Nghiên cứu đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn ở các tầng chứa nước trầm tích đệ tứ ven biển tỉnh ninh thuận trong bối cảnh biến đổi khí hậu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TỔN THƯƠNG DO
XÂM NHẬP MẶN Ở CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC TRẦM
TÍCH ĐỆ TỨ VEN BIỂN TỈNH NINH THUẬN TRONG BỐI
CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC

NGUYỄN BẢO HOÀNG

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TỔN THƯƠNG DO
XÂM NHẬP MẶN Ở CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC TRẦM
TÍCH ĐỆ TỨ VEN BIỂN TỈNH NINH THUẬN TRONG BỐI
CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

NGUYỄN BẢO HOÀNG
CHUYÊN NGÀNH : THỦY VĂN HỌC
MÃ SỐ: 604402248
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. TẠ THỊ THOẢNG

HÀ NỘI, NĂM 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS. TẠ THỊ THOẢNG

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Đoàn Văn Cánh

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Hoàng Văn Hoan

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 20 tháng 9 năm 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các tài liệu và số
liệu trong luận văn này là trung thực. Các kết quả, luận điểm của luận văn chưa được
công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017
Tác giả

Nguyễn Bảo Hoàng

4

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành thủy văn với đề tài “Nghiên cứu đánh
giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn ở các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven
biển tỉnh Ninh Thuận trong bối cảnh biến đổi khí hậu” là kết quả của quá trình cố
gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy,
bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới
những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua.
Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS Phạm Quý nhân
và người trực tiếp hướng dẫn là TS Tạ Thị Thoảng đã tận tình hướng dẫn cũng như
cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà
Nội đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình.
Ngoài ra, tôi xin chân thành cảm ơn các đơn vị đã cung cấp tài liệu cho luận
văn gồm có: Cuc quản lý Tài nguyên nước, Liên đoàn điều tra Tài nguyên nước miền
Trung.
Luận văn là một phần trong đề tài nghiên cứu cấp nhà nước "Nghiên cứu các
giải pháp khoa học, công nghệ hạn chế xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước
ven biển miền Trung trong bối cảnh biến đổi khí hậu; ứng dụng thí điểm cho công
trình cụ thể trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận. Mã số BĐKH.16/16-20.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

TÁC GIẢ

Nguyễn Bảo Hoàng

5

TÓM TẮT LUẬN VĂN
+ Họ và tên học viên: NGUYỄN BẢO HOÀNG
+ Lớp: CAO HỌC THỦY VĂN

Khoá: 1

+ Cán bộ hướng dẫn: TS. TẠ THỊ THOẢNG
+ Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn ở các tầng
chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận trong bối cảnh biến đổi khí
hậu.
+ Tóm tắt:
Ninh Thuận là một trong những vùng khô hạn nhất việt nam với mùa khô kéo
dài tới 9 tháng trong 1 năm. Lượng mưa trung bình năm đạt 300 – 400 mm. Với sự suy
giảm của nước mặt do biến đổi khí hậu, nguồn cung cấp nước cho Ninh Thuận chủ yếu
đến từ nước dưới đất. Tuy nhiên, với 60% nước dưới đất trong địa bản tỉnh đang bị
nhiễm mặn, việc nghiên cứu nhằm quy hoạch và quản lý tài nguyên nước dưới đất
trong địa bản tỉnh là một trong những nhiệm vụ cấp bách hơn bao giờ hết. Trong luận
văn này, mức độ tổn thương của các tầng chứa nước ven biển được nghiên cứu bằng
phương pháp GALDIT nhằm mục đích cung cấp một công cụ giúp thực hiện quy
hoạch và quản lý tài nguyên nước dưới đất trong khu vực.
Từ khóa: Xâm nhập mặn, phương pháp GALDIT, biến đổi khí hậu, nước dưới
đất, Ninh Thuận.
Ninh Thuan is one of the most arid regions in Vietnam with a dry season lasting
up to nine months in a year. Average annual rainfall is 300-400 mm. With the decline
of surface water due to climate change, water supply for Ninh Thuan mainly comes
from groundwater. However, with 60% of groundwater in the province is being
salinised, evaluation of seawater intrusion for planning and management of
groundwater resources is one of the most urgent tasks ever. In this study, the
vulnerability of coastal aquifers is assessed by the GALDIT method in order to

provide a tool for planning and management of groundwater resources in the area.
Keywords: Seawater intrusion, GALDIT method, climate change, groundwater,
Ninh Thuan.

6


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ 5
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................ 6
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 7
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. 9
DANH MỤC BIỂU BẢNG ......................................................................................... 11
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................... 12
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 13
1. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn ............................................................................ 14
2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 14
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 15
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 15
5. Nội dung nghiên cứu................................................................................................ 15
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TÍNH TỔN THƯƠNG DO XÂM
NHẬP MẶN CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC VEN BIỂN VÀ KHU VỰC NGHIÊN
CỨU .............................................................................................................................. 16
1. Tổng quan về nghiên cứu tính tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa
nước ven biển ............................................................................................................... 16
1.1. Trên thế giới ........................................................................................................ 17
1.2. Trong nước .......................................................................................................... 19
2. Tổng quan về các phương pháp đánh giá tính tổn thương của các tầng chứa
nước ............................................................................................................................... 20

2.1. Phương pháp GOD ............................................................................................. 21
2.2. Phương pháp DRASTIC ..................................................................................... 23
2.3. Phương pháp AVI ............................................................................................... 24
2.4. Phương pháp GALDIT ....................................................................................... 26
2.5. Các phương pháp đã áp dụng ở Việt Nam .......................................................... 27
3. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ......................................................................... 28
3.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội ....................................................................... 28
3.2. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu ................................................ 39
3.3. Hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước dưới đất khu vực nghiên cứu ... 47
3.4. Hiện trạng thủy hóa và tình hình nhiễm mặn vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận .. 48
3.6. Nhận xét, đánh giá .............................................................................................. 52
4. Tổng quan về kịch bản biến đổi khí hậu ............................................................... 52
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUVÀ TÌNH HÌNH SỐ LIỆU .......... 55
1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 55
1.1. Thu thập dữ liệu .................................................................................................. 56
1.2. Xử lý số liệu ........................................................................................................ 56
1.3. Nghiên cứu, phát triển bộ nhân tố....................................................................... 58
1.4. Tính toán các nhân tố .......................................................................................... 58
1.5. Xây dựng bản đồ phân vùng tính tổn thương ..................................................... 59
2. Tình hình số liệu ...................................................................................................... 59
2.1. Đặc tính thủy lực của tầng chứa nước (loại tầng chứa nước) (G) ...................... 59
2.2. Hệ số thấm (A) .................................................................................................... 60
2.3. Cốt cao mực nước (L) ......................................................................................... 63
2.4. Khoảng cách tới đường bờ biển (D) ................................................................... 68
7


2.5. Ảnh hưởng của hiện trạng xâm nhập mặn (I) ..................................................... 69
2.6. Bề dày tầng chứa nước (đới bão hòa) (T) ........................................................... 72
2.7. Đánh giá, nhận xét .............................................................................................. 77

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TỔN THƯƠNG DO XÂM NHẬP
MẶN .............................................................................................................................. 78
1. Xây dựng bộ nhân tố GALDIT cho vùng nghiên cứu .......................................... 78
1.1. Bộ giá trị nhân tố và thang điểm GALDIT ......................................................... 78
1.2. Xác định trọng số của các yếu tố GALDIT cho khu vực ven biển Ninh Thuận 78
1.3. Áp dụng xây dựng bộ tiêu chí cho khu vực ven biển Ninh Thuận ..................... 82
2. Nội suy, phân vùng theo thang điểm...................................................................... 87
2.1. Kịch bản biến đổi khí hậu ................................................................................... 87
2.2. Nội suy ................................................................................................................ 89
2.3. Phân vùng theo thang điểm ................................................................................. 95
3. Xây dựng bản đồ phân vùng mức độ tổn thương do xâm nhập mặn ............... 100
CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ, KHẮC PHỤC XÂM
NHẬP MẶN ............................................................................................................... 102
1. Tổng quan các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn đối với các TCN ven biển trên
thế giới ........................................................................................................................ 102
1.1. Hút nước dưới đất mặn nhằm tạo cân bằng giảm XNM vào các công trình khai
thác ........................................................................................................................... 102
1.2. Tăng cường nguồn cung cấp thấm từ trên mặt làm tăng dòng thấm ra biển .... 102
1.3. Tăng cường diện tích vùng đất ngập nước làm tăng cung cấp thấm ................ 102
1.4. Xây các tường chắn dưới đất ngăn mặn. .......................................................... 102
1.5. Tăng cường bổ sung nhân tạo ........................................................................... 103
1.6. Giảm lưu lượng khai thác các công trình không được vượt lưu lượng khai thác
bền vững................................................................................................................... 103
1.7. Bố trí lại các công trình khai thác nhằm giảm thất thoát nguồn nước nhạt chảy
ra biển....................................................................................................................... 103
2. Các giải pháp hạn chế, khắc phục xâm nhập mặn ............................................. 104
2.1. Giải pháp phi công trình ................................................................................... 104
2.2. Giải pháp công trình ......................................................................................... 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 110
Kết luận ...................................................................................................................... 110

Kiến nghị .................................................................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 112

8


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Mực nước biển tăng có thể dẫn đến tăng nguy cơ xâm nhập ........................17
Hình 1.2. Phân chia mức độ tổn thương nước dưới đất theo phương pháp GOD .........22
Hình 1.3. Mô phỏng thời gian ngấm từ bề mặt xuống tới tầng chứa nước ...................25
Hình 1.4. Sơ đồ khu vực nghiên cứu [20] .....................................................................29
Hình 1.5. Biểu đồ lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm tại trạm Phan Rang .........................35
Hình 1.6. Sơ đồ thủy đẳng cao và hướng dòng ngầm lưu vực sông Cái Phan Rang ....43
Hình 1.7. Mặt cắt ĐCTV qua đồng bằng Phan Rang (Tây Bắc - Đông Nam) ..............43
Hình 1.8. Sơ đồ nhiễm mặn nước dưới đất vùng ven biển Ninh Thuận .......................50
Hình 2.1. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu .....................................................................55
Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc thứ bậc ...................................................................................79
Hình 3.2. Bản đồ địa hình vùng nghiên cứu (a) ............................................................89
Hình 3.3. Vùng nghiên cứu thời điểm hiện tại (b), vùng nghiên cứu theo kịch bản
A1F1 tại năm 2100 (c) ...................................................................................................89
Hình 3.4. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu (trái) và kết quả nội suy (phải) hệ số thấm tầng qh
.......................................................................................................................................90
Hình 3.5. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu (trái) và kết quả nội suy (phải) hệ số thấm tầng qp
.......................................................................................................................................91
Hình 3.6. Sơ đồ vị trí điểm số liệu cốt cao mực nước tầng qh ......................................91
Hình 3.7. Kết quả nội suy cốt cao mực nước tầng qh ở thời điểm hiện tại (trái) và kịch
bản A1F1 (phải) .............................................................................................................91
Hình 3.8. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu cốt cao mực nước tầng qp ................................92
Hình 3.9. Kết quả nội suy cốt cao mực nước tầng qp ở thời điểm hiện tại (trái) và theo
kịch bản A1F1 (phải) .....................................................................................................92

Hình 3.10. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu (trái) và kết quả nội suy (phải) ảnh hưởng của
hiện trạng xâm nhập mặn tầng qh..................................................................................93
Hình 3.11. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu (trái) và kết quả nội suy (phải) ảnh hưởng của
hiện trạng xâm nhập mặn tầng qp..................................................................................94
Hình 3.12. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu (trái) và kết quả nội suy (phải) bề dày tầng
chứa nước (đới bão hòa) tầng qh ...................................................................................94
Hình 3.13. Sơ đồ vị trí các điểm số liệu (trái) và kết quả nội suy (phải) liệu bề dày tầng
chứa nước (đới bão hòa) tầng qp ...................................................................................95
Hình 3.14. Kết quả phân phân vùng theo đặc tính thủy lực của tầng chứa nước của
tầng qh (trái), qp (phải) ..................................................................................................96
Hình 3.15. Kết quả phân vùng theo hệ số thấm của tầng qh (trái), qp (phải) ...............96
Hình 3.16. Kết quả phân vùng theo cốt cao mực nước của tầng qh (trái), qp (phải) ở
thời điểm hiện tại ...........................................................................................................97
Hình 3.17. Kết quả phân vùng theo cốt cao mực nước của tầng qh (trái), qp (phải) theo
kịch bản A1F1 ...............................................................................................................97
Hình 3.18. Kết quả phân vùng khoảng cách đến bờ biển thời điểm hiên tại (trái) và
theo kịch bản A1F1 (phải) .............................................................................................98
Hình 3.19. Kết quả phân vùng theo ảnh hưởng của hiện trạng xâm nhập mặn của tầng
qh (trái), qp (phải) ..........................................................................................................99
Hình 3.20. Kết quả phân vùng theo bề dày tầng chứa nước (đới bão hòa) của tầng qh
(trái), qp (phải) ...............................................................................................................99
Hình 3.21. Bản đồ phân vùng tổn thương của tầng qh (trái), qp (phải) ở hiện tại ......101

9


Hình 3.22. Bản đồ phân vùng tổn thương của tầng qh (trái), qp (phải) theo kich bản
A1F1 ............................................................................................................................101
Hình 4.1. Xây dựng đập ngầm.....................................................................................103
Hình 4.2. Tuyên truyền, phổ biến bảo vệ tài nguyên nước .........................................104

Hình 4.3. Hệ thống cống ngăn mặn .............................................................................107
Hình 4.4. Trồng rừng ven biển ....................................................................................108
Hình 4.5. Hệ thống đê bao ngăn biển ..........................................................................108

10


DANH MỤC BIỂU BẢNG
Bảng 1.1. Phân chia mức độ tổn thương nước dưới đất theo phương pháp DRASTIC 23
Bảng 1.2. Các nhân tố GALDITvà trọng số trong nghiên cứu của Lobo-Ferreira .......27
Bảng 1.3.Thống kê các hồ nước ngọt ............................................................................32
Bảng 1.4.Lượng mưa trung bình tại Phan Rang ............................................................34
Bảng 1.5. Nhiệt độ trung bình tại Phan Rang ................................................................34
Bảng 1.6. Bốc hơi trung bình tại Phan Rang .................................................................35
Bảng 1.7. Độ ẩm trung bình tại Phan Rang ...................................................................35
Bảng 1.8. Giá trị trung bình các yếu tố khí tượng tại trạm Phan Rang .........................36
Bảng 1.9. Phân chia mức độ chứa nước ........................................................................40
Bảng 2.1. Tổng hợp số liệu hệ số thấm tầng chứa nước qh ..........................................61
Bảng 2.2. Tổng hợp số liệu hệ số thấm tầng chứa nước qp ..........................................62
Bảng 2.3. Tổng hợp số liệu cốt cao mực nước tầng chứa nước qh ...............................64
Bảng 2.4. Tổng hợp số liệu cốt cao mực nước của tầng chứa nước qp .........................67
Bảng 2.5. Tổng hợp số liệu ảnh hưởng của hiện trạng xâm nhập mặn tầng qh ............69
Bảng 2.6. Tổng hợp số liệu ảnh hưởng của hiện trạng xâm nhập mặn tầng qp ............70
Bảng 2.7. Tổng hợp số liệu bề dày tầng chứa nước (đới bão hòa) tầng chứa nước qh .72
Bảng 2.8. Tổng hợp số liệu bề dày tầng chứa nước (đới bão hòa) tầng chứa nước qp .76
Bảng 3.1. Các nhân tố GALDIT sử dụng trong nghiên cứu..........................................78
Bảng 3.2. Ví dụ mô tả ma trận so sánh ..........................................................................80
Bảng 3.3. xếp hạng các nhân tố .....................................................................................84
Bảng 3.4. So sánh thứ hạng mức độ quan trọng các nhân tố ........................................84
Bảng 3.5. Chuẩn hóa các giá trị ma trận so sánh và trọng số ........................................84

Bảng 3.6. Thang điểm cho đặc tính thủy lực của tầng chứa nước vùng nghiên cứu ....85
Bảng 3.7. Thang điểm cho hệ số thấm vùng nghiên cứu ..............................................85
Bảng 3.8. Thang điểm cho cốt cao mực nước nghiên cứu ............................................86
Bảng 3.9. Thang điểm cho khoảng cách đến đường bờ biển vùng nghiên cứu ............86
Bảng 3.10. Thang điểm cho ảnh hưởng của hiện trạng xâm nhập mặn vùng nghiên cứu
.......................................................................................................................................86
Bảng 3.11. Thang điểm cho bề dày đới bão hòa vùng nghiên cứu ...............................87
Bảng 3.12. Trọng số và thang điểm điều chỉnh cho vùng nghiên cứu ..........................87
Bảng 3.13. Mức dâng mực nước biển đến năm 2100 ....................................................88

11


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BĐKH

: Biến đổi khí hậu

NDĐ

: Nước dưới đất

NBD

: Nước biển dâng

TNN

: Tài nguyên nước

SWI

: Sea Water Intrusion

12


MỞ ĐẦU
Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang diễn ra ở quy mô toàn cầu, khu vực và ở Việt
Nam do các hoạt động của con người làm phát thải quá mức khí nhà kính vào khí
quyển. BĐKH sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên
phạm vi toàn thế giới; BĐKH đã đang và sẽ làm thay đổi toàn diện, sâu sắc quá trình
phát triển và an ninh toàn cầu như lương thực, nước, năng lượng, các vấn đề về an toàn
xã hội, văn hóa, ngoại giao và thương mại.
Mực nước biển dâng do khí hậu thay đổi là một nguy cơ nghiêm trọng có tính
toàn cầu, và nguy cơ này càng trở nên nghiêm trọng hơn đối với những nước có mật
độ dân cư dày đặc ở những vùng đất thấp và ven biển như Việt Nam. Nằm ở khu vực
ven biển Nam Trung Bộ, Ninh Thuận là một vùng đặc biệt khô hạn và hạn hán kéo dài.
Chính vì vậy, vấn đề khai thác và bảo vệ tài nguyên nước là một nhiệm vu cấp bách
của địa phương đặc biệt trong bối cảnh BĐKH. Mực nước biển dâng cao làm quá trình
xâm nhập mặn tại vùng cửa sông thuộc dải ven biển Ninh Thuận diễn biến phức tạp và
càng lấn sâu vào trong đất liền, ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên nước dưới đất (NDĐ)
của các tầng chứa nước. Việc tính toán xác định mức độ xâm nhập mặn của các tầng
chứa nước vùng ven biển có vai trò quan trọng trong công tác quy hoạch, khai thác bền
vững nguồn tài nguyên quý giá này.
Nghiên cứu lý thuyết tương tác giữa nước ngầm và nước biển bao gồm việc xác
định vị trí biên giới mặn nhạt, tốc độ dịch chuyển của biên giới mặn nhạt vào đất liền,
sự khuếch tán biên giới nước mặn, sự hình thành phễu nước mặn khi các lỗ khoan khai
thác hoạt động, mô hình quá trình xâm nhập mặn, xác lập các biện pháp ngăn ngừa và

chống nhiễm mặn nước dưới đất. Trên thực tế, đại đa số các công trình nghiên cứu
nhiễm mặn đất và nước đề cập chủ yếu đến tình trạng nhiễm mặn, nguyên nhân và
biện pháp khắc phục. Nghiên cứu nàysẽ đề cập đến các phương pháp nghiên cứu đánh
giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn cho các tầng chứa nước ven biển và được áp
dụng tính toán cụ thể cho vùng ven biển Ninh Thuận. Kết quả thực hiện của luận văn
sẽ góp phần vào nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất ở Việt Nam và là cơ sở cho
công tác quản lý tài nguyên nước vùng ven biển.
- Ý nghĩa khoa học của luận văn: Đóng góp vào ứng dụng phương pháp nghiên
cứu đánh giá mức độ tổn thương của các tầng chứa nước ven biển đối với xâm nhập
mặn ở Việt Nam.
- Ý nghĩa thực tiễn của luận văn: Kết quả luận văn là khoanh vùng mức độ tổn
thương của tầng chứa nước ven biển, tính toán xu hướng dịch chuyển của biên mặn
trong các tầng chứa nước ven biển vùng nghiên cứu, phục vụ cho công tác quy hoạch
và quản lý tài nguyên nước dưới đất hợp lý và bền vững.
13


1. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn
-

Cơ sở khoa học:

Xâm nhập mặn (Sea Water Intrusion - SWI) là một vấn đề thời sự có tính toàn
cầu đặc biệt trong bối cảnh nước biển dâng, biến đổi khí hậu và khai thác tài nguyên
nước ngầm ven biển phục vụ cho cấp nước. Sự tác động lẫn nhau giữa nước biển và
nước dưới đất kết hợp với xâm nhập mặn gây ra các quá trình thủy địa hóa phức tạp.
Bên cạnh đó, vận động của dòng thấm phụ thuộc vào tỷ trọng của nước, do đó quan
trắc, điều tra, dự báo xâm nhập mặn là hết sức khó khăn. Phân tích chi tiết quá trình
xâm nhập mặn thường không khả thi vì tỷ lệ để điều tra, đánh giá xâm nhập mặn là rất
lớn. Các phương pháp đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn ở các tầng chứa

nước ven biển thường được đánh giá định tính từ những phương pháp đơn giản đến
phức tạp tùy thuộc vào mức độ điều tra nghiên cứu. Trong công trình nghiên cứu này,
cơ sở khoa học và thực tiễn để tiến hành đó là:
- Các phương pháp đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn đã và đang
được sử dụng trong nước và trên thế giới và lựa chọn để áp dụng cho vùng nghiên cứu
một cách phù hợp.
- Các kết quả nghiên cứu trước đây về địa chất, địa chất thủy văn và xâm nhập
mặn là cơ sở để đề tài triển khai thực hiện. Các tài liệu hiện đã thu thâp được để thực
hiện đề tài bao gồm:
+ Tài liệu địa lý tự nhiên, dân cư, kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu;
+

Bản đồ địa chất, bản đồ địa chất thủy văn vùng nghiên cứu;

+ Tài liệu về điều tra, khảo sát đặc điểm địa chất thủy văn của vùng thuộc dự án
“đánh giá khả năng tự bảo vệ nước dưới đất các đô thị lớn”
+ Các tài liệu khí tượng của vùng nghiên cứu;
+ Tài liệu tại các trạm thủy văn thuộc mạng lưới KTTV quốc gia do Trung tâm
Khí tượng thuỷ văn Quốc gia quản lý
2. Mục tiêu của đề tài
Đánh giá được mức độ tổn thương do xâm nhập mặn cho các tầng chứa nước
trầm tích Đệ tứ ven biển tỉnh Ninh Thuận.
Đề xuất được các biện pháp khắc phục, giảm thiểu tác động xâm nhập mặn
nhằm phục vụ quản lý và khai thác bền vững tài nguyên NDĐ vùng nghiên cứu.

14


3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là các tầng chứa nước trong trầm tích Đệ

Tứ khu vực ven biển trên địa bản tỉnh Ninh Thuận.
Phạm vi nghiên cứu là địa bàn tỉnh Ninh thuận.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa,thu thập,chỉnh lý thống kê số liệu: điều tra, thu thập số
liệu từ các cơ quan quản lý có liên quan về:điều kiện tự nhiên, địa lý, hiện trạng dân
cư, tình trạng khai thác sử dụng nguồn nước cho sinh hoat, sản xuất, hệ thống tổ chức
quản lý nguồn tài nguyên nước dưới đất…
- Phương pháp xử lý số liệu: số liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê và
trên excel; phương pháp đồ họa (số hóa) để lập bản đồ..
- Phương pháp chuyên gia: được tiến hành thông qua các hội thảo khoa học để
xin ý kiến tư vấn của các chuyên gia về các giải pháp KHCN trong khai thác, tính toán
đánh giá tiềm năng nước dưới đất, xây dựng quy trình, mô hình khai thác hiệu quả,
bền vững theo điều kiện thực tiễn của địa phương …
- Phương pháp mô hình:ứng dụng phương pháp GALDIT để tính toán, đánh giá mức
độ tổn thương do xâm nhập mặn trong quá trình nghiên cứu:
5. Nội dung nghiên cứu
- Thu thập và xử lý số liệu
- Nghiên cứu tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước
- Nghiên cứu lựa chọn các phương pháp đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập
mặn đã và đang được sử dụng trong nước và trên thế giới để áp dụng cho vùng nghiên
cứu.
- Áp dụng một số phương pháp để đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn cho
các tầng chứa nước trầm tích Đệ tứ ven biển vùng Nam Trung Bộ.
- Đề xuất các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn và phương án khai thác NDĐ bền vững
cho khu vực.

15


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TÍNH TỔN THƯƠNG DO XÂM NHẬP MẶN
CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC VEN BIỂN VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Hiện nay, trong nước và trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tính tổn
thương do xâm nhập mặn. Các nghiên cứu này tập trung vào đi phân tích các yếu tố
cấu thành nên tính tổn thương đối với tầng chứa nước và chồng chập lại tạo nên tính
tổn thương hoàn chỉnh cho các tầng chứa nước. Chủ yếu các nghiên cứu được thực
hiện với các phương pháp như phương pháp GOD, phương pháp AVI, phương pháp
GALDIT…Vùng nghiên cứu là một phần diện tích ven biển của tỉnh Ninh Thuận. Nơi
đây đặc trưng bởi lượng bốc hơi lớn dẫn đến quanh năm khô hạn. Dẫn đến nguồn nước
cấp chủ yếu đến từ nước dưới đất. Do đó, cần phải có nhiều nghiên cứu để bảo vệ
nguồn nước quý giá này.
1. Tổng quan về nghiên cứu tính tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa
nước ven biển
Biến đổi khí hậu (BĐKH) gây ra ảnh hưởng sâu sắc đến vòng tuần hoàn nước
thông qua lượng mưa, bốc hơi nước và độ ẩm đất khi nhiệt độ ngày càng tăng. Vòng
tuần hoàn nước sẽ được tăng cường do lượng nước bốc hơi và lượng mưa ngày càng
gia tăng. Tuy nhiên, gia tăng lượng mưa cũng đồng thời làm tăng sự phân bố không
đồng đều trên toàn cầu. Ở một số vùng trên thế giới lượng mưa có thể giảm đi đáng kể,
hoặc có sự thay đổi lớn trong thời gian giữa mùa mưa và mùa khô [1]. Do vậy những
thông tin về các tác động của biến đổi khí hậu địa phương hoặc khu vực đối với các
quá trình thuỷ văn và tài nguyên nước sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Những tác
động của sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu đòi hỏi phải được nghiên cứu một
cách toàn diện trên cơ sở đa ngành, đặc biệt là khi xem xét vấn đề thủy văn và tài
nguyên nước toàn cầu .
Khi xem xét tài nguyên nước ở các vùng ven biển, tầng chứa nước ngầm ven
biển là những nguồn nước nhạt quan trọng. Do vậy, xâm nhập mặn là một vấn đề lớn
cần quan tâm trong những vùng này. Xâm nhập mặn là biểu hiện của sự thay thế nước
nhạt trong tầng chứa nước ngầm bởi nước mặn. Điều đó dẫn đến suy giảm nguồn nước
ngầm nhạt hiện có. Sự biến đổi về khí hậu gây ảnh hưởng lớn đến tốc độ bổ sung
nguồn nước ngầm ở các tầng chứa nước quan trọng, vì vậy sẽ ảnh hưởng đến khả năng

cung cấp nước nhạt cho các vùng ven biển. Sự mặn hóa tầng chứa nước ngầm ven biển
một phần là do sự giảm sút khả năng bổ sung nước cho tầng nước ngầm và kết quả là
làm giảm nguồn tài nguyên nuớc ngầm.
Đối với những vùng ven biển, nhiệt độ ấm lên toàn cầu sẽ dẫn đến sự giãn nở
nhiệt của đại dương thế giới (sự nở rộng về khối lượng của nước khi ấp lên), kết hợp
16


với sự tan băng, sẽ dẫn đến làm cho mực nước biển dâng (NBD). Mực nước biển dâng
được dự báo sẽ xảy ra với một tốc độ đáng báo động trong vòng 100 năm. Tổ chức
Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) đã dự đoán rằng đến năm 2100, mực nước
biển sẽ tăng từ 18 cm đến 59 cm [1], mặc dù các nghiên cứu gần đây đã tính toán rằng
nước biển dâng cao có thể sẽ gấp hơn hai lần [2]. Xâm nhập mặn xảy ra là kết quả của
sự chuyển động về phía bờ của nước biển vào tầng nước ngầm ven biển.

Hình 1.1.Mực nước biển tăng có thể dẫn đến tăng nguy cơ xâm nhập
1.1. Trên thế giới
Sự xâm nhập của nước biển vào các tầng chứa nước ngầm ven biển đã được
nghiên cứu rộng rãi trong hơn một thế kỷ với nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học
trên thế giới. Tuy nhiên việc nghiên cứu xâm nhập mặn do tác động biến đổi khí hậu
và nước biển dâng các tầng chứa nước ven biển gần đây mới được nghiên cứu sâu
rộng.
Với nhóm tác giả đánh giá theo phương pháp giải tích, kể từ khi tác phẩm nổi
tiếng củaBadon-Ghybenvà Herzbergtrình bày về quá trình xâm nhập mặn do nước
biển, nhiều nghiên cứu sâu rộng đã được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới trong việc
tìm hiểu các cơ chế khác nhau để có những hiểu bết rõ ràng về sự xâm nhập mặn. Các
nhân tố chi phối quá trình này là chế độ dòng chảy trong các tầng chứa nước phía trên
các nêm xâm nhập mặn, tỷ trọng biến đổi và phân tán thủy động lực học [3], [4].
Trong những nghiên cứu trước đây, và đặc biệt là trong những năm 50 và
những năm 60, một số lượng lớn các điều tra hiện trường cũng đã được tiến hành ở

nhiều tầng nước ngầm ven biển, cung cấp một cơ sở để hiểu biết các cơ chế phức tạp
gây xâm nhập mặn và ảnh hưởng đến hình dạng của vùng chuyển tiếp từ nước nhạt
tầng chứa nước đến nước biển. Tuy nhiên, tại thời điểm đó, công cụ tính toán không có
sẵn để dự đoán mức độ xâm nhập mặn trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo khác nhau.
Trong thực tế, những giả định này dẫn đến mối quan hệ Ghyben-Herzberg nổi
tiếng giữa khối nước mặn và khối nước nhạt tồn tại một bề mặt ranh giới. Những
17


phương pháp tích phân đã cung cấp các ước tính về hình dạng của một ranh giới tĩnh
trong một tầng chứa nước ngầm ven biển, với dòng chảy ở khắp mọi nơi vuông góc
với bờ biển. Phương pháp tích phân Strack cho hình dạng parabol để giả định bề mặt
ranh giới giữa nước biển và nước nhạt trong tầng chứa nước có áp bề dày vô tận.
Strack đã sử dụng giả định Dupuit-Forchheimerđể xác định được một lời giải cho sự
xâm nhập nước biển ở một miền hai chiều ngang [5]. Ngày nay với ảnh hưởng của
BĐKH và NBD, quá trình xâm nhập mặn càng trở thành vấn đề đáng quan tâm. Kế
thừa những kết quả nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn từ giai đoạn trước một số tác
giả đã áp dụng đánh giá xâm nhập mặn và mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn
trong điều kiện BĐKH và NBD, trong số đó có những nghiên cứu sau:
Nghiên cứu của João Paulo và nnk gồm 2 phần: Phần 1 trình bày các ứng dụng
đầu tiên ở châu Âu trong khuôn khổ của dự án EU-Ấn Độ INCO-DEV COASTIN
nhằm đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn tầng chứa nước ven biển. Các
nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến xâm nhập mặn đã được xác định là: Đặc tính
thủy lực tầng chứa nước (loại tầng nước chứa nước; không áp, có áp...); Hệ số thấm
của tầng chứa nước; cốt cao mực nước; Khoảng cách từ bờ (khoảng cách đất liền
vuông góc từ bờ biển); Tác động của tình trạng hiện tại của xâm nhập mặn trong khu
vực; và bề dày của tầng nước ngầm đã được đưa lên bản đồ. GALDIT được tạo thành
từ các chữ cái nhấn mạnh các nhân tố để dễ tham khảo. Những nhân tố này, kết hợp,
được xác định bao gồm các yêu cầu cơ bản cần thiết để đánh giá tiềm năng nước biển
xâm nhập nói chung của mỗi đặc điểm thủy địa hóa. Việc đánh giá tiềm năng xâm

nhập nước biển bằng hệ thống xếp hạng số với các nhân tố địa chất thủy văn đã được
đưa ra sử dụng các nhân tố GALDIT. Việc áp dụng các phương pháp này được minh
họa trong bài báo để đánh giá mức độ tổn thương xâm nhập nước biển của các tầng
chứa nước ở Bồ Đào Nha (Monte Gordo tầng chứa nước ở khu vực Nam Bồ Đào Nha
Algarve). Hệ thống này bao gồm ba phần lớn: trọng số, phạm vi, và mức độ. Mỗi nhân
tố GALDIT đã được đánh giá đối với các khác để xác định tầm quan trọng tương đối
của mỗi nhân tố [6],[7].
Adrian D. Werner và Craig T. Simmons đã đánh giá ảnh hưởng của nước biển
dâng đến sự xâm nhập mặn các tầng chứa nước ven biển. Trong nghiên cứu này, một
cơ sở khái niệm đơn giản được sử dụng để đưa ra đánh giá đầu tiên về sự thay đổi xâm
nhập mặn nước biển trong tầng chứa nước không áp ven biển đối với nước biển dâng.
Hai mô hình khái niệm được thử nghiệm: (1) Lưu lượng thoát không đổi, hay lượng
thoát nước ngầm ra biển là ổn định mặc dù thay đổi mực nước biển, và (2) Áp lực mực
nước không đổi, hay bề mặt nước ngầm duy trì các điều kiện áp lực trong tầng nước
ngầm không phụ thuộc những thay đổi mực nước biển. Các khái niệm trên được giả
định trong điều kiện trạng thái vận động ổn định, và có một bề mặt ranh giới tại vùng
18


chuyển tiếp giữa nước nhạt và nước mặn, tầng chứa nước là đồng nhất và đẳng hướng,
và lượng bổ cập không đổi. Trong trường hợp điều kiện lưu lượng thoát không đổi,
giới hạn trên cho sự xâm nhập mặn do nước biển dâng cao (lên đến 1,5 m được kiểm
tra) không lớn hơn 50 m với các giá trị tiêu biểu của lượng bổ cập, hệ số dẫn nước, và
độ sâu tầng nước ngầm. Điều này là trái ngược với các trường hợp áp lực mực nước
không đổi, trong đó độ lớn của sự dịch chuyển nêm mặn từ vài trăm mét đến vài km
khi mực nước biển dâng. Nghiên cứu này cũng đã nêu bật tầm quan trọng của điều
kiện biên nội địa với tác động nước biển dâng [8].
Trong nghiên cứu của S. S. Honnanagoudar và nnk với diện tích nghiên cứu
rộng khoảng 40 km vuông. Các giếng được đặt trên bản đồ sử dụng các tọa độ GPS
thu được sau khi tiến hành khảo sát ở khu vực này. Dựa trên các nhân tốGALDIT, các

bản đồ chỉ số tầng chứa nước lỗ hổng đã được thực hiện. Sự phân bố của các khu vực
dễ bị tổn thương rất cao, trung bình và thấp tương ứng là 7.5, 5 và 2.5. Mục đích chính
của nghiên cứu là xác định các tổn thương của nước ngầm ở phía Tây Nam của bờ
biển Dakshina Kannada do xâm nhập mặn với mực nước biển hiện tại. Các phương
pháp được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm đánh giá tính dễ tổn thương vào
nước ngầm bị ô nhiễm bằng phương pháp GALDIT, nhận dạng nước mặn xâm nhập
khu vực sử dụng các chỉ số của như / tỷ lệ Cl/(HCO3 + CO3) và tỷ lệ NA/Cl…[9].
Nghiên cứu của V. Lenin Kalyana Sundaram và nnk đã ứng dụng phương pháp
GALDIT để đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn vùng ven biển
Pondicherry. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khu vực phía đông và đông nam (vùng giáp
biển) là khu vực có khả năng bị nhễm mặn lớn nhất, khu vực phía đông nam thì khả
năng này thấp hơn rất nhiều [10].
Trong nghiên cứu của Idowu Temitope Ezekielvà nnk, các tác giả đã ứng dụng
phương pháp GALDIT kết hợp GIS để đánh giá khả năng mức độ tổn thương do xâm
nhập mặn vùng bờ biển phía bắc Mombasa, Kenya. Kết quả nghiên cứu cho thấy tại
khu vực phía nam và phía đông bắc khu vực nghiên cứu có khả năng bị nhiễm mặn
cao nhất và giảm dần về phía tây [11].
Trong nghiên cứu của Zerin Tasnimvà nnk,các tác giả đã ứng dụng phương
pháp GALDIT với 6 nhân tố để đánh giá khả năng bị tổ thương do xâm nhập mặn cho
vùng nam Florida. Kết quả của nghiên cứu chỉ ra rằng, vùng đông nam khu vực nghiên
cứu có nguy cơ xâm nhập mặn lớn nhất [12].
1.2. Trong nước
Các nghiên cứu trong nước về xâm nhập mặn và tác động của nó gần đây đang
được nghiên cứu ngày càng nhiều với các quy mô khác nhau.
19


Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phương pháp mô hình số. dự án “Đánh giá
tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước dưới đất vùng đồng bằng sông Cửu
Long, đề xuất các giải pháp ứng phó” do Liên đoàn quy hoạch và điều tra tài nguyên

nước Miền Nam thực hiện, tập thể tác giả đã sử dụng mô hình MT3DMS trong GMS
đánh giá tác động của BĐKH. Kết quả tính toán mô hình đã chỉ ra BĐKH làm tăng
diện tích chứa nước dưới đất mặn: đến cuối năm 2100 diện tích chứa nước dưới đất
mặn của các tầng chứa nước qp3, qp2-3, qp1, n22, n21 và n13 đều tăng [13].
Trong dự án “Phát triển và thực hiện các giải pháp thích ứng với biển đổi khí
hậu khu vực ven biển Việt nam” của trung tâm Cảnh báo và dự báo tài nguyên nước
kết hợp với Cục địa chất Phần Lan (GTK). Tập thể tác giả sử dụng các mô hình AVI
và GALDIT để đánh giá mức độ tổn thương do xâm nhập mặn của nước biển do
BĐKH và NBD cho các tầng chứa nước trầm tích khu vực ven biển của Hậu Lộc,
Thanh Hóa. Kết quả đánh giá đã chỉ ra các nguy cơ xâm nhập mặn theo các phương án
tính toán khác nhau. Dưới tác động BĐKH và NBD làm gia tăng nguy cơ xâm nhập
mặn, xuất hiện những vùng bị nhiễm mặn mới [14].
Gần đây trong các luận văn thạc sỹ nhiều học viên cũng tiếp cận với các
phương pháp để đánh giá ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên nước dưới đất. Trong luận
văn của mình, Trần Kiều Duy đã sử dụng mô hình SEAWAT và phương pháp Strack
để đánh giá sự dịch chuyển của ranh giới mặn nhạt có tính đến ảnh hưởng của BĐKH.
Kết quả tính toán bằng phương pháp mô hình cho thấy sự biến động nước nhạt trong
tầng chứa nước Pleistocen giữa trên, cụ thể ranh giới mặn nhạt của tầng chứa nước này
có xu thế dịch chuyển và lan rộng do ảnh hưởng của khai thác [15].
Tóm lại: Trên thế giới nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn có ảnh hưởng của
BĐKH đã được nghiên cứu nhiều những năm gần đây với cả phương pháp mô hình và
phương pháp giải tích. Tuy nhiên, ở nước ta các nghiên cứu xâm nhập mặn cho các
vùng ven biển còn hạn chế và thông thường trong các báo cáo đánh giá tài nguyên
nước dưới đất mới chủ yếu sử dụng phương pháp mô hình số để giải quyết bài toán
này.
2. Tổng quan về các phương pháp đánh giá tính tổn thương của các tầng chứa
nước
Trên thế giới hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá tính tổn
thương của nước dưới đất, như phương pháp GOD, DRASTIC, AVI, EPIK, GALDIT,
Hölting... Dưới đây là một vài phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay.

20


Mỗi một phương pháp đều xuất phát dựa trên cơ sở xem xét khả năng áp dụng,
đặc thù vùng nghiên cứu và mức độ sử dụng của chúng. Tuy nhiên, hệ thống lại có thể
thấy các phương pháp đang được sử dụng phổ biến trên thế giới như sau:
Phương pháp DRASTIC, GOD được sử dụng rộng rãi ở Mỹ và gần 20 nước
trên thế giới.
Phương pháp AVI được sử dụng ở Phần Lan, Canada và một số nước châu Âu.
Phương pháp GALDIT được sử dụng ở Bồ Đào Nha, Phần Lan và một số nước
châu Âu.
2.1. Phương pháp GOD
Tên gọi của phương pháp GOD được ghép từ 3 chữ cái có ý nghĩa như sau:
G- Groundwater hydraulic confinement: tính chất thủy lực của tầng chứa nước;
O - Overlaying strata: thành phần lớp phủ;
D - Depth to groundwater table: độ sâu tới mực nước dưới đất.
Chỉ số GOD được đánh giá bởi tích số = G*O*D.
Chỉ số GOD được xác định như sau.
“G” - Tính chất thủy lực của tầng chứa nước
Tầng chứa nước có thể là tầng chứa nước có áp hoặc không áp (có mặt thoáng
tự do). Một tầng chứa nước có áp có mái gần như cách nước ở phía trên và mực nước
luôn cao hơn đáy mái cách nước, nên trong tầng chứa nước có áp, các chất ô nhiễm
không dễ dàng xâm nhập vào tầng chứa nước. Trong tầng chứa nước không áp thì trái
lại. Chính vì thế thông tin về đặc tính thủy lực của tầng chứa nước tại vùng khoanh
định đới bảo vệ là hết sức quan trọng. Chất bẩn xâm nhập vào tầng chứa nước không
áp dễ dàng hơn vào tầng chứa nước có áp (từ 0 đến 1,0).
Nếu không xác định được rõ có áp hay không có áp, phương pháp GOD đề xuất
sử dụng giá trị “G” trong trường hợp tầng chứa nước “bán áp” (=0,40).
“O” - Thành phần lớp phủ

Tốc độ thẩm thấu của nước mặt qua lớp phủ vào tầng chứa nước phụ thuộc chủ
yếu vào thành phần vật chất, độ hạt của lớp phủ. Ví dụ một tầng chứa nước có lớp phủ
là sét dày 10m, thì theo hướng dẫn này diện tích đới bảo vệ có thể thu hẹp hơn nhiều
so với trường hợp khác. Tầng chứa nước được che chắn càng tốt thì chỉ số ”O” lấy
càng nhỏ.

21


Các tầng chứa nước nứt nẻ trong đới phá hủy kiến tạo hoặc trong các thành tạo
đá vôi karst rất dễ bị tổn thương, đặc biệt khi không có lớp phủ. Chất ô nhiễm có thể
thẩm thấu gần như trực tiếp vào tầng chứa nước theo khe nứt, di chuyển nhanh và hầu
như không được rửa lọc. Do vậy khi thiết kế đới bảo vệ nằm trong vùng đá nứt nẻ karst, chỉ số “O” thường lấy giá trị cao (từ 0,8-1,0).
“D” - Độ sâu tới mực nước dưới đất
Trong phương pháp GOD, độ sâu từ mặt đất tới mực nước dưới đất là chỉ số
quan trọng, phản ánh thời gian thẩm thấu trong lớp phủ phía trên (đới không bão hòa),
tạo điều kiện lưu giữ hoặc lọc các tạp chất. Chiều sâu càng lớn thì chỉ số ”D” càng
nhỏ.
Trong tầng chứa không áp, độ sâu mực nước được xác định bằng khoảng cách
từ mặt đất tới mực nước dưới đất, còn trong tầng chứa có áp, khoảng cách này được
tính từ mặt đất đến mực nước dâng lên trong lỗ khoan.
Việc tính toán chỉ số GOD đưa ra giá trị về mức độ rủi ro tiềm tàng (hay tính dễ
tổn thương) của nước dưới đất tại vị trí tính toán. Lưu ý là “mức độ tổn thương” tỷ lệ
nghịch với “mức độ tự bảo vệ”. Dưới đây là bảng phân chia mức độ tổn thương nước
dưới đất theo phương pháp GOD:

Hình 1.2. Phân chia mức độ tổn thương nước dưới đất theo phương pháp GOD
Mức độ tổn thương của tầng chứa nước được phân ra 5 cấp.
- Rất cao: bị tổn thương bởi hầu hết các chất ô nhiễm với tác động tương đối
nhanh trong các kịch bản đánh giá ô nhiễm (mức độ tự bảo vệ - rất thấp).

- Cao: bị tổn thương bởi nhiều chất ô nhiễm trong các kịch bản đánh giá ô
nhiễm, trừ những chất bị hấp phụ cao hoặc dễ bị chuyển hóa (mức độ tự bảo vệ - thấp).
22


- Trung bình: bị tổn thương bởi một số chất ô nhiễm khi được xả liên tục vào
nguồn nước (mức độ tự bảo vệ - trung bình).
- Thấp: chỉ bị tổn thương bởi những chất ô nhiễm không phân hủy được xả liên
tục vào nguồn nước trong thời gian dài và trên diện rộng (mức độ tự bảo vệ - cao).
- Rất thấp: có lớp phủ thấm nước yếu, nước dưới đất vận động chậm (mức độ tự
bảo vệ - rất cao).
Ưu nhược điểm của phương pháp: phương pháp GOD là một phương pháp đơn
giản và có hệ thống, được sử dụng như là phương pháp thăm dò xác định khả năng bị
tổn thương nước dưới đất. GOD không đi vào xem xét về mặt chất lượng nước cũng
như các chất gây ô nhiễm [16].
2.2. Phương pháp DRASTIC
Đây là phương pháp đánh giá khả năng dễ bị ô nhiễm của các tầng chứa nước
thứ nhất tính từ mặt đất, là một trong số các phương pháp đề cập đến nhiều nhân tố
nhất, các chỉ tiêu rõ ràng nhất và đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước như Mỹ, Úc,
Thuỵ Điển... Phương pháp DRASTIC có tên được ghép từ 7 chữ cái đầu tiên của 7
nhân tố được dùng để đánh giá khả năng nhiễm bẩn, đó là:
D - Depth: chiều sâu tới tầng chứa nước, tính từ mặt đất đến mái;
R - Recharge: lượng bổ cập chính hàng năm cho nước dưới đất;
A - Aquifer: thành phần đất đá của tầng chứa nước;
S - Soil: thành phần đất đá của lớp phủ;
T - Topography: độ dốc địa hình mặt đất;
I - Impact of vadose zone: ảnh hưởng của đới thông khí;
C - Conductivity: tính thấm của tầng chứa nước;
Độ nhạy cảm của tầng chứa nước đối với ô nhiễm được đánh giá như một tổng
số (gọi là Chỉ số DRASTIC), tuỳ theo vai trò của từng nhân tố đối với nhiễm bẩn mà

chia ra 5 mức độ quan trọng của các nhân tố ảnh hưởng khác nhau: đóng vai trò quan
trọng nhất trong việc gây ra nhiễm bẩn được cho điểm 5 (như nhân tố D và I) còn kém
quan trọng nhất thì cho điểm 1 (nhân tố T). Chỉ số DRASTIC được xác định như sau:
IDR = 5D + 4R + 2A + 2S + 2T + 5I +3C
Trong đó: D, R, A, S, T, I, C là số điểm đánh giá cho từng nhân tố
Bảng 1.1. Phân chia mức độ tổn thương nước dưới đất theo phương pháp DRASTIC
Chỉ số DRASTIC

Khả năng tổn thương
23


≥ 180

Rất cao

Từ 160 đến < 180

Cao

Từ 140 đến < 160

Trung bình

Từ 120 đến < 140

Thấp

< 120

Rất thấp

Ưu điểm của phương pháp: đây là phương pháp được nhiều nước sử dụng vì ít
tốn kém, trực tiếp và các số liệu điều tra thường sẵn có hoặc đã được đánh giá. Các sản
phẩm dễ đọc và dễ sử dụng đối với các nhà xây dựng kế hoạch, chính sách
Nhược điểm của phương pháp: phương pháp này chưa xét tới các tầng chứa
nước khe nứt và tầm quan trọng của các hệ số đưa ra chưa có cơ sở khoa học chắc
chắn [17].
2.3. Phương pháp AVI
Để minh họa sự phân bố các đặc tính của tầng chứa nước, sử dụng một số bản
đồ đẳng, như bản đồ đẳng độ sâu mực nước ngầm, bản đồ đẳng bề dày các đơn vị
thạch học của tầng chứa nước. Tuy nhiên, do điều kiện sử dụng thực tế, người ta muốn
định lượng khả năng tổn thương bởi một tham số duy nhất. Mô phỏng thấm của nước
từ bề mặt xuống tới tầng chứa nước (hình 1.3).
Phương pháp này định lượng khả năng tổn thương của nước dưới đất bởi thời
gian ngấm theo phương thẳng đứng của dòng chảy nước dưới đất qua lớp bảo vệ. Thời
gian ngấm C được xác định bằng công thức:
C i

di
Ki

di – bề dày lớp bảo vệ (m)
Ki – hệ số thấm thủy lực của lớp bảo vệ (m/s).
Sau khi tính toán được đại lượng C, hoặc log(C) xác định được khả năng tổn
thương của tầng chứa nước theo bảng sau:
Bảng 1.2. Bảng mối quan hệ giữa thời gian ngấm C và khả năng tổn thương
của tầng chứa nước
C (năm)

Log (C)

Khả năng tổn thương

Từ 1 đến 10

<1

Rất cao

Từ 10 đến 100

1–2

Cao

24


Từ 100 đến 1000

2–3

Trung bình

Từ 1000 đến 10000

3–4

Thấp

>10000

>4

Rất thấp

Phương pháp AVI gián tiếp tính đến các nhân tố và nhân tố sử dụng trong
DRATIC, trừ nhân tố địa hình.

Hình 1.3. Mô phỏng thời gian ngấm từ bề mặt xuống tới tầng chứa nước
Ưu điểm phương pháp:
- Phương pháp AVI là một phương pháp đơn giản dựa trên hai nhân tố là hệ số
thấm của các lớp đất đá và bề dày của mỗi lớp để đánh giá tính tổn thương cho mỗi
tầng chứa nước.
- Đây là một phương pháp cần ít số liệu, có thể đưa ra những đánh giá nhanh
về mức độ tổn thương của tầng chứa nước và đã được áp dụng nhiều nơi trên thế giới.
Nhược điểm của phương pháp:
- Các nhân tố sử dụng tính toán trong AVI là giá trị trung bình.
- Các nhân tố được chọn thường được dựa vào thành phần thạch học.
- Tầng chứa nước trên cùng thường được coi là đông nhất, không xét đến các
lớp thấm nước yếu xen kẹp nhau.
25