Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng đập ngầm ở các hải đảo phục vụ khai thác và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất, ứng dụng cho đảo Phú Quý tỉnh Bình Thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN ĐÌNH THANH

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG
ĐẬP NGẦM Ở CÁC HẢI ĐẢO PHỤC VỤ KHAI THÁC VÀ
BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT, ỨNG DỤNG CHO
ĐẢO PHÚ QUÝ TỈNH BÌNH THUẬN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN ĐÌNH THANH

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG
ĐẬP NGẦM Ở CÁC HẢI ĐẢO PHỤC VỤ KHAI THÁC VÀ
BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT, ỨNG DỤNG CHO
ĐẢO PHÚ QUÝ TỈNH BÌNH THUẬN

Chuyên ngành: Phát triển nguồn nước
Mã số: 62 44 92 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS. TS Nguyễn Cao Đơn
2. TS. Lê Viết Sơn

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Nguyễn Đình Thanh

i


LỜI CÁM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ môn Thuỷ văn và Tài nguyên nước, Khoa Thuỷ văn
và Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Phịng Khoa học Cơng
nghệ - Trường Đại học Thuỷ Lợi, Cục Quản lý Tài nguyên nước đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tác giả được học tập và thực hiện luận án.
Với lòng biết ơn sâu sắc tác giả xin cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Cao Đơn và TS. Lê Viết
Sơn đã hướng dẫn tác giả trong suốt q trình học tập, tìm hiểu, nghiên cứu và hồn
thành Luận án.
Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan: Sở Tài ngun và Mơi trường tỉnh Bình
Thuận, Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn quốc gia đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thu

thập tài liệu, các thông tin cần thiết liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận
lợi, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án.
Tác giả luận án

Nguyễn Đình Thanh

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................xi
MỞ ĐẦU

.................................................................................................................1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP DÂNG NƯỚC NGẦM .............7
1.1

Một số khái niệm ............................................................................................... 7

1.2

Tổng quan về giải pháp đập ngầm trên thế giới ................................................8

1.3

Tổng quan về các giải pháp bổ cập nước dưới đất ở Việt Nam ......................18

1.4

Ưu điểm và ý nghĩa thực tiễn của giái pháp đập ngầm ...................................19

1.5

Những khoảng trống trong nghiên cứu đập ngầm ở Việt Nam .......................20

1.6

Định hướng và phương pháp nghiên cứu ........................................................21

1.7

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................................................22

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC XÂY DỰNG ĐẬP NGẦM TRÊN
ĐẢO
...............................................................................................................23
2.1

Một số đặc điểm về tài ngun nước trên các đảo ..........................................23

2.1.1

Sự hình thành thấu kính nước ngọt trên các đảo .......................................24

2.1.2

Nhận xét chung ..........................................................................................27

2.2

Thí nghiệm trong phòng để đánh giá hiệu quả của đập ngầm .........................28

2.2.1

Mục đích của thí nghiệm ...........................................................................28

2.2.2

Mơ tả thí nghiệm .......................................................................................28

2.2.3

Kết quả thí nghiệm và mơ phỏng bằng mơ hình tốn ............................... 31

2.2.4

Nhận xét.....................................................................................................35

2.3

Điều kiện cần thiết để nghiên cứu xây dựng đập ngầm ..................................36

2.3.1

Cơ sở lý luận .............................................................................................. 36

2.3.2

Cơ sở thực tiễn........................................................................................... 36

2.3.3

Một số yếu tố khác cần xem xét khi lựa chọn vị trí đập ........................... 38

2.3.4

Cường độ chịu lực của đập ngầm .............................................................. 38

2.3.5

Tính chống thấm của đập ngầm ................................................................ 38

2.3.6

Độ sâu chân răng .......................................................................................39

iii


2.4 Mơ hình tích hợp nước mặt – nước ngầm để lượng hóa hiệu quả của đập ngầm
trên đảo Phú Quý .......................................................................................................41
2.4.1

Các tiêu chí để đánh giá hiệu quả của đập ngầm ......................................41

2.4.2

Phát triển mơ hình tích hợp nước mặt – nước ngầm .................................42

2.5

Mơ phỏng dịng chảy ngầm trước và sau khi có đập ngầm ............................. 57

2.5.1

Thu thập và xử lý số liệu ...........................................................................57

2.5.2

Xây dựng mơ hình số ................................................................................58

2.5.3

Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình ............................................................. 58

2.5.4

Phân tích kết quả và mô phỏng các kịch bản ............................................60

2.6

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................60

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN TỔNG HỢP ĐÁNH GIÁ TÀI
NGUYÊN NƯỚC CHO ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẬP NGẦM 62
3.1

Giới thiệu về vùng nghiên cứu ........................................................................62

3.1.1

Vị trí và phạm vi nghiên cứu .....................................................................62

3.1.2

Đặc điểm kinh tế, xã hội ............................................................................63

3.1.3

Đặc điểm địa hình khu vực ........................................................................64

3.1.4

Đặc điểm khí tượng, hải văn .....................................................................66

3.1.5

Đặc điểm tài nguyên nước .........................................................................68

3.2

Sự phù hợp của giải pháp đập ngầm với đảo Phú Quý ...................................72

3.2.1

Điều kiện về địa chất .................................................................................72

3.2.2

Điều kiện về địa chất thủy văn ..................................................................73

3.2.3

Điều kiện về chất lượng nước ...................................................................74

3.2.4

Lựa chọn vị trí dự kiến xây dựng đập ngầm .............................................74

3.3

Thiết lập mơ hình số để tính tốn hiệu quả của đập ngầm đảo Phú Quý ........75

3.3.1

Tài liệu cơ bản ........................................................................................... 75

3.3.2

Thiết lập mơ hình.......................................................................................78

3.3.3

Thơng số địa chất thủy văn........................................................................80

3.3.4

Hiện trạng khai thác...................................................................................82

3.3.5

Điều kiện biên............................................................................................ 82

3.3.6

Điều kiện ban đầu ......................................................................................84

3.3.7

Thời đoạn tính tốn ...................................................................................85

iv


3.4
đất

Phương pháp xác định lượng nước bổ cập thấm xuống tầng chứa nước dưới
.........................................................................................................................85

3.4.1

Phương pháp sử dụng mơ hình SWAT .....................................................85

3.4.2

Phương pháp sử dụng mô đun RCH (Recharge) của MODFLOW...........89

3.4.3

Phương pháp biến động mực nước cải biên (WTFM) .............................. 90

3.4.4

Kết quả tính tốn lượng nước bổ cập ........................................................92

3.4.5

Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình ............................................................. 93

3.4.6

Kết quả mơ phỏng mực nước ....................................................................95

3.5

Tính tốn mơ phỏng kịch bản khi chưa có đập ...............................................97

3.5.1

Diễn biến q trình động lực học dịng chảy giai đoạn 1995 - 2011 ........97

3.5.2

Diễn biến quá trình động lực học dòng chảy giai đoạn 2012 - 2020 ......102

3.5.3

Diễn biến q trình xâm nhập mặn .........................................................106

3.5.4

Tính tốn cân bằng nước .........................................................................108

3.5.5

Đề xuất giải pháp làm gia tăng trữ lượng nước dưới đất ........................110

3.6

Tính tốn mơ phỏng kịch bản khi có đập ngầm ............................................111

3.6.1

Điều kiện đầu vào của mơ hình ...............................................................112

3.6.2

Kết quả tính tốn mơ phỏng ....................................................................113

3.6.3

Ảnh hưởng của hệ số thấm thân đập .......................................................118

3.7

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ..............................................................................119

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................121
1. Những nội dung chính đã được thực hiện trong luận án .....................................121
2. Những đóng góp mới của luận án .......................................................................123
3. Hướng phát triển và kiến nghị .............................................................................123
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ ............................................................124
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................125
PHỤ LỤC

.............................................................................................................130

Phụ lục 1: Kết quả tổng quan và số liệu cơ bản ......................................................130
Phụ lục 2: Lượng nước mặt bổ cập xuống nước dưới đất từ tháng 1 đến tháng 12 136
Phụ lục 3: Địa tầng và kết cấu một số giếng khoan thăm dò, khai thác ..................139
Phụ lục 4: Sơ đồ vị trí các giếng quan trắc nước dưới đất hiện đang hoạt động trên
địa bàn huyện đảo Phú Quý .....................................................................................151
Phụ lục 5: Một số hình ảnh về lõi khoan địa chất thu thập .....................................152

v


Phụ lục 6: Thiết lập mơ hình và kết quả ..................................................................154
Phụ lục 7: Thiết kế các giếng khoan quan trắc hiện đang hoạt động trên địa bàn đảo
Phú Quý ...................................................................................................................164
Phụ lục 8: Dữ liệu quan trắc thực đo trên các giếng khoan quan trắc .....................165

vi

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mặt cắt ngang đập ngầm...................................................................................7
Hình 1.2 Đập trữ nước vùng cát, Kitui (2006) .............................................................. 10
Hình 1.3 Phụ nữ sử dụng lỗ đào lấy nước, quận Kitui, Kenya (M. Hoogmoed, 2007
[9]) .................................................................................................................................11
Hình 1.4 Người đàn ơng lấy nước từ giếng gần đập trữ nước vùng cát ở Kitui (M.
Hoogmoed, 2007 [9]) ....................................................................................................11
Hình 1.5 Đập ngầm theo chương trình tạo việc làm khẩn cấp chống hạn [11] .............13
Hình 1.6 Sơ đồ vị trí các cơng trình dự án làng Nare ....................................................16
Hình 1.7 Sơ đồ đập ngầm ở đảo Miyako Jima, Nhật Bản .............................................17
Hình 2.1 Mơ tả lý thuyết về mối quan hệ Ghyben – Herzberg [21] .............................. 25
Hình 2.2 Ảnh hưởng của nước mưa đến tầng chứa nước dưới đất ............................... 26
Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm............................................................................................. 28
Hình 2.4 Thiết bị thí nghiệm .........................................................................................29
Hình 2.5 Đo lưu lượng thoát ra của đường ống thoát trạng thái ổn định ban đầu ........30
Hình 2.6 So sánh trực quan kết quả tính tốn và thí nghiệm trạng thái cân bằng của
nêm mặn ngọt ................................................................................................................31
Hình 2.7 So sánh trực quan kết quả tính tốn và thí nghiệm trạng thái của nêm mặn
ngọt, T=1,2 ngày............................................................................................................32
Hình 2.8 So sánh trực quan kết quả tính tốn và thí nghiệm trạng thái của nêm mặn
ngọt, T=2,4 ngày............................................................................................................33
Hình 2.9 So sánh trực quan kết quả tính tốn và thí nghiệm trạng thái của nêm mặn
ngọt, T ≥ 3,6 ngày..........................................................................................................34
Hình 2.10 So sánh khả năng dâng cao mực nước và tăng dung tích trữ nước của tường
chắn ................................................................................................................................ 35
Hình 2.11 Mơ tả mặt cắt phân tích thấm và xâm nhập mặn ..........................................39
Hình 2.12 Khả năng dâng cao mực nước, gia tăng trữ lượng nước và gia tăng thể tích
nước ngọt của đập ngầm ................................................................................................ 41
Hình 2.13 Mơ hình tích hợp nước mặt và nước ngầm ..................................................43
Hình 2.14 Ơ lưới và các loại ơ trong mơ hình ............................................................... 50

Hình 2.15 Ơ lưới i, j, k và 5 ơ bên cạnh ........................................................................51
Hình 2.16 a) Mặt cắt biểu diễn điều kiện biên sơng b) Mơ phỏng trên mơ hình ..........53
Hình 2.17 Điều kiện biên kênh thốt .............................................................................54
Hình 2.18 Điều kiện biên bốc hơi trong mơ hình ..........................................................55
Hình 2.19 Điều kiện biên tổng hợp (GHB) trong mơ hình ...........................................56
Hình 2.20 Sơ đồ khối giải bài tốn tích hợp nước mặt-nước ngầm .............................. 57
Hình 3.1 Vị trí đảo Phú Q, tỉnh Bình Thuận ............................................................. 63
Hình 3.2 Sơ đồ địa hình đảo Phú Quý ...........................................................................65
Hình 3.3 Giá trị trung bình tháng của một số yếu tố khí tượng tại đảo Phú Quý .........66
vii


Hình 3.4 Sơ đồ địa chất khu vực đảo Phú Quý ............................................................. 70
Hình 3.5 Địa tầng và cấu trúc giếng khoan PQII-1A ...................................................73
Hình 3.6 Sơ đồ mơ phỏng tuyến đập ngầm khu vực đảo Phú Quý ............................... 75
Hình 3.7 Bản đồ cao độ địa hình và hiện trạng sử dụng đất .........................................76
Hình 3.8 Một số mặt cắt địa chất thuỷ văn khu vực đảo Phú Quý ................................ 77
Hình 3.9 Cấu trúc giếng khoan LK1 .............................................................................78
Hình 3.10 Sơ đồ mơ phỏng lớp 2 ..................................................................................79
Hình 3.11 Bản đồ đẳng cao độ bề mặt và đáy lớp 2 ......................................................79
Hình 3.12 Mơ hình 3D thể hiện các lớp chính trên mơ hình đảo Phú Q ...................80
Hình 3.13 Sơ đồ phân vùng thơng số ĐCTV lớp 1 .......................................................81
Hình 3.14 Sơ đồ phân bố giếng khai thác của lớp 1 ......................................................82
Hình 3.15 Mơ phỏng lượng bốc hơi nước dưới đất trên mơ hình .................................83
Hình 3.16 Mực nước biển trung bình ngày ...................................................................84
Hình 3.17 Mơ phỏng biên thủy triều trên mơ hình ........................................................84
Hình 3.18 Mực nước ban đầu trên mơ hình ..................................................................85
Hình 3.19 Dữ liệu thổ nhưỡng và độ dốc trong mơ hình SWAT ..................................86
Hình 3.20 Sơ đồ ứng dụng mơ hình SWAT ..................................................................87
Hình 3.21 Lượng nước mặt bổ cập xuống nước dưới đất từ tháng 1 đến tháng 4 ........88

Hình 3.22 Mơ phỏng lượng nước bổ cập cho nước dưới đất trên mơ hình ...................89
Hình 3.23 Mực nước trung bình trong giếng quan trắc PQIII-2B ................................ 91
Hình 3.24 Quan trắc mực nước với giếng quan trắc PQI-1C ........................................92
Hình 3.25 Lượng nước bổ cập xuống các vùng ............................................................ 92
Hình 3.26 So sánh sai số giữa mực nước quan trắc và mực nước tính tốn trên mơ hình
thời điểm tháng 1/2005 (hiệu chỉnh mơ hình) ............................................................... 94
Hình 3.27 So sánh sai số giữa mực nước quan trắc và mực nước tính tốn trên mơ hình
thời điểm tháng 10/2005 (kiểm định mơ hình) .............................................................. 94
Hình 3.28 Dao động mực nước từ năm 1995 - 2011 tại giếng khoan L-14GK và L04GK ............................................................................................................................. 95
Hình 3.29 Bản đồ đẳng cao độ mực nước thời điểm tháng 3 và tháng 10 năm 2005, lớp
2 trên mơ hình ................................................................................................................96
Hình 3.30 Vị trí các điểm quan trắc (giếng khoan) .......................................................98
Hình 3.31 Đồ thị dao động mực nước tại điểm QT1 (đỉnh phân thủy) .........................98
Hình 3.32 Đồ thị dao động mực nước tại điểm QT2, 3, 4, 5 (ven rìa đảo) tầng chứa
nước βq ..........................................................................................................................99
Hình 3.33 Đồ thị dao động mực nước tại điểm QT2, 3, 4, 5 (ven rìa đảo) tầng chứa
nước qp1 .........................................................................................................................99
Hình 3.34 Đồ thị dao động mực nước tại điểm QT6 (khu vực khai thác) ..................100
Hình 3.35 Bản đồ đẳng cao độ mực nước lớp 2 thời điểm tháng 4/2005 và 11/2010.101
Hình 3.36 Sơ đồ cơng trình khai thác nước dưới đất ..................................................103
Hình 3.37 Bản đồ đẳng cao độ mực nước lớp 2 thời điểm tháng 2 và 11 năm 2020 ..104

viii


Hình 3.38 Bản đồ phân bố TDS tầng chứa nước βq và qp1 các thời điểm mùa khơ ...107
Hình 3.39 Mặt cắt ngang (Đông - Tây) phân bố nồng độ TDS các thời điểm mùa khơ
.....................................................................................................................................109
Hình 3.40 Đồ thị lượng bổ cập nước dưới đất từ mưa và lượng nước thốt ra biển năm
2020 .............................................................................................................................110

Hình 3.41 Sơ đồ cơng trình khai thác nước dưới đất ..................................................113
Hình 3.42 Bản đồ đẳng cao độ mực nước mô phỏng thời điểm tháng 2 năm 2020 ....115
Hình 3.43 Bản đồ đẳng cao độ mực nước mơ phỏng thời điểm tháng 10 năm 2020 ..115
Hình 3.44 Lượng bổ cập từ mưa và lượng nước thoát ra biển ....................................116
Hình 3.45 Xâm nhập mặn a) khi chưa có đập và b) khi có đập sâu 5m ......................117

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Thông số địa chất thuỷ văn các tầng chứa nước tại các giếng khoan ............81
Bảng 3.2 Các giá trị quan trắc theo chuỗi số liệu trung bình tháng .............................. 90
Bảng 3.3 Kết quả lượng nước bổ cập xuống tầng chứa nước dưới đất ........................93
Bảng 3.4 Vị trí một số giếng khoan quan trắc tại đảo Phú Quý ....................................93
Bảng 3.5 Lượng mưa, bốc hơi giai đoạn 2012-2020 theo kịch bản biến đổi khí hậu 103
Bảng 3.6 Kết quả tính tốn cân bằng nước các năm 2020 .........................................108
Bảng 3.7 Lượng mưa, bốc hơi trung bình tháng giai đoạn 2012-2020 .......................112
Bảng 3.8 Kết quả tính cân bằng nước năm 2020 trên đảo Phú Quý ...........................114
Bảng 3.9 Chênh lệch lượng nước thốt ra biển khi có đập 5m so với lúc chưa có đập
.....................................................................................................................................117
Bảng 3.10 Lượng nước thốt và xâm nhập từ biển vào các tầng chứa nước năm 2020
ứng với các hệ số thấm của đập ...................................................................................119

x


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

ĐCCT

Địa chất cơng trình

ĐCTV

Địa chất thủy văn

GMS

Mơ hình hệ thống nước dưới đất (Groundwater Modeling System)

LATS

Luận án tiến sĩ

NCS

Nghiên cứu sinh

MODFLOW Mơ hình dịng chảy ngầm hữu hạn 3 chiều (Modular Three Dimensional
Finite-Difference Groundwater Flow Model)
MT3D

Mơ hình lan truyền chất 3 chiều (Modular Three Dimensional Transport
Model)

KHCN

Khoa học công nghệ

KHTL

Khoa học thủy lợi

KTTV

Khí tượng thủy văn

QĐ

Quyết định

RCH

Gói bổ cập thấm của MODFLOW (Recharge Package)

SWAT

Công cụ đánh giá đất và nước (Soil and Water Assessment Tool)

TCN

Tầng chứa nước

TDS

Tổng chất rắn hoà tan

TS

Tiến sĩ

GS, PGS

Giáo sư, Phó giáo sư

UBND

Ủy ban nhân dân

UNEP

Chương trình Môi trường Liên hợp quốc

WTF

Phương pháp biến động mực nước

WTFM

Phương pháp biến động mực nước cải biên

xi


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới, sự gia tăng dân số và phát triển

kinh tế - xã hội kéo theo sự gia tăng không ngừng về nhu cầu dùng nước, dẫn đến những
tác động mạnh mẽ đến tài nguyên nước. Việc khai thác nước dưới đất mạnh mẽ đã có
nơi vượt quá khả năng tái tạo và khai thác nước dưới đất không theo quy hoạch dẫn đến
nhiều tác động xấu đến môi trường. Ở một số vùng như các hải đảo Việt Nam, nước
mưa được coi là một nguồn tài nguyên nước ngọt quý giá. Trên các hải đảo, do đặc điểm
địa hình tự nhiên, nhiều nơi khơng cho phép việc xây dựng các hồ chứa nước trên mặt
đất vì các hồ này thường chiếm nhiều diện tích đất đai.
Tại những vùng ven biển và hải đảo, hiện tượng xâm nhập mặn vào tầng chứa nước dưới
đất cũng xảy ra dẫn đến làm suy giảm tài nguyên nước và làm giảm khả năng khai thác.
Hơn nữa, khi các hoạt động khai thác nước dưới đất ở đây diễn ra vượt quá khả năng tái
tạo, thì nguồn nước dưới đất sẽ bị suy giảm, mực nước dưới đất bị hạ thấp và giao động
lớn. Đây là một trong những tác nhân gây ra những vấn đề môi trường liên quan đến sự
sụt lún đất trên diện rộng và xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước. Điều này đòi hỏi
sự quan tâm tới việc khai thác hợp lý và phát triển bền vững tài nguyên nước dưới đất,
thực hiện các giải pháp bổ sung nhân tạo, ngăn mặn giữ ngọt. Một trong số các giải pháp
hữu ích này là việc xây dựng các đập dâng nước ngầm dưới đất với mục đích trữ nước
và ngăn mặn. Cho đến nay việc tính tốn cụ thể và đưa ra cơ sở khoa học của việc tính
tốn khi xây dựng đập ngầm hầu như chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.
Vùng biển nước ta có trên 4000 hịn đảo lớn nhỏ trong đó, vùng biển Đơng Bắc có trên
3.000 đảo, vùng Bắc Trung Bộ có trên 40 đảo, số lượng đảo cịn lại nằm ở vùng biển
Nam Trung Bộ, vùng biển Tây Nam và hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa. Căn cứ
vào vị trí chiến lược và các điều kiện địa lý kinh tế, dân cư,… Các đảo, quần đảo được
phân chia thành các nhóm: (a) Hệ thống đảo tiền tiêu có vị trí quan trọng trong sự nghiệp
xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Trên các đảo có thể lập những căn cứ kiểm soát vùng biển,
vùng trời nước ta, kiểm tra hoạt động của tàu, thuyền, bảo đảm an ninh quốc phòng, xây
dựng kinh tế, bảo vệ chủ quyền và toàn vẹn lãnh thổ của đất nước ta. Đó là các đảo,
quần đảo như: Hồng Sa, Trường Sa, Chàng Tây, Thổ Chu, Phú Quốc, Côn Đảo, Phú
Quý, Lý Sơn, Cồn Cỏ, Cô Tô, Bạch Long Vĩ... (b) Các đảo lớn có điều kiện tự nhiên
thuận lợi cho phát triển kinh tế-xã hội. Đó là các đảo như: Cơ Tô, Cát Bà, Cù Lao Chàm,

1


Lý Sơn, Phú Quý, Côn Đảo, Phú Quốc. (c) Các đảo ven bờ gần có điều kiện phát triển
nghề cá, du lịch và cũng là căn cứ để bảo vệ trật tự, an ninh trên vùng biển và bờ biển
nước ta. Đó là các đảo thuộc huyện đảo Cát Bà, huyện đảo Bạch Long Vĩ (Hải Phòng),
huyện đảo Phú Quý (Bình Thuận), huyện đảo Cơn Sơn (Bà Rịa-Vũng Tàu), huyện đảo
Lý Sơn (Quảng Ngãi), huyện đảo Phú Quốc (Kiên Giang)... [1]
Đảo và quần đảo của Việt Nam có ý nghĩa quan trọng trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa,
hiện đại hóa đất nước và đóng vai trị lớn lao trong cơng cuộc bảo vệ chủ quyền và toàn
vẹn lãnh thổ của Tổ quốc, là vị trí chiến lược, là cầu nối vươn ra biển cả, là điểm tựa
khai thác các nguồn lợi biển. Nhờ có hệ thống đảo ven bờ được vận dụng làm các điểm
cơ sở của hệ thống đường cơ sở thẳng nên đã tạo ra vùng nội thủy rộng lớn, do đó vùng
lãnh hải, vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa cũng được mở rộng ra hướng biển.
Trong định hướng phát triển đến năm 2020 của Chính phủ về biển đảo có nêu “tiếp tục
nâng cấp, xây dựng hồ chứa cho các đảo lớn, đông dân hoặc có vị trí quan trọng… đẩy
mạnh điều tra trữ lượng nước dưới đất của một số đảo lớn để có kế hoạch khai thác,
đồng thời nghiên cứu các biện pháp trữ nước mưa kết hợp khai thác nước dưới đất ở các
đảo, nhất là tại các đảo nhỏ”.
Nguồn nước chính trong các đảo vừa và nhỏ bao gồm nước mưa, nước mặt và nước dưới
đất. Nước mưa rơi trên bề mặt đảo phần lớn theo bề mặt thoát ra biển, một phần thấm
xuống đất. Phần thấm xuống đất một phần được trữ trong các lớp khơng bão hịa nằm
trên mực nước ngầm, một phần thấm xuống cung cấp cho nước ngầm, một phần nhỏ
được trữ trên mặt đất. Do vậy, cần có giải pháp hợp lý để bảo vệ, phát triển và khai thác
hợp lý tài nguyên nước nhằm cung cấp nước cho các nhu cầu sử dụng nước trên đảo.
Vùng nghiên cứu được chọn là Đảo Phú Quý tỉnh Bình Thuận [2]. Huyện đảo Phú Q
(cịn gọi là Cù Lao Thu) là một quần đảo gồm 10 đảo chính: Phú Q, Hịn Tranh, Hịn
Trứng, Hịn Đen, Hịn Giữa, Hịn Đỏ, Hịn Đồ lớn, Hịn Đồ nhỏ, Hịn Tí và Hịn Hải
tổng diện tích tự nhiên 17,81km2. Trong số đó, đảo Phú Q là lớn nhất, có diện tích
hơn 16 km2, chiếm đến 97% diện tích nổi của tồn huyện đảo và bằng khoảng 0,2% diện

tích tồn tỉnh tổng dân số khoảng 27,7 nghìn dân (Theo niên giám thống kê huyện Phú
Quý năm 2015). Từ vị trí đảo Phú Quý, với trạm ra-đa quan sát biển có thể kiểm sốt
tồn bộ tuyến đường hàng hải quốc tế từ Thái Bình Dương qua Ấn Độ Dương. Vì vậy,
Phú Q có vị trí cực kỳ quan trọng về an ninh quốc phịng… Ngồi vai trị đảo tiền tiêu
bao qt vùng thềm lục địa và vùng biển quan trọng ở Nam Trung Bộ, Phú Quý còn giữ
vai trò của một điểm trung chuyển chủ yếu giữa đất liền, đồng thời là hậu cần quan trọng
đối với quần đảo Trường Sa. Với vị trí địa lý và tiềm năng phát triển lớn lao như vậy,
trong Chiến lược biển và Chương trình phát triển kinh tế Biển Đông và hải đảo, Phú
2


Quý được xác định là một trong những đảo trọng điểm trong hệ thống các đảo của Việt
Nam cả về kinh tế và quốc phịng.
Như vậy, cần phải nhanh chóng tạo dựng cho Phú Quý có được những cơ sở kết cấu hạ
tầng đồng bộ, hiện đại, những tiềm lực kinh tế mạnh, hiệu quả và nguồn nhân lực trình
độ cao để Phú Q và tỉnh Bình Thuận có điều kiện đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế
- xã hội trong thập niên tới. Tuy nhiên, là một hòn đảo diện tích khơng lớn, bao quanh
bởi biển cả và xa đất liền, nước ngọt cho nhu cầu tiêu dùng trong sinh hoạt, sản xuất và
dịch vụ là yếu tố, điều kiện vật chất quan trọng có ý nghĩa quyết định bậc nhất sống còn
đối với phát triển kinh tế, xã hội và đời sống của nhân dân trên đảo Phú Q.
Do cấu tạo địa hình nên trên đảo khơng có dịng chảy mặt thường xun. Dịng chảy
mặt chỉ tồn tại chỉ từ 1 đến 2 giờ sau những trận mưa lớn. Dịng chảy mặt khơng thường
xun tập trung ở khu vực phía Bắc đảo. Khu vực này có các đặc điểm: địa hình dốc;
diện tích lưu vực thu nước khoảng 3km2; tính thấm của lớp đất đá bề mặt nhỏ hơn nhiều
so với khu vực phía Nam đảo; tầng chứa nước trong khu vực này chủ yếu là tầng chứa
nước bazan có khả năng chứa nước kém; tầng chứa nước trong khu vực này có mối liên
hệ thuỷ lực ở mức độ kém với các tầng chứa nước khác ở khu vực phía Nam đảo; khu
vực này hầu như khơng có dân cư. Từ những đặc điểm trên cho thấy phân phối nguồn
nước mặt ở khu vực phía Bắc đảo khó có thể đảm bảo trong việc cung cấp nước cho
mục đích sản xuất và sinh hoạt.

Hiện nay nước ngầm là nguồn cấp nước chính cho tồn đảo. Khi xây dựng các giếng
khai thác nước ngầm, nước từ các giếng sẽ được đưa về trạm xử lý nước và sau đó cung
cấp cho việc sinh hoạt của dân. Cùng với sự phát triển của dân sinh, kinh tế thì nhu cầu
sử dụng nước ngày càng gia tăng dẫn đến việc không đảm bảo trữ lượng nước dưới đất
và nguy cơ xâm nhập mặn nếu khơng có biện pháp phát triển nguồn nước dưới đất và
ngăn chặn xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước khai thác. Hơn nữa, tình hình xâm
nhập mặn vào mùa khơ đang diễn ra. Do vậy, việc nghiên cứu các giải pháp phát triển
nguồn nước, như định hướng trong luận án là sử dụng đập ngầm để ngăn mặn và giữ
ngọt cho đảo Phú Quý là rất cần thiết. Hơn nữa, ở Việt Nam chưa có hồ chứa nước
ngầm nào được xây dựng nên chưa có các nghiên cứu chun sâu về tính tốn khi xây
dựng đập ngầm cũng như cơ sở khoa học của việc xây dựng đập. Các nghiên cứu về tài
nguyên nước dưới đất ở Việt Nam chủ yếu thông qua điều tra, khảo sát và chưa có các
đánh giá về xâm nhập mặn với phương án cụ thể dùng đập ngầm để ngăn đẩy mặn và
trữ ngọt. Do vậy, việc thực hiện đề tài nghiên cứu như đã đặt ra là mới và mang tính
khoa học và có giá trị thực tiễn cao.

3


2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng đập ngầm phục vụ khai thác và bảo vệ tài nguyên
nước trên các đảo; Ứng dụng cơ sở khoa học đã xây dựng cho đảo Phú Quý, tỉnh Bình
Thuận.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là tài nguyên nước dưới đất và giải pháp đập ngầm.
Phạm vi nghiên cứu của luận án là đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận.
4. Phương pháp nghiên cứu
Luận án có kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và cơng nghệ hiện có trên
thế giới/trong nước, kế thừa và sử dụng các số liệu, dữ liệu có sẵn. Luận án sử dụng
phương pháp thí nghiệm trong phịng để định tính hóa khả năng ngăn mặn giữ ngọt của

đập ngầm, và sử dụng phương pháp mơ hình mơ phỏng thơng qua việc phát triển mơ
hình tích hợp nước mặt – nước ngầm thơng qua việc áp dụng các mơ hình SWAT,
MODFLOW, SEAWAT và các mơ hình khác để tính tốn lượng nước bổ cập là đầu vào
và cơ sở để tính tốn thủy văn nước dưới đất, phân tích chất lượng nước dưới đất, cân
bằng nước, xâm nhập mặn, cho các kịch bản, từ đó đi sâu phân tích hiệu quả của việc
xây dựng đập ngầm cũng như khai thác bền vững tài nguyên nước trong khu vực. Luận
án cịn sử dụng các cơng cụ hỗ trợ khác như hệ thống thông tin địa lý thông qua các
phần mềm MapInfo, ArcGIS, Surfer v.v… để hỗ trợ xử lý số liệu và kết quả tính toán.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học
Luận án xây dựng được tiêu chí để xây dựng đập ngầm, cơ sở lý thuyết để đánh giá tổng
hợp tài nguyên nước mặt, nước dưới đất và xâm nhập mặn, từ đó đánh giá một cách
khoa học và định lượng được ảnh hưởng của việc xây dựng đập ngầm tới tài nguyên
nước khu vực. Các kết quả này là cơ sở quan trọng cho việc đánh giá tính hiệu quả về
mặt ngăn mặt trữ ngọt, dâng cao mực nước của đập ngầm. Dựa vào các việc phân tích
tính ưu việt, tính khả dụng, và hiệu quả của đập ngầm, đề tài đã tính tốn áp dụng cho
việc xây dựng đập ngăn nước ngầm lần đầu tiên tại đảo Phú Q, Bình Thuận. Cơ sở
khoa học này khơng những có thể được áp dụng cho các vùng hải đảo mà cịn có thể áp
dụng cho các vùng ven biển, vùng khô hạn khác.
 Ý nghĩa thực tiễn

4


Việt Nam có rất nhiều hải đảo quan trọng nhưng đang gặp vấn đề về khan hiếm nước.
Do vậy giải pháp đập ngầm với cơ sở khoa học đầy đủ là giải pháp hữu ích, sáng tạo, sẽ
có tiềm năng phát triển và có thể được ứng dụng rộng rãi trong tương lai.
Việc tính tốn mơ phỏng nguồn nước dưới đất khu vực đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận
với trường hợp có đập ngầm và chưa có đập ngầm khẳng định tính đúng đắn của phương
pháp tính tốn và hiệu quả của giải pháp đập ngầm đối với đảo Phú Quý nói riêng và

với các vùng ven biển và hải đảo nói chung. Giúp cho các cơ quan quản lý tỉnh Bình
Thuận và huyện đảo Phú Q có thêm một phương án hiệu quả nhằm gia tăng tài nguyên
nước dưới đất.
6. Cấu trúc của luận án
Để thể hiện các kết quả nghiên cứu của luận án, ngoài phần Mở đầu và Kết luận kiến
nghị, bố cục của luận án gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về xây dựng đập ngầm. Trong chương này đã tổng quan được
tình hình áp dụng giải pháp đập ngầm trên thế giới và ở Việt Nam, đánh giá được đặc
tính, ưu thế của đập ngầm. Ở Việt Nam chưa có hồ chứa nước ngầm nào được xây dựng
nên chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về tính tốn khi xây dựng đập ngầm. Do vậy,
việc thực hiện nghiên cứu như đã đặt ra là mới và mang tính khoa học và thực tiễn cao.
Chương 2: Cơ sở khoa học của việc xây dựng đập dâng nước ngầm. Chương này
phân tích mối quan hệ tương tác giữa mưa, bốc hơi, lượng nước khai thác, nước mặt,
nước dưới đất và nước biển. Các phương pháp giải tích được xây dựng cho các quan hệ
đơn giản và chỉ áp dụng được cho một số trường hợp lý tưởng. Thí nghiệm mơ hình
được thực hiện để định tính hóa khả năng ngăn mặn và giữ ngọt của đập. Chương này
cũng mô tả các điều kiện cần thiết khi nghiên cứu xây dựng đập ngầm và xây dựng ba
tiêu chí đánh giá hiệu quả và xây dựng được phương pháp tổng qt giải bài tốn tích
hợp nước mặt, nước dưới đất, xâm nhập mặn, lan truyền chất. Từ đó định hướng đến
việc sử dụng phương pháp số để có thể giải được rất nhiều bài toán phức tạp mà phương
pháp lý thuyết, giải tích khơng có phương pháp giải được. Chương này đã xây dựng
được phương pháp tổng quát giải bài tốn tích hợp nước mặt, nước dưới đất, xâm nhập
mặn và lan truyền chất ô nhiễm. Các điều kiện cần thiết để có thể ứng dụng giải pháp
xây dựng đập ngầm cũng được phân tích và thảo luận.
Chương 3: Ứng dụng mơ hình tốn tổng hợp đánh giá tài nguyên nước cho đảo
Phú Quý và đề xuất giải pháp đập ngầm. Chương 3 giới thiệu vùng nghiên cứu và
đánh giá sự phù hợp của giải pháp đập ngầm đối với đảo Phú Quý, sau đó đi sâu vào

5

việc thiết lập bài toán tương tác nước mặt - nước ngầm cho đảo Phú Q. Mơ hình sau
khi được kiểm định đã được sử dụng để mô phỏng các kịch bản chưa có đập, có đập, có
xét tới biến đổi khí hậu và nước biển dâng, từ đó đánh giá được hiệu quả của việc xây
dựng đập ngầm.

6


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP DÂNG NƯỚC NGẦM
1.1 Một số khái niệm
-

Đập dâng nước ngầm

Đập dâng nước ngầm (đập ngầm) là cơng trình ngầm dưới đất được thiết kế để dâng
dòng chảy nước dưới đất (còn gọi là nước ngầm) tự nhiên, nhằm tạo hồ chứa ngầm trong
các tầng chứa nước phục vụ các nhu cầu dùng nước [3]. Ngoài tác dụng trữ và dâng cao
mực nước, đập ngầm cịn có tác dụng chống xâm nhập mặn tại các vùng ven biển.
-

Vật liệu xây dựng

Tùy theo quy mơ, cấu tạo đập, có thể sử dụng các loại vật liệu sau để xây dựng bao gồm:
đất sét, bê tông, đá tảng, bê tông cốt thép, gạch, nhựa, nhựa đường, thép tấm, tơn hoặc
PVC…. Mặt cắt ngang điển hình của đập ngầm được minh hoạ trên Hình 1.1. Đập đất
sét: Phù hợp cho các dự án có qui mơ nhỏ trong vùng địa chất có tính thấm cao và độ
sâu giới hạn. Đập đất sét có hiệu quả về kinh tế cao, do chi phí thấp trong việc đào và
vận chuyển. Để tránh nguy cơ xói mịn mái đập, người ta sử dụng thêm các tấm nhựa
không thấm để bảo vệ; Đập bê tông: Vật liệu chủ yếu được sử dụng để xây dựng đập

bao gồm cát và đá dăm. Loại đập này đòi hỏi kỹ thuật và nhân cơng phải có tay nghề
cao [4]; Đập đá xây : Vật liệu chủ yếu là đá, cát, xi măng. Loại đập này địi hỏi kỹ thuật
và nhân cơng tay nghề cao [4]; Đập bê tông cốt thép: Vật liệu chủ yếu xây dựng đập bao
gồm: Cát, đá, xi măng, thép. Loại đập này có ưu điểm: cường độ chịu lực lớn. Tuy nhiên,
chi phí xây dựng khá lớn [5].

Hình 1.1 Mặt cắt ngang đập ngầm

7


1.2 Tổng quan về giải pháp đập ngầm trên thế giới
Có một số cơng trình áp dụng cơng nghệ đập ngầm được sử dụng ở một số nước như
Nhật Bản, Brazin, các nước Châu Phi… sẽ được xem xét và phân tích ngắn gọn trong
nội dung này. Dưới đây là bảng tổng hợp các đập ngầm trên thế giới đã được xây dựng
trong thời gian từ những năm 1970 trở lại đây.
Bảng 1-1 Một số đập ngầm đã được xây dựng

24.8

Chiều
dài
đập
58.5

Tổng trữ
lượng
(1000 m3)
20

1977-1979

16.5

500

700

Phụt vữa

Tsunekami

1982-1984

21.5

202

73

Tengakuma

1987-1988

12.5

129

17

Tường vữa
ximăng
Phụt vữa

Ryorigawa

1991

4.2

151.6

42

Tấm thép mỏng

Nakajima

1991-1992

24.8

88

27

Waita

1991-1992

7.5

105.3

12

Sunagawa

1988- 1993

49

1677

9.500

1995

39.3

192

23

Fukusato

1994-1998

27

1790

10.500

Kikai

1993-1999

35

2281

1.800

Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường vữa
ximăng
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ

Giiza

1999-2001

53

969

390

Komesu

1993-2003

69.4

2,320

3.460

Kaniin

1995-2005

52.1

1,088

1.580

Yokatsu

1999-2008

67.6

705

3.963

2004

55.9

2612

1.408

2005-2008

14

488.4

238

Okinoerabu

2007

48.2

2414

1.085

Nakahara

2009

55

2350

10.500

Thời gian xây
dựng

Chiều
cao đập

Kabashima

1973,79-80

Minafuku

Quốc gia
Nhật Bản

Tên đập

Miko

Ie
Izena

8

Phương pháp
thi công đập
ngầm
Phụt vữa

Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Cọc thép tấm
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Tường bêtông
trộn tại chỗ


26

Chiều
dài
đập
2600

Tổng trữ
lượng
(1000 m3)
2.200

1983

5-7

230

4.143

Namsong

1986

10-20

89

4.017

Phương pháp

thi công đập
ngầm
Tường bêtông
trộn tại chỗ
Phụt vữa , Tường
ximăng
Phụt vữa

Okseong

1986

10

482

2.850

Phụt vữa

Gocheon

1986

7.5

192

1.543

Wooeel

1986

6-7

778

2.457

Tường bêtông
ximăng đông
cứng nhanh
Tường đất sét

1995-1998,
2000
1987

4-27

840

Sông Huangshui

-1995

40.1

5.996

Phụt vữa

Sông Jia

- 2001

31

3.890

Phụt vữa

Sông Wang

2004

3.500

Phụt vữa

Sông Dagu

2004

2.600

Tường đất sét

Anangana

1979

5

160

Ottapaiam

1962-1964

5-9

155

Thời gian xây
dựng

Chiều
cao đập

Bora

2009-

Eean

Quốc gia

Hàn quốc

Tên đập

Ssangcheon
Trung
Quốc

Ấn Độ

Ethiopia

Sông Balisha

756

Ootacamund

1981

Shenbagathope

1987

3.5

Bombas

1981

3.8

Gursum

1981

Burikna
-Faso
Brazil

Nare

Kenya
U.S.A

Tường vữa
ximăng
Phụt vữa

3.5

Gạch xây, Tấm
nhựa
Gạch xây có trát
vữa
Tấm nhựa

15

Đá xây khối tảng

15

Bê tơng khối tảng
Đá xây khối tảng

1997-1998

3-11

500 đập

1990s

3-110

500 đập
Pacoima
Notch

1990s
1988

15.6

210

165

1.800

N.A

Đập đất chôn
ngầm
Đá gạch xây
Đá xây

(Nguồn: [6])

1) Kitui, Kenya
Tại Kitui, phía Đơng Kenya, từ năm 1995, SASOL (Sahelian Solutions Foundation) đã
tiến hành xây dựng các đập ngăn nước ngầm, và đến nay đã có hơn 500 đập nhỏ (đập cao
từ 2 – 4 mét và dài khoảng 20m) đã được xây dựng. Quận Kitui có diện tích 20,400 km
với mật độ dân số là 25 người/ km2 thuộc vùng khí hậu bán khơ hạn, mưa phân phối
không đều, thông thường là từ tháng 10 đến tháng12 và từ tháng 3 đến tháng 5. Tổng
9


lượng mưa vào khoảng 250 -750 mm/năm, lượng bốc hơi mặt nước là 2000 mm/năm.
Nền địa chất của vùng khá phức tạp, chủ yếu là sự kết hợp giữa đá mắcma và đá biến
chất, được bao phủ bởi lớp đất phong hóa. Phía Nam của Kitui là hệ địa chất Pecmi trong
khi trầm tích núi lửa kỷ đệ tam nằm ở phía tây.Nguồn nước ngầm của khu vực rất khan
hiếm và các dịng sơng chỉ chảy trong mùa mưa. Phía Tây của khu vực bao phủ bởi đất
xốp đen phong hóa, phần cịn lại là đất cát đỏ có độ phì thấp.
a) Quá trình xây dựng đập
Tại quận Kitui, hơn 500 đập với kích thước lớn nhỏ khác nhau (phụ thuộc vào hướng lưu
vực và áp lực dòng chảy mặt) đã được xây dựng. Trong suốt giai đoạn thi công, khu vực
đập và bờ sông được đào đến tầng địa chất không thấm nước và rắn chắc, và đập ngầm
tại Kitui có độ cao trung bình từ 2-4 m và chiều dài đập khoảng 500m, loại đập lớn
thường có độ cao 7m và chiều dài 2000m.

Các cơng trình đập ngầm ở địa phương bao gồm hai loại chính: Hình thức đập thứ nhất
sử dụng tường gạch hoặc đá tảng, loại thứ hai sử dụng khung gỗ được lấp đầy đá và vữa
(trong trường hợp nguồn trữ lượng đá không đủ thì có thể sử dụng vật liệu thay thế như
lá chất dẻo, sắt mạ kẽm, đất sét). [7]
b) Sử dụng và đánh giá
Rất nhiều đập ngầm tại Kitui đã vận hành được 25 năm, và phần lớn các đập này vẫn
vận hành đủ công suất. SASOL đã tiến hành một số nghiên cứu về việc sử dụng và hiệu
quả kinh tế của các cơng trình đập ngầm này.

Nguồn: The GW•MATE [8]

Hình 1.2 Đập trữ nước vùng cát, Kitui (2006)

10


c) Lợi ích về kinh tế xã hội
Ưu điểm chính của các đập ngầm tại Kitui đó là các đập này được xây dựng bằng kỹ
thuật đơn giản không tốn kém bởi người dân địa phương và nguồn vật liệu có sẵn tại địa
phương. Chi phí cho đập với tuổi thọ trung bình là 50 năm và có khả năng tích trữ ít
nhất 2000m3 là vào khoảng 7500$US.
Mặc dù các thông tin điều tra thủy văn không đầy đủ nhưng những đánh giá ban đầu cho
thấy sự cung cấp nước của đập trữ nước vùng cát ổn định và bảo đảm trong suốt mùa
khô, giúp cho sản lượng nông nghiệp của vùng tăng cao. Ví dụ điển hình như ở khi vực
Wii chỉ có 2 giếng nước nơng hoạt động hiệu quả vào năm 1999, nhưng đến nay đã có
39 giếng nước cấp nước sau khi 14 đập ngầm được xây dựng.
Tại Kitui, SASOL đã tiến hành xây dựng một chuỗi đập cách nhau đều đặn một khoảng
từ 0,5 đến 1km dọc theo dòng chảy mặt, giúp cho hơn 200.000 hộ dân giảm được đáng
kể thời gian đi lấy nước, từ hơn 5 giờ/ ngày xuống còn hơn 1 giờ/ ngày (công việc này
thường do người phụ nữ đảm nhận). Khoảng thời gian tiết kiệm, được người dân sử

dụng vào các hoạt động sản xuất như sản xuất nông nghiệp qui mơ nhỏ (trồng rau, chăm
sóc cây) góp phần nâng cao đời sống kinh tế gia đình.
Số liệu báo cáo của một cuộc khảo sát tại vùng Ithumula/ Maluma cho thấy sự gia tăng
thu nhập bình quân của người dân, đặc biệt là vào mùa khô, 38% chủ hộ cho biết họ đã
có thể trồng rau màu với năng suất tăng thêm ¾ sản lượng ngay trong năm đầu đập
được hồn thành.

Hình 1.3 Phụ nữ sử dụng lỗ đào lấy nước, Hình 1.4 Người đàn ơng lấy nước từ giếng
quận Kitui, Kenya (M. Hoogmoed, 2007 [9])

11

gần đập trữ nước vùng cát ở Kitui (M.
Hoogmoed, 2007 [9])


2) Borana, Nam Ethiopia
Vùng Borana, phía nam Ethiopia, là một khu vực bán khơ hạn, trong đó cộng đồng nơng
thơn phụ thuộc chủ yếu vào việc chăn nuôi gia súc nuôi (chủ yếu là người chăn gia súc)
và nông nghiệp quy mô nhỏ. Cả hai hoạt động này phụ thuộc vào sự sẵn có của nguồn
nước. Các cộng đồng sống ở các vùng rất xa, khơng có điện, nước hoặc cơng trình vệ
sinh. Trẻ em trong khu vực này có tỷ lệ đi học thấp nhất trong cả nước, vì dành nhiều
thời gian để tìm và lấy nước. Do khu vực này có mưa ít, khơng đồng đều và nguồn nước
hạn chế, giải pháp đập ngầm trở nên hấp dẫn cho người dân Borana. Cộng đồng đã được
biết đến với phương pháp thu gom nước từ lịng sơng phù du. Sự kết hợp sáng tạo của
cơ sở hạ tầng, trữ nước ngầm và thu gom nước mặt, đảm bảo nước cho sinh hoạt, và sản
xuất cho cộng đồng (ERHA, 2008, Beekman, 2003 [10]).
3) Brazil
Tại Brazil, hơn 500 đập có quy mơ nhỏ dưới lịng đất cũng đã được xây dựng trong
những năm 1990, cho phép các hộ gia đình nơng dân có thể canh tác thêm một vài hecta

đất trong mùa khô và bán khô hạn ở bang Pernambuco đông bắc Brazil.
Đập dưới đất có thể xem như là một thân đập có hệ số thấm rất nhỏ được xây dựng có
chiều cao từ bề mặt tầng khơng thấm lên đến bề mặt đất để giữ cho nước không chảy
khỏi vùng đất cát. Đập tạo các hồ nhỏ, có chiều sâu trung bình khoảng 4m, rộng 50m,
dài 50m và trữ được khoảng 10.000 m3 nước. Người dân địa phương trồng nhiều loại
trái cây và cây trồng trong các khu vườn nhỏ gần khu đập.
Ở vùng đông bắc Brazil, do lượng mưa khơng đều và hạn hán kéo dài, tình trạng khan
hiếm nước nhằm đáp ứng nhu cầu nước trở nên rất nghiêm trọng. Khu vực bán khô hạn
này của Brazil có điều kiện địa chất thuận lợi cho việc xây dựng đập nước ngầm, và do
hồ chứa ngầm có lượng bốc hơi ít hơn so với hồ trên mặt đất. Các chi phí liên quan tới
việc xây dựng đập nước ngầm tùy thuộc vào các yếu tố như chiều dài của đập, vật liệu
sử dụng, độ sâu của lớp không thấm nước, tính sẵn có của nhân lực. Đập dưới đất với
diện tích lịng hồ khoảng 1 ha, được xây dựng bằng tường nhựa polyethylene, thì cần
chi phí trung bình khoảng 500$US (UNEP, 1997 [11]).
a) Các điều kiện về địa chất thủy văn
Bang Pernambuco có diện tích 88.000 km2 với mật độ dân cư vào khoảng 25-75
người/km2, thuộc vùng khí hậu bán khơ hạn với lượng mưa trung bình năm dưới
600mm/năm, dòng chảy mặt nhiều nơi chỉ xuất hiện vào mùa mưa từ tháng 3 đến tháng5,

12