DSpace at VNU: Đánh giá tác động môi trường khai thác nước dưới đất đến vấn đề sụt lún đất khu vực thành phố Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN TRỌNG TUẤN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC NƯỚC
DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC
THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - Năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN TRỌNG TUẤN

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC
NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẾN VẤN ĐỀ SỤT LÚN ĐẤT KHU VỰC
THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Môi trường và phát triển bền vững
(Chương trình đào tạo thí điểm)
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐẶNG ĐÌNH PHÚC

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đặng Đình Phúc nguyên trưởng
phòng Quản lý khai thác nước dưới đất, Cục Quản lý tài nguyên nước, Bộ Tài
nguyên và Môi trường, người đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên và Môi trường
(CRESS), Khoa Sau đại học của Đại học Quốc gia Hà Nội cùng các thầy, cô đã
giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên
cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ các phòng ban của Cục
Quản lý tài nguyên nước – Bộ Tài nguyên và Môi trường, Sở Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi, cung cấp số liệu cho tôi để
thực hiện luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự động viên to lớn về thời gian, vật chất và tinh
thần mà gia đình và bạn bè đã dành cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

NGUYỄN TRỌNG TUẤN

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu
trong luận văn là trung thực, không sử dụng số liệu của tác giả khác khi chưa được

công bố hoặc chưa được sự đồng ý. Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác
được trích dẫn nguồn trong luận văn khi sử dụng. Tên và nội dụng luận văn không
trùng và kết quả của luận văn chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

NGUYỄN TRỌNG TUẤN

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. I
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... II
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... VI
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ VII
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................................... IX
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI
ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI ......................................................6
1.1. Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng của việc khai thác nước dưới đất đến sự sụt
lún mặt đất ...................................................................................................................6
1.1.1. Khai thác nước dưới đất quá mức .........................................................6
1.1.2. Xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất ............................................8
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của việc khai thác nước dưới đất

đến sụt lún đất trên thế giới và ở Việt Nam.................................................................9
1.2.1. Trên thế giới ..........................................................................................9
1.2.2. Ở Việt Nam..........................................................................................10
CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, CÁCH TIẾP CẬN .................................18
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................18
2.1. Địa điểm nghiên cứu ..........................................................................................18
2.2. Thời gian nghiên cứu .........................................................................................18
2.3. Cách tiếp cận ......................................................................................................18
2.3.1. Tiếp cận hệ thống ................................................................................18
2.3.2. Tiếp cận liên ngành .............................................................................19
2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................21
2.4.1. Hồi cố tài liệu nguồn thứ cấp ..............................................................21
2.4.2. Điều tra thực địa và nghiên cứu hiện trường ......................................21
2.4.3. Phương pháp công cụ GIS để xử lý, số hóa dữ liệu, chuẩn bị số liệu
cho mô hình số nước dưới đất, sử dụng phần mềm ArcGIS 10.1, Mapinfor

v


10.1, mô hình số địa chất thủy văn Vsual Modflow. ....................................21
2.4.4. Phương pháp chuyên gia .....................................................................21
2.4.5. Xử lý số liệu ........................................................................................22
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..............................................................23
3.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .....................................................................23
3.2. Hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất khu vực thành phố Hà Nội ..........30
3.2.1. Hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất cấp nước kiểu công
nghiệp ............................................................................................................30
3.2.2. Hiện trạng khai thác, sử dụng nước dưới đất kiểu giếng UNICEP hộ
gia đình ..........................................................................................................31
3.3. Kết quả xây dựng mô hình số 3D phân lớp địa chất công trình và địa tầng địa

chất thủy văn .............................................................................................................32
3.3.1. Mô hình số 3D phân lớp địa chất công trình.......................................32
3.3.2. Mô hình 3D địa tầng địa chất thủy văn ...............................................35
3.4. Kết quả xây dựng, cân hiệu chỉnh mô hình dòng chảy nước dưới đất Modflow ở
trạng thái dòng chảy ổn định .....................................................................................39
3.4.1. Các thiết lập xây dựng mô hình ..........................................................39
3.4.2. Chạy, cân hiệu chỉnh mô hình MODFLOW ở trạng thái dòng chảy ổn
định ................................................................................................................44
3.5. Kết quả xác định co ngót tầng chứa nước do hạ thấp mực nước dưới đất bằng
mô hình số Modflow + Sub ở trạng thái dòng chảy không ổn định .........................46
3.5.1. Chạy mô hình Modflow với trạng thái dòng chảy không ổn định ......46
3.5.2. Chạy mô hình Modflow tích hợp module Sub ở trạng thái dòng chảy
không ổn định để tính co ngót tầng chứa ......................................................49
3.6. Kết quả phân vùng và xác định ngưỡng khai thác nước dưới đất......................57
3.6.1. Bãi giếng Cáo Đỉnh .............................................................................58
3.6.2. Bãi giếng Yên Phụ...............................................................................60
3.6.3. Bãi giếng Mai Dịch .............................................................................61
3.7. Đề xuất xây dựng các kịch bản khai thác nước dưới đất ...................................66

v


3.7.1. Kịch bản khai thác hiện tại ..................................................................66
3.7.2. Kịch bản khai thác theo quy hoạch nêu trong Quyết định 499/QĐ-TTg
.......................................................................................................................67
3.7.3. Kịch bản khai thác giả định.................................................................67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................72
PHỤ LỤC ..................................................................................................................75

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Tổng lượng khai thác nước dưới đất của các bãi giếng khai thác nước
dưới đất thuộc Công ty TNHH một thành viên nước sạch Hà Nội quản lý ..............28
Bảng 3.2. Số liệu khai thác nước dưới đất năm 2015 của từng bãi giếng thuộc Công
ty TNHH một thành viên nước sạch Hà Nội quản lý ................................................29
Bảng 3.3. Định hướng khai thác nước dưới đất các nhà máy nước Hà Nội (Trích từ
Quy hoạch cấp nước Thủ đô Hà Nội) .......................................................................30
Bảng 3.4. Bảng code các lớp thạch học cột địa tầng địa chất từ Neogen đến Đệ tứ 37
Bảng 3.5. Bảng So sánh giá trị tính toán tổng co ngót của cả 3 tầng .......................55
Bảng 3.6. Bảng So sánh giá trị tính toán tổng co ngót của cả 3 tầng .......................56
Bảng 3.7. Tổng hợp giá trị co ngót (tính bằng cm) của các tầng chứa nước do mô
hình tính trong giai đoạn 2003 – 2012 ......................................................................57
Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả phân tích đánh giá các kịch bản khai thác nước tại
bãi giếng Cáo Đỉnh theo 2 chỉ tiêu tốc độ sụt giảm mực nước và tốc độ co ngót
tầng chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030........................................................59
Bảng 3.9. Tổng hợp kết quả phân tích đánh giá các kịch bản khai thác nước tại bãi
giếng Yên Phụ theo 2 chỉ tiêu tốc độ sụt giảm mực nước và tốc độ co ngót tầng
chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030..................................................................61
Bảng 3.10. Tổng hợp kết quả phân tích đánh giá các kịch bản khai thác nước tại bãi
giếng Mai Dịch theo 2 chỉ tiêu tốc độ sụt giảm mực nước và tốc độ co ngót tầng
chứa – sụt lún đất giai đoạn 2000 – 2030..................................................................62
Bảng 3.11. Ngưỡng khai thác nước dưới đất của từng bãi giếng trong khu vực
nghiên cứu .................................................................................................................64

v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ hình phễu mực nước dưới đất hạ thấp khi khai thác.........................8
Hình 2.1. Bản đồ Địa chất thủy văn khu vực Thành phố Hà Nội .............................20
Hình 3.1. Sơ họa hình ảnh về giếng khai thác nước dưới đất kiểu Unicef trên địa
bàn thành phố Hà Nội ...............................................................................................31
Hình 3.2. Mô hình 3D phân lớp trầm tích đệ tứ theo các đặc tính ĐCCT trong vùng
nghiên cứu .................................................................................................................35
Hình 3.3. Vị trí các lỗ khoan thu thập và sử dụng để xây dựng mô hình địa chất thủy
văn vùng nghiên cứu .................................................................................................36
Hình 3.4. Mô hình khối đặc 3 chiều địa tầng địa chất thủy văn ...............................38
Hình 3.5. So sánh mặt cắt ĐCTV từ kết quả của 5 lỗ khoan của dự án hợp tác
nghiên cứu VIETAS tại khu vực bãi giếng Nam Dư. Vị trí D của mặt cắt VIETAS
cách bờ trái sông Hồng 120 m ..................................................................................39
Hình 3.6. Phân chia 4 vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang và thẳng đứng của tầng
chứa nước qh..............................................................................................................40
Hình 3.7. Phân chia 7 vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang và thẳng đứng của tầng
chứa nước qp. ............................................................................................................40
Hình 3.8. Phân chia 4 vùng hệ số truyền dẫn thủy lực ngang và thẳng đứng của cách
nước. ..........................................................................................................................41
Hình 3.9. Vị trí các điểm khống chế biên thủy lực đối với tầng chứa nước qh và qp.
Dọc theo từng đoạn biên nối giữa các điểm khống chế, giá trị biên được nội suy
thuyến tính theo giá trị biên tại điểm khống chế .......................................................42
Hình 3.10. Phân vùng thấm bổ cập cho nước dưới đất và các hồ thấm bổ cập trong
mô hình dòng chảy nước dưới đất.............................................................................43
Hình 3.11. Vị trí các giếng khoan khai thác nước tập trung và sản lượng khai thác
(Flow rate m3/day) trong mô hình MODFLOW .......................................................44
Hình 3.12. Kết quả chạy mô hình MODFLOW vùng nghiên cứu ở trạng thái dòng
chảy ổn đinh đối với tầng chứa nước qh và kết quả cân chỉnh mô hình tại 15 vị trí
quan trắc ....................................................................................................................45
vii

Hình 3.13. Minh họa về biên áp lực của tầng chứa nước qh thay đổi theo
mực nước sông quan trắc ở chân cầu Long Biên , lượng thấm bổ cập thay
đổi theo lượng mưa ở vùng nội đô và lượng khai thác thay đổi theo mùa và năm
theo kịch bản khai thác 2 tại một giếng khoan thuộc bãi giếng Yên Phụ ................47
Hình 3.14. Toàn cảnh các phễu hạ thấp mực nước dưới đất tầng qh và tầng qp do
khai thác nước dưới đất tại các thời điểm tháng 1/2000 và tháng 12/2012 theo kết
quả tính toán của mô hình dòng chảy nước dưới đất trạng thái không ổn định .........48
Hình 3.15. Diễn biến mực nước dưới đất tầng qh và tầng qp theo kịch bản 2 tại bãi
giếng Ngô Sỹ Liên theo kết quả tính toán của mô hình MODFLOW ......................49
Hình 3.16. Sáu zone tính sụt lún theo thứ tự từ trên xuống: (i) zone Thượng Cát
– Yên Phụ (ii) zone Mai Dịch – Ngọc Hà (iii) zone Thành Công – Ngô Sỹ
Liên (iv) Zone Hạ Đình – Tương Mai – Lương Yên (v) zone Pháp Vân (vi)
Zone Nam Dư ............................................................................................................53
Hình 3.17. Diễn biến mực nước dưới đất ở bãi giếng Mai Dịch ..............................53
Hình 3.18. Co ngót trong tầng chứa nước qh, tầng cách nước, tầng chứa nước qp và
giá trị quan trắc sụt lún ở bãi giếng Mai Dịch...........................................................54
Hình 3.19. Diễn biến mực nước dưới đất ở bãi giếng Ngọc Hà ...............................55
Hình 3.20. Co ngót trong tầng chứa nước qh, tầng cách nước, tầng chứa nước qp và
giá trị quan trắc sụt lún ở bãi giếng Ngọc Hà ...........................................................56
Hình 3.21. Diễn biến mực nước dưới đất tầng qp và Biến động mức co ngót của các
tầng chứa tại trung tâm bãi giếng Cáo Đỉnh theo các kịch bản khai thác nước ........59
Hình 3.22. Diễn biến mực nước dưới đất tầng qp và Biến động mức co ngót của các
tầng chứa tại trung tâm bãi giếng Yên Phụ theo các kịch bản khai thác nước ..........60
Hình 3.23. Diễn biến mực nước dưới đất tầng qp và biến động mức co ngót của các
tầng chứa tại trung tâm bãi giếng Mai Dịch theo các kịch bản khai thác nước ........61
Hình 3.24. Phân bố các phễu hạ thấp mực nước dưới đất tầng qp vào cuối năm 2030
khi khai thác đạt ngưỡng 600.000 m3/ngày..............................................................65

viii


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Nguyễn Kim Cương ( 1995), " Để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nước ngầm và
sụt lún mặt đất của thủ đô Hà Nội ", Tạp chí Địa chất, Số 228, tr. 25-28.
2. Nguyễn Văn Đản và Trần Minh (1993), "Nghiên cứu lún đất do khai thác nước
dưới đất ở thành phố Hà Nội", Tạp chí KHKT Địa chất, Hà Nội, tr. 7-9.
3. Vi Quốc Hải (2007), Tiếp tục quan trắc và nâng cao độ chính xác xác định
chuyển dịch đới đứt gãy Sông Hồng bằng công nghệ GPS, Đề tài khoa học cấp
Viện KH&CN Việt Nam, Viện Địa chất, Hà Nội.
4. Trần Văn Hoàng và Bùi Thị Bảo Anh (2000), "Mối liên quan giữa hiện tượng
lún đất do khai thác nước dưới đất với đặc tính địa kỹ thuật của các trầm tích chưa
cố kết ở Hà Nội", Tạp chí Địa chất, Số 261, trang 79-85.
5. Trần Mạnh Liểu và nnk (2005), Báo cáo tổng kết đề tài ― Đánh giá, dự báo trạng
thái địa kỹ thuật môi trường đô thị và kiến nghị các giải pháp phòng ngừa tai
biến, ô nhiễm môi trường địa chất một số khu đô thị Hà Nội, Viện Khoa học Công
nghệ Xây dựng, Hà Nội.
6. Phạm Quý Nhân (2004), Nghiên cứu đánh giá tiềm năng tài nguyên nước dưới
đất khu vực Hà Nội, khả năng suy thoái trữ lượng và chất lượng nước, xây dựng
định hướng chiến lược khai thác hợp lý, bảo vệ môi trường phục vụ cho phát triển
bền vững Thủ đô, Đề tài NCKH cấp thành phố Hà Nội Trường Đại học Mỏ Địa
chất Hà Nội, Hà Nội.
7. Đặng Đình Phúc (2010), Tính toán mực nước hạ thấp trong vùng đang khai thác
cho tầng chứa nước có áp bán giới hạn, Báo cáo khoa học Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội.
8. Đặng Đình Phúc (2010), Cơ sở thủy động lực và phương pháp đánh giá trữ
lượng nước dưới đất, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
9. Đặng Đình Phúc (2007), "Phương pháp tính toán mực nước hạ thấp dự báo trong
vùng đang khai thác cho tầng chứa nước vô hạn", Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ Địa chất, Số 10, tr. 12-15.

72


10. Đặng Đình Phúc (2011), "Sử dụng phương trình tương quan giữa mực nước
dưới đất và lưu lượng sông trong thời kỳ rút nước để xác định lưu lượng dòng ngầm
trên sông", Tạp chí Thủy lợi, Số 2, tr. 6-9.
11. Đặng Đình Phúc và Nguyễn Trọng Tuấn (2014), "Quản lý hiệu quả và phát triển
bền vững tài nguyên nước Việt Nam", Tạp chí Môi trường, Số 10, tr. 12.
12. Nguyễn Huy Phương (chủ nhiệm đề tài) và nnk (2004), Báo cáo Thu thập,
kiểm chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu bổ sung lập bản đồ phân vùng đất yếu
Hà Nội phục vụ phát triển bền vững Thủ Đô, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.
13. Thủ tướng Chính phủ (2016), Quyết định số 805/QĐ-TTg ngày 12/3/2016 về
việc Phê duyệt Đề án điều tra, đánh giá việc khai thác, sử dụng nước dưới đất, tác
động đến sụt lún bề mặt đất khu vực thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh,
Đồng bằng sông Cửu Long, định hướng quản lý, khai thác, sử dụng bền vững tài
nguyên nước dưới đất, Chính phủ Nước CHXHCN Việt Nam, Hà Nội.
14. Phạm Quang Vinh và nnk (2010), Nghiên cứu ứng dụng phương pháp viễn
thám InSAR vi phân trong quan trắc sụt lún đất do khai thác nước ngầm, Báo cáo
tổng hợp đề tài cấp Bộ, Viện Địa chất, Hà Nội.
15. Nguyễn Trọng Yêm (chủ nhiệm đề tài) và nnk (1992), Đặc điểm địa chất
đô thị thành phố Hà Nội, Viện Địa chất, Hà Nội.
16. Công ty Kinh doanh nước sạch Hà Nội.
17. Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước Quốc gia.
Tài liệu tiếng Anh
18. Heywood C. (1995), Investigation of aquifer-system compaction in the

Hueco Basin, El Paso, Texas, USA.

19. Trisirisatayawong I.( 2009) Bangkok Land Subsidence Situation according

to leveling data and monitoring by InSAR, University of Technology Malaysia,
Johor Bahru.

20. Malay G. ( 2010), " Groundwater withdrawal and land subsidence: A

study of Singur Block,West Bengal, India", International jour of
GEOMATICS AND GEOSCIENCES, Volume 2, No 2, India, pp. 39-52.
73


21. Jörn H.N, S.A.Leake, D.L.Galloway, and A. M.Wilson (2007). MODFLOW-

2000 Ground-Water Model - User Guide to the Subsidence and AquiferSystem Compaction (SUB) Package. USGS Open-File Report, Germany.
22. Buapeng S.M. ( 2006), Groundwater Situation and Land Subsidence
Mitigation in Bangkok and ItsVicinity, Department of Groundwater
Resources, inistry of Natural Resources and Environment of Thailand,
Thailand.
23. Thomas L. Holzer and AI. Johnson (1985), " Land subsidence caused by
groundwater withdrawal in urban areas" , Geojournal, Canada, pp. 232-246.
24. Wadachi K. (1940), Ground sinking in west Osaka, Rept. Disaster
Prevention Research Institute, No. 3, Japan.
25. Wolkersdofer Ch. and G. Thiem (2006). Groundwater withdrawal and
land subsidence in NorthEastern Saxony (Germany), International Mine Water
Assosiation, Germany.

74