............................................................69
Hình 2.34 - Các loại sai số tầng chứa nước qp2-3 ..........................................................69
Hình 2.35 - Các loại sai số tầng chứa nước qp1 ............................................................69
Hình 2.36 - Các loại sai số tầng chứa nước n22 .............................................................70
Hình 2.37 - Các loại sai số tầng chứa nước n21 .............................................................70
Hình 2.38 - Các loại sai số tầng chứa nước n13 .............................................................70

Hình 2.39 - Các loại sai số tầng chứa nước ps - ms ......................................................71
Hình 2.40 - Mực nước tầng Holocen - tháng 9/2007 ....................................................72
Hình 2.41 - Mực nước tầng Pleistocen trên - tháng 9/2007 ..........................................72
Hình 2.42 - Mực nước tầng Pleistocen giữa - trên - tháng 9/2007................................73
Hình 2.43 - Mực nước tầng Pleistocen dưới - tháng 9/2007 .........................................73
Hình 2.44 - Mực nước tầng Pliocen giữa - tháng 9/2007..............................................74
Hình 2.45 - Mực nước tầng Pliocen dưới - tháng 9/2007 .............................................74
Hình 2.46 - Mực nước tầng Miocen dưới - tháng 9/2007 .............................................75
Hình 2.47 - Mực nước tầng Paleozoi - Mezozoi - tháng 9/2007...................................75
Hình 3.1 - Diễn biến theo thời gian các thành phần pham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước qp3 ........................................................................................................91
Hình 3.2 - Diễn biến theo thời gian các thành phần pham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước qp2-3 ......................................................................................................93
Hình 3.3 - Diễn biến theo thời gian các thành phần pham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước qp1 ........................................................................................................95


xii
Hình 3.4 - Diễn biến theo thời gian các thành phần tham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước n22.........................................................................................................96
Hình 3.5 - Diễn biến theo thời gian các thành phần pham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước n21.........................................................................................................98
Hình 3.6 - Diễn biến theo thời gian các thành phần pham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước n13.........................................................................................................99
Hình 3.7 - Diễn biến theo thời gian các thành phần pham gia hình thành trữ lượng tầng
chứa nước ps-ms..................................................................................................101
Hình 3.8 - Diến biến theo thời gian các nguồn hình thành trữ lượng toàn lưu vực sông
Sài Gòn ................................................................................................................103
Hình 3.9 - Diễn biến theo thời gian nguồn hình thành trữ lượng theo từng tầng chứa
nước trong toàn lưu vực sông Sài Gòn................................................................106

Hình 3.10 - Bản đồ độ cao mực nước giới hạn của tầng chứa nước qp2-3 và qp1(m) ..109
Hình 3.11 - Bản đồ độ cao mực nước giới hạn của tầng chứa nước n22 và n21 (m) .....109
Hình 3.12 - Bản đồ độ mực nước hạ thấp cho phép của tầng qp2-3 và qp1 (m) ..........110
Hình 3.13 - Bản đồ độ mực nước hạ thấp cho phép của tầng n22 và n21 (m) ..............110
Hình 3.14 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước qp2-3 (Bài toán dự báo năm 2015)......................................................113
Hình 3.15 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước qp1 (Bài toán dự báo năm 2015) ........................................................113
Hình 3.16 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước n22 (Bài toán dự báo năm 2015).........................................................114
Hình 3.17 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước n21 (Bài toán dự báo năm 2015).........................................................114
Hình 3.18 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước qp2-3 (Bài toán dự báo năm 2020) ......................................................115
Hình 3.19 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước qp1 (Bài toán dự báo năm 2020) ........................................................116
Hình 3.20 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước n22 (Bài toán dự báo năm 2020) .........................................................116


xiii
Hình 3.21 - Sơ đồ bố trí công trình khai thác dự kiến và giá trị mực nước của tầng
chứa nước n21 (Bài toán dự báo năm 2020) .........................................................117
Hình 3.22 - Bản đồ mực nước và vị trí khai thác dự kiến của tầng chứa nước qp2-3 ..121
Hình 3.23 - Bản đồ mực nước và khai thác dự kiến của tầng chứa nước qp1 .............121
Hình 3.24 - Bản đồ mực nước và khai thác dự kiến của tầng chứa nước n22 ..............122
Hình 3.25 - Bản đồ mực và khai thác dự kiến của tầng chứa nước n21 .......................122
Hình 3.26 - Sơ đồ tính xâm nhập mặn tầng chứa nước qp2-3 ......................................123
Hình 3.27 - Sơ đồ tính xâm nhập mặn tầng chứa nước qp1.........................................124
Hình 3.28 - Bản đồ phân bố nước nhạt của các tầng chứa nước n22 ...........................124

Hình 3.29 - Bản đồ phân bố nước nhạt của các tầng chứa nước n21 ...........................125
Hình 3.30 - Khu vực thấm xuyên từ tầng qp3 xuống tầng qp2-3 ..................................127
Hình 3.31 - Khu vực thấm xuyên từ tầng qp1 xuống tầng n22 .....................................127
Hình 3.32 - Đồ thị quan hệ giữa lượng mưa và nguồn hình thành trữ lượng NDĐ trong
điều kiện lượng khai thác ít thay đổi ...................................................................128
Hình 3.33 - Tương quan giữa lượng khai thác và nguồn hình thành trữ lượng ..........129
Hình 4.1 - Bản đồ mực nước a - Thời điểm 9/2007; b- Thời điểm 9/2037 .................136
Hình 4.2 - Mực nước dự báo của bài toán xác định lưu lượng hợp lý ........................137
Hình 4.3 - Đề xuất mạng lưới lỗ khoan khai thác trong tầng chứa nước n22 (bài toán
hợp lý mạng lỗ khoan khai thác của một tầng chứa nước)..................................139
Hình 4.4 - Mực nước tầng chứa nước n22 lưu vực sông Sài Gòn (bài toán hợp lý mạng
lỗ khoan khai thác của một tầng chứa nước).......................................................140
Hình 4.5 - Mực nước các tầng chứa nước (bài toán hợp lý mạng lỗ khoan khai thác của
nhiều tầng chứa nước) .........................................................................................142
Hình 4.6 - Bản đồ mực nước của tầng chứa nước qp2-3 a) Hiện trạng mực nước, b) Mực
nước sau khi BSNT đến giá trị -6m.....................................................................146
Hình 4.7 - Bản đồ mực nước của tầng chứa nước qp2-3 sau khi BSNT đến giá trị -3,0m
(a) và 0,0m (b) .....................................................................................................146
Hình 4.8 - Bản đồ mực nước của tầng chứa nước n22 a) Hiện trạng mực nước, b) Mực
nước sau khi BSNT đến giá trị -25,0m................................................................148
Hình 4.9 - Bản đồ mực nước của tầng chứa nước n22 sau khi BSNT đến giá trị -20,0m
(a) và 15,0m (b) ...................................................................................................148


1

MỞ ĐẦU
Luận án tiến sỹ: "Nguồn hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất vùng
lưu vực sông Sài Gòn" được thực hiện dựa trên cơ sở Đề cương nghiên cứu khoa
học đã được Hội đồng khoa học của Viện Môi trường và Tài nguyên thông qua năm

2006. Quá trình nghiên cứu được tiến hành theo trình tự khoa học và được thể hiện
bằng 3 Chuyên đề tiến sỹ đã được thông qua trong các năm 2007, 2008 và 2009.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
NDĐ là nguồn tài nguyên quan trọng và càng quan trọng hơn đối với những
vùng khan hiếm nguồn nước mặt có chất lượng tốt. Ngày nay, nhiều đô thị ở ĐBNB
như Bình Dương, Mỹ Tho, Sóc Trăng, Trà Vinh, Cà Mau... đã và đang có xu hướng
chuyển sang sử dụng nguồn NDĐ, do đó cần thiết phải có được những công cụ hữu
hiệu để quản lý, khai thác và bảo vệ nguồn tài nguyên quí giá này.
Lưu vực sông Sài Gòn, dù nguồn nước mặt rất phong phú nhưng khai thác sử
dụng NDĐ ngày càng chiếm tỉ lệ đáng kể trong sinh hoạt và sản xuất. Lượng khai
thác nhiều chắc chắn làm thay đổi cân bằng tự nhiên và sẽ dẫn đến suy thoái trữ
lượng NDĐ. Sự suy thoái trữ lượng này đến một lúc nào đó sẽ dẫn đến những tai
biến cho môi trường tự nhiên, đe dọa sự phát triển bình ổn như nhiều đô thị trên thế
giới (Beijing, Bangkok, Mexico...). Mức độ suy thoái trữ lượng khác nhau tùy từng
nơi nhưng đều được thể hiện qua sự hạ thấp mực nước, điều này đã được ghi nhận ở
các trạm quan trắc quốc gia trong vùng, đặc biệt là nhiều nơi có biên độ khá lớn
như: Hóc Môn, Bình Trị Đông, Bình Hưng, Dĩ An...
Tóm lại, vấn đề cấp thiết hiện nay cho nghiên cứu ĐCTV trong vùng là biết
được đặc điểm hình thành trữ lượng khai thác NDĐ để từ đó sẽ tìm một giải pháp
thích hợp quản lý khai thác bền vững và bảo vệ tài nguyên NDĐ.
Luận án tiến sỹ: “Nguồn hình thành trữ lượng nước dưới đất vùng lưu vực
sông Sài Gòn" sẽ tiếp cận vấn đề xác định nguồn hình thành trữ lượng NDĐ theo
phương pháp mô hình hóa dựa trên phần mềm GMS 6.0 (do Hoa Kỳ sản xuất).
PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu:


2

Phạm vi nghiên cứu của luận án là vùng lưu vực sông Sài Gòn. Diện tích

nghiên cứu được giới hạn từ đứt gãy sông Vàm Cỏ Tây đến đường phân thủy địa
hình (lộ đá gốc Mezozoi) ở phía Đông.
- Diện tích lập MHDCNDĐ là 18.210km2.
- Diện tích nghiên cứu nguồn hình thành trữ lượng là lưu vực sông Sài Gòn
có diện tích 3.870km2, bao gồm phần diện tích phía bắc TPHCM, một phần diện
tích của các tỉnh Bình Phước, Bình Dương và Tây Ninh.
Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của luận án là các tầng chứa
nước Kainozoi và nguồn hình thành trữ lượng khai thác của thuộc phạm vi lưu vực
sông Sài Gòn và chung quanh.
MỤC TIÊU
Mục tiêu chung: xác định các nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ
vùng lưu vực sông Sài Gòn trong phạm vi lãnh thổ nước Cộng hoà Xã hội Chủ
nghĩa Việt Nam nhằm phục vụ cho việc quản lý và khai thác bền vững và bảo vệ tài
nguyên NDĐ.
Mục tiêu cụ thể:
- Xác định các thành phần tham gia hình thành trữ lượng khai thác NDĐ.
- Đánh giá diễn biến các thành phần này theo thời gian, không gian của từng
tầng chứa nước và toàn lưu vực.
- Đánh giá diễn biến các thành phần do ảnh hưởng của khai thác và xác định
trữ lượng khai thác tiềm năng của hệ thống NDĐ toàn lưu vực sông Sài Gòn.
- Xác định những vấn đề về quản lý nhằm đề xuất giải pháp khai thác sử
dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ.
NHIỆM VỤ
1- Thu thập toàn bộ những dữ liệu nghiên cứu liên quan (khí tượng thủy văn,
địa hình - địa mạo, địa chất, ĐCTV...).
2 - Mô phỏng hệ thống NDĐ vùng nghiên cứu bằng phần mềm GMS 6.0.
- Tính toán và xử lý các thông số dữ liệu đầu vào của MHDCNDĐ và tạo các
tập tin cần thiết phục vụ cho công tác nhập dữ liệu.

3

- Sơ đồ hóa cấu trúc không gian toàn vùng nghiên cứu và chuyển thành mô
hình số bằng phần mềm GMS nhằm xác lập trường mực nước cho từng tầng chứa
nước theo không gian và thời gian.
- Hiệu chỉnh mô hình theo dữ liệu thực tế được ghi nhận tại các trạm quan
trắc của Mạng quan trắc quốc gia và các Mạng quan trắc địa phương như: TP. Hồ
Chí Minh, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa -Vũng Tàu…
3- Nghiên cứu nguồn hình thành trữ lượng và xác định trữ lượng khai thác
tiềm năng NDĐ vùng lưu vực sông Sài Gòn.
4- Nghiên cứu ứng dụng kết quả của luận án vào công tác quản lý và bảo vệ
tài nguyên NDĐ vùng lưu vực sông Sài Gòn.
LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ
Luận án sẽ nghiên cứu 3 vấn đề quan trọng nhất mà các nhà ĐCTV thường
quan tâm khi nghiên cứu NDĐ trong phạm vi lưu vực sông:
1- Trong điều kiện khai thác hiện tại, nguồn hình thành trữ lượng khai thác
NDĐ ở lưu vực sông Sài Gòn gồm 5 thành phần với giá trị thay đổi trong năm là
1.022.935m3/ngày đến 1.128.361m3/ngày (trung bình là 1.091.516m3/ngày). Các
thành phần này không cố định mà biến đổi theo thời gian (từng tháng trong năm)
với tỉ lệ được xác định như sau: i) lượng bổ cập từ mưa là 0,00 - 10,30%, ii) thấm
xuyên qua đáy hệ thống nước mặt là 18,54 - 21,41%, iii) lượng thay đổi trữ lượng
tĩnh là 3,93 - 10,91%, iv) thấm xuyên là 38,89 - 46,36% và v) thấm từ bên sườn là
23,87 - 26,27%. Trong đó, lượng mưa hàng năm đóng vai trò quan trọng trong việc
điều tiết diễn biến dao động của các thành phần này.
2- Nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ và từng thành phần có giá trị
biến đổi theo sự gia tăng lượng khai thác. Trong điều kiện vùng nghiên cứu, luận án
đã xác định lượng khai thác tối đa của lưu vực sông Sài Gòn là 1.900.000m3/ngày
và giá trị này sẽ được xem là trữ lượng khai thác NDĐ tiềm năng.
3- Các vấn đề cần thiết trong công tác quản lý ở lưu vực sông Sài Gòn là:
quản lý lưu lượng khai thác, quản lý mực nước khai thác (mực nước hạ thấp), phân

bổ lượng khai thác và bảo vệ nguồn NDĐ. Trong đó, giải pháp hiệu quả nhất là điều


4

chỉnh sơ đồ bố trí công trình khai thác hợp lý (từng bãi giếng, từng tầng chứa nước
và tổng hợp nhiều tầng chứa nước) và bổ sung nhân tạo.
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
- Luận án được thực hiện trên cơ sở xây dựng mới bản đồ ĐCTV tỉ lệ
1:100.000). Hệ thống NDĐ trong phạm vi lưu vực sông Sài Gòn được phận chia
thành 15 lớp tương ứng với 8 tầng chứa nước và 7 thành tạo rất nghèo nước trên cơ
sở địa tầng địa chất mới được nghiên cứu của Cục ĐC & KS Việt Nam.
- Đã tập hợp đầy đủ các số liệu và tạo dựng bộ dữ liệu số cho hệ thống NDĐ.
- Trong phạm vi một lưu vực sông đã tiến hành tính toán định lượng được
các nguồn hình thành trữ lượng của hệ thống NDĐ bằng phương pháp mô hình số. .
- Xác định trữ lượng tiềm năng NDĐ của lưu vực sông (hoặc một vùng lãnh
thổ) thông qua nghiên cứu nguồn hình thành trữ lượng.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Ý nghĩa khoa học
- Luận án đã góp phần giải thích cơ chế và các thành phần tham gia hình
thành trữ lượng NDĐ. Khẳng định vai trò của lượng mưa trong việc điều tiết diễn
biến dao động của các thành phần tham gia hình thành trữ lượng NDĐ hàng năm.
- Luận án đã nghiên cứu vai trò quan trọng của hoạt động khai thác đối với
nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ. Kết hợp với tiêu chí mực nước hạ thấp
và đánh giá xâm nhập mặn luận án đã xác định được trữ lượng khai thác tiềm năng
của lưu vực sông Sài Gòn.
Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả đạt được của luận án có thể được sử dụng ngay trong quản lý, quy
hoạch và bảo vệ tài nguyên NDĐ của lưu vực sông Sài Gòn cũng như các lưu vực
sông chung quanh.

- Kết quả nghiên cứu cung cấp được thông tin cần thiết về giới hạn khai thác
NDĐ cho các địa phương trong vùng. Đây là cơ sở cho việc phân vùng cấm và hạn
chế khai thác NDĐ theo yêu cầu của Bộ TN&MT (Quyết định 15/2009/QĐBTNMT).


5

- Xác định được những vấn đề cấp thiết trong quản lý tài nguyên NDĐ ở lưu
vực sông Sài Gòn và đề xuất giải pháp hiệu quả là: quản lý lưu lượng khai thác,
quản lý chiều sâu mực nước hạ thấp, phân bổ lượng khai thác và bảo vệ nguồn
NDĐ.
- Đề xuất các sơ đồ bố trí công trình khai thác NDĐ phù hợp điều kiện tự
nhiên và bảo đảm cho việc khai thác ổn định lâu dài.
- Đề xuất phương pháp BSNT nhằm tăng cường trữ lượng, cải thiện chất
lượng NDĐ và góp phần giảm thiểu vấn đề úng ngập cho các đô thị trong mùa mưa.
CƠ SỞ TÀI LIỆU
Luận án được thực hiện dựa trên cớ sở các tài liệu nghiên cứu của Cục
ĐC&KS Việt Nam và các đơn vị chuyên môn trong vùng từ trước đến nay về tài
nguyên NDĐ.
- Các tờ bản đồ Địa chất và ĐCTV tỉ lệ 1:50.000 chuẩn Quốc gia (TPHCM,
Long Thành - Biên Hoà, Long Thành - Vũng Tàu, Tây Ninh, Đồng Xoài, Tân
Uyên) và các bản đồ Địa chất và ĐCTV tỉ lệ 1:50.000 được biên hội tại các địa
phương (TPHCM, Đồng Nai, Bình Dương, BR - VT, Tây Ninh).
- Các kết quả tìm kiếm đánh giá nguồn NDĐ (Phú Riềng, Tân An, Thành
Tuy Hạ, Hóc Môn - Củ Chi, Bình Chánh, Xuân Lộc, Định Quán, Xuyên Mộc)
- Các kết quả thăm dò đánh giá trữ lượng các mỏ nước lớn (Phú Mỹ Hưng,
Bình Trị Đông, Hóc Môn, Đức Hoà 3, Sa Mát, Mộc Bài, Nhơn Trạch,...).
- Các MHDCNDĐ chi tiết (TPHCM, Đồng Nai, Tây Ninh, Bình Dương, Gò
Đen, Mỹ Xuân, Mộc Bài...)
- Các đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ và Nhà nước.

- Các Luận án tiến sỹ, các nghiên cứu ở các trường Đại học và Viện nghiên
cứu, các dự án nghiên cứu cấp tỉnh hoặc lưu vực sông Đồng Nai.
Ngoài ra luận án còn sử dụng tài liệu nghiên cứu của các ngành khác có liên
quan đến tài nguyên NDĐ (khí tượng, thuỷ văn,...).
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Quá trình thực hiện, luận án đã sử dụng tổng hợp các phương pháp sau:


6

Phương pháp kế thừa: Trong vùng đã được thực hiện rất nhiều các nghiên
cứu chuyên môn về địa chất, ĐCTV do Cục ĐC&KS Việt Nam và nhiều cơ quan
khác đã được thu thập đầy đủ (chủ yều là tài liệu gốc chưa xử lý).
Phương pháp xử lý số liệu: Tài liệu thu thập sẽ được chọn lọc và tính toán
theo các yêu cầu nghiên cứu thông qua các phần mềm chuyên môn. Phần lớn các dữ
liệu sau xử lý sẽ được lưu giữ dưới dạng các file với định dạng phù hợp để thuận
tiện cho việc nhập dữ liệu sau này.
Phương pháp mô hình số: được thực hiện bằng phầm mềm GMS 6.0. Đây
là phương pháp chính của luận án nhằm mô phỏng hệ thống NDĐ và giải các bài
toán ĐCTV liên quan.
BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận được trình bày trong
149 trang đánh máy khổ A4 với 34 biểu bảng, 88 hình minh hoạ và 43 tài liệu tham
khảo.
Chương 1: Tình hình nghiên cứu nguồn hình thành trữ lượng khai thác NDĐ
bằng phương pháp mô hình.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và kết quả xây dựng mô hình dòng chảy nước
dưới đất vùng lưu vực sông Sài Gòn.
Chương 3: Nguồn hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất vùng lưu vực
sông Sài Gòn.

Chương 4: Quản lý khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất ở
lưu vực sông sài gền Sài Gòn.


7

Chương 1

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGUỒN HÌNH THÀNH TRỮ
LƯỢNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH
NDĐ là nguồn nước quan trọng trong đời sống con người ở nhiều nơi và con
người đã biết khai thác sử dụng từ lâu. Xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng
nước ngày càng cao trong khi đó tiềm năng của NDĐ không phải là vô hạn. Điều
này đã dẫn đến những nghiên cứu chuyên sâu về nguồn hình thành trữ lượng NDĐ
nhằm xác định khả năng tối đa của hệ thống NDĐ mà vẫn duy trì được lượng khai
thác ổn định lâu dài, đặc biệt đối với những vùng khan hiếm nước nhạt chất lượng
tốt. Các nhà khoa học trên Thế giới và Việt Nam đã có những nghiên cứu về nguồn
hình thành trữ lượng NDĐ bằng nhiều cách tiếp cận khác nhau và giải quyết những
vấn đề khác nhau tùy thuộc vùng nghiên cứu cụ thể. Trước đây, nguồn hình thành
trữ lượng NDĐ thường được tính toán bằng các phương pháp giải tích. Tuy nhiên,
vì tính phức tạp của bài toán thấm nên người ta thường có xu hướng giải bài toán
theo phương pháp mô hình hóa.
Mô hình là công cụ hữu hiệu để giải các phương trình dòng thấm. Theo tiến
trình lịch sử thì phương pháp mô hình có thể được chia thành hai giai đoạn phát
triển đặc trưng:
- Từ những năm 60 của thế kỷ trước: Trong giai đoạn này người ta thường
mô phỏng hệ thống NDĐ bằng một mạng điện trở và tụ điện sắp xếp thành mạng
lưới gần giống hình dạng hình học của các tầng chứa nước. Dòng chảy NDĐ được
mô phỏng bằng dòng điện, điện trở và hệ số nhả nước (storage) bằng điện dung.

Lúc này bài toán thấm trở thành bài toán giải mạch điện.
- Từ những năm 70 của thế kỷ trước: Có thể xem giai đoạn này bắt đầu từ
việc xuất hiện chương trình MODFLOW và các mođun hỗ trợ (của Cục Địa chất
Hoa Kỳ). Thực chất đây là giải phương trình dòng thấm bằng phương pháp sai phân
hữu hạn. Do phương trình thấm là phương trình vi phân không tuyến tính nên sẽ


8

được giải bằng phương pháp gần đúng. Người ta sẽ chia miền thấm thành những ô
lưới, trong từng ô lưới các thông số xem như đồng nhất và lập phương trình dòng
thấm cho ô lưới này. Miền thấm có bao nhiêu ô lưới thì sẽ có bấy nhiêu phương
trình, lúc này kết hợp biên và điều kiện biên người ta sẽ tìm được nghiệm tại từng ô
lưới. Do khối lượng tính toán quá nhiều nên cần phải có sự hỗ trợ của máy tính.
Dưới đây là tóm tắt một số công trình nghiên cứu có liên quan đến việc xác
định nguồn hình thành trữ lượng NDĐ trong thời gian gần đây.
1.1 - TRÊN THẾ GIỚI
Nghiên cứu nguồn hình thành trữ lượng bằng phương pháp mô hình đã được
nhiều nơi trên thế giới nghiên cứu áp dụng nhằm giải quyết những bài toán khai
thác NDĐ và đưa ra những khuyến cáo cần thiết cho việc quản lý khai thác sử dụng
và bảo vệ tài nguyên:
Tại Ethiopia, MHDCNDĐ vùng Akaki do Kebede Tsehayu [41] thực hiện
nhằm nghiên cứu bãi giếng nằm ở phía nam thị trấn Akaki, cách trung tâm Addis
Ababa khoảng 22km. Các lỗ khoan khai thác phân bố kéo dài khoảng 16km với 25
lỗ khoan và 4 lỗ khoan quan trắc. Trong năm 2000, một MHDCNDĐ được xây
dựng bằng phần mềm Processing Modflow nhằm dự báo lượng khai thác bền vững.
Kết quả đã có một bãi giếng khai thác đã được đề nghị với sự quan trắc liên tục lưu
lượng và mực nước hạ thấp, gồm:
- Giai đoạn I: khai thác tại 25 lỗ khoan hiện hữu và 11 lỗ khoan bổ sung với
tổng lượng khai thác là 75.000m3/ngày

- Giai đoạn II: bổ sung thêm 14 lỗ khoan với lượng khai thác tổng cộng
lượng khai thác là 125.000m3/ngày.
Đến năm 2002, MHDCNDĐ này được nâng cấp với việc bổ sung thêm các
số liệu khảo sát của giai đoạn I và tài liệu quan trắc trong 2 năm. Ưu điểm của công
trình này là tạo ra được một MHDCNDĐ tin cậy để khuyến cáo chỉ nên khai thác
32.000m3/ngày trong 20 năm, lượng nước còn lại nên chuyển xuống tầng sâu hơn.
Do đó, việc đầu tư khai thác cho giai đoạn II là không hiệu quả. Điều này, giúp cho
chính phủ tránh được việc đầu tư không cần thiết cho việc khai thác NDĐ.


9

Tại Sudan, MHDCNDĐ ở khu vực thung lũng sông Gash [37] đã được thực
hiện nhằm đánh giá tiềm năng NDĐ nhằm nghiên cứu ảnh hưởng việc hạ thấp mực
nước khu vực và hướng dòng chảy ở thung lũng sông Gash. Diện tích lập mô hình
là 480km2, lưới tính toán là 30 hàng và 60 cột với 5.400 ô lưới phân bố thành 3 lớp.
Hiệu chỉnh không ổn định gồm 27 bước (2003 - 2005) bằng phần mềm Visual
MODFLOW. Mô phỏng các tầng chứa nước trầm tích bở rời dọc theo thung lũng
sông Gash dài khoảng 13km. Tầng chứa nước chính là cát - sạn trầm tích đệ tứ với
bề dày 12 - 30m (tối đa 45m). Với 13 lỗ khoan quan trắc và 41 lỗ khoan khai thác
khoảng 132 triệu m3/năm.
Ưu điểm của MHDCNDĐ này mô phỏng tốt hệ thống NDĐ với nguồn dữ
liệu đầy đủ và có độ tin cậy cao. Kết quả đã chỉ ra được phễu hạ thấp đang liên tục
phát triển theo thời gian do ảnh hưởng của khai thác NDĐ quá mức. Căn cứ trên các
nguồn hình thành trữ lượng được tính toán từ MHDCNDĐ thì chỉ nên duy trì khả
năng khai thác với sản lượng hàng năm không vượt quá 156 triệu m3/năm (trữ lượng
bền vững của nguồn NDĐ). Đáng tiếc, nếu thực hiện thêm bài toán BSNT từ nước
sông Gash thì khả năng có thể tăng thêm trữ lượng khai thác bền vững.
Tại Morocco, Trifa là vùng sản xuất nông nghiệp phía đông bắc Marocco,
sự phát triển mạnh mẽ của nông nghiệp trong những thập kỷ gần đây đã làm cho

nhu cầu nước tưới trở nên cấp thiết. MHDCNDĐ của các tầng chứa nước ở Trifa
[40] được thực hiện bằng phần mềm Visual MODFLOW với hệ thống NDĐ bao
gồm 2 lớp: trầm tích Đệ tứ dày từ 30 đến 200m và thành tạo đá gốc có chiều sâu
đến -150m so với mực nước biển với diện tích mỗi ô lưới là 200 x 200m. Bài toán
không ổn định được hiệu chỉnh theo tài liệu của năm 1993 - 1998 và đã chứng minh
một cách rõ ràng về sự phát triển trữ lượng NDĐ và các nguồn hình thành của nó.
Kết quả đã đưa ra được dự báo an toàn về tài nguyên NDĐ và đánh giá hoạt động
quản lý khả thi:
- Giảm 25% lượng khai thác hiện tại để đạt đến điều kiện bền vững.


10

- Nguồn bổ cập cho NDĐ chủ yếu từ khu vực núi Beni Znassen và từ mưa kể
cả lượng nước hồi quy do tưới. Lượng khai thác hiện tại đã vượt qua lượng bổ sung
nên đã làm cho việc cạn kiệt xảy ra.
- Đưa ra được những khuyến nghị cho công tác quản lý tài nguyên NDĐ: i)
BSNT cho khu vực đồng bằng vào những thời kỳ thừa nước (mưa nhiều) và ii)
phân chia thành những khu vực sử dụng nước (khu vực sử dụng nước mặt và giảm
lượng khai thác NDĐ và khu vực chỉ khai thác NDĐ).
Ưu điểm của MHDCNDĐ này đã mô phỏng hệ thống NDĐ rất chi tiết (kích
thước ô lưới 200x200m) và số liệu phong phú nên kết quả có độ tin cậy cao. Tuy
nhiên, việc thực hiện hiệu chỉnh với thời gian ngắn nên kết quả dự báo phần nào
giảm tính thuyết phục.
Tại Jordan, Chương trình quy hoạch quốc gia tài nguyên nước (NWMP) đã
đưa ra quy hoạch về khai thác bền vững và bảo vệ nguồn NDĐ dựa trên cơ sở các
dữ liệu ĐCTV và cân bằng nước. Trong đó, cân bằng nước được tính toán dựa theo
MHDCNDĐ [44] do MWI (the Ministry of Water and Irrigation) thực hiện bằng
phầm mềm Visual MODFLOW với diện tích xấp xỉ 100.000km2, bao gồm cả một
vài khu vực của các quốc gia lân cận (Syria, Iraq và Saudi Arabia). Mô hình này mô

phỏng 10 thành tạo địa chất đến độ sâu 2.000m. Hai kịch bản về chiến lược khai
thác NDĐ đã được mô phỏng. Những kịch bản này mô phỏng quy hoạch khai thác
nước trong tương lai và ảnh hưởng đến năm 2050. Kết quả cho thấy rằng ảnh hưởng
xuyên quốc gia trong việc quản lý tài nguyên NDĐ. Do đó, cần có những thoả thuận
liên vùng và trao đổi thông tin quốc tế để tránh những xung đột xảy ra.
Ưu điểm của MHDCNDĐ là đã đạt được kết hợp lý về chiến lược liên quốc
gia về tài nguyên NDĐ. Tuy nhiên, việc mô phỏng các thành tạo chứa nước khe nứt
có tính thấm thấp và không đồng nhất trên một diện tích rất lớn sẽ tồn tại nhiều sai
số của dữ liệu thuộc tính của các lớp (hệ số thấm, hệ số nhả nước, lượng bổ cập...).
Tại Australia, mô hình NDĐ khu vực tây nam Yarragadee đã được thành
lập theo yêu cầu của dự án “Phát triển cung cấp nước khu vực tây nam Yarragadee”
[46]. MHDCNDĐ này được xây dựng bằng phần mềm MODFLOW - 2000 mô