Nghiên cứu đề xuất các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác nguồn nước karst phục vụ cấp nước sinh hoạt cho cư dân khu vực huyện đồng văn, tỉnh hà giang trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN VĂN TRÃI

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH, GIẢI PHÁP CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC NGUỒN NƢỚC KARST PHỤC VỤ CẤP
NƢỚC SINH HOẠT HIỆU QUẢ, BỀN VỮNG CHO CỘNG ĐỒNG
DÂN CƢ KHU VỰC HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội – 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN VĂN TRÃI

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH, GIẢI PHÁP CÔNG
NGHỆ KHAI THÁC NGUỒN NƢỚC KARST PHỤC VỤ CẤP
NƢỚC SINH HOẠT HIỆU QUẢ, BỀN VỮNG CHO CỘNG ĐỒNG
DÂN CƢ KHU VỰC HUYỆN ĐỒNG VĂN, TỈNH HÀ GIANG
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Vũ Văn Tích

Hà Nội – 2017


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ Biến đổi khí hậu, học viên xin
cảm ơn chân thành tới PGS.TS.Vũ Văn Tích, người đã trực tiếp hướng dẫn và
giúp đỡ học viên trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này.
Tác giả cũng chân thành cám ơn các Thầy, Cô đã tham gia giảng dạy,
truyền đạt những kiến thức khoa học về Biến đổi khí hậu và các kiến thức khoa
học khác liên quan và cám ơn các thầy, cô ở Khoa Các khoa học liên ngành Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện tốt cho học viên trong quá trình học
tập, thực hiện và hoàn thiện luận văn này.
Trong khuôn khổ của một luận văn, do thời gian còn hạn chế nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót, vậy tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp của các Thầy, Cô và các đồng nghiệp.
Hà Nội, tháng 9 năm 2017
Tác giả

Nguyễn Văn Trãi


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................ i
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ iii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1

Chƣơng 1 ...................................................................................................................... 4
TỔNG QUAN NGHIÊN CƢ́U NGUỒN NƢỚC KARST ...................................... 4

1.1. Nghiên cứu trong nước ................................................................................... 4
1.2. Nghiên cứu ngoài nước .................................................................................. 7
Chƣơng 2 ............................................................................................................ 10
ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................... 10

2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên của huyện Đồng Văn ........................................... 10
2.2. Đặc điểm khí hậu của huyện Đồng Văn ...................................................... 11
2.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội của huyện Đồng Văn .......................................... 21
Chƣơng 3 ............................................................................................................ 22
PHƢƠNG PHÁP NGHÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT KHẢO SÁ T, ĐIỀU TRA TẠI
THƢ̣C ĐIA
̣ .......................................................................................................... 22

3.1. Phương pháp tiếp cận ................................................................................... 22
3.2. Các phương pháp nghiên cứu....................................................................... 24
3.3. Phương pháp kỹ thuật khảo sát, điều tra ta ̣i thực điạ ................................... 25
Chƣơng 4 ............................................................................................................ 27
ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ THƢ̣C TRẠNG HOA ̣T ĐỘNG CỦ A CÁC MÔ HÌNH
KHAI THÁC NGUỒN NƢỚC, NHU CẦU SƢ̉ DỤNG NƢỚC CỦ A NGƢỜI DÂN
VÀ TIỀM NĂNG NGUỒN NƢỚC KARST KVNC ............................................ 27

4.1. Thực trạng hoa ̣t đô ̣ng của các mô hình khai thác nguồ n nước KVNC ........ 27
4.1.1. Mô hình khai thác nguồn nước karst từ lỗ khoan (giếng khoan) .............. 28
4.1.2. Mô hình khai thác nguồn nước karst từ giếng đào.................................... 30
4.1.3. Mô hình khai thác nguồn nước karst từ mạch lộ ...................................... 31
4.1.4. Mô hình khai thác nguồn nước karst từ hang karst ................................... 32
3.1.5. Mô hình khai thác nguồn nước mưa bằng Hồ Treo .................................. 33

4.1.6. Mô hình khai thác nguồn nước suối bằng hệ thống đường ống tự chảy... 34
4.1.7. Mô hình khai thác nước mưa từ mái nhà .................................................. 35
4.2. Nhu cầu sử dụng nước của người dân KVNC .............................................. 37
4.3. Đánh giá tiềm năng và chấ t lươ ̣ng nguồ n nước karst KVNC ...................... 38
4.3.1. Tiềm năng nguồn nước KVNC ................................................................. 38
4.3.2. Đánh giá chấ t lươ ̣ng nguồn nước KVNC .................................................. 38
Chƣơng 5 ............................................................................................................ 43
ĐỀ XUẤT CÁC MÔ HÌNH, GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI THÁC NGUỒN
NƢỚC KARST Ở KHU VỰC HUYỆN ĐỒNG VĂN .......................................... 43

5.1. Các điều kiện đảm bảo của mô hình, giải pháp đề xuất............................... 43
5.2. Đề xuất mô hình, giải pháp công nghệ khai thác nguồn nước karst và cung
cấp nước sạch cho sinh hoạt ................................................................................ 44
5.2.1. Mô hình thu gom, khai thác nguồn nước karst mạch lộ dựa vào công nghệ
tự động ................................................................................................................. 44
5.2.2. Giải pháp khai thác nước karst bằng thu gom nước karst từ giếng khoan 47
5.2.3. Công nghệ xử lý nước sạch ....................................................................... 48
5.3. Các giải pháp tổng thể, ổn định nguồn nước sạch cho KVNC .................... 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 53


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
- BC

:

Báo cáo;

- CNSH

:

Cấp nước sinh hoạt;

- ĐC

:

Địa chất;

- ĐCCT

:

Địa chất công trình;

- ĐCTV

:

Địa chất thủy văn;

- KT

:

Khí tượng;

- TV

:

Thủy văn;

- BĐKH

:

Biến đổi khí hậu;

- KVNC

:

Khu vực nghiên cứu;

- UBND

:

Ủy ban nhân dân;

- XD

:

Xây dựng;

i

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Nhiệt độ không khí trung bình tháng – Trạm Phó Bảng .................... 12
Bảng 2.2. Nhiệt động không khí trung bình tháng – Trạm Đồng Văn ................ 12
Bảng 2.3. Độ ẩm không khí trung bình tháng – Trạm Phó Bảng ....................... 13
Bảng 2.4. Độ ẩm không khí trung bình tháng – Trạm Đồng Văn ....................... 13
Bảng 2.5. Lượng mưa trung bình tháng – Trạm Phó Bảng ................................ 14
Bảng 2.6. Lượng mưa trung bình tháng – Trạm Đồng Văn................................ 14
Bảng 4.1. Nhu cầu dùng nước của người dân trong vùng nghiên cứu ............... 38
Bảng 4.2. Đánh giá chất lượng mẫu nước karst – Xã Phó Bảng theo tiêu chuẩn
329/2002/BYT (của Bộ Y Tế)............................................................................... 41
Bảng 4.3. Đánh giá chất lượng mẫu nước karst – xã Phố Cáo theo tiêu chuẩn
329/2002/BYT (của Bộ Y Tế).............................................................................. 41

ii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Vị trí khu vực nghiên cứu tỉnh Hà Giang trong vùng Tây – Đông Bắc
............................................................................................................................. 10
Hình 2.2. Vị trí khu vực nghiên cứu gồm: xã Phó Bảng, xã Phố Cáo và xã Sủng
Là - huyện Đồng Văn - tỉnh Hà Giang ................................................................ 11
Hình 2.3. Đường diễn biến nhiều năm (1), trung bình trượt 11 năm (2) và trung
bình (3) của nhiệt độ tháng I trạm Hà Giang. ..................................................... 17
Hình 2.4. Đường diễn biến nhiều năm (1), trung bình trượt 11 năm (2) và trung
bình (3) của nhiệt độ tháng VII trạm Hà Giang. ................................................. 18
Hình 2.5. Đường diễn biến nhiều năm (1), trung bình trượt 11 năm (2) và trung
bình (3) của nhiệt độ trung bình năm trạm Hà Giang ......................................... 18
Hình 2.6. Đường diễn biến nhiều năm (1), trung bình trượt 11 năm (2) và trung

bình (3) của lượng mưa kỳ tháng V - X trạm Hà Giang. .................................... 18
Hình 2.7. Đường diễn biến nhiều năm (1), trung bình trượt 11 năm (2) và trung
bình (3) của lượng mưa kỳ tháng XI - IV trạm Hà Giang. ................................. 19
Hình 2.8. Đường diễn biến nhiều năm (1), trung bình trượt 11 năm (2) và trung
bình (3) của lượng mưa năm trạm Hà Giang. ..................................................... 19
Hình 2.9. Hình ảnh lấy nước của dân xã Sủng Là .............................................. 20
Hình 4.1. Hình ảnh người dân xã Sủng Là dẫn nước từ khe suối về sử dụng .... 27
Hình 4.2. Bể chứa nước của người dân xã Phố Cáo ........................................... 28
Hình 4.3. Lỗ khoan khai thác nguồn nước karst, xã Phố Cáo ............................ 28
Hình 4.4. Mô hình khai thác nguồn nước bằng giếng đào, xã Phố Cáo. ............ 30
Hình 4.5. Mô hình khai thác nước karst mạch lộ, xã Phó Bảng. ........................ 31
Hình 4.6. Mô hình khai thác nước karst hang động, xã Phó Bảng ..................... 32
Hình 4.7. Mô hình khai thác nước Hồ treo, xã Sủng Là ..................................... 33
Hình 4.8. Mô hình khai thác nguồn nước karst khe suối, xã Sủng Là ............... 35
Hình 4.9. Mô hình khai thác nước mưa, xã Sủng Là .......................................... 36
Hình 5.1. Mạch lộ nước karst, xã Sủng Là ......................................................... 43

iii


Hình 5.2. Mô hình thu gom, khai thác nguồn nước karst mạch lộ bằng bơm, sử
dụng năng lượng mặt trời .................................................................................... 45
Hình 5.3. Mô hình bơm tích hợp với pin mặt trời............................................... 46
Hình 5.4. Bản vẽ thiết kế rãnh thu nước karst ở các mạch lộ ............................. 46
Hình 5.5. Mô hình khai thác nguồn nước karst từ giếng khoan bằng bơm năng
lượng mặt trời ...................................................................................................... 47
Hình 5.6. Hình ảnh lỗ khoan dự kiến khai thác, xã Phố Cáo .............................. 47
Hình 5.7. Hình ảnh bản vẽ thiết kế trạm bơm khai thác nước karst từ giếng
khoan ................................................................................................................... 48
Hình 5.8. Công nghệ lọc nước sinh hoạt cho vùng nước karst theo công nghệ

ozon ..................................................................................................................... 49

iv


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu
Huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang là huyện thuộc vùng núi cao, phần lớn
diện tích của huyện nằm chủ yếu trong khu vực được cấu tạo địa chất là đá vôi,
nơi khan hiếm nước nhất khu vực Bắc Bộ. Nhưng, vùng này thường có phong
cảnh đẹp, hữu tình, truyền thống văn hóa dân tộc giàu bản sắc, tài nguyên du
lịch phong phú, hệ sinh thái, môi trường cũng như các đặc điểm địa chất - địa
mạo đa dạng...vv. Hiện nay trước bối cảnh biến đổi khí hậu, nguồn nước mặt,
nước ngầm ở khu vực này đã ngày càng khan hiếm, không đủ nước sinh hoạt và
sản xuất cho nhân dân trong vùng. Đứng trước thực trạng trên, để đảm bảo ổn
định và phát triển bền vững cho cộng đồng các dân tộc trong khu vực. Luận văn
nghiên cứu đề xuất các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác nguồn nước
karst phục vụ cấp nước sinh hoạt hiệu quả bền vững cho cộng đồng dân cư khu
vực huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang trong bối cảnh biến đổi khí hậu là việc làm
cần thiết, quan trọng nhằm đề xuất ra các mô hình, giải pháp khai thác nguồn
nước karst trong bối cảnh BĐKH là việc làm rất cần thiết hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá được thực trạng nguồn nước karst ở 03 xã: xã Phó Bảng, Phố
Cáo và Sủng Là của huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang trong bối cảnh biến đổi
khí hậu.
- Đánh giá được nhu cầu dùng nước sinh hoạt của cộng đồng dân cư ở 03
xã: xã Phó Bảng, Phố Cáo, Sủng Là của huyện Đồng Văn.
- Đánh giá được thực trạng và hiệu quả hoạt động của các mô hình, giải
pháp khai thác nguồn nước karst ở 03 xã: xã Phó Bảng, Phố Cáo và Sủng Là của
huyện Đồng Văn.

- Đề xuất được các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác hợp lý các
nguồn nước karst phục vụ cấp nước sinh hoạt hiệu quả và bền vững cho cộng
đồng dân cư ở 03 xã: xã Phó Bảng, Phố Cáo và Sủng Là của huyện Đồng Văn.

1


3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Tiềm năng nguồn nước karst ở các xã: Phó Bảng, Phố Cáo và Sủng Là
của huyện Đồng Văn trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
- Nhu cầu dùng nước sinh hoạt của cộng đồng dân ở các xã: Phó Bảng,
Phố Cáo và Sủng Là.
- Lựa chọn, đề xuất các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác hợp lý,
phù hợp với thực trạng tiềm năng nguồn nước karst ở các xã: Phó Bảng, Phố
Cáo, Sủng Là.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là 03 xã: xã Phó Bảng, Phố Cáo và Sủng
Là, huyện Đồng Văn, tỉnh Hà Giang.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của Luận văn sẽ có những lợi ích như sau:
- Tạo bộ cơ sở dữ liệu để xã Phó Bảng, Phố Cáo, Sủng Là và huyện Đồng
Văn quản lý nguồn tài nguyên nước ngầm karst.
- Giúp cho địa phương có được những mô hình, giải pháp khai thác nguồn
nước karst hợp lý, hiệu quả trong bối cảnh BĐKH góp phần ổn định đời sống và
phát triển bền vững cho cộng đồng dân cư.
- Giúp địa phương biết được về tiềm năng nguồn nước ngầm karst của địa
phương để từ đó có những quy hoạch cụ thể cho phát triển kinh tế, xã hội đặc
biệt là phát triển du lịch (nghành công nghiệp không khói) trên Cao nguyên đá
Đồng Văn trong bối cảnh BĐKH.

- Nhân rộng các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác nguồn nước
ngầm karst sang các địa phương khác trên cả nước.
5. Cấu trúc của luận văn
- Mở đầu.
- Chương 1: Tổ ng quan nghiên cứu nguồ n nước karst.
- Chương 2: Điề u kiê ̣n tự nhiên KVNC
- Chương 3: Phương pháp nghiên cứu và Kỹ thuâ ̣t khảo sát, điề u tra ta ̣i thực đia.̣
2


- Chương 4: Điề u tra, đánh giá thực tra ̣ng hoa ̣t đô ̣ng của các mô hiǹ h khai thác
nguồ n nước , nhu cầ u sử du ̣ng nước của người dân và tiề m nguồ n nước karst
KVNC
- Chương 5: Đề xuất các mô hình, giải pháp công nghệ khai thác nguồn nước
karst trong khu vực huyện Đồng Văn.
- Kết luận và Kiến nghị.

3


Chƣơng 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CƢ́U NGUỒN NƢỚC KARST
1.1.

Nghiên cƣ́u trong nƣớc
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu hiện tượng karst cũng mới chỉ bắt đầu vào

những năm 30 của thế kỷ 20 để phục vụ cho khai thác khoáng sản. Địa chất thuỷ
văn karst bắt đầu được nghiêm cứu từ sau khi hoà bình lập lại năm 1954, vào
cuối thập kỷ 50 của thể kỷ trước nhằm phục hồi phát triển kinh tế ở miền Bắc,

Bộ Nông Trường mà trực tiếp là xí nghiệp khai thác nước ngầm (nay là công ty
cổ phần Đầu tư phát triển ngành nước - Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông
Thôn) đã tiến hành khoan thăm dò và khai thác nước ngầm nhiều lỗ khoan trong
đó phần lớn các lỗ khoan được tiến hành ở các vùng phát triển đá vôi (đá karst
hoá) tại các nông trường Tô Hiệu, Mộc Châu (Sơn La), nông trường Cao Phong,
Kim Bôi (Hoà Bình), nông trường Đồng Giao (Ninh Bình), nông trường Phúc
Do, Sao Vàng (Thanh Hoá),…
Ngành Địa chất trong những năm 60 đến 90 của thế kỷ trước cũng đã tiến
hành nhiều phương án tìm kiếm nước ngầm trong các vùng karst như các
phương án: Kiện Khê - Phủ Lý (Hà Nam); Đồng Bẩm, La Hiên, Trại Cau (Thái
Nguyên); Đồng Bành, Bắc Sơn (Lạng Sơn), Dương Huy - Quảng La, nước
khoáng Tam Hợp, Đèo Bụt- Đá Chồng (Quảng Ninh), Tam Điệp, Cúc Phương,
Đính - Rịa (Ninh Bình), Đồng Giao, Bỉm Sơn (Thanh Hoá), Cát Bà (Hải Phòng).
Để thực hiện các phương án tìm kiếm nước ngầm đó, ngành Địa chất đã phải
tiến hành các đợt lộ trình khảo sát hàng trăm km2 với hàng nghìn km lộ trình, đo
hàng vạn mét tuyến địa vật lý, khoan hàng nghìn mét khoan và thí nghiệm hút
nước ở hàng trăm lỗ khoan. Ngoài ra còn khoan hàng trăm lỗ khoan và thí
nghiệm địa chất thuỷ văn vào các thành tạo carbonat thuộc các phương án tìm
kiếm, thăm dò nước ngầm khác và khi tiến hành điều tra ĐCTV phục vụ việc
xây dựng các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi, công trình khai thác mỏ khác ở
Lạng Sơn, Hà Giang, Cao Bằng,Tuyên Quang, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Quảng
Ninh, Sơn La, Hoà Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh Thừa Thiên - Huế và
các tỉnh khác,.…
4


Cũng trong thời gian này, trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, mà trực tiếp là
Bộ môn Địa Chất Thuỷ Văn, Bộ môn Khoan, bộ môn Địa chất Công Trình cũng
đã thực hiện nhiều dự án khảo sát, khoan thăm dò và khai thác nước ngầm trong
các thành tạo cacbonat vùng Đông Bắc Việt Nam, như dự án Núi Hồng - Trại

Cau, Thái Nguyên năm 1976; Dự án cấp nước cho Lạng Sơn năm 1985 - 1987;
Quy hoạch khai thác nước Thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh năm 1993 1995. Việc điều tra nước ngầm trong các đá karst hoá còn được triển khai khi
tiến hành xây dựng các công trình thuỷ lợi nói chung và thuỷ điện nói riêng như
khi điều tra ĐCTV để xây dựng hồ chứa nước Hoà Bình cho nhà máy thuỷ điện
Hoà Bình trên sông Đà, người ta đã phải khảo sát hàng trăm hang động và đã
phải khoan rất nhiều lỗ khoan với hàng nghìn mét khoan để nghiên cứu khả
năng thấm mất nước của chúng kết quả đã xác nhận được đến độ sâu 500m ở
khu vực này vẫn còn phát hiện những hang hốc, khe nứt karst.
Mặc dù chúng ta đã tìm kiếm, thăm dò, khai thác và điều tra nước ngầm
trong các hang hốc, khe nứt karst khá nhiều song các công trình nghiên cứu tổng
hợp còn hạn chế, đáng kể có các công trình sau:
- Năm 1984, Lộc Ngọc Ly và Vũ Thu Đạt đã nghiên cứu nước ngầm
Karst vùng Đồng Giao và một vài vùng khác, tuy nhiên nghiên cứu này chủ yếu
thực hiện bằng khảo sát thực địa và cũng chỉ rất khái quát về khả năng chứa
nước của đá vôi ở các vùng khảo sát.
- Năm 1985 trong báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Nhà nước “ Nước
dưới đất Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam” mang mã số 44-04-01-01 do cố
GS.TSKH Vũ Ngọc Kỷ chủ trì có một mục riêng là nước dưới đất trong các
thành tạo carbonat. Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu các tác giả của báo cáo này
đã thống kê khá đầy đủ trữ lượng nước ngầm đã được đánh giá trong các thành
tạo carbonat và tính toán trữ lượng tự nhiên của nước ngầm trong các thành tạo
đó, đồng thời đã phân chia nước trong các thành tạo carbonat thành các vùng
nước nước karst khác nhau. Báo cáo cũng sơ bộ đánh giá chất lượng nước ngầm
karst ở các vùng đã phân chia.

5


- Cũng trên cơ sở tổng hợp các tài liệu và kế thừa kết quả của đề tài trên,
trong giáo trình Địa chất thuỷ văn và tài nguyên nước ngầm lãnh thổ Việt Nam

do Nhà xuất bản Giao thông Vận tải phát hành năm 2003 do Nguyễn Kim Ngọc
chủ biên, có đề cập đến các đặc điểm chung nước ngầm trong các thành tạo
carbonat ở Việt Nam. Theo đó nước ngầm karst ở Việt Nam mà điển hình là
Đông Bắc, Tây Bắc ngoài các đặc điểm chung của nước ngầm karst còn có các
đặc điểm cơ bản sau:
* Mức độ chứa nước của đá vôi tăng dần theo hướng TB xuống ĐN cụ thể
là tỷ lệ các lỗ khoan gặp nước tăng từ TB xuống ĐN; chiều sâu các lỗ khoan gặp
nước giảm dần theo hướng đó đồng thời tỷ lưu lượng các lỗ khoan cũng tăng lên
theo hướng TB-ĐN;
* Chiều sâu mực nước giảm theo hướng TB-ĐN;
* Tổng khoáng hoá của nước cũng tăng lên theo hướng TB-ĐN. Ở các
khu vực gần biển tổng khoáng hoá của nước tăng lên trên 1000mg/l. Nước
chuyển từ loại hình bicarbonat khi tổng khoáng hoá nhỏ hơn 1000mg/l, sang
clorur khi tổng khoáng hoá lơn hơn 1000mg/l;
* Nước ngầm karst rất dễ bị ô nhiễm do các hoạt động kinh tế trên mặt.
- Giai đoạn 2001 - 2005, Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Kim Ngọc - Trường
Đại Học Mỏ - Địa Chất và NNK đã áp tổ hợp các phương pháp truyền thống với
các phương pháp hiện đại (phân tích ảnh viễn thám, đo địa vật lý) tìm kiếm,
thăm dò khai thác nước trong đá Cacbonat vùng Đồng Hỷ, Thái Nguyên; Nà
Phặc, Bắc Kạn; Hoàng Văn Hưng - Bộ môn Địa chất Thuỷ Văn - Tư vấn thăm
dò khai thác nước cho thị xã Tuyên Quang...
- Năm 1998, một số nhà khoa học người Pháp và Việt Nam (Drogue C,
Fenart, Đoàn Văn Cánh, Ngô Ngọc Cát) đã khảo sát và nghiên cứu đặc điểm về
cấu trúc và đặc điểm nước ngầm vùng karst Quảng Ninh. Thành công của dự án
này là đào tạo được 2 tiến sĩ 1 người Pháp và 1 người Việt.
- Mới đây Phan Văn Quýnh đã hoàn thành báo cáo khoa học cấp Nhà
nước về nghiên cứu cấu trúc địa chất và các bẫy chứa nước trong vùng karst Hà
Giang. Ngoài công tác khảo sát thực địa, phân tích cấu trúc địa chất để tìm hiểu
6

quy luật phát triển Karst, Phan Văn Quýnh còn sử dụng phương pháp địa vật lý
điện đo sâu để xác định độ sâu phát triển karst ở Mèo Vạc và sau đó đã khoan
hai lỗ khoan nhưng cả 2 lỗ khoan đều không gặp nước.
- Ngoài ra nghiên cứu nước ngầm trong vùng karst còn được đề cập trong
một vài bài báo đăng trong Tạp chí Địa chất hoặc Nội san của một vài cơ quan
như trường Đại học Mỏ Địa chất.
Đoàn Văn Tuyên cũng đã giới thiệu công nghệ mới trong địa vật lý là các
phương pháp phân tích phổ quá trình hình thành xung ngắn của trường điện từ
viết tắt ESPEF (method of the formation of short-pulsed electromagnetic field)
và phương pháp đo sâu điện cộng hưởng viết tắt VERS (method of vertical
eletrical resonant sounding) nhằm xác định các cấu trúc chứa nước ở sâu cho kết
quả tốt ở nước ngoài và đã được thử nghiệm ở Việt Nam. Tuy nhiên sau công bố
này cũng chưa thấy cơ sở nào áp dụng công nghệ đó để tìm nước cho kết quả.
Tuy nhiên cho đến nay, ở Việt Nam, các phương pháp áp dụng để nghiên
cứu nước ngầm karst chưa có hệ phương pháp hoàn chỉnh. Các phương pháp
ứng dụng thường rất riêng lẻ cho từng điểm, từng phương pháp độc lập, đặc biệt
việc liên kết để có các đánh giá tổng quát nước ngầm karst, xác lập các điều kiện
hình thành, biến đổi nước ngầm trong các thành tạo carbonat trong khu vực rộng
giúp cho việc khai thác, bảo vệ chúng nên vẫn chưa có các kết quả tốt.
1.2.

Nghiên cƣ́u ngoài nƣớc
Thuật ngữ „„Karst” là bắt nguồn từ tiếng Đức để chỉ một hiện tượng ăn

mòn phổ biến của Carbonat ở phía tây Slovenie và cũng là nơi có những nghiên
cứu về địa hình karst đầu tiên trên thế giới vào thế kỷ 19 (Jening, 1985). Diện
tích các thành tạo Carbonat trên thế giới chiếm khoảng 12% (Ford và William,
2007) và có tới 58 quốc gia có các thành tạo Carbonat. Tuy nhiên, không giống
hầu hết các loại đá khác, Carbonat có thể bị nước hòa tan, rửa lũa và vì thế, các

vùng kast có đặc điểm độc đáo là có hệ thống không gian ngầm hay hệ thống
hang động ngầm và đây chính là môi trường chứa nước ngầm karst.
Những nghiên cứu về karst và nước karst cũng đã có lịch sử phát triển lâu
dài và rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Liên Xô (cũ), Pháp, Ý, Áo…
7


Những nghiên cứu được công bố sớm nhất vào những năm cuối thế kỷ 19. Một
trong những công trình nghiên cứu về karst và nước ngầm ở vùng karst đầu tiên
là nhà khoa học Martel. E.A người Pháp, năm 1894. Nhà khoa học này đã đưa ra
hàng loạt những nghiên cứu về hang động, hố sụt karst và về nước ngầm karst
và sự vận động của nước karst trong các thành tạo karst. Cũng trong thời gian
này, nhà khoa học người Đức Cvijic. J cũng đưa ra những nghiên cứu của mình
về nước ngầm karst và sự vận động của nước karst. Năm 1903, nhà Khoa học
người Đức đã có các công trình nghiên cứu về nước karst ở vùng Westbonien.
Bắt đầu từ những năm đầu và giữa thế kỷ 20 đến nay đã xuất hiện nhiều các
công trình nghiên cứu về nước karst nói chung và nước ngầm karst nói riêng.
Các công trình nghiên cứu này đã đưa ra các phương pháp nghiên cứu về tài
nguyên nước ngầm trong các thành tạo Carbonat phục vụ có hiệu quả việc tìm
kiếm và thăm dò nước. Một trong các công trình nghiên cứu đó là các công trình
nghiên cứu của các nhà khoa học trường đại học Montpellier (Pháp) về các quy
luật phân bố, vận động và tài nguyên nước karst. Từ các kết quả nghiên cứu này
các tác giả đã đưa vào khai thác chỉ duy nhất một mạch lộ nước karst với lưu
lượng 1.500 l/s phục vụ cho mọi hoạt động của thành phố,…
Trên thế giới hiện nay, mô hình, giải pháp công nghệ khai thác và bảo vệ
phát triển bền vững nguồn nước Karst phục vụ cấp nước sinh hoạt rất đa dạng về
hình thức, công nghệ và qui mô. Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, địa chất thủy
văn, cũng như khả năng đầu tư thực tế của từng Quốc gia mà giải pháp công
nghệ khai thác và bảo vệ phát triển bền vững nguồn nước Karst cũng khác nhau.
Ở Slovenie, nước karst được khai thác và lưu trữ dưới dạng mạch lộ và bể

chứa, nước mạch lộ được khơi dẫn và đưa tới vị trí địa hình thuận lợi để xây
dựng bể chứa phục vụ việc ăn uống sinh hoạt cũng như canh tác của nhân dân ở
vùng phía tây nam nước này (hình 4). Đây là vùng đặc biệt khan hiếm nước,
chính quyền địa phương ở đây đã quản lý rất chặt chẽ việc sử dụng nước, nước
được phân chia cho các hộ gia đình theo số lượng các thành viên trong từng gia
đình và diện tích canh tác của họ. Một mô hình khai thác tương đối phổ biến ở
các nước Đông Nam Á đối với các mạch lộ nước karst có lưu lượng nhỏ, có địa
8


hình phức tạp, không cho phép xây dựng hồ chứa hay bể chứa phục vụ cấp nước
quy mô vừa và lớn. Nhân dân và chính quyền ở đây đã xây dựng tại vị trí xuất lộ
bể chứa nhỏ để gom nước cho máy bơm nước cấp cho các hộ dân tiêu thụ nước
hoặc bể chứa nước tập trung cho cụm dân cư.
Bên cạnh những mô hình, giải pháp công nghệ hiện đại được áp dụng ở
những nước phát triển, thì tại các nước đang phát triển và chậm phát triển thì mô
hình, giải pháp công nghệ khai thác nước karst còn rất thô sơ, thậm chí là con số
không. Ở Banglades, nguồn nước cung cấp người dân ở vùng cao phía Đông
Nam là các mạch nước thấm rỉ, lưu lượng rất nhỏ, chất lượng nước không đảm
bảo. Người dân ở đây phải lấy nước từ mạch thấm rỉ bằng các bình, thùng nhỏ,
sau đó đưa về nhà chứa vào các loại chum, vại và để cho bùn, cặn trong nước
lắng xuống sau đó mới có thể sử dụng được. Việc sử dụng nước ở đây hoàn toàn
không đáp ứng được cho người dan cả về số lượng và chất lượng.

9


Chƣơng 2
ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên của huyện Đồng Văn

Huyện Đồng Văn là một huyện vùng núi cao, biên giới của tỉnh Hà Giang,
đồng thời cũng là huyện cực Bắc của Việt Nam, phía Tây Bắc, Bắc và Đông Bắc
của huyện giáp Trung Quốc, phía Nam của huyện giáp các huyện Yên Minh và
Mèo Vạc (hình 2.1).

Hình 2.1. Vị trí khu vực nghiên cứu tỉnh Hà Giang trong vùng Tây – Đông Bắc

10


Hình 2.2. Vị trí khu vực nghiên cứu gồm: xã Phó Bảng, xã Phố Cáo và
xã Sủng Là - huyện Đồng Văn - tỉnh Hà Giang
Huyện Đồng Văn có diện tích 447 km², gồm 2 thị trấn và 17 xóm. Huyện lỵ
trước đây là thị trấn Phó Bảng, nay chuyển về khu phố cổ thuộc xóm Đồng Văn
và gọi là thị trấn Đồng Văn. Đây cũng là một trong những trọng điểm của các
cuộc tấn công từ phía Trung Quốc sang Việt Nam năm 1979 và cả trong những
năm 1984-1986.
Khu vực nghiên cứu có đặc điểm địa hình, địa mạo rất phức tạp, bề mặt
địa hình bị phân cắt mạnh. Độ cao tuyệt đối của khu vực thay đổi từ 200m đến
hơn 2000m. Các dãy núi trong khu vực có phương chủ yếu là Tây Bắc - Đông
Nam.
2.2. Đặc điểm khí hậu của huyện Đồng Văn
2.2.1. Đặc điểm nhiệt độ
Tiềm năng nước phục thuộc vào sự bay hơi của nước trong khu vực, do
đó nhiệt độ trong khu vực có ý nghĩa quyết định đến mô hình, do đó các số liệu
về nhiệt độ được khảo sát, đánh giá trong khu vực nghiên cứu để có bức tranh về
xây dựng mô hình khai thác hiệu quả.
Kết quả thu thập số liệu về nhiệt độ tại trạm Phó Bảng và trạm Đồng Văn
cho số liệu được thống kê trong các bảng sau:

11


Bảng 2.1. Nhiệt độ không khí trung bình tháng – Trạm Phó Bảng
Đơn vị: OC
Năm I
II
III IV
V
VI VII VIII IX
X
1969 10.4 9.8 13.8 17.5 20.7 20.3 21.1 20.1 18.7 16.8
1970 7.9 11.6 12.4 16.1 19.3 19.9 20.4 20.3 18.8 15.2
1971 6.1 9.4 13.3 17.4 18.6 20.5 20.0 19.1 18.8 14.2
1972 8.1 10.3 13.5 15.5 20.2 20.5 20.3 20.1 18.7 17.2
1973 8.5 13.4 15.3 18.1 20.6 21.1 20.6 19.9 19.0 15.4
1974 8.6 8.0 11.3 16.3 19.7 20.2 20.5 19.6 19.4 16.2
1975 9.4 11.3 15.1 17.7 19.7 20.6 20.9 20.2 19.4 16.7
1976 7.5 10.8 12.6 16.8 18.9 20.0 20.6 19.9 18.8 16.0
1977 6.5 6.1 13.2 16.9 20.8 22.1 20.9 20.7 18.7 16.5
1978 8.1 9.7 14.7 17.7 19.4 21.0 20.8 20.5 17.7 15.7

XI
10.5
12.4
10.8
13.2
11.7
13.4
11.6

10.1
11.4
12.4

XII
13.4
10.3
9.2
9.8
7.9
10.4
5.7
9.9
11.1
10.2

Bảng 2.2. Nhiệt động không khí trung bình tháng – Trạm Đồng Văn
Đơn vị: OC
Năm I
II
III IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
2015 11.1 13.6 17.1 19.2 23.4 24.1 23.1 22.4 22.0 19.3 17.1 11.5
2016
Qua kết quả thu thập ở các bảng trên cho thấy nhiệt độ không khí trung
bình năm đều có xu hướng tăng từ năm 1969 đến năm 2015 ở các tháng trong
năm.

2.2.2. Đặc điểm độ ẩm
Độ ẩm trong không khí tại vùng khí hậu này có ý nghĩa quan trọng trong
việc tính đến cân bằng nước trong môi trường không khí có đặc trưng nửa ôn
đới, nửa nhiệt đới gió mùa.
Nước trên bề mặt sẽ bị bay hơi nhanh trong điều kiện ôn đới, vì vậy rất
quan trọng để có giải pháp giảm sự bay hơi.
Kết quả thu thập số liệu về độ ẩm tại trạm Phó Bảng và trạm Đồng Văn
cho số liệu trong các bảng sau:
12


Bảng 2.3. Độ ẩm không khí trung bình tháng – Trạm Phó Bảng
Đơn vị: %
Năm
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978

I
81
86
84
86

87
83
88
86
91
81

II
80
84
82
81
79
79
87
84
84
81

III
84
82
84
81
83
84
81
82
80
82

IV
77
81
84
81
78
80
83
80
82
83

V
79
84
82
80
85
84
86
85
78
85

VI
86
82
87
83

87
86
87
84
79
87

VII
87
88
87
85
87
89
87
87
87
87

VIII
88
84
89
83
88
86
85
87
83
86

IX
83
84
84
85
89
87
87
86
79
84

X
81
79
76
86
80
80
82
88
85
77

XI
84
81
78
88

81
86
86
84
82
88

XII
81
88
86
86
80
86
73
85
82
86

Bảng 2.4. Độ ẩm không khí trung bình tháng – Trạm Đồng Văn
Đơn vị: %
Năm

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

2015

83

82

86

76

80

86

82

86

87

85

87

83

2016
2.2.3. Đặc điểm Bốc hơi
Lượng bốc hơi bình quân của huyện Đồng Văn bằng 45,8% lượng mưa
trung bình hàng năm. Đặc biệt trong mùa khô hạn từ tháng 11 đến tháng 4 năm
sau lượng bốc hơi hàng tháng cao hơn lượng mưa từ 2 - 4 lần, gây khô hạn cho
cây trồng vụ đông xuân và người dân thiếu nước sinh hoạt.
2.2.4. Đặc điểm Lượng mưa
Lượng mưa và mùa mưa là vô cùng quan trọng đối với khu vực này, vì
nguồn nước mặt hết sức khan hiếm, đặc biệt trong điều kiện các sông suối không
nhiều đối vùng karst nơi có đá nền bị dập vỡ do các hoạt động kiến tạo quy mô
lớn ở KVNC.

13


Kết quả thu thập số liệu về lượng mưa tại trạm Phó Bảng và trạm Đồng Văn cho
số liệu trong các bảng sau:

Bảng 2.5. Lượng mưa trung bình tháng – Trạm Phó Bảng
Đơn vị: mm
Năm
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978

I
17.5
13.5
22.7
11.7
26.9
46.5
47.1
22.0
23.8
17.5

II
III
IV
V

VI
VII VIII
IX
31.5 19.3 132.9 240.2 264.7 513.0 282.6 277.2
20.8 16.2 137.7 179.2 607.2 331.5 761.1 218.0
34.7 24.7 42.9 296.5 280.9 266.6 323.4 262.0
38.7 142.1 83.3 239.9 351.7 419.1 383.2 268.5
2.2 25.7 124.6 246.2 315.2 481.4 231.0 319.5
23.7 41.0 52.6 336.7 367.2 243.7 175.6 213.8
54.9 23.8 67.0 215.0 217.8 505.6 239.6 225.9
20.1 20.9 86.9 39.1 118.2 587.7 138.6 60.7
24.5 29.1 158.3 361.8 479.3 288.9 341.2 173.6
31.5 19.3 132.9 240.2 264.7 513.0 282.6 277.2

X
24.0
123.2
120.0
44.9
124.7
90.4
181.5
124.4
214.1
24.0

XI
43.6
41.9
55.8

9.3
32.2
45.3
55.0
17.9
91.1
43.6

XII
71.2
27.7
41.8
11.6
6.7
8.8
7.7
20.1
20.8
71.2

Bảng 2.6. Lượng mưa trung bình tháng – Trạm Đồng Văn
Đơn vị: mm
Năm
2015
2016

I
60.9

II

13.2

III
24.3

IV
43.5

V
282.2

VI
363.6

VII
263.4

VIII
315.4

IX
178.0

X
78.3

XI
119.9

XII

68.1

KVNC có mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 hàng năm. Lượng mưa chiếm
khoảng 90% tổng lượng mưa cả năm, đặc biệt tập trung vào các tháng 6,7,8.
Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.
2.2.5. Dao động của một số đặc trưng khí hậu trong khu vực nghiên cứu
a. Xu thế diễn biến của nhiệt độ và lượng mưa:
Hiện nay trong các bài toán đánh giá đặc điểm khí hậu địa phương người
ta thường phân tích xu thế diễn biến khí hậu, trong đó chủ yếu dựa trên xu thế
diễn biến của 2 yếu tố khí hậu cơ bản: nhiệt độ và lượng mưa. Sự diễn biến của
2 yếu tố cơ bản này vừa mang tính thời gian (diễn biến từ năm này qua năm
khác) vừa mang tính không gian (sự phân bố từ vùng này sang vùng khác). Phân
tích xu thế diễn biến chủ yếu dựa trên chuỗi số liệu quan trắc (theo thời gian),
nhưng thông qua xu thế diễn biến ở những điểm quan trắc khác nhau người ta có
14


thể nhận định được xu thế diễn biến cho cả khu vực một cách có căn cứ. Ở Hà
Giang khi phân tích xu thế diễn biến của nhiệt độ và lượng mưa ở 3 trạm có
chuỗi số liệu đủ dài: Hà giang, Bắc Quang và Hoàng Su Phì. Ở mỗi trạm đều
được phân tích về mức độ biến đổi thông qua độ lớn của độ lệch tiêu chuẩn, xu
thế biến đổi thông qua phân tích đồ thị diễn biến nhiều năm và phương trình xu
thế.
b. Mức độ biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa:
- Biến đổi nhiệt độ trung bình ở KVNC tương đối nhiều trong mùa đông,
nhiều nhất vào các tháng chính đông (XII, I, II) và tương đối ít trong mùa hè, ít
nhất vào các tháng chính hạ (VI, VII, VIII). Độ lệch tiêu chuẩn phổ biến của
nhiệt độ trung bình tháng I là 1,4 - 1,50C và chỉ ở mức 0,50C vào tháng VII. Biến
đổi của nhiệt độ trung bình năm ít hơn bất cứ tháng nào, kể cả các tháng giữa
mùa hè với trị số của độ lệch tiêu chuẩn trung bình năm phổ biến là 0,40C.

- Biến đổi của lượng mưa ở KVNC vừa được đặc trưng bằng trị số tuyệt
đối (độ lệch tiêu chuẩn) vừa được đặc trưng bằng biến suất tương đối (%). Biến
đổi lượng mưa có một số đặc điểm sau đây:
Trên cùng một địa điểm, độ lệch tiêu chuẩn của lượng mưa năm lớn hơn
của lượng mưa tháng và của tháng mưa nhiều lớn hơn của tháng mưa ít. Ngược
lại, biến suất của lượng mưa năm bé hơn của lượng mưa tháng và của các tháng
mùa mưa bé hơn của các tháng mùa khô. Biến suất của lượng mưa năm vào
khoảng 20% ở cả 2 trạm xem xét. Mức độ dao động của lượng mưa mùa ít, mưa
gần gấp đôi so với lượng mưa năm và cao hơn nhiều so với lượng mưa thời kỳ
mưa nhiều. Vào tháng I, Hà Giang đang ở giữa mùa khô nên biến suất lượng
mưa vượt 100% trên các vùng thuộc phía Nam của tỉnh, trong khi đó giá trị phổ
biến của đại lượng này ở phía Bắc chỉ đạt từ 60 - 70%. Nhìn chung, biến suất
lượng mưa trong tháng I tăng từ phía Bắc xuống phía Nam. Vào tháng VII, sự
chênh lệch của giá trị biến suất lượng mưa giữa các vùng thuộc phía Bắc và phía
Nam là không đáng kể, chỉ khoảng từ 30 - 60% khi trên đại bộ phận diện tích
của tỉnh lưu vực đang giữa mùa mưa.

15


c. Xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa:
+) Nhiệt độ: nhìn chung, xu thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa của
các trạm ở Hà Giang là tương đối đồng nhất nên ở đây chỉ dẫn chứng các đồ thị
diễn biến nhiệt độ và lượng mưa của trạm Hà Giang.
Nhiệt độ trung bình năm ở Hà Giang thập kỷ 1961-1970 vào khoảng
22,50C và từ đó tăng dần lên trong các thập kỷ tiếp theo và đến thập kỷ 1991 2000 đạt giá trị lớn nhất là 230C.
Phương trình xu thế của nhiệt độ trung bình năm ở trạm Hà Giang có
dạng:
Y t = 0,017t + 22,4
Phương trình xu thế cho thấy, nhiệt độ trung bình năm tăng lên

0,170C/thập kỷ.
Nhiệt độ trung bình tháng I ở Hà Giang tính cho thập kỷ 1961 - 1970 là
15,10C; sang thập kỷ tiếp theo giá trị của đại lượng này tăng 15,20C và từ đó lại
tăng lên trong hai thập kỷ cuối đến giá trị 16,30C vào thập kỷ 1991 - 2000.
Phương trình xu thế của nhiệt độ trung bình tháng I ở trạm Hà Giang có
dạng:
Y t = 0,043t + 14,6
Trên đồ thị diễn biến nhiều năm của nhiệt độ có thể thấy nhiệt độ tháng I
ở Hà Giang tăng nhanh nhất trong số 3 đặc trưng nhiệt độ xem xét. Tốc độ tăng
lên 0,290C/thập kỷ.
Ở Hà Giang, nhiệt độ trung bình tháng VII trong thập kỷ 1961- 1970 là
27,50C, tăng lên 27,60C ở thập kỷ 1971 - 1980 rồi lại tăng tới 27,80C trong thập
kỷ 1981 - 1990. Sang thập kỷ 1991 - 2000 giảm xuống 27,70C.
Phương trình xu thế của nhiệt độ trung bình tháng VII ở trạm Hà Giang có
dạng:
Y t = 0,014t + 27,3
Nhiệt độ trung bình tháng VII tăng không rõ rệt trong diễn biến nhiều
năm.

16