Ảnh hưởng của khai thác nước dưới đất đến xâm nhập mặn và lún mặt đất, áp dụng cho tỉnh Trà Vinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

HUỲNH VĂN HIỆP

ẢNH HƢỞNG CỦA KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI ĐẤT
ĐẾN XÂM NHẬP MẶN VÀ LÚN MẶT ĐẤT, ÁP
DỤNG CHO TỈNH TRÀ VINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

HUỲNH VĂN HIỆP

ẢNH HƢỞNG CỦA KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI ĐẤT
ĐẾN XÂM NHẬP MẶN VÀ LÚN MẶT ĐẤT, ÁP
DỤNG CHO TỈNH TRÀ VINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số
: 62.58.02.02

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hƣớng dẫn khoa học:
1. GS.TS Nguyễn Thế Hùng

2. TS Phạm Văn Long

Đà Nẵng - 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện, dƣới sự
hƣớng dẫn khoa học của GS.TS Nguyễn Thế Hùng (Khoa Xây dựng Thủy lợi-Thủy
điện, trƣờng Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng) và TS. Phạm Văn Long (Công
ty cổ phần tƣ vấn xây dựng Vina Mekong TP. Hồ Chí Minh).
Tôi cam đoan các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung
thực và không sao chép từ bất kỳ luận án nào khác. Một số kết quả nghiên cứu là
thành quả của tập thể và đã đƣợc các đồng tác giả đồng ý cho sử dụng. Mọi trích
dẫn đều có ghi nguồn gốc xuất xứ rõ ràng và đầy đủ.
Tác giả

NCS Huỳnh Văn Hiệp


-i-

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU .................................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ viii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................ 1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ........................................................................ 2

3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................... 2
4. NỘI DUNG LUẬN ÁN ............................................................................... 2
5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 3
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN ...................................................................... 3
7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .............................................. 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỤT LÚN MẶT ĐẤT VÀ XÂM NHẬP MẶN
DO KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI ĐẤT ....................................................................6
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................... 6
1.2 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ SỤT LÚN MẶT ĐẤT VÀ XÂM NHẬP MẶN
....................................................................................................................... 8
1.2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu về sụt lún mặt đất ......................................8
1.2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn vào tầng chứa nƣớc ........14
1.3 NHẬN XÉT VỀ SỤT LÚN MẶT ĐẤT VÀ XÂM NHẬP MẶN ............... 18
1.3.1 Nhận xét về sụt lún mặt đất ..............................................................................18
1.3.2 Nhận xét về xâm nhập mặn ..............................................................................19
CHƢƠNG 2: CƠ CHẾ GÂY LÚN MẶT ĐẤT VÀ HỆ PHƢƠNG TRÌNH VI
PHÂN XÂM NHẬP MẶN ......................................................................................22
2.1 CƠ CHẾ GÂY LÚN MẶT ĐẤT DO KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI ĐẤT ... 22
2.2 HỆ PHƢƠNG TRÌNH VI PHÂN VỀ SỰ XÂM NHẬP NƢỚC MẶN DƢỚI
ĐẤT Ở VÙNG VEN BIỂN ........................................................................... 25
2.2.1 Mô hình toán của dòng nƣớc dƣới đất .............................................................25
2.2.2. Mô hình xâm nhập mặn...................................................................................35
2.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2....................................................................................43
CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỤT LÚN MẶT ĐẤT VÀ
GIẢI HỆ PHƢƠNG TRÌNH VI PHÂN XÂM NHẬP MẶN...............................43
3.1 CÔNG THỨC TÍNH TOÁN SỤT LÚN MẶT ĐẤT ................................. 44


-ii-

3.1.1. Lý thuyết cố kết một chiều của lớp sét ...........................................................44
3.1.2 Công thức tính toán lún do khai thác nƣớc dƣới đất ........................................45
3.2 GIẢI PHƢƠNG TRÌNH VI PHÂN XÂM NHẬP MẶN VÀO TẦNG CHỨA
NƢỚC DƢỚI ĐẤT VEN BIỂN ..................................................................... 48
3.2.1. Giới thiệu về việc lựa chọn và sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn .........48
3.2.2. Ứng dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn giải các hệ phƣơng trình vi phân của
mặt phân cách ............................................................................................................51
3.3 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHƢƠNG TRÌNH TÍNH ............................................ 66
3.3.2.Tính các hệ số hình dạng tam giác ...................................................................67
3.3.3. Lập ma trận chỉ điểm.......................................................................................69
3.3.4. Thiết lập ma trận hệ thống ..............................................................................69
3.3.5. Giải hệ phƣơng trình đại số ............................................................................69
3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ......................................................................... 69
CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ SỤT LÚN MẶT ĐẤT VÀ XÂM NHẬP
MẶN VÀO TẦNG CHỨA NƢỚC VÙNG VEN BIỂN TỈNH TRÀ VINH DO
KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI ĐẤT .........................................................................71
4.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU ...................................... 71
4.1.1 Vị trí địa lý .......................................................................................................71
4.1.2 Hiện trạng khai thác nƣớc dƣới đất ..................................................................72
4.1.2.1. Tổng lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất ............................................................72
4.1.2.2. Số lƣợng giếng khai thác ..............................................................................75
4.1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn ..............................................................................76
4.1.4. Đặc điểm địa chất công trình ..........................................................................79
4.2 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ SỤT LÚN MẶT ĐẤT DO KHAI THÁC NƢỚC
DƢỚI ĐẤT ................................................................................................... 80
4.3 TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN DO KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI ĐẤT
VEN BIỂN KHU VỰC TỈNH TRÀ VINH ..................................................... 86
4.3.1. Giải bài toán theo hai chiều ngang bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn ........87
4.3.2. Kiểm tra chƣơng trình tính ............................................................................102
4.3.3 Tính toán xâm nhập mặn vào tầng chứa nƣớc dƣới đất pleistocene giữa-trên

(qp2-3) khu vực ven biển tỉnh Trà Vinh...................................................................106
4.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 ....................................................................... 118
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................120
1. KẾT LUẬN VỀ SỤT LÚN MẶT ĐẤT .................................................... 120


-iii-

2. KẾT LUẬN VỀ XÂM NHẬP MẶN ........................................................ 120
3. KIẾN NGHỊ ............................................................................................ 121
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...........................................123
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................124
PHỤ LỤC ...............................................................................................................138


-iv-

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU
Kí hiệu
a
A

b
Cc
CR
Cr
Cv
E
e0
h

hbandau

hi
hf
If
Is

Kv
Kx
Ky
n
Q
qf
qs

RR
Sa
Scf
Si
Soed
S0
Sof
Sos
Ss

St
T

Tv
t

U
Uh
Uv

Đơn vị
m2/T
m2
m
m2/năm
T/m2
m
m
m
m
m
m
m/ngày
m/ngày
m/ngày
%
3
m /ngày
m2/ngày
m2/ngày
m
m
m
m
1/m

m
ngày
-

Giải thích ý nghĩa
Hệ số nén của đất
Diện tích mặt cắt ngang
Chiều dày lớp cát (tầng chứa nƣớc)
Chỉ số nén của đất
Tỷ số nén của đất
Chỉ số nở của đất
Hệ số cố kết đứng
Mô đun biến dạng của đất
Hệ số rỗng của đất ban đầu
Chiều sâu mặt phân cách
Chiều sâu mặt phân cách ban đầu
Chiều dày lớp đất tính toán
Chiều cao mực nƣớc dƣới đất
Lƣợng cung cấp nƣớc ngọt
Lƣợng cung cấp nƣớc mặn
Hệ số thấm đứng
Hệ số thấm theo phƣơng x
Hệ số thấm theo phƣơng y
Độ rỗng của tầng chứa nƣớc
Lƣu lƣợng khai thác
Lƣu lƣợng riêng của dòng chảy trong vùng nƣớc
ngọt
Lƣu lƣợng riêng của dòng chảy trong vùng nƣớc mặn
Tỷ số nén lại của đất
Độ lún của lớp cát

Độ lún cố kết sơ cấp cuối cùng
Độ lún tức thời
Độ lún cố kết sơ cấp trong điều kiện nén lún một
chiều (không nở hông)
Độ trữ nƣớc riêng
Độ trữ nƣớc riêng của nƣớc ngọt
Độ trữ nƣớc riêng của nƣớc mặn
Hệ số nhả nƣớc đàn hồi
Độ lún cố kết theo thời gian
Hệ số dẫn truyền của tầng thấm
Nhân tố thời gian
Thời gian
Độ cố kết chung
Mức độ cố kết theo phƣơng ngang
Mức độ cố kết theo phƣơng đứng


-v-

u
uf
u0
Vw
Vs
v
z


đn
f

s

w

H
f

s

 'p
'v0

'vf

f
s

ω

T/m2
T/m2
T/m2
m/ngày
m/ngày
m/ngày
m
T/m3
T/m3
T/m3

T/m3
T/m3
m
T/m3
T/m3
T/m2
T/m2
T/m2
m
m
%

Áp lực lỗ rỗng
Áp lực nƣớc lỗ rỗng ở thời điểm cuối cùng
Áp lực nƣớc lỗ rỗng ở thời điểm ban đầu
Vận tốc trung bình của chất lỏng
Vận tốc trung bình của thể rắn
Vận tốc dòng chảy
Mực nƣớc sông hoặc biển
Trọng lƣợng riêng của nƣớc
Trọng lƣợng riêng đẩy nổi
Trọng lƣợng riêng của nƣớc ngọt
Trọng lƣợng riêng của nƣớc mặn
Trọng lƣợng riêng tự nhiên của đất
Tỷ trọng của đất
Độ sụt giảm cột nƣớc
Mật độ của nƣớc ngọt
Mật độ của nƣớc mặn
Ứng suất tiền cố kết
Ứng suất bản thân hữu hiệu

Ứng suất hữu hiệu cuối cùng
Cột nƣớc thủy lực nƣớc ngọt
Cột nƣớc thủy lực nƣớc mặn
Độ ẩm của đất


-vi-

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất ở một số nƣớc châu Á ................9
Bảng 4.1. Tổng lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất theo đơn vị hành chính...................72
Bảng 4.2. Tổng lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất theo các tầng chứa nƣớc ................73
Bảng 4.3.Tổng lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất theo mục đích sử dụng ...................74
Bảng 4.4. Số lƣợng và mật độ giếng khai thác phân chia theo đơn vị ......................75
Bảng 4.5. Số lƣợng và mật độ giếng khai thác phân chia theo tầng chứa nƣớc .......76
Bảng 4.6. Các tầng chứa nƣớc và cách nƣớc của khu vực tỉnh Trà Vinh .................78
Bảng 4.7. Chiều dày phân bố và chiều dày các tầng chứa nƣớc ...............................79
Bảng 4.8. Thông số địa chất thủy văn .......................................................................79
Bảng 4.9. Chỉ tiêu cơ lí đất........................................................................................81
Bảng 4.10. Giá trị tính toán các chỉ tiêu cơ lí đất......................................................81
Bảng 4.11.Giá trị mực nƣớc và mực nƣớc hạ thấp (m) trung bình năm tại tầng qp3
của giếng quan trắc Q404020 ....................................................................................81
Bảng 4.12. Kết quả tính toán lún của lớp bùn sét .....................................................82
Bảng 4.13. Kết quả tính lún của lớp cát ....................................................................82
Bảng 4.14. Bảng tổng hợp tính lún mặt đất (cm) ......................................................82
Bảng 4.15. Mực nƣớc trung bình (m) vào mùa kiệt năm 2025 trên sông Cổ Chiên và
Hậu khu vực tỉnh Trà Vinh .......................................................................................89
Bảng 4.16. Độ mặn trung bình (g/l) vào mùa kiệt năm 2025 trên sông Cổ Chiên và
sông Hậu khu vực tỉnh Trà Vinh ...............................................................................89
Bảng 4.17. Mực nƣớc và độ mặn trung bình trên sông Cổ Chiên và Hậu vào mùa

kiệt năm 2025 ............................................................................................................90
Bảng 4.18. Giá trị cột nƣớc ngọt và độ sâu mặt phân cách ban đầu (m) ..................91
Bảng 4.19. Giá trị cột nƣớc ngọt và độ sâu mặt phân cách ban đầu (m) ..................92
Bảng 4.20. Giá trị cột nƣớc ngọt và độ sâu mặt phân cách ban đầu (m) ..................92
Bảng 4.21.Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại giếng Q1
...................................................................................................................................93
Bảng 4.22. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại giếng Q2
...................................................................................................................................93
Bảng 4.23. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại giếng
biên AB .....................................................................................................................93
Bảng 4.24. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại mặt cắt II (từ sông Hậu vào đất liền).......................................................................................97
Bảng 4.25. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại mặt cắt II (từ sông Cổ Chiên vào đất liền) ..............................................................................97
Bảng 4.26. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại mặt cắt
II-II (từ sông Hậu vào đất liền) .................................................................................97
Bảng 4.27. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại mặt cắt
II-II (từ sông Cổ Chiên vào đất liền) .........................................................................98
Bảng 4.28. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại mặt cắt
III-III (từ biển vào đất liền) .......................................................................................98


-vii-

Bảng 4.29. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) tại mặt cắt
IV-IV (từ biển vào đất liền) ......................................................................................99
Bảng 4.30. Giá trị dịch chuyển ranh mặn (m) so với vị trí chân nêm mặn theo thời
gian (ngày)...............................................................................................................101
Bảng 4.31. Kết quả tính toán vị trí chân nêm mặn theo các phƣơng pháp .............105
Bảng 4.32. Số lƣợng giếng khoan ...........................................................................107
Bảng 4.33. Giá trị cột nƣớc ngọt và độ sâu mặt phân cách ban đầu (m) ................110
Bảng 4.34. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) dọc theo

sông Hậu ..................................................................................................................112
Bảng 4.35. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) mặt cắt I-I
.................................................................................................................................112
Bảng 4.36. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) mặt cắt II-II
.................................................................................................................................113
Bảng 4.37. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) mặt cắt IIIIII .............................................................................................................................113
Bảng 4.38. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách (m) theo thời gian (ngày) dọc theo
sông Cổ Chiên .........................................................................................................114
Bảng 4.39. Giá trị dịch chuyển ranh mặn so với vị trí của chân nêm mặn theo thời
gian ..........................................................................................................................117


-viii-

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Vùng khuếch tán giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn ..........................................6
Hình 1. 2. Mặt cắt tiêu biểu của việc khai thác vùng nƣớc dƣới đất ven biển ............7
Hình 1.3. Mô phỏng mặt cắt thẳng đứng của vùng chuyển tiếp giữa nƣớc ngọt và
nƣớc mặn. ....................................................................................................................7
Hình 1.4. Vị trí có sụt lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất ở khu vực châu Á .....9
Hình 1.5. Tốc độ lún trung bình và lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất TP. Thƣợng HảiTrung Quốc ...............................................................................................................10
Hình 1.6. Biểu đồ hạ thấp mực nƣớc và tốc độ lún giai đoạn (2006÷2010). ............13
Hình 2.1. Sơ đồ áp lực cho một tầng chứa nƣớc có áp và không áp .........................23
Hình 2.2. Mối quan hệ giữa sự thay đổi mực nƣớc tác động tới sụt lún mặt đất và
nén không đàn hồi. ....................................................................................................24
Hình 2.3. Sơ đồ hóa các quá trình lún chính trong tầng chứa nƣớc dƣới đất phía trên
và tầng chứa nƣớc dƣới đất (có áp) sâu hơn. ............................................................25
Hình 2.4. Dòng chảy xuyên qua ống cát ...................................................................26
Hình 2.5. Vận động của nƣớc trong tầng chứa nƣớc không đồng nhất ....................27
Hình 2.6. Thể tích kiểm soát của dòng thấm ............................................................29

Hình 2.7. Mặt cắt tiêu biểu của vùng nƣớc dƣới đất ven biển khi có sự khai thác
nƣớc ngọt ...................................................................................................................36
Hình 2.8. Mặt tiếp giáp giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn ..............................................37
Hình 2.9. Tầng thấm..................................................................................................39
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện ứng suất tại chỗ giao nhau giữa tầng chứa nƣớc và mặt
tiếp xúc ......................................................................................................................44
Hình 3.2. Các giá trị f, h nội suy theo x, y. ...............................................................51
Hình 3.3. Sơ đồ lƣới với phần tử tam giác ................................................................52
Hình 3.4. Các đoạn biên của phần tử ........................................................................56
Hình 3.5. Vị trí các điểm nguồn ................................................................................58
Hình 3.6. Sơ đồ khối của bài toán .............................................................................68
Hình 4.1. Vị trí ranh giới địa chính tỉnh Trà Vinh ....................................................72


-ix-

Hình 4.2. Tỷ lệ nƣớc dƣới đất khai thác theo đơn vị hành chính..............................73
Hình 4.3. Tỷ lệ nƣớc dƣới đất khai thác theo tầng chứa nƣớc ..................................74
Hình 4.4. Tỷ lệ nƣớc dƣới đất khai thác theo mục đích sử dụng ..............................75
Hình 4.5. Bản đồ địa chất thủy văn tỉnh Trà Vinh ....................................................76
Hình 4.6. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến I-I ...........................................................77
Hình 4.7. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến II-II.........................................................77
Hình 4.8. Mực nƣớc hạ thấp trung bình tại các giếng quan trắc Quốc gia giai đoạn
1995÷2016 ứng với từng tầng địa chất .....................................................................79
Hình 4.9. Mặt cắt địa chất hƣớng Đông-Tây ............................................................80
Hình 4.10. Mặt cắt địa chất hƣớng Nam-Bắc ...........................................................80
Hình 4.11. Mực nƣớc hạ thấp trung bình tại trạm quan trắc Quốc gia .....................81
Hình 4.12. Quan hệ giữa hạ thấp mực nƣớc dƣới đất và độ lún ...............................83
Hình 4.13. Độ lún theo thời gian ...............................................................................83
Hình 4.14. Tốc độ sụt lún do nén ép tại Đồng bằng sông Cửu Long (2006 ÷2010) 85

Hình 4.15. Độ lún tích lũy theo mô hình do sự khai thác nƣớc dƣới đất gây ra trong
suốt 25 năm từ năm 1991÷2016. ...............................................................................85
Hình 4.16. Tốc độ lún trung bình năm và mức giảm cột áp thủy lực cho mỗi giai
đoạn 5 năm tại các điểm nghiên cứu ở Đồng bằng sông Cửu Long .........................86
Hình 4.17. Miền tính toán với các phần tử tứ giác khoảng cách các nút 100m ........87
Hình 4.18. Sơ đồ tính trong mô hình Delta cho khu vực Trà Vinh ..........................88
Hình 4.19. Sơ đồ tính, bố trí giếng khai thác khu vực nghiên cứu ...........................90
Hình 4.20. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt qua giếng Q1
...................................................................................................................................95
Hình 4.21. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt qua giếng Q2
...................................................................................................................................95
Hình 4.22. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt qua giếng
AB .............................................................................................................................95
Hình 4.23. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt I-I .............98
Hình 4.24. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt I-I .............98


-x-

Hình 4.25. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt II-II ...........99
Hình 4.26. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt II-II ...........99
Hình 4.27. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt III-III ......100
Hình 4.28. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian tại mặt cắt IV-IV......100
Hình 4.29. Sơ đồ bố trí giếng bơm khai thác ..........................................................103
Hình 4.30. Sự dịch chuyển của nêm mặn................................................................104
Hình 4.31. Sơ đồ khu vực nghiên cứu.....................................................................106
Hình 4.32. Sơ đồ bố trí giếng khai thác khu vực nghiên cứu .................................107
Hình 4.33. Sơ đồ tính, bố trí giếng khai thác khu vực nghiên cứu .........................110
Hình 4.34. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian dọc theo sông Hậu ...115
Hình 4.35. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian dọc theo mặt cắt I-I ..115

Hình 4.36. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian dọc theo ...................116
Hình 4.37. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian dọc theo mặt cắt III-III
.................................................................................................................................116
Hình 4.38. Vị trí và chiều sâu mặt phân cách theo thời gian dọc theo sông Cổ Chiên
.................................................................................................................................117


-1-

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Tài nguyên nƣớc đóng một vai trò đặc biệt quan trọng, là nhân tố quyết định
sự tồn tại và phát triển bền vững của mỗi quốc gia. Kể từ đầu thế kỷ 20, lƣợng nƣớc
tiêu thụ toàn cầu tăng 7 lần, chủ yếu do sự gia tăng dân số và nhu cầu về nƣớc của
từng cá nhân đã làm cho nguồn nƣớc đang ngày càng trở nên khan hiếm và quan
trọng trong thế kỷ 21. Hiện trên thế giới có 2,5 tỷ ngƣời, chiếm hơn 1/3 dân số toàn
cầu đang trong tình trạng thiếu nƣớc nghiêm trọng và đánh giá đến năm 2030 lƣợng
nƣớc toàn cầu sẽ giảm đến 40% [21], [25]. Nƣớc mặt và nƣớc dƣới đất là nguồn tài
nguyên để phục vụ cho việc cấp nƣớc sinh hoạt và các mục đích kinh tế-xã hội
khác. Để phục vụ nhu cầu nƣớc đó thì nhiều nƣớc trên Thế giới và Việt Nam đã sử
dụng nguồn nƣớc dƣới đất. Tuy nhiên, nếu khai thác nguồn nƣớc dƣới đất quá mức
dự trữ nó sẽ gây ra tác động bất lợi nhƣ mực nƣớc dƣới đất bị hạ thấp dẫn tới sụt lún
mặt đất và xâm nhập mặn sâu vào đất liền [92].
Cùng với đó thì nƣớc dƣới đất ở Đồng bằng sông Cửu Long đã đƣợc khai
thác từ 60 năm nay và ngày càng tăng, nhất là sau năm 1975 [10]. Nƣớc dƣới đất ở
khu vực này khá dồi dào, tổng trữ lƣợng khai thác tiềm năng nƣớc ngọt là
22.512.989m3/ngày, trong đó trữ lƣợng khai thác an toàn là 4.502.598m3/ngày, chủ
yếu khai thác ở tầng nƣớc Pleistocene giữa-trên và Holocene [22]. Khai thác nƣớc
dƣới đất đã gây nên sụt lún ở Đồng bằng sông Cửu Long trung bình xấp xỉ 0,18m
trong vòng 25 năm qua, tốc độ sụt lún hiện tại đã vƣợt quá 0,025m/năm bằng

2,5m/thế kỉ lớn hơn nƣớc biển dâng (biến đổi khí hậu) xấp xỉ 0,5m/thế kỉ và tốc độ
sụt lún lớn hơn khả năng bồi lắng trầm tích tự nhiên của sông Mekong [15]. Lún
đáng kể nhất là tại Thành phố Cần Thơ xấp xỉ 0,017m/năm tính từ giai đoạn
1993÷2013 [75].
Song song đó, việc khai thác nƣớc dƣới đất ở vùng ven biển thì nguồn nƣớc
dƣới đất nằm tiếp giáp với nguồn nƣớc biển nên thƣờng tồn tại một ranh giới giữa
vùng nƣớc ngọt và vùng nƣớc mặn. Trong quá trình khai thác lƣợng nƣớc ngọt đƣợc
thay thế bởi lƣợng nƣớc mặn và sự xâm nhập của nƣớc biển vào sâu trong đất liền


-2-

có thể ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc của giếng bơm. Chính vì thế, việc khai thác
nƣớc dƣới đất ở các khu vực ven biển là vấn đề nhạy cảm và cần quản lý thận trọng
nếu chất lƣợng nƣớc suy thoái là do sự xâm lấn của nƣớc biển [100]. Để chống lại
những tình huống này, các mô hình quản lý nƣớc mặn xâm nhập cần phải đƣợc thực
hiện để thiết kế các chiến lƣợc khai thác nƣớc dƣới đất tối ƣu và bền vững [101]. Để
quy hoạch khai thác, phát triển và bảo vệ bền vững tài nguyên nƣớc dƣới đất thì các
nhà quản lý luôn cần có những hoạch định mang tính chiến lƣợc trên những luận
chứng có độ tin cậy và độ chính xác cao nhất về mặt khoa học, hợp lý nhất về mặt
kinh tế.
Đối với tỉnh Trà Vinh nằm ở giữa hai con sông Cổ Chiên, sông Hậu và một
mặt giáp biển Đông (dài 65km) nên việc nghiên cứu khai thác nguồn nƣớc dƣới đất
ven biển là một yêu cầu thực tế hết sức cần thiết; đặc biệt là ở những vùng mà việc
khai thác nguồn nƣớc mặt bị hạn chế về chất lƣợng và chi phí khai thác quá cao.
Hơn thế nữa, Trà Vinh là một tỉnh ven biển, ở đó nguồn nƣớc cung cấp chủ yếu từ
việc khai thác nƣớc dƣới đất để cung cấp nƣớc cho sinh hoạt, công nghiệp và nông
nghiệp. Chính vì vậy, việc đánh giá mức độ lún mặt đất và xâm nhập mặn vào tầng
chứa nƣớc dƣới đất là vấn đề cấp thiết hiện nay.

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Đánh giá hiện trạng khai thác nguồn nƣớc dƣới đất, xác định lƣu lƣợng khai
thác nƣớc dƣới đất tại từng vị trí cụ thể của khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá sự biến động mực nƣớc thay đổi theo thời gian tại khu vực nghiên
cứu.
- Đánh giá mức độ sụt lún mặt đất và xâm nhập mặn trong khu vực nghiên
cứu.

3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Vấn đề sụt lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất trong toàn tỉnh Trà Vinh.
- Vấn đề xâm nhập mặn do khai thác nƣớc dƣới đất trong toàn tỉnh Trà Vinh.

4. NỘI DUNG LUẬN ÁN
Luận án chứa đựng các nội dung chính nhƣ sau:


-3-

- Tổng quan về xâm nhập mặn và sụt lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất.
- Tìm hiểu về cơ chế gây lún, ranh giới mặn ngọt trong tầng chứa nƣớc dƣới
đất có áp vùng ven biển.
- Xác định công thức tính toán sụt lún mặt đất do hạ thấp mực nƣớc dƣới đất
và lớp bùn sét trong khu vực nghiên cứu.
- Giải bài toán mặt phân cách theo hai chiều ngang theo phƣơng pháp phần
tử hữu hạn. Áp dụng ngôn ngữ Fortran phát triển chƣơng trình để tính toán xác định
vị trí, chiều sâu mặt phân cách nƣớc mặn và nƣớc ngọt.
- Áp dụng vào tính toán sụt lún mặt đất và xâm nhập mặn trong khu vực tỉnh
Trà Vinh.

5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Khảo sát thực địa nhằm tìm hiểu sơ bộ, thu thập tài liệu, phân tích tổng hợp
và xử lí số liệu để đánh giá điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình trên khu
vực nghiên cứu.
- Thu thập số liệu về số lƣợng giếng khai thác ở hiện tại và tổng hợp số liệu
mực nƣớc dƣới đất diễn biến theo từng năm trong khu vực nghiên cứu.
- Sử dụng công thức tính toán lún để xác định giá trị lún mặt đất theo thời
gian.
- Lựa chọn mô hình toán học, phát triển thuật toán và chƣơng trình tính, điều
kiện biên, dữ liệu đầu vào để tìm lời giải số.
- Bằng logic luận phân tích, mô tả quá trình xâm nhập mặn nƣớc dƣới đất khi
có giếng bơm khai thác; so sánh kết quả tính toán bằng phƣơng pháp số với lời giải
giải tích để kiểm tra kết quả tính toán.
- Áp dụng phƣơng pháp chuyên gia: xin ý kiến của cán bộ hƣớng dẫn, các
nhà khoa học, các đồng nghiệp về vấn đề nghiên cứu.

6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Luận án gồm có: mở đầu, 4 chƣơng, kết luận và kiến nghị
Mở đầu


-4-

Chƣơng 1: Tổng quan về sụt lún mặt đất và xâm nhập mặn do khai thác nƣớc
dƣới đất.
Chƣơng 2: Cơ chế gây lún mặt đất và hệ phƣơng trình vi phân xâm nhập
mặn.
Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết tính toán sụt lún mặt đất và giải hệ phƣơng trình
vi phân xâm nhập mặn.
Chƣơng 4: Đánh giá mức độ sụt lún mặt đất và xâm nhập mặn vào tầng chứa
nƣớc ven vùng biển tỉnh Trà Vinh do khai thác nƣớc dƣới đất.

Kết luận và kiến nghị.

7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Luận án có những đóng góp mới cho khoa học nhƣ sau:
Về sụt lún mặt đất
Các nhà nghiên cứu đã dùng nhiều phƣơng pháp khác nhau để tính toán và
đánh giá sụt lún mặt đất ở nhiều nơi khác nhau trên Thế giới và Việt Nam. Ở Thành
phố Hà Nội và Hồ Chí Minh thì có các nhà nghiên cứu đã đƣa ra các đánh giá ban
đầu về sụt lún mặt đất chủ yếu dựa vào kỹ thuật do mặt đất bằng InSAR. Các
phƣơng pháp tính đó phụ thuộc nhiều vào tùy loại đất nền, điều kiện bơm và lƣu
lƣợng của mỗi nơi mà có phƣơng pháp khác nhau. Chính vì vậy, luận án chỉ tập
trung vào đánh giá sụt lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất riêng cho khu vực
tỉnh Trà Vinh mà hiện nay chƣa có nghiên cứu nào tính toán. Tính toán này dựa vào
giá trị mực nƣớc hạ thấp (giếng quan trắc Quốc gia) và chiều dày của lớp bùn sét rất
dày (20m÷40m) trong khu vực để tính toán lún mặt đất. Trong khi đó các nghiên
cứu trƣớc đây chỉ tập trung nghiên cứu sụt lún mặt đất do hạ thấp mực nƣớc.
Về xâm nhập mặn
Các kết quả nghiên cứu trƣớc đây đã cung cấp bức tranh khái quát về tình
trạng nhiễm mặn trong khu vực nghiên cứu, đây là cơ sở quan trọng để định hƣớng
nghiên cứu cho luận án nhƣ sau:
- Phân tích, lựa chọn mô hình toán học hai chiều ngang để mô tả sự chuyển
động của dòng chảy nƣớc dƣới đất ở khu vực ven biển là nƣớc ngọt và nƣớc mặn,


-5-

nhằm xác định vị trí và hình dạng mặt phân cách theo không gian, thời gian khi khai
thác nƣớc dƣới đất.
- Phát triển thuật toán và chƣơng trình tính toán bằng ngôn ngữ Fortran để
giải hệ phƣơng trình vi phân nhằm tìm các giá trị nghiệm đáp ứng với các điều kiện

biên, điều kiện ban đầu của bài toán để xác định chiều sâu, vị trí mặt phân cách giữa
nƣớc ngọt, nƣớc mặn khi khai thác nƣớc dƣới đất.
Nhìn chung, cho đến nay chƣa có nghiên cứu nào đánh giá tác động kép
“xâm nhập mặn và sụt lún mặt đất” do khai thác nƣớc dƣới đất quá mức trong khu
vực ven biển tỉnh Trà Vinh. Do đó, đóng góp mới của luận án là đánh giá tác động
kép nói trên.


-6-

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ SỤT LÚN MẶT ĐẤT
VÀ XÂM NHẬP MẶN DO KHAI THÁC NƢỚC DƢỚI
ĐẤT
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Khu vực ven biển, nƣớc ngọt và nƣớc biển duy trì trạng thái cân bằng, với
nƣớc biển nặng hơn nên nằm bên dƣới nƣớc ngọt. Một giao diện khuếch tán tồn tại
giữa chúng với mật độ nƣớc dần dần giảm từ mặt nƣớc biển xuống mặt nƣớc ngọt
Hình 1.1. Các vùng xáo trộn hoặc vùng chuyển tiếp có độ dày khác nhau tùy thuộc
vào môi trƣờng bờ biển của tầng chứa nƣớc dƣới đất. Khi đó xâm nhập mặn đƣợc
định nghĩa là dòng nƣớc mặn chảy vào hệ thống tầng chứa nƣớc. Sự xâm nhập của
mặn diễn ra do sự chuyển động của nƣớc biển tới tầng chứa nƣớc ngọt do đó tạo ra
môi trƣờng nƣớc lợ. Các vấn đề xâm nhập mặn quy mô lớn xảy ra khi giao diện
giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn di chuyển chậm đi vào đất liền (nội địa). Sự dịch
chuyển quy mô lớn này có thể do khai thác nƣớc dƣới đất, thay đổi mực nƣớc biển
[112]. Trong thực tiễn mặt phân cách là một vùng chuyển tiếp giữa hai chất lỏng có
tỷ trọng khác nhau (nƣớc ngọt và nƣớc mặn) hay nói cách khác đó là một vùng
khuếch tán giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn đƣợc thể hiện nhƣ Hình 1.1.

Hình 1.1. Vùng khuếch tán giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn

Một khi nhu cầu khai thác nƣớc dƣới đất tăng lên làm giảm lƣợng nƣớc ngọt
đổ về biển, mặt phân cách sẽ di chuyển vào phía trong đất liền, hiện tƣợng này


-7-

đƣợc gọi là sự xâm nhập mặn của nƣớc biển. Khi ranh giới chung tăng lên và tiến
vào các vùng ở phía trong đất liền làm cho các vùng này bị nhiễm mặn khơng sử
dụng đƣợc. Ở điều kiện tự nhiên trạng thái cân bằng đƣợc duy trì bởi vị trí cố định
của mặt phân cách và sự ổn định của dòng chảy liên tục của nƣớc ngọt vào biển. Về
tổng qt, hình dạng và vị trí của mặt phân cách trong mặt phẳng thẳng đứng đƣợc
mơ phỏng nhƣ Hình 1.2.

Hình 1. 2. Mặt cắt tiêu biểu của việc khai thác vùng nƣớc dƣới đất ven biển
Xem mặt phân cách giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn là một vùng chuyển tiếp
với mật độ nƣớc mặn bị pha lỗng theo hƣớng từ dƣới lên và giảm dần theo hƣớng
đi vào đất liền Hình 1.3.



Mặt nước ngầm

Biển

g
ùn
V

Nước nhạt (  f )

ển
uy
ch
áp
tie

Nước mặn(  s )

Hình 1.3. Mơ phỏng mặt cắt thẳng đứng của vùng chuyển tiếp giữa nƣớc ngọt
và nƣớc mặn.
Vùng chuyển tiếp phát triển do sự khuếch tán của dòng chảy ngọt và sự dịch
chuyển của mặt phân cách dƣới ảnh hƣởng của các nhân tố nhƣ: thủy triều biển,


-8-

nƣớc hồi quy và lƣợng bơm nƣớc khai thác. Hình 1.3 mô tả dòng chảy tại mặt cắt
thẳng đứng với sự phân chia thành ba vùng. Vùng phía trên là nƣớc ngọt có hƣớng
chảy ra biển; vùng giữa là vùng chuyển tiếp giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn, vùng này
cũng có xu hƣớng chảy ra biển; vùng phía dƣới là nƣớc mặn có xu hƣớng đi vào
trong đất liền. Độ dày lớn nhất của vùng chuyển tiếp thƣờng xảy ra những nơi có
khả năng dẫn nƣớc lớn và chịu ảnh hƣởng của lƣu lƣợng giếng bơm với một lƣu
lƣợng đáng kể [13].
Trong khi đó đối với hiện tƣợng lún mặt đất nghĩa là lún lệch của mặt đất đối
với địa hình xung quanh hoặc với mực nƣớc biển. Lún là những nguyên nhân tự
nhiên nhƣ động đất, chuyển động kiến tạo, xói mòn và nƣớc biển dâng hoặc các
nguyên nhân nhân tạo bao gồm việc hút nƣớc dƣới đất, khai thác dầu khí, than,
quặng, khai quật dƣới lòng đất. Hầu hết các khu vực sụt lún lớn đã phát triển có lẽ
kể từ Thế chiến thứ II do tăng nhanh tỉ lệ sử dụng nguồn nƣớc dƣới đất và dầu khí
từ trong lòng đất [35].

1.2 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ SỤT LÚN MẶT ĐẤT VÀ XÂM NHẬP
MẶN
1.2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu về sụt lún mặt đất
Lún đất do khai thác nƣớc dƣới đất đã xảy ra ở nhiều nƣớc nhƣ Trung Quốc,
Indonesia, Nhật Bản, Đài Loan, Thái Lan và Việt Nam. Đặc biệt là ở các thành phố
lớn, nơi mà nhu cầu nƣớc sử dụng cho thành phố và công nghiệp là rất cao nhƣ
Thƣợng Hải, Đài Bắc, Jakarta, Tokyo, Bangkok, Thành phố Hồ Chí Minh và Hà
Nội (Hình 1.4). Một đánh giá về sụt lún đất do khai thác nƣớc dƣới đất tại một số
nƣớc châu Á đƣợc tóm tắt trong Bảng 1.1.


-9-

Hình 1.4. Vị trí có sụt lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất ở khu vực
châu Á [116]
Bảng 1.1. Lún mặt đất do khai thác nƣớc dƣới đất ở một số nƣớc châu Á
Diện tích ảnh
Quốc gia Thành phố hƣởng của lún mặt
đất (km2)
Changhai
850
Trung
Changzhou
>200
Quốc
Tianjin
10.000
Đài Loan
600

Indonesia
Jakarta
Tokyo
3.420
Niigata
430
Nobi
1.140
Nhật Bản
Osaka
630
Hyogo
100
Saga
300

Lún lớn
nhất (m)

Giai đoạn
điều tra

2,63
18,00
3,06
4,90
2,6
4,59
2,65
1,53

2,88
2,84
1,2

1921÷2010
1960÷2002
1959÷1995
1955÷2006
1982÷1999
1918÷1978
1957÷1978
1932÷1978
1935÷1970
1932÷1970
1957÷1978

Nguồn
[49]
[118]
[77]
[46]
[28]

[97]

Thái Lan

Bangkok

>4.000

2,05

1978÷2002

Việt
Nam

Hà Nội
Hồ Chí
Minh

320

2,47

1994÷2003

[29], [64],
[66], [96]
[65], [85]

-

0,3

1996÷2010

[55], [93]

-10-

Trung Quốc đã bị sụt lún đất kể từ năm 1964 khi đất lún đáng kể xảy ra ở
Thƣợng Hải. Trong 2002, lún đất làm thiệt hại vô cùng nghiêm trọng nó ảnh hƣởng
đến môi trƣờng và nền kinh tế tại hơn 45 thành phố công nghiệp với hơn 11 thành
phố đã lún lũy kế lớn hơn 1,0m tại các trung tâm [77].

Hình 1.5. Tốc độ lún trung bình và lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất TP. Thƣợng
Hải-Trung Quốc [45]
Nhật Bản là nƣớc có trị số lún mặt đất lớn nhất trong đó hầu hết lún là do
bơm hút nƣớc dƣới đất từ các khu vực đông dân và địa hình thấp [97]. Yamato
(1977) báo cáo rằng tổng diện tích lún khoảng 7.380km2 với mức tối đa lún có thể
đạt 4,59m tại Tokyo [122]. Năm 1985, đã có ít nhất 60 điểm lún đã đƣợc công nhận
ở Nhật Bản, trong đó 08 khu vực nơi có hơn 100km2 đất bị chìm tại một tỷ lệ lớn
hơn 0,02m/năm hoặc tổng lún lớn hơn 0,2m [76].
Lún đất từ bơm giếng sâu đã ảnh hƣởng đến Bangkok (Thái Lan) trong 35
năm qua. Tác động của nó là đặc biệt quan trọng vì địa hình phẳng, trũng thấp và sự
hiện diện của một lớp đất sét yếu dày tại mặt đất. Các tác động bao gồm ngập lụt
thành phố, gia tăng xây dựng và sự xâm nhập của nƣớc biển nội địa. Sụt lún đất ở
Bangkok đã đƣợc nghiên cứu bởi nhiều nghiên cứu đã đƣợc báo cáo đầu tiên của
[50], [29], [94], [66], [96]. Theo AIT (1981) đã đƣa bằng chứng về sự xuất hiện của
nó có thể đƣợc nhìn thấy trên khắp các thành phố ở các hình thức lún nhƣ phân chia
đất, lối đi bộ từ các tòa nhà liền kề, oằn vỉa hè trên móng và khác biệt giữa chiều
sâu nền của các tòa nhà khác nhau. Mặc dù nguyên nhân khác nhau nhƣ cố kết và


-11-

dòng chảy bên trong của đất sét yếu từ tải bề mặt hoặc các tòa nhà, hạ thấp mực

nƣớc dƣới đất ở trên gần mặt đất và xói mòn cát lấp bên dƣới vỉa hè hoặc xung
quanh đƣờng ống thoát nƣớc đã gây ra sụt lún đất từ nguyên nhân chính là hút nƣớc
dƣới đất [29]. Nutalaya và cộng sự (1989) báo cáo rằng lún lớn nhất trong khu vực
thành phố trong giai đoạn 54 năm 1933÷1987 là 1,6m. Sau đó, cho thấy nó tăng lên
đến 2,05m vào năm 2002 [94].
Trịnh Minh Thụ và cộng sự (2000) cho rằng lún liên quan đến bơm hút nƣớc
dƣới đất là vấn đề nghiêm trọng của thành phố Hà Nội. Lún càng nghiêm trọng hơn
nếu tiếp tục đo và tính toán biến dạng liên quan đến lƣu lƣợng bơm hút nƣớc dƣới
đất hiện nay [117].
Quá trình đô thị hóa ở thành phố Hà Nội đã tác động mạnh và làm thay đổi
chính môi trƣờng địa chất và tính bền vững của nó. Điều đó trƣớc tiên đƣợc thể hiện
qua sự suy giảm về chất lƣợng và cạn kiệt về trữ lƣợng tài nguyên nƣớc dƣới đất.
Cách đây khoảng 30÷40 năm, mực nƣớc dƣới đất dƣới lòng đất thủ đô chỉ cách mặt
đất khoảng 3m÷4m và cách đây 15÷20 năm, khoảng cách này là 10m. Tuy nhiên,
do lƣợng nƣớc khai thác cung cấp cho sinh hoạt mỗi năm rất lớn đã làm mực nƣớc
dƣới đất ngày càng tụt sâu hơn vào lòng đất. Kết quả quan trắc trong nhiều năm qua
cho thấy tình trạng lún mặt đất ở Hà Nội năm nào cũng diễn ra với mức độ khác
nhau. Tại khu vực Mai Dịch độ lún 0,00147m; 0,00337m; 0,0043m; 0,00113m;
0,00121m; 0,00287m; tƣơng ứng với năm 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, năm 2003.
Đặc biệt, độ lún lớn nhất thuộc về khu vực Thành Công với mức lún kỷ lục của năm
2000 là 0,04437m, năm 2003 là 0,04088m [26].
Tại Thành phố Hồ Chí Minh thì sự suy giảm mực nƣớc ở các tầng khai thác
nƣớc dƣới đất, cùng với sự phát triển nhanh các cộng trình xây dựng trên mặt đất đã
và đang gây nên biến dạng bề mặt địa hình (lún đất) đã xảy ra nhiều nơi trong khu
vực. Các biến dạng này đã thể hiện qua các hiện tƣợng mặt đất xung quanh các
giếng khoan bị hạ thấp làm trồi ống chống các giếng khoan tại nhiều điểm khảo sát
trên địa bàn Thành phố [17]. Nƣớc dƣới đất đƣợc khai thác với lƣu lƣợng rất lớn,
hơn nửa triệu m3/ngày, chủ yếu khai thác ở hai tầng chính: tầng Pleistocene và tầng

-12-

Pliocene trên tại Thành phố Hồ Chí Minh. Việc tập trung số lƣợng giếng khoan và
khai thác với lƣu lƣợng lớn nhƣ vậy đã làm cho mực nƣớc bị hạ thấp đáng kể (-15m
cách mặt đất đối với tầng Pleistocene và -20m cách mặt đất đối với tầng Pliocene
trên vào năm 2002) [20]. Cũng tại nơi này, hiện tƣợng lún xảy ra nghiêm trọng, cụ
thể là tại quận 6 là 0,1m÷0,15m, quận 1 là 0,15m÷0,2m thậm chí là quận 2 và 7 là
>0,2m tại thời điểm ghi nhận một số vị trí trong năm 2003 và một số vị trí còn lại
trong năm 2004 [17].
Tạ Thị Thoảng và cộng sự (2015) đã thu thập một lƣợng lớn dữ liệu lỗ khoan
để xây dựng cơ sở dữ liệu đất nền. Kết quả là một đặc tính đầy đủ của một hệ thống
06 tầng chứa nƣớc sâu lên đến 360m và của lòng đất nông sơ lƣợc sâu lên đến 140m
đƣợc thực hiện dựa trên dữ liệu từ hơn 3000 lỗ khoan. Các kết quả của nghiên cứu
này cho thấy, đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh với các lớp sét yếu dày dễ bị ảnh
hƣởng lún do khai thác nƣớc dƣới đất [116].
Theo Kjell Karlsrud (2013) đã kết luận sơ bộ sự lún đất do bơm nƣớc dƣới
đất là mối đe dọa nghiêm trọng. Từ năm 1998 đến 2013, mực nƣớc dƣới đất hạ từ
10m÷20m trong những địa tầng; tốc độ sụt lún mặt đất tại Cà Mau từ 0,3m÷0,8m.
Trong 20 năm qua, mất đất hoặc bờ biển bị thụt vào từ 0,1km đến 1,4km. Phần lớn
diện tích tỉnh Cà Mau báo động có thể nằm dƣới mực nƣớc biển trong vài thập kỷ
tới. Đây cũng là vấn đề chung ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long có điều kiện
địa chất tƣơng tự với một lớp phủ đất sét dẽo trên tầng có nƣớc dƣới đất để bơm [9].
Các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long đƣợc tính là gây ra sụt lún đất ở mức trung
bình 0,016m/năm (Hình 1.6). Chúng tôi tiếp tục đánh giá sụt lún gần đây (trung
bình năm 2006÷2010) trong toàn khu vực đồng bằng thì tốc độ lún tƣơng đƣơng
0,01÷0,04m/năm trên khắp vùng lớn (1000km2). Nếu vẫn tiếp tục bơm ở hiện tại thì
lún từ 0,35m÷1,4m dự kiến vào năm 2050 [56].