(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, môi trường và kinh tế xã hội đến tài nguyên nước dưới nước vùng Gio Linh, Quảng Trị có xét đến tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

TRẦN THÀNH LÊ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN,
MÔI TRƯỜNG VÀ KINH TẾ XÃ HỘI ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG GIO LINH, QUẢNG TRỊ CÓ XÉT ĐẾN
TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

TRẦN THÀNH LÊ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN,
MÔI TRƯỜNG VÀ KINH TẾ XÃ HỘI ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG GIO LINH, QUẢNG TRỊ CÓ XÉT ĐẾN

TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG
Chuyên ngành: Địa lý tài nguyên môi trường
Mã số: 9.44.02.20
LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Phạm Quý Nhân
2. PGS.TS. Đặng Xuân Phong

Hà Nội - 2018


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu độc lập của tôi dưới
sự hướng dẫn của các nhà khoa học có uy tín, nội dung luận án không trùng lặp với
các công trình khoa học khác trước đây. Nếu có gì sai phạm, tôi xin hoàn toàn chịu
trách nhiệm trước pháp luật Nhà nước.
Tác giả luận án

Trần Thành Lê


iii

LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa lý- Học viện Khoa học và Công nghệViện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong sự cố gắng nỗ lực của
Nghiên cứu sinh dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Quý Nhân
(Trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội) và PGS.TS. Đặng Xuân Phong
(Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).

Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại Khoa Địa lý, NCS luôn được sự
động viên giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Khoa Địa lý- Học viện
KHCN, Ban chủ nhiệm đề tài hợp tác Việt- Bỉ, Khoa Tài nguyên nước- Trường đại
học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài
nguyên nước quốc gia và các bạn đồng nghiệp.
Qua đây, nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn đến Khoa Địa lý (Học viện
Khoa học và Công nghệ), Khoa Tài nguyên nước (Trường Đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội), Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước quốc gia
(Bộ Tài nguyên và Môi trường), Quỹ Nafosted, Quỹ FWO (Vương quốc Bỉ), Đề tài
KHCN cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường Mã số TNMT2016.02.20” và Học viện
Khoa học và Công nghệ (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).
Đặc biệt, nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến sự
giúp đỡ tận tình và quý báu của thầy giáo PGS.TS Phạm Quý Nhân, PGS.TS Đặng
Xuân Phong, TS. Vũ Thanh Tâm, PGS.TS Lại Vĩnh Cẩm, TS Đào Đình Châm đã
tạo điều kiện giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Xin
gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp, anh chị đã giúp đỡ nghiên cứu sinh trong quá
trình làm luận án: ThS. Đỗ Dương Quảng, ThS. Nguyễn Thế Chuyên, ThS. Trần Vũ
Long, ThS. Phạm Hoàng Anh, TS. Tạ Thị Thoảng, NCS. Ine Beyen, GS.TS. Okke
Batelaan và nnk.


iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................................................. ii
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ............................................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ....................................................................................................xii

MỞ ĐẦU ................................................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết luận án ...................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................2
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................2
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu ...............................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ......................................................................4
4.1 Ý nghĩa khoa học .....................................................................................4
4.2 Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................4
5. Các luận điểm bảo vệ ....................................................................................4
6. Điểm mới của luận án ...................................................................................4
7. Cơ sở tài liệu, số liệu nghiên cứu của Luận án ...........................................4
7.1. Tài liệu tham khảo, cập nhật có nội dung liên quan đến luận án ............4
7.2. Các đề tài nghiên cứu, công trình khoa học NCS tham gia thực hiện có
liên quan đến luận án...................................................................................................5
7.3. Tài liệu, số liệu do luận án bổ sung, tính toán trực tiếp ..........................5
8. Cấu trúc luận án ............................................................................................6
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN
DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT......................................................................... 7
1.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu ảnh hưởng tự nhiên, môi trường
BĐKH và NBD đến nước dưới đất. .........................................................................7
1.1.1. Trên thế giới .........................................................................................7


v
1.1.2. Trong nước .........................................................................................12
1.2 Cơ sở lý luận ..............................................................................................15
1.2.1 Các vấn đề khoa học cần giải quyết trong bài toán đánh giá ảnh hưởng
điều kiện tự nhiên, môi trường, KTXH và BĐKH-NBD đến tài nguyên nước dưới

đất. .............................................................................................................................15
1.2.2 Tổ hợp các công cụ và kỹ thuật được sử dụng để giải quyết bài toán
đánh giá ảnh hưởng điều kiện tự nhiên, môi trường, KTXH và BĐKH-NBD đến tài
nguyên nước dưới đất. ...............................................................................................17
1.3 Quan điểm, phương pháp và các bước nghiên cứu ................................27
1.3.1 Quan điểm nghiên cứu ........................................................................27
1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu .............................................................30
1.3.3 Các bước nghiên cứu ..........................................................................31
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
CÁC YẾU TỐ ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KTXH, MÔI TRƯỜNG, BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ
NƯỚC BIỂN DÂNG VÙNG GIO LINH, QUẢNG TRỊ............................................................33
2.1 Đặc điểm tài nguyên nước dưới đất. ........................................................33
2.1.1 TCN lỗ hổng trầm tích gió biển Holocen trên (qh2) ...........................33
2.1.2. TCN lỗ hổng trầm tích sông biển Holocen dưới- giữa (qh1). ............34
2.1.3. TCN lỗ hổng trầm tích sông biển Pleistocen giữa - trên (qp) ............34
2.1.4. Lớp cách nước Pleistocen giữa trên ...................................................37
2.1.5. TCN lỗ hổng trầm tích hỗn hợp Pleistocen dưới - giữa (qp). ............37
2.1.6. Phức hệ chứa nước khe nứt hệ tầng Đồng Hới (Nđh). ......................37
2.1.7. Phức hệ chứa nước trầm tích Ocdovic trên - Silua dưới ....................37
2.1.8 Tính toán tài nguyên nước dưới đất vùng nghiên cứu. .......................38
2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố địa lý tự nhiên tới tài nguyên nước dưới đất
...................................................................................................................................42
2.2.1 Địa chất ...............................................................................................42
2.2.2 Vị trí địa lý ..........................................................................................47
2.2.3 Địa mạo ...............................................................................................48
2.2.4 Khí hậu ................................................................................................50


vi
2.2.5 Thủy văn .............................................................................................52

2.2.6 Thảm phủ thực vật ..............................................................................55
2.2.7 Đặc điểm thổ nhưỡng ..........................................................................56
2.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường ..............................................59
2.3.1 Diễn biến mực nước các tầng chứa nước Đệ tứ trong vùng ...............59
2.3.2 Diễn biến xâm nhập mặn ....................................................................60
2.4 Ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế- xã hội ...............................................64
2.4.1 Dân số .................................................................................................64
2.4.2 Các hoạt động kinh tế .........................................................................65
2.4.3 Hiện trạng sử dụng đất ........................................................................68
2.4.4 Hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất. ......................................71
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ CÁC ẢNH HƯỞNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỢP LÝ, BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG
GIO LINH, QUẢNG TRỊ. .................................................................................................................75
3.1 Mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng của BĐKH- NBD ............................75
3.1.1 Tạo chuỗi dữ liệu mưa vùng Gio Linh bằng phương pháp chi tiết hóa
thống kê. ....................................................................................................................75
3.1.2 Mô phỏng xác định lượng bổ cập bằng mô hình số thủy văn Wetspass
theo các kịch bản BĐKH-NBD. ................................................................................86
3.2 Đánh giá lượng bổ cập. .............................................................................93
3.2.1 Xác định hệ số thấm bề mặt và đới thông khí bằng thí nghiệm đổ nước
hố đào ........................................................................................................................93
3.2.2. Xác định quan hệ thủy lực nước mặt với nước dưới đất bằng thí
nghiệm thấm Seepage. ..............................................................................................95
3.2.3. Xác định quan hệ nước mưa với nước dưới đất bằng phương pháp
cân bằng Clo ..............................................................................................................96
3.2.4. Xác định con đường bổ cập và hướng di chuyển nước dưới đất bằng
mô hình số 3D .........................................................................................................101
3.3 Mô phỏng và dự báo sự biến đổi mực nước, xâm nhập mặn theo các
kịch bản BĐKH- NBD. .........................................................................................106

vii
3.3.1. Xây dựng đầu vào mô hình ..............................................................106
3.3.2. Kết quả mô hình dòng chảy và mô hình dịch chuyển biên mặn nước
dưới đất....................................................................................................................111
3.3.3. Kết quả hiệu chỉnh bài toán ổn định ................................................113
3.3.4 Kết quả dự báo dự báo mực nước và sự dịch chuyển biên mặn nước
dưới đất ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu ......................................................115
3.4 Đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất.
.................................................................................................................................117
3.4.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn cho đề xuất ..........................................117
3.4.2 Định hướng không gian sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới
đất. ...........................................................................................................................118
3.4.3. Định hướng các giải pháp sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước
dưới đất....................................................................................................................131
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................................137
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ............................................ a
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................... b
PHỤ LỤC........................................................................................................................................... - 1 -


viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
BĐKH
BĐKH-NBD
BTNMT
CMB
ĐC

ĐCTV
DEM
ĐKTN
KHXH
KTSD
KTTV
LCN
M
NBD
NCS
NDĐ
PTBV
QCVNXD
qh
QL1A
qp
QT
SD
TCN
TCN qh
TCN qp
TDS
TNN
TNTN
VBqh
VBqp
XNM
XTCĐ
XTMĐ
XTTH

Nghĩa đầy đủ
Biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu- nước biển dâng
Bộ Tài nguyên và Môi trường
Cân bằng Clo
Địa chất
Địa chất thủy văn
Bản đồ số độ cao
Điều kiện tự nhiê
Kinh tế xã hội
Khai thác sử dụng
Khí tượng thủy văn
Lớp cách nước
Modul dòng ngầm
Nước biển dâng
Nghiên cứu sinh
Nước dưới đất
Phát triển bền vững
Quy chuẩn xây dựng Việt Nam
Holocen
Quốc lộ 1A
Pleistocen
Quảng Trị
Phương pháp chi tiết hóa thống kê
Tầng chứa nước
Tầng chứa nước Holocen
Tầng chứa nước Pleistocen
Độ tổng khoáng hóa
Tài nguyên nước

Tài nguyên thiên nhiên
Lỗ khoan Việt-Bỉ tầng chứa nước Holocen
Lỗ khoan Việt-Bỉ tầng chứa nước Pleistocen
Xâm nhập mặn
Xáo trộn chỉ định
Xáo trộn mặc định
Xáo trộn tổng hợp


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Cấu trúc và các quá trình thủy văn được mô phỏng trong mỗi ô vuông tính toán của
mô hình WetSpasss ..............................................................................................................................20
Hình 1.2. Sơ đồ khối mô tả tiến trình xây dựng xây dựng mô hình khối 3D địa tầng ĐCTV ..27
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình các bước nghiên cứu...............................................................................32
Hình 2.1. Bản đồ tài nguyên nước dưới đất và mặt cắt ĐCTV vùng nghiên cứu.......................41
Hình 2.2. Cấu trúc mặt cắt trầm tích Đệ tứ vùng biển Vĩnh Linh (Băng địa chấn nông T93-36
vuông góc với bờ), La Thế Phúc (2002) [64]...................................................................................42
Hình 2.3. Trầm tích sông cấu tạo thềm bậc 1 thống Pleistocen phân bố dọc phần trên cùng
đồng bằng giáp núi. ..............................................................................................................................44
Hình 2.4. Thành phần chủ yếu cuội sạn sỏi, dày từ 3-10m, phần đáy là đá gốc tuổi O3-S1.......44
Hình 2.5. Bản đồ và mặt cắt địa chất vùng Gio Linh [5] ................................................................46
Hình 2.6. Sơ đồ vị trí vùng đồng bằng Gio Linh, Quảng Trị .........................................................48
Hình 2.7 Đồ thị tương quan giữa độ cao địa hình với mực nước ngầm tầng qh đồng bằng Bắc
bộ và Bắc Trung bộ năm 1994 đến nay ............................................................................................49
Hình 2.8 Đồ thị tương quan giữa độ cao địa hình với mực nước ngầm tầng qp đồng bằng Bắc
bộ và Bắc Trung bộ năm 1994 đến nay ............................................................................................50
Hình 2.9. Đồ thị lượng mưa trung bình trạm Đông Hà từ năm 2010 đến 2017.[7],[68] ...........51
Hình 2.10. Đồ thị đặc trưng quan hệ nước mưa - bốc hơi vùng Gio Linh- QT [7] ....................52

Hình 2.11. Dao động mực nước sông Thạch Hãn tại trạm Cửa Việt với mực nước quan trắc
TCN qh tại giếng VBqh thời kỳ 2012-2016 [63] ............................................................................53
Hình 2.12. Bản đồ đất khu vực Gio Linh- Quảng Trị [69].............................................................58
Hình 2.13. Đồ thị quan hệ nước dưới đất TCN Holocen với lượng mưa ....................................59
Hình 2.14. Đồ thị quan hệ nước dưới đất TCN Pleistocen với lượng mưa .................................60
Hình 2.15. Biểu đồ đo TDS sông Thạch Hãn theo chiều rộng và sâu ..........................................61
Hình 2.16. Biểu đồ đo TDS sông Bến Hải theo chiều rộng và sâu ...............................................61
Hình 2.17. Sơ đồ hiện trạng XNM tại hệ thống sông Bến Hải, Thạch Hãn đo tháng 8/2016
theo độ sâu. ............................................................................................................................................62
Hình 2.18. Sơ đồ phân bố XNM TCN qh theo tài liệu ĐVL và khảo sát thực tế Gio Linh[63]
.................................................................................................................................................................63


x
Hình 2.19. Cơ cấu kinh tế năm 2016 và năm 2017. [68]................................................................65
Hình 2.20. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực Gio Linh, Quảng Trị [69]............................70
Hình 3.1. So sánh lượng mưa (tính bằng mm) ngày lớn nhất, lượng mưa trung bình tháng và
độ lệch chuẩn của chuỗi dữ liệu quan trắc, chuỗi dữ liệu tính theo 2 phương án XTMĐ và
XTCĐ cho giai đoạn cơ sở 1961 - 2000 ...........................................................................................78
Hình 3.2. So sánh độ dài trung bình (tính bằng ngày) của một đợt mưa trong tháng và độ lệch
chuẩn của đợt mưa của chuỗi dữ liệu quan trắc, chuỗi dữ liệu tính theo 2 phương án XTMĐ và
XTCĐ cho giai đoạn cơ sở 1961 - 2000 ...........................................................................................79
Hình 3.3. So sánh độ dài trung bình (ngày) của một thời kỳ không mưa trong tháng và độ lệch
chuẩn của thời kỳ không mưa của chuỗi dữ liệu quan trắc, chuỗi dữ liệu tính theo 2 phương án
XTMĐ và XTCĐ cho giai đoạn cơ sở 1961 - 2000 .......................................................................79
Hình 3.4. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) theo kịch bản RCP4.5 trong các giai đoạn
của thế kỷ 21 .........................................................................................................................................82
Hình 3.5. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) theo kịch bản RCP6.0 trong các giai đoạn
của thế kỷ 21 .........................................................................................................................................82
Hình 3.6. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) theo kịch bản RCP8.5 trong các giai đoạn

của thế kỷ 21 .........................................................................................................................................83
Hình 3.7. Độ dài trung bình một đợt mưa trong tháng (ngày) theo kịch bản RCP8.5 trong các
giai đoạn của thế kỷ 21 ........................................................................................................................83
Hình 3.8. So sánh lưu lượng dòng chảy sông quan trắc với kết quả tính toán được tại vị trí trạm
thủy văn Gia Vòng sau khi đã hiệu chỉnh mô hình WetSpass Tháng/Ngày/Năm .....................87
Hình 3.9. Sơ đồ lượng bổ cập nước dưới đất tính trung bình theo ngày tính cho mùa khô tháng
I – VII năm 1981 (hình phải) và diện tích phân bổ lượng bổ cập đến từng tầng chứa nước (hình
phải) ........................................................................................................................................................87
Hình 3.10. So sánh lượng mưa trung bình tháng (hình trái), độ dài trung bình một thời kỳ mưa
(hình giữa) và độ dài trung bình một thời kỳ không mưa (hình phải) của giai đoạn 1981 – 2010
với 3 kịch bản BĐKH của giai đoạn 2011 – 2035 ..........................................................................91
Hình 3.11. Đồ thị suy giảm mực nước TCN qp tại giếng G11 Nhà máy nước Gio Linh .........92
Hình 3.12. Biểu đồ quan hệ lượng bổ cập với lượng khai thác các TCN ....................................93
Hình 3.13. Sơ đồ vị trí bãi thí nghiệm................................................................................................96


xi
Hình 3.14. Sự biến đổi hàm lượng Clo trong nước khu vực Gio Linh, Quảng Trị ....................97
Hình 3.15. Sơ đồ vị trí lấy mẫu phân tích hàm lượng Clo TCN qh khu vực Gio Linh..............98
Hình 3.16. Lượng mưa trung bình các tháng trong năm tại trạm Đông Hà.................................99
Hình 3.17. Mối quan hệ nước mưa với NDĐ TCN Holocen năm 2012- 2016........................101
Hình 3.18 Kết quả phân tích nhóm đối với các khoảng chiều sâu khoan của các lỗ khoan được
lựa chọn................................................................................................................................................103
Hinh 3.19. Mặt cắt khối 3D địa tầng ĐCTV toàn vùng nghiên cứu ...........................................103
Hình 3.20. Mực nước TCN Pleistocen (qp)- Holocen (qh) với mưa..........................................105
Hình 3.21. Độ dẫn điện TCN Pleistocen (qp) và Holocen (qh)...................................................105
Hình 3.22. Mặt cắt khối 3D địa tầng ĐCTV vùng nghiên cứu....................................................106
Hình 3.23. Mô hình số địa hình DEM độ phân giải 50m được xây dựng cho diện tích nghiên
cứu và các vùng phụ cận ...................................................................................................................107
Hình 3.24. Phân vùng hệ số thấm tầng chứa nước qh trên mô hình ...........................................108

Hình 3.25. Phân vùng hệ số thấm tầng chứa nước qp trên mô hình ...........................................108
Hình 3.26. Sơ đồ lượng bổ cập nước dưới đất từng TCN khu vực Gio Linh............................108
Hình 3.27. Các loại biên trong lớp 1 qh...........................................................................................109
Hình 3.28. Các loại biên trong lớp 2,3qp ........................................................................................109
Hình 3.29. Lưới sai phân của mô hình đặt trên ảnh vệ tinh..........................................................110
Hình 3.30. So sánh kết quả chỉnh lý mô hình hiện trạng với tài liệu quan trắc..........................112
Hình 3.31. So sánh mực nước trên mô hình và mực nước tại các công trình quan trắc VBqh và
VBqp. ...................................................................................................................................................112
Hình 3.32 Mực nước TCN qh năm 2016 .......................................................................................114
Hình 3.33 Mực nước TCN qp năm 2016 .......................................................................................114
Hình 3.34 Xâm nhập mặn TCN qh năm 2016...............................................................................114
Hình 3.35. Kết quả xác định tổn thương tầng chứa nước dựa vào chỉ số GOD........................121
Hình 3.36: Bản đồ khoanh vùng dễ bị tổn thương nước dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị123
Hình 3.37. Bản đồ phân vùng khai thác bền vững nước dưới đất khu vực nghiên cứu ...........130


xii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Một số đặc trưng của tầng chứa nước Pleistocen...........................................................34
Bảng 2.2. Kết quả hút nước thí nghiệm một số công trình trong khu vực nghiên cứu .....35
Bảng 2.3. Kết quả hút nước thí nghiệm các giếng trong phức hệ chứa nước O3-S1 lđ ...............38
Bảng 2.4. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng NDĐ khu vực..................................40
Bảng 2.5. Đặc trưng mưa, bốc hơi và mưa -bốc hơi vùng Gio Linh thời kỳ 1974-2017.........51
Bảng 2.6. Một số đặc trưng dòng chảy năm các lưu vực sông vùng Gio Linh ...........................53
Bảng 2.7 Đặc trưng tổng hợp chiều sâu mực nước tầng qh năm 2012-2016 ..............................59
Bảng 2.8. Nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt theo QCXDVN 01:2008/BXD...............................64
Bảng 2.9. Cơ cấu kinh tế ngành qua các năm ..................................................................................65
Bảng 2.10. Sản phẩm chủ yếu của ngành công nghiệp trên địa bàn.............................................67
Bảng 2.11. Tình hình khai thác nước dưới đất huyện Gio Linh ....................................................71

Bảng 3.1. Các đại lượng mưa cực trị theo các kịch bản BĐKH trong giai đoạn 2046 - 2065
tính theo phương án XTCĐ ................................................................................................................80
Bảng 3.2. Các đại lượng mưa cực trị theo các kịch bản BĐKH trong giai đoạn 2080 - 2099
tính theo phương án XTCĐ ................................................................................................................81
Bảng 3.3. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) ở vùng Gio Linh theo các kịch bản và giai
đoạn ........................................................................................................................................................83
Bảng 3.4. Độ dài trung bình một đợt mưa trong tháng ở vùng Gio Linh theo các kịch bản
BĐKH và giai đoạn..............................................................................................................................84
Bảng 3.5 Lượng bổ cập trung bình ngày (m3/ng) theo các giai đoạn và kịch bản BĐKH88
Bảng 3.6. Các thông tin cơ bản của vị trí thí nghiệm trong khu vực.............................................94
Bảng 3.7. Kết quả tính toán hệ số thấm khu vực .............................................................................94
Bảng 3.8. Hàm lượng Clo trong nước mưa khu vực Gio Linh theo mùa trong các năm 20122014, mg/L ............................................................................................................................................97
Bảng 3.9. Hàm lượng Clo trong các lỗ khoan của TCN Holocen ................................................98
Bảng 3.10. Lượng mưa trung bình theo mùa trạm Đông Hà các năm 2011- 2014....................99
Bảng 3.11. Kết quả tính toán giá trị bổ cập TCN Holocen bằng phương pháp cân bằng Clo 100
Bảng 3.12. Biến động mực nước TCN Holocen và Pleistocen theo các kịch bản ...................115


xiii
Bảng 3.13 Diện tích nước mặn tầng chứa nước Holocen từng năm và từng giai đoạn theo các
kịch bản phát thải ................................................................................................................................116
Bảng 3.14. Xác định các giá trị trọng số theo GOD được phân theo vùng................................121
Bảng 3.15. Kết quả phân vùng bảo vệ nước dưới đất vùng nghiên cứu ....................................121
Bảng 3.16 Tổ hợp các tiêu chí khoanh định các vùng khai thác NDĐ phục vụ ăn uống sinh
hoạt .......................................................................................................................................................126
Bảng 3.17. Kết quả phân vùng khai thác bền vững NDĐ vùng đồng bằngG io Linh, Quảng Trị
...............................................................................................................................................................128


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết luận án
Tài nguyên nước dưới đất chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên và kinh tế
xã hội: mở rộng vùng sản xuất nông nghiệp, chặt phá rừng, phát triển kinh tế xã hội,
ô nhiễm môi trường, thiên tai và biến đổi khí hậu ngăn cản sự di chuyển ảnh hưởng
tới quá trình thấm, chất lượng của nước dưới đất [1]. Trong bối cảnh hiện nay, các
yếu tố kể trên bị thay đổi nhanh chóng, kết hợp với những tác động tiêu cực của
biến đổi khí hậu và nước biển dâng, ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên nước dưới
đất và ảnh hưởng gián tiếp tới các đối tượng sử dụng nước [2]. Dải đồng bằng ven
biển Việt Nam trải dọc 3.260 km đường bờ biển, là khu vực chịu tổn thương do
thiên tai và BĐKH: tăng diện tích ngập lụt, khó khăn cho thoát nước, tăng xói lở bờ
biển, nhiễm mặn nguồn nước,....[3]. Thực tế tại dải ven biển Miền Trung, trữ lượng
nước ngọt có thể khai thác từ các tầng nông bị suy giảm, ảnh hưởng đến sinh hoạt,
sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, giao thông, xây dựng, các đô thị và khu vực dân
cư ven biển [4]. Về mặt khoa học và thực tiễn, nghiên cứu đánh giá sự suy giảm và
khả năng đáp ứng của các TCN này đối với nhu cầu cấp nước theo các kịch bản
BĐKH - NBD sẽ giúp các cơ quan hoạch định chính sách lập các quy hoạch phân
bổ sử dụng nguồn nước hợp lý và tìm kiếm các phương án, nguồn nước thay thế [5].
Đồng bằng Gio Linh (tỉnh Quảng Trị) thuộc dải ven biển miền Trung, có
chiều dài đường bờ biển là 15,5 km từ thị trấn Cửa Việt đến xã Trung Giang. Có
ranh giới tự nhiên phía Bắc là sông Bến Hải, phía Nam là sông Thạch Hãn, sông
Hiếu, phía Đông là biển Đông và phía Tây là đồi núi bazan. Đây là vùng đồng bằng
trước núi ven biển, chịu ảnh hưởng các chế độ thủy văn của các con sông lớn Thạch
Hãn, Bến Hải trong khu vực và chế độ hải văn của biển Đông [6]. Đặc điểm khí hậu
nhiệt đới gió mùa, thời kỳ thiếu hụt nước từ tháng 1 đến tháng 7, thời kỳ dư thừa
nước từ tháng 8 đến tháng 12 [7]. Sử dụng nước rất khác nhau giữa các ngành sản
xuất đặc thù: ngành nông nghiệp sử dụng 100% nguồn nước mặt; trong khi đó,
ngành công nghiệp sử dụng 11% nước mặt và 89% nước ngầm, sinh hoạt sử dụng
100% nước ngầm [8]. Với 2 tầng chứa nước (TCN) chính là Pleistocen (qp) và

Holocen (qh) hiện được khai thác phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, tài
nguyên nước dưới đất suy giảm trong giai đoạn gần đây. Thiếu hụt nước và xâm


2
nhập mặn gia tăng vào mùa khô năm 2012-2013 do biến động lượng mưa ảnh
hưởng đến việc tích nước tại các hồ chứa lớn trên địa bàn (Sở TNMT tỉnh Quảng
Trị, 2014). Xác định được căn cứ khoa học cho đề xuất các giải pháp sử dụng hợp
lý và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất có ý nghĩa quan trọng trong tiến trình phát
triển bền vững của khu vực.
Tại vùng đồng bằng Gio Linh, để giải quyết được bài toán về sử dụng hợp lý
và bảo vệ tài nguyên NDĐ, cần thực hiện nghiên cứu, đánh giá tổng hợp về yếu tố
ảnh hưởng, tính toán lượng bổ cập, xâm nhập mặn, dự tính các tác động tiềm tàng
theo các kịch bản của BĐKH-NBD. Do đó, đề tài luận án tiến sỹ "Nghiên cứu ảnh
hưởng của điều kiện tự nhiên, môi trường và kinh tế xã hội đến tài nguyên nước
dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị có xét đến tác động của BĐKH-NBD" đã
được lựa chọn nghiên cứu và hoàn thành
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác lập được các luận cứ khoa học và thực tiễn trong đề xuất các biện pháp
sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên NDĐ trên cơ sở phân tích, đánh giá và dự tính tác
động của các yếu tố địa lý tự nhiên, KTXH, môi trường, BĐKH và NBD tại vùng
Gio Linh, Quảng Trị.
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để thực hiện mục tiêu đề ra, các nhiệm vụ nghiên cứu sau đây cần hoàn
thành:
- Tổng quan và xây dựng cơ sở lý luận về phân tích, đánh giá và dự tính ảnh
hưởng của các điều kiện địa lý, môi trường, BĐKH và NBD đến tài nguyên NDĐ
tại vùng đồng bằng ven biển.
- Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên NDĐ vùng Gio Linh, Quảng Trị.

- Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố địa lý tự nhiên, KTXH, môi trường,
BĐKH và NBD đến tài nguyên NDĐ.
- Mô phỏng và dự báo lượng bổ cập cho NDĐ theo các kịch bản BĐKHNBD bằng mô hình số thủy văn.
- Xác định lượng bổ cập của nước mưa, nước sông, hồ cho các TCN.


3
- Xác định mối quan hệ thủy lực giữa TCN Pleistocen và TCN Holocen, giữa
nước mưa, nước mặt với NDĐ.
- Sử dụng mô hình số NDĐ đánh giá định lượng và mô phỏng biến động mực
nước và chất lượng NDĐ theo các kịch bản ĐBKH và NBD
- Đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ vùng Gio
Linh phù hợp với những biến động về tự nhiên, KTXH, môi trường trong bối cảnh
BĐKH và NBD hiện nay.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: nước dưới đất trong 2 TCN Holocen và Pleistocen.
- Phạm vi nghiên cứu: khu vực được lựa chọn nghiên cứu là vùng đồng
bằng ven biển Gio Linh, tỉnh Quảng Trị có diện tích khoảng 204 km2, dân số 73.588
người, mật độ dân số 160 người/km2, các lĩnh vực kinh tế chủ yếu là nông nghiệp,
du lịch, dịch vụ và sản xuất công nghiệp. Phía bắc là sông Bến Hải, phía Nam là
sông Thạch Hãn, sông Hiếu, phía Đông là biển Đông và phía Tây là đồi núi, khối
bazan Vĩnh linh- Gio Linh.
- Phạm vi khoa học: trong phạm vi của luận án, những vấn đề khoa học sau
được giới hạn nghiên cứu, bao gồm:
+ Tập trung nghiên cứu tầng chứa nước đệ Tứ (Holocen và Pleistocen).
+ Diễn biến các yếu tố khí hậu trong quá khứ được đánh giá bằng chuỗi số
liệu 42 năm (1974-2016) của 3 ba trạm khí tượng (Đông Hà, Khe Sanh và A Lưới).
Số liệu quan trắc mực nước dưới đất tại công trình VB_qp, VB-qh từ năm 2012 đến
2016, mực nước sông Thạch Hãn từ năm 2012-2016. Đánh giá và dự tính tác động
tiềm tàng trên cơ sở sử dụng kịch bản BĐKH và NBD năm 2016 cho Việt Nam do

Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.
+ Biến động tài nguyên NDĐ vùng Gio Linh được đánh giá, mô phỏng thông
qua 3 đại lượng: lượng bổ cập, biến động mực nước và chất lượng nước.
+ Sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ vùng Gio Linh được đề xuất với
các không gian định hướng lồng ghép giải pháp sử dụng, giải pháp bảo vệ và giải
pháp thích ứng BĐKH và NBD.


4
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của luận án đã bổ sung những luận chứng về mối quan
hệ giữa các TCN, các thành phần tham gia vào hình thành trữ lượng nước dưới đất
và tác động tổng hợp của các yếu tố tự nhiên, KTXH, môi trường đến NDĐ tại vùng
đồng bằng ven biển Gio Linh, Quảng Trị trong bối cảnh BĐKH và NBD
4.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của luận án cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý hoạch định
chính sách phát triển về việc quy hoạch, quản lý, khai thác và sử dụng TNN tại
vùng đồng bằng ven biển Gio Linh, Quảng Trị.
5. Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Tài nguyên nước dưới đất trong các TCN đệ Tứ vùng Gio
Linh, tỉnh Quảng Trị có trữ lượng hạn chế, dễ bị tổn thương.
Luận điểm 2: Lượng bổ cập NDĐ đóng vai trò quan trọng trong hình thành
trữ lượng các TCN Đệ tứ tại vùng Gio Linh, Quảng Trị. Trong bối cảnh các TCN
này dễ bị tổn thương do tác động của các yếu tố xâm nhập mặn, cạn kiệt, BĐKH và
NBD, việc duy trì và phát triển lượng bổ cập là các giải pháp chủ yếu trong định
hướng sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ.
6. Điểm mới của luận án
Sử dụng tổ hợp các phương pháp (thực nghiệm, chi tiết hóa thống kê, mô hình
số, …) để đánh giá lượng bổ cập tự nhiên đến các TCN Đệ tứ ven biển Gio Linh,

Quảng Trị.
Chứng minh được sự biến động ranh giới mặn nhạt TCN Holocen trong vùng
nghiên cứu vẫn đang tiếp diễn do tác động BĐKH và NBD.
7. Cơ sở tài liệu, số liệu nghiên cứu của Luận án
7.1. Tài liệu tham khảo, cập nhật có nội dung liên quan đến luận án
- Các báo cáo tìm kiếm thăm dò NDĐ, thi công bãi giếng Gio Linh, bản đồ
địa chất, ĐCTV vùng Gio Linh, Đông Hà, Hồ Xá, Cam Lộ từ năm 1978 đến nay.
Gồm có: 3 Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất; 2 báo cáo nghiên cứu tài nguyên nước
dưới đất; 4 báo cáo thăm dò nước dưới đất; 2 báo cáo kết quả thi công công trình


5
khai thác nước dưới đất; 2 Báo cáo lập bản đồ địa chất; 1 báo cáo lập bản đồ
ĐCTV; 1 báo cáo về Dioxin; 1 báo cáo quy hoạch sử dụng nước.
- Kịch bản BĐKH-NBD cho Việt Nam năm 2016 cho Việt Nam năm 2016 của
Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.
- Chuỗi số liệu khí tượng tại các trạm: Đông Hà, Khe Sanh, Huế và A Lưới từ
năm 1974 đến 2017; Chuỗi số liệu thủy văn tại các trạm: Cửa Việt, Gia Vòng và Thạch
Hãn từ năm 1976 đến 2017; Số liệu trạm hải văn Cồn cỏ từ năm 1981 đến 2017.
- Niên giám thống kê tỉnh Quảng Trị 2012 và 2017; Báo cáo kinh tế xã hội
huyện Gio Linh năm 2017.
7.2. Các đề tài nghiên cứu, công trình khoa học NCS tham gia thực hiện có
liên quan đến luận án
- Đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bộ công cụ đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu và nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất và khả năng đáp ứng nhu cầu sử
dụng nước cho người dân ở các vùng ven biển Việt Nam”. Đề tài NCKH cơ bản do
Quỹ Nafosted và FWO tài trợ, mã số FWO.2011.38 (Vũ Thanh Tâm chủ trì).
- Đề tài: “Ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong điều tra đánh giá tài nguyên nước,
áp dụng vùng Gio Linh, Quảng Trị”. Đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường
(2016-2018) (Trần Thành Lê chủ trì).

7.3. Tài liệu, số liệu do luận án bổ sung, tính toán trực tiếp
Luận án tiến hành trực tiếp các công việc thí nghiệm hiện trường, quan trắc,
phân tích từ đó có kết quả tin cậy sử dụng cho việc định lượng các ảnh hưởng đến
NDĐ và đề xuất xây dựng bản đồ phân vùng khai thác bền vững nước dưới đất khu
vực tỷ lệ 1:50.000. Từ đó, đưa ra được định hướng các giải pháp khai thác sử dụng
hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất khu vực.
Bảng các số liệu do nghiên cứu sinh thực hiện:
TT

Các nội dung thực hiện

Đơn vị

Số lượng

1

Khoan địa chất thủy văn

Lỗ khoan

2

2

Quan trắc mực nước

Năm

4

3

Phân tích mẫu Clo

Mẫu

30

4

Đổ nước hố đào

Điểm

6


6

5

Thí nghiệm thấm seagage

Điểm

28

6

Hút nước thí nghiệm

Điểm

2

7

Đo địa vật lý (đo sâu điện)

Tuyến/điểm
đo

3/116

8. Cấu trúc luận án
Luận án được trình bày trong 139 trang. Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến
nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án gồm 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện tự
nhiên môi trường và BĐKH-NBD đến tài nguyên nước dưới đất.
Chương 2. Đặc điểm tài nguyên nước dưới đất và ảnh hưởng của các yếu tố
địa lý tự nhiên, KTXH, môi trường và BĐKH- NBD vùng Gio Linh, Quảng Trị.
Chương 3. Đánh giá các ảnh hưởng đến nước dưới đất và đề xuất giải pháp
sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị.


7

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG BIẾN

ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC
DƯỚI ĐẤT.
1.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu ảnh hưởng tự nhiên, môi trường
BĐKH và NBD đến nước dưới đất.
1.1.1. Trên thế giới
Trong lĩnh vực nghiên cứu biến động tài nguyên NDĐ do ảnh hưởng của
điều kiện tự nhiên, môi trường và BĐKH-NBD đã có nhiều công trình nghiên cứu
được tiến hành trên thế giới cũng như ở Việt Nam [9]. Sau đây là các nhóm và
hướng nghiên cứu điển hình:
a. Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng đến xâm nhập mặn TCN
Sherif và nnk, 1999, [10] khảo sát tác động có thể của BĐKH tới sự xâm
nhập mặn vào các TCN ven biển. Sử dụng hai TCN ven biển, một ở Ai Cập, một ở
Ấn Độ, nghiên cứu này khảo sát tác động của BĐKH tới sự xâm nhập mặn (XNM).
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, một trong các hậu quả rõ ràng của BĐKH tới tài
nguyên NDĐ là sự di chuyển nước mặn sâu vào đất liền trong các TCN ven biển.
Groen và nnk, 2000, [11] xác định quá trình muối hóa TCN ven biển qua
việc phân tích thành phần đồng vị và mô hình khuếch tán. Quá trình XNM bởi nước
biển cổ phân bố trong trầm tích ven biển ở Suriname được phân tích bằng việc sử
dụng phương pháp đồng vị 37Cl và mô hình khuếch tán.
Bobba và nnk, 2002 [12] phân tích các tác động của các hoạt động con người
và thay đổi mực nước biển tới biên mặn nhạt ở đồng bằng Godavari (Ấn Độ). Quá
trình XNM được mô phỏng bằng mô hình SUTRA (Saturated-Unsaturated
TRAnsport). Các thông số tự nhiên, mực nước ban đầu và các điều kiện biên của
đồng bằng được xác định dựa vào số liệu thực địa. Mô hình NDĐ trạng thái ổn định
được xây dựng và hiệu chỉnh dựa vào giá trị mực nước quan trắc. Các điều kiện ban
đầu và điều kiện biên sau khi hiệu chỉnh mô hình được dùng để đánh giá mực nước
trạng thái ổn định. Những thay đổi trong phân bố mực nước áp lực dưới các điều
kiện bổ cập và thoát được tính toán và vị trí biên mặn nhạt hiện hữu được dự báo.
Phân bố mực nước áp lực được đánh giá thông qua sự mô phỏng kéo dài 20 năm.

8
Kết quả chỉ ra rằng XNM tiến vào sâu trong đất liền liên tục và đáng kể nếu giữ
nguyên mức độ khai thác.
Ảnh hưởng của khai thác NDĐ đến XNM ở đồng bằng Burdekin, Australia
được Narayan (2004) xem xét. Kết quả nghiên cứu chỉ ra nguyên nhân chính là do
khai thác nước quá mức với 1.800 máy bơm hút nước phục vụ tưới [13].
Demirel, 2006, [14] chỉ ra nghiên cứu nguyên nhân chính của XNM NDĐ ở
một vùng công nghiệp ven biển ở Mersin (Thổ Nhĩ Kỳ) là do khai thác không hợp
lý. Kết quả phân tích cấu trúc ĐCTV, nguồn bổ cập và cân bằng giữa lưu lượng
khai thác cho phép và lưu lượng khai thác thống kê qua các năm là cơ sở tính toán
tốc độ XNM.
Khomine, 2011 [15] sử dụng phương pháp mô hình số nghiên cứu giải
pháp hạn chế quá trình XNM ở vùng ven biển Syria. Quá trình khai thác nước quá
mức đã làm cho nước biển xâm nhập vào các TCN. Trữ lượng tiềm năng và chất
lượng của NDĐ được đánh giá. Giải pháp đặt hệ thống lỗ khoan ép được đề xuất
nhằm cải thiện và hạn chế quá trình XNM vào nước biển.
b. Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng đến bổ cập cho NDĐ.
Fayer và nnk (1996) [16] đánh giá sự phân bố của lượng bổ cập tự nhiên ở
vùng Hanford, Tây Nam bang Washington, Hoa Kỳ. GIS được sử dụng để phân loại
đất, lớp phủ thực vật và xác định giá trị bổ cập thích hợp cho từng loại đất.
Nicholson và nnk (1997) [17] sử dung mô hình khí tượng Lettau tính toán
cân bằng nước ở Châu Phi. Bộ số liệu quan trắc trong 60 năm của gần 1400 trạm đo
mưa được sử dụng. Kết quả cho thấy sự thay đổi hàng năm của lượng bốc thoát hơi
nước, dòng chảy mặt và bốc hơi của đất.
Stone và nnk (2001) [18] kết hợp phân tích GIS, mô hình dòng chảy mặt thực
nghiệm và tính toán cân bằng nước để đánh giá lượng bổ cập trong lưu vực ở vùng
Great Basin, Tây Nam Hoa Kỳ.
Jyrkama và nnk (2002) [19] đã phát triển một phương pháp để kết hợp với
mô hình thủy văn HELP3 nhằm đưa ra điều kiện biên về lượng bổ cập chi tiết cho

mô hình NDĐ. Mô hình sử dụng lượng mưa và nhiệt độ hàng ngày cùng với các dữ
liệu về sử dụng đất, lớp phủ thực vật và thổ nhưỡng.


9
Alemaw và nnk (2003) [20] đã ứng dụng mô hình thủy văn nền tảng GIS để
đánh giá lượng thoát hơi từ đất, bốc thoát hơi thực tế và dòng chảy mặt theo mùa ở
khu vực phía Nam Châu Phi. Mô hình được xây dựng dựa trên việc xem xét các quá
trình diễn ra ở lớp bề mặt và sát mặt cũng như đánh giá sự thay đổi theo không gian
và thời gian của các thành phần cân bằng nước của mỗi thành phần thủy văn tại mỗi
ô lưới trên toàn vùng nghiên cứu.
Brunner và nnk (2004) [21] phát triển phương pháp xây dựng bản đồ lượng
bổ cập cho 2 khu vực ở Botswana, Nam Phi. Sự phân bố tương quan của lượng bổ
cập thu được bằng cách sử dụng phương pháp cân bằng nước bề mặt, có hiệu chỉnh
lượng bổ cập bằng phương pháp cân bằng Clorua. Một thuật toán đơn giản được sử
dụng để đánh giá lượng bốc thoát hơi nước có tính đến tác nhân bức xạ hàng ngày
và hệ số bốc hơi. Các hệ số tương quan giữa các giá trị lượng bổ cập được xác định
dựa trên mô hình cân bằng nước và phương pháp cân bằng Clorua. Các hệ số tương
quan này là cơ sở để xây dựng bản đồ lượng bổ cập.
Allen và nnk (2004) [22] sử dụng TCN Grand Forks, ở phía Nam British
Columbia, Canada để mô phỏng tính nhạy cảm của TCN với những thay đổi của
lượng bổ cập và mực nước sông theo các kịch bản khí hậu của vùng này. Kết quả
chỉ ra rằng những thay đổi của lượng bổ cập vào TCN trong mô hình trạng thái ổn
định dưới các kịch bản BĐKH khác nhau có tác động nhỏ hơn tác động của thay đổi
cao độ mực nước trong các sông Kettle và Granby.
Brouyere, (2004) [23] sử dụng mô hình tích hợp thủy văn (MOHISE) để
nghiên cứu tác động của BĐKH tới chu kỳ thủy văn trong các bồn chứa nước ở Bỉ.
Mô hình này xem xét hầu hết các quá trình thủy văn theo cách phù hợp về mặt tự
nhiên, dòng chảy NDĐ được mô phỏng theo cách phần tử hữu hạn phân bố không
gian.

Szilagyi và nnk (2005) [24] đánh giá lượng bổ cập trung bình năm dài hạn
cho NDĐ ở Nebraska bằng giải pháp sử dụng các lớp bản đồ GIS về sử dụng đất,
địa hình, lượng bổ cập cơ sở, lượng bổ cập tiềm năng và các dữ liệu khí tượng
hàng tháng.
Holman (2006) [25] mô tả cách tiếp cận tổng hợp để đánh giá các tác động
của BĐKH và KTXH tới lượng bổ cập NDĐ tại Đông Anglia, Anh. Các yếu tố ảnh


10
hưởng tới lượng bổ cập NDĐ được xác định bao gồm chế độ nhiệt độ và mưa, ngập
lụt ven biển, đô thị hóa và trồng rừng.
Mall (2006) [26] khảo sát tiềm năng phát triển bền vững tài nguyên nước mặt
và NDĐ dưới các áp lực của BĐKH và các nghiên cứu cần thiết trong tương lai ở
Ấn Độ. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, tại Ấn Độ, nhu cầu nước đã ra tăng nhiều
lần trong các năm do đô thị hóa, mở rộng nông nghiệp, phát triển công nghiệp và
kinh tế. Hiện nay, thay đổi trong cách thu hoạch, sử dụng đất, khai thác quá mức
NDĐ, tưới tiêu đang làm thay đổi chu kỳ thủy văn trong nhiều vùng khí hậu và lưu
vực sông ở quốc gia này.
Ranjan (2006) [27] đánh giá tác động của BĐKH tới tài nguyên NDĐ, đặc
biệt là sự XNM trong các TCN ven biển. Các đánh giá sử dụng mô hình khí hậu
Hadley Centre, HadCM3 với các kịch bản phát xạ cao và thấp (SRES A2 and B2)
trong giai đoạn 2000–2099. Các tác động do tổn thất tài nguyên NDĐ tới các hoạt
động kinh tế xã hội được xem xét theo hai kịch bản BĐKH.
c. Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng đến NDĐ bằng liên kết các mô hình
khí hậu với mô hình NDĐ.
Scibek và Allen (2006) [28] triển khai một phương pháp liên kết các mô hình
khí hậu với các mô hình NDĐ để đánh giá các tác động BĐKH tới tài nguyên NDĐ
tại vùng phía nam British Columbia, Canada. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, các
dự báo khí hậu tương lai được chi tiết hóa từ mô hình CGCM1 cho kết quả lượng bổ
cập nhiều hơn vào TCN không áp trong thời gian từ mùa xuân đến mùa hè. Tuy

nhiên tác động toàn bộ của lượng bổ cập tới cân bằng nước là nhỏ vì tương tác giữa
TCN với sông và lượng bổ cập từ sông chiếm ưu thế.
Woldeamlak và nnk (2007) [29] mô phỏng các tác động của BĐKH tới hệ
thống NDĐ ở lưu vực Grote-Nete, Vương quốc Bỉ. Kết quả nghiên cứu cho thấy
không có bổ cập trong mùa hè do lượng bốc hơi cao và lượng mưa thấp. Mực NDĐ
trung bình hàng năm giảm 0,5m, giảm lớn nhất 3,1m ở phần Đông của cao nguyên
Campine, đe dọa các hệ sinh thái thủy vực, rừng tự nhiên và sản xuất nông nghiệp.
Hsu và nnk (2007) [30] sử dụng cách tiếp cận mô hình số để đánh giá phản
ứng của hệ thống NDĐ với sự thay đổi của khí hậu để quản lý hiệu quản tài nguyên
NDĐ ở đồng bằng Pingtung, Đài Loan. Một mô hình ĐCTV được xây dựng dựa


11
trên các thông tin địa chất, ĐCTV, và thủy địa hóa. Kết quả áp dụng mô hình hồi
quy tuyến tính của lượng mưa cho hai thập kỷ tới đã chỉ ra rằng việc giảm mực
NDĐ ở phần thượng lưu đồng bằng là một cảnh báo đối với việc giảm lượng NDĐ
dưới áp lực của BĐKH, và việc mở rộng của vùng mực NDĐ bị hạ thấp về phía
biển là dấu hiệu của sự suy giảm số lượng và chất lượng trong tương lai.
Fu và nnk (2007) [31] sử dụng ArcGIS Geostatistical Analyst đánh giá tác
động của BĐKH toàn cầu tới chế độ thủy văn lưu vực sông Spokane. Các kết quả
chỉ ra rằng tăng lượng mưa 30% làm lượng dòng chảy tăng 50% ở nhiệt độ bình
thường, tuy nhiên nếu nhiệt độ không khí trung bình năm cao hơn bình thường
1,5oC thì lượng dòng chảy chỉ tăng 20–30%. Ngược lại, lượng mưa giảm 20% dẫn
đến giảm lượng dòng chảy nhỏ hơn 25–30% ở nhiệt độ bình thường, nhưng lượng
dòng chảy giảm 45% nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bình thường 1.5°C.
Toews (2007) [32] mô phỏng các tác động của BĐKH tới nguồn bổ cập
NDĐ tại vùng sa mạc và bán sa mạc nam Okanagan, British Columbia, Hoa Kỳ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy nhu cầu nước theo mùa và tưới tiêu nông nghiệp gia
tăng sẽ tạo thêm áp lực sử dụng nước trong vùng. Một mô hình NDĐ trạng thái
không ổn định xây dựng bằng MODFLOW mô phỏng sự gia tăng mực NDĐ trong

các giai đoạn thời gian tương lai chủ yếu do tưới gây ra. Lượng bổ cập theo không
gian cũng được sử dụng trong mô hình NDĐ để xác định vùng ảnh hưởng do khai
thác nước. Kết quả nghiên cứu được khuyến nghị lồng ghép trong quy hoạch vùng.
Nhận xét chung:
Kết quả tổng quan các công trình nghiên cứu trên thế giới có liên quan tới đề
tài luận án cho thấy:
- Các nghiên cứu XNM của TCN do ảnh hưởng điều kiện địa lý, môi trường
và BĐKH-NBD đã chỉ ra các nguyên nhân chính dẫn tới XNM cho TCN ven biển
là: cấu trúc địa chất, ĐCTV, do khai thác quá mức, thay đổi điều kiện bổ cập, miền
thoát. Hướng nghiên cứu này được thực hiện thử nghiệm tại Hà Lan, Úc, Ấn Độ,...
- Các nghiên cứu bổ cập NDĐ do ảnh hưởng điều kiện địa lý, môi trường và
BĐKH-NBD tập trung vào nghiên cứu phân loại đất, thảm phủ thực vật, mưa, nhiệt
độ, bốc thoát hơi nước, tính toán cân bằng, GIS và mô hình số độ cao. Tính toán