Nghiên cứu lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất áp dụng cho đảo côn sơn tỉnh bà rịa vũng tàu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THỊ MINH TRANG

NGHIÊN CỨU LAN TRUYỀN Ô NHIỄM
TỪ NGHĨA TRANG ĐẾN TẦNG CHỨA NƯỚC DƯỚI ĐẤT
ÁP DỤNG CHO ĐẢO CÔN SƠN – TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THỊ MINH TRANG

NGHIÊN CỨU LAN TRUYỀN Ô NHIỄM
TỪ NGHĨA TRANG ĐẾN TẦNG CHỨA NƯỚC DƯỚI ĐẤT
ÁP DỤNG CHO ĐẢO CÔN SƠN – TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU

Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên Nước
Mã số chuyên ngành: 62580212

Phản biện độc lập 1: GS. TS. Nguyễn Thế Hùng
Phản biện độc lập 2: TS. Phan Chu Nam
Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Hồng Qn
Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Chí Cơng
Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Thống

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS. Lê Đình Hồng
2. PGS.TS. Võ Khắc Trí


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu
có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Minh Trang

i


TĨM TẮT LUẬN ÁN
Sự phát thải ơ nhiễm liên tục tại các nghĩa trang lâu năm xuống các tầng chứa nước dưới
đất bên dưới đã và đang gây ra những mối lo ngại về chất lượng nước dưới đất nói riêng
và sức khỏe của cộng đồng cũng như an ninh nguồn nước nói chung. Đặc biệt tại khu
vực biển đảo như đảo Côn Sơn, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, do nguồn nước mặt hạn hẹp và
khan hiếm, việc khai thác và cung cấp nguồn nước sạch phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt
của cư dân trên đảo phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước dưới đất. Do đó, đề tài luận án
“Nghiên cứu lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất – Áp dụng
cho đảo Cơn Sơn, tỉnh Bà rịa Vũng Tàu” được hình thành nhằm đánh giá và dự báo khả
năng lan truyền chất ô nhiễm phát thải từ nghĩa trang, điển hình tại nghĩa trang lâu năm
Côn Đảo, đảo Côn Sơn, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu.
Đề tài mơ phỏng hóa q trình lan truyền chất ơ nhiễm có nguồn gốc từ nước rỉ xác

người đến tầng chứa nước dưới đất ngay dưới nghĩa trang trên cơ sở thiết lập phương
pháp xác định thực nghiệm trong phịng thơng số lan truyền chất ơ nhiễm trong dung
dịch đất tại nghĩa trang. Đây là các hệ số quan trọng chi phối đến quá trình lan truyền
chất ô nhiễm trong đất và nước dưới đất. Bên cạnh đó, đề tài đã áp dụng mơ hình tốn
xác định được mức độ và phạm vi ảnh hưởng của chất ô nhiễm theo thời gian và không
gian. Kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp thêm cơ sở khoa học cho các cơ quan chủ
quản trong việc quy hoạch, quản lý các nghĩa trang lâu năm và hỗ trợ các đơn vị quản
lý mơi trường có thêm phương thức xác định – đánh giá được mức độ ô nhiễm của tầng
chứa nước dưới đất nằm ngay dưới nghĩa trang.
Từ các kết quả nghiên cứu, Luận án đóng góp được các tính khoa học mới như sau:
(1) Xác định giá trị các thơng số lan truyền chất hịa tan trong dung dịch đất bằng phương
pháp thực nghiệm trong quy mô phịng thí nghiệm kết hợp với ước tính tối ưu thơng số
bằng mơ hình Hydrus 1D.
(2) Đề xuất quy trình xác định sự lan truyền ô nhiễm trong tầng chứa nước dưới đất ở
các khu vực khác. Trong đó, việc ứng dụng quy trình xác định thực nghiệm các hệ số
lan truyền chất ở các khu vực khác có thể được thực hiện trên cơ sở điều chỉnh các yếu
tố có tác động chính đến kết quả mơ phỏng lan truyền, điển hình như các đặc tính địa
chất – địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu; các bộ thơng số đầu vào cho mỗi mơ
hình mơ phỏng và các điều kiện mơ hình.

ii


ABSTRACT
The continuous discharge of contaminants from long-standing cemeteries into
groundwater has been causing concerns about groundwater quality in particular and
public health as well as water resources security in general. Especially in the sea areas
such as Con Son Island, Ba Ria Vung Tau Province, due to the limited reserves of
surface water resources, the exploitation and supply of drinking water for the domestic
demands of the island inhabitants depend deeply on groundwater. Therefore, the thesis

entitled "Research on the spread of pollution from graveyards to underground aquifers
- Applied to Con Son island, Ba Ria Vung Tau province" was formed in oder to evaluate
and predict the contaminant transport from the cemetery, typical in Con Dao Cemetery
located in Con Son Island, Ba Ria Vung Tau Province.
The study is to simulate the contaminant transport from the leaking of human corpses
down to groundwater aquifers directly underneath cemeteries on the basis of
experimental setup to determine the contaminant transport coefficients in the cemetery
soil. These are important factors that influence the contaminant transport in soils and
groundwater. In addition, the study has applied the mathematical model to determine
the extent and scope of contaminant effects over time and space. Research results
contribute additional scientific basis to regulatory agencies in the planning and
management of the long-standing cemeteries and support for environmental
management units with additional methods for evaluating of the pollution level of
groundwater aquifers located directly under the cemeteries.
From the results of the study, the thesis presents new scientific features as follows:
(1) Determine the value of contaminant transport parameters in the soil solution by
empirical method in a laboratory scale in combination with the parameter estimation
optimization using the Hydrus 1D model.
(2) Propose a general procedure for determining the ability of contaminant transport into
groundwater aquifers in different areas. In particular, the application of empirical
determination of contaminant transport parameters in other areas can be done on the
basis of adjusting the main effect factors on the simulation results, such as geological
and hydro-geological characteristics of the study area; input parameters for each
simulation model and model conditions.

iii


LỜI CÁM ƠN
Luận án được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của các Thầy hướng dẫn, các Thầy

giảng viên Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý Tài nguyên nước thuộc Khoa Kỹ thuật Xây
dựng trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM, các cán bộ quản lý tại Liên đoàn Quy hoạch
và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam, các cán bộ Trung tâm Thí nghiệm thuộc Viện
Khoa học Thủy Lợi Miền Nam, các Thầy Cô giảng viên Khoa Kỹ thuật đô thị trường
Đại học Kiến trúc Tp.HCM và gia đình. Tác giả xin trân trọng cám ơn đến tất cả các cá
nhân và tập thể đã giúp đỡ trong thời gian vừa qua:
 TS. Lê Đình Hồng và PGS.TS. Võ Khắc Trí đã tận tình hướng dẫn, bổ sung cập
nhật những kiến thức, kinh nghiệm và điều kiện nghiên cứu trong suốt quá trình
thực hiện Luận án.
 Các Giảng viên tại Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý Tài Nguyên nước thuộc Khoa
Kỹ thuật Xây dựng trường Đại học Bách Khoa và các cán bộ quản lý tại Liên
đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam đã hướng dẫn tận tình,
cung cấp tài liệu và đóng góp ý kiến cho việc hồn thành Luận án.
 Các cán bộ Trung tâm Thí nghiệm thuộc Viện Khoa học Thủy Lợi Miền Nam đã
tạo điều kiện thuận lợi cũng như hỗ trợ khoa học giúp việc hoàn thành các thí
nghiệm thực nghiệm.
 Phịng Quản lý khoa học Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Trường Đại
học Bách Khoa Tp.HCM đã hỗ trợ mọi cơ sở và điều kiện nghiên cứu tốt nhất,
giúp tơi hồn thành Luận án này.
Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khách quan khác nhau, Luận án không
tránh khỏi những thiết sót. Tác giả mong muốn nhận được nhiều ý kiến đóng góp giúp
cho Luận án được hồn thiện hơn.

iv


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................xi

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu ......................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..................................................................................... 3
4. Đóng góp mới của luận án ........................................................................................... 3
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................ 5

Tổng quan nghiên cứu ngồi nước ..................................................................... 5
1.1.1

Lan truyền ơ nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất ............... 5

1.1.2

Xác định thơng số lan truyền chất hịa tan trong dung dịch đất .................. 7

Tổng quan nghiên cứu trong nước ...................................................................... 8
1.2.1

Lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất ............... 9

1.2.2

Xác định thông số lan truyền chất hòa tan trong dung dịch đất ................ 12

Đánh giá tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước ................................ 12
Kết luận Chương 1..................................................................................................... 14
CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM ..................................... 15

Cơ sở lý thuyết dòng chảy nước dưới đất ......................................................... 16
2.1.1

Phương trình dịng chảy nước dưới đất ..................................................... 17

2.1.2

Biên và điều kiện biên ............................................................................... 17

2.1.3

Phương pháp giải....................................................................................... 19

Cơ sở lý thuyết lan truyền chất ô nhiễm ........................................................... 23
2.2.1

Phương trình lan truyền chất ơ nhiễm ....................................................... 23

2.2.2

Biên và điều kiện biên ............................................................................... 25

2.2.3

Phương pháp giải....................................................................................... 25

Cơ sở lý thuyết mơ hình Hydrus 1D ................................................................. 28

2.3.1

Module dịng chảy nước dưới đất ............................................................. 29

2.3.2

Module lan truyền chất.............................................................................. 30

2.3.3

Các điều kiện ban đầu và điều kiện biên ................................................... 32

2.3.4

Tối ưu các thông số ................................................................................... 33
v


Cơ sở về thực nghiệm lan truyền chất hòa tan trong các cột đất thực địa ........ 37
2.4.1

Lý do thực hiện thí nghiệm ....................................................................... 37

2.4.2

Mục tiêu thí nghiệm .................................................................................. 38

2.4.3

Quy trình thí nghiệm ................................................................................. 38

Kết luận Chương 2..................................................................................................... 43
CHƯƠNG 3
ÁP DỤNG NGHIÊN CỨU CHO NGHĨA TRANG CÔN ĐẢO, ĐẢO
CÔN SƠN, TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU ...................................................................... 44
Lý do chọn lựa vùng áp dụng nghiên cứu ........................................................ 44
Tổng quan vùng áp dụng nghiên cứu ............................................................... 45
3.2.1

Vị trí địa lý và đặc điểm tự nhiên .............................................................. 45

3.2.2

Tổng quan về nguồn nước tại Thung lũng Côn Sơn 2005-2015............... 48

3.2.3

Đánh giá mức độ dễ tổn thương của tầng chứa nước dưới đất Côn Sơn .. 54

3.2.4

Đánh giá khả năng xâm nhập các chất ô nhiễm vào nước dưới đất .......... 55

3.2.5

Hiện trạng ô nhiễm tại nghĩa trang Côn Đảo ............................................ 55

Thực nghiệm xác định các thông số lan truyền chất trong nước dưới đất ....... 57
3.3.1

Vị trí lấy mẫu ............................................................................................ 57

3.3.2

Đặc tính cơ lý của mẫu đất ........................................................................ 58

3.3.3

Quy trình thí nghiệm ................................................................................. 58

3.3.4

Kết quả thực nghiệm amoni trong các cột đất........................................... 59

Mô phỏng lan truyền amoni từ nghĩa trang Côn Đảo đến tầng chứa nước
Pleistocen (2005-2015) .............................................................................................. 72
3.4.1

Sơ đồ hóa vùng lập mơ hình...................................................................... 72

3.4.2

Dữ liệu đầu vào mơ hình ........................................................................... 74

3.4.3

Quy trình thực hiện ................................................................................... 81

3.4.4

Hiệu chỉnh – kiểm định mơ hình ............................................................... 83

3.4.5

Kết quả mơ phỏng ..................................................................................... 86

Mơ hình dự báo lan truyền amoni từ nghĩa trang Côn Đảo đến tầng chứa nước
Pleistocen (2015-2050) .............................................................................................. 91
3.5.1

Các thông số đầu vào mô hình RT3D 2015-2050 ..................................... 91

3.5.2

Kết quả mơ phỏng lan truyền amoni RT3D 2015-2050............................ 92

Đánh giá độ nhạy của các thông số lan truyền chất ......................................... 93
3.6.1

Khái niệm và phương pháp đánh giá ........................................................ 93

3.6.2

Trình tự đánh giá độ nhạy thơng số lan truyền chất .................................. 94
vi


3.6.3

Kết quả đánh giá độ nhạy thông số lan truyền chất .................................. 95

Đề xuất quy trình xác định sự lan truyền ô nhiễm trong tầng chứa nước dưới
đất ở các khu vực khác .............................................................................................. 98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................102
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ ............................................................104
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................105
PHỤ LỤC ....................................................................................................................109

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Sơ đồ cơ sở nghiên cứu lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến NDĐ ........... 15
Hình 2.2 Sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa các mơ hình số trong Luận án ................... 16
Hình 2.3 Điều kiện biên loại II ...................................................................................... 18
Hình 2.4 Điều kiện biên tổng hợp trong MH DCNDĐ ................................................. 18
Hình 2.5 Quy trình tính tốn dịng chảy NDĐ cho bước thời gian bất kỳ .................... 19
Hình 2.6 Ơ lưới i, j, k (nút lưới đặt ở tâm ô lưới) và 6 ơ bên cạnh ............................... 20
Hình 2.7 Hình minh họa thuật tốn MMOC ................................................................. 27
Hình 2.8 Quy trình tính tốn và dự báo mực NDĐ và lan truyền ô nhiễm trong NDĐ 27
Hình 2.9 Quy trình ước tính ngược thơng số trong Hydrus 1D .................................... 33
Hình 2.10 Quy trình ước tính các thơng số lan truyền chất .......................................... 36
Hình 2.11 Phẫu diện đất tại trạm quan trắc CS9 ........................................................... 39
Hình 2.12 Mơ hình thực tế (a) 04 ống cột và sơ đồ thí nghiệm (b) ............................... 40
Hình 3.1 Phối cảnh Thung lũng Cơn Sơn, Huyện Cơn Đảo.......................................... 45
Hình 3.2 Bản đồ vị trí các lỗ khoan quan trắc NDĐ trên Thung lũng Cơn Sơn ........... 47
Hình 3.3 Đồ thị sự thay đổi nồng độ N-NH4+ từ 2005 đến 2015 trong tầng Pleistocen
tại các trạm quan trắc NDĐ của Thung lũng Cơn Sơn .................................................. 49
Hình 3.4 Đồ thị sự thay đổi nồng độ N-NO2- từ 2005 đến 2015 trong tầng Pleistocen
tại các trạm quan trắc NDĐ của Thung lũng Côn Sơn .................................................. 49

Hình 3.5 Đồ thị sự thay đổi nồng độ COD từ 2014 đến 2015 trong tầng Pleistocen tại
các trạm quan trắc NDĐ của Thung lũng Cơn Sơn ....................................................... 50
Hình 3.6 Nồng độ N-NH4+ tại trạm quan trắc NDĐ CO3 và trung bình của 07 trạm
quan trắc NDĐ cịn lại tại Thung lũng Cỏ Ống từ 2005 - 2015 .................................... 51
Hình 3.7 Sơ đồ hóa vị trí nghĩa trang Cơn Đảo và các trạm quan trắc NDĐ ................ 56
Hình 3.8 Hình ảnh thực tế các mẫu đất khoan tại Thung lũng Cơn Sơn ....................... 58
Hình 3.9 Quy trình thực nghiêm và ước tính thơng số lan truyền amoni...................... 59
Hình 3.10 Kết quả kiểm định ước tính ngược thơng số lan truyền trên Cl- .................. 61
Hình 3.11 Kết quả kiểm định ước tính ngược thơng số lan truyền trên N-NH4+ .......... 61
Hình 3.12 Đường cong Cl- theo số liệu thí nghiệm ....................................................... 62
Hình 3.13 Đường đẳng nhiệt hấp phụ tuyến tính của amoni trong đất Cơn Sơn - TH164
Hình 3.14 Đường đẳng nhiệt hấp phụ amoni trong đất Côn Sơn .................................. 64
Hình 3.15 Đường cong amoni theo số liệu thí nghiệm và mơ hình Hydrus 1D ............ 66
Hình 3.16 Các đường cong amoni tương ứng với sự thay đổi lưu lượng dòng chảy
(nhiệt độ t = 30 ± 2ºC, C0 = 100 ± 2mg/l) ..................................................................... 69
Hình 3.17 Sơ đồ hóa vùng lập mơ hình dịng chảy NDĐ.............................................. 73
Hình 3.18 Sơ đồ hóa vị trí nghĩa trang Cơn Đảo tại Thung lũng Cơn Sơn ................... 73
Hình 3.19 Sơ đồ thể hiện bộ thơng số đầu vào mơ hình dịng chảy NDĐ .................... 74
Hình 3.20 Sơ đồ bộ thơng số đầu vào mơ hình lan truyền amoni 2005-2010 ............... 74
Hình 3.21 Sơ đồ thể hiện bộ thơng số đầu vào mơ hình lan truyền amoni 2010-2015 . 75
Hình 3.22 Bản đồ vị trí các điểm độ cao (a) và chiều sâu đáy lớp 1 (b) ....................... 75
viii


Hình 3.23 Lưới tính tốn 2 chiều - 2D Grid (a) và 3 chiều - 3D Grid (b) ..................... 76
Hình 3.24 Bản đồ phân bố các thông số ĐCTV lớp 1 (a) và lớp 2 (b) ........................ 76
Hình 3.25 Bản đồ phân vùng bổ cập - bốc hơi (a) và vị trí các giếng khai thác (b) ..... 77
Hình 3.26 Bản đồ các loại biên sử dụng cho MH DCNDĐ .......................................... 80
Hình 3.27 Bản đồ các loại biên sử dụng cho mơ hình lan truyền amoni ...................... 80
Hình 3.28 Điều kiện về nồng độ amoni ban đầu cho mơ hình hiệu chỉnh 2005-2010 .. 81

Hình 3.29 Quy trình thực hiện mơ phỏng dịng chảy NDĐ .......................................... 82
Hình 3.30 Sơ đồ các bước mô phỏng lan truyền amoni từ nghĩa trang Cơn Đảo ......... 82
Hình 3.31 Đồ thị cao trình mực NDĐ quan trắc - tính tốn tại CS9 2005-2015........... 84
Hình 3.32 Đồ thị cao trình mực NDĐ quan trắc - tính tốn tại CS11 2005-2015......... 84
Hình 3.33 Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 04/2006 và 09/2006.................. 87
Hình 3.34 Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 04/2010 và 09/2010.................. 87
Hình 3.35 Cao trình mực nước tầng Pleistocen tháng 09/2014 và 04/2015.................. 87
Hình 3.36 Mơ phỏng lan truyền và phân bố nồng độ amoni theo mặt cắt Đông Tây (a)
và Nam Bắc (b) vào năm 2006 ...................................................................................... 90
Hình 3.37 Mơ phỏng lan truyền và phân bố nồng độ amoni theo mặt cắt Đông Tây (a)
và Nam Bắc (b) vào năm 2010 ...................................................................................... 91
Hình 3.38 Mơ phỏng lan truyền và phân bố nồng độ amoni theo mặt cắt Đông Tây (a)
và Nam Bắc (b) vào năm 2015 ...................................................................................... 92
Hình 3.39 Mơ phỏng lan truyền amoni từ 2005-2015 ................................................... 93
Hình 3.40 Mơ phỏng sự hấp phụ và phân bố nồng độ amoni bị hấp phụ theo mặt cắt
Đông Tây (a) và Nam Bắc (b) vào năm 2006 ............................................................... 93
Hình 3.41 Mơ phỏng sự hấp phụ và phân bố nồng độ amoni bị hấp phụ theo mặt cắt
Đông Tây (a) và Nam Bắc (b) vào năm 2015 ............................................................... 89
Hình 3.42 Vị trí và tọa độ 05 ô lưới trong nghĩa trang Côn Đảo .................................. 89
Hình 3.43 Đồ thị suy giảm nồng độ amoni từ nghĩa trang Cơn Đảo 2005-2015 .......... 90
Hình 3.44 Sơ đồ thể hiện bộ thơng số đầu vào mơ hình RT3D 2015-2050 .................. 91
Hình 3.45 Diễn biến quá trình suy giảm nồng độ amoni từ sau năm 2015 tại khu vực
nghĩa trang Cơn Đảo ...................................................................................................... 92
Hình 3.46 Tổng qt quy trình thực hiện nghiên cứu lan truyền ô nhiễm ..................100

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về việc xác định thông số lan truyền

chất hòa tan trong dung dịch đất...................................................................................... 7
Bảng 1.2. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về lan truyền ơ nhiễm từ các bãi chôn
lấp chất thải và rác thải .................................................................................................. 11
Bảng 2.1 Yêu cầu về bộ thông số các mô hình tốn số trong phân mềm GMS ............ 28
Bảng 2.2 Các bước xác định giá trị θ và h .................................................................... 30
Bảng 2.3 Các thơng số của mơ hình cân bằng và khơng cân bằng hóa học hai vị trí ... 35
Bảng 2.4 Các đặc tính cơ bản của bốn ống cột thí nghiệm ........................................... 38
Bảng 2.5 Nồng độ các chất thí nghiệm đầu vào các ống cột đất Cơn Sơn .................... 41
Bảng 3.1 Bảng thống kê các chỉ tiêu vượt QCVN 09:2015/BTNMT vào mùa mưa
(10/2014) và mùa khô (04/2015) tại Thung lũng Côn Sơn .......................................... 48
Bảng 3.2 Bảng thống kê nồng độ N-NH4+ giữa các trạm tại Thung lũng Côn Sơn ...... 50
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp kết quả phân tích nồng độ các chất gây ơ nhiễm NDĐ tại
Trạm quan trắc CS9 và tồn Thung lũng Cơn Sơn theo 04 giai đoạn .......................... 56
Bảng 3.4 Đặc tính cơ lý đất Côn Sơn ............................................................................ 58
Bảng 3.5 Kết quả tối ưu thơng số đặc tính đất Cơn Sơn trong Hydrus 1D ................... 60
Bảng 3.6 Bảng thống kê các thông số phản ứng đầu trong Hydrus 1D ........................ 60
Bảng 3.7 Khối lượng amoni bị hấp phụ trong sáu ống cột đất - Trường hợp 1 ............ 63
Bảng 3.8 Các thông số lan truyền amoni ước tính theo mơ hình cân bằng và khơng cân
bằng hóa học I với các nồng độ amoni khác nhau - Trường hợp 1 ............................... 65
Bảng 3.9 Khối lượng amoni bị hấp phụ khi lưu lượng dòng chảy và thời gian tiếp xúc
thay đổi (nồng độ N-NH4+=100 ± 2 mg/l) ..................................................................... 68
Bảng 3.10 Các thông số lan truyền amoni ước tính theo mơ hình khơng cân bằng hóa
học II với các lưu lượng dòng chảy khác nhau - Trường hợp 2 .................................... 68
Bảng 3.11 Bảng so sánh kết quả ước tính các thơng số lan truyền giữa một số nghiên
cứu lan truyền ô nhiễm trong NDĐ ............................................................................... 70
Bảng 3.12 Kết quả hiệu chỉnh thơng số mơ hình dịng chảy NDĐ 2005-2015 ............. 83
Bảng 3.13 Kết quả hiệu chỉnh thơng số đầu vào mơ hình RT3D 2005-2010 ............... 85
Bảng 3.14 Bảng thống kê sai số trên mơ hình lan truyền amoni 2005-2010 ............... 85
Bảng 3.15 Bảng thống kê sai số trên mơ hình RT3D 2010-2015 ................................. 86
Bảng 3.16 Các thơng số thành phần hình thành trữ lượng NDĐ vào 2014-2015 ......... 89

Bảng 3.17 Thuộc tính tầng chứa nước Cơn Sơn tại nghĩa trang Côn Đảo .................... 94
Bảng 3.18 Giá trị của các thông số khác nhau cho các biến thiên -10% ÷ +10% ......... 94
Bảng 3.19 Độ nhạy (∑∆C2) trong mơ phỏng biến thiên -10% ÷ -5% ........................... 95
Bảng 3.20 Độ nhạy (∑∆C2) trong mô phỏng biến thiên +5% ÷ +10% ......................... 96
Bảng 3.21 Bảng so sánh độ nhạy của 03 thông số lan truyền amoni (λ, Kd và α) ......... 96

x


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
NDĐ
ĐCTV
CLĐ
MH DCNDĐ
CBNDĐ
BĐKH
MH CB
MH KCB VL
MH KCB HH
D
C
𝜕
𝜕𝑥
𝜕
𝜕𝑡

Kxx, Kyy, Kzz
h
Ss
qs hay S

θ
Cs
vi
R
ρb
Kd
Rn

Nước dưới đất
Địa chất thủy văn
Cơ lý đất
Mơ hình dịng chảy nước dưới đất
Cân bằng nước dưới đất
Biến đổi khí hậu
Mơ hình cân bằng
Mơ hình khơng cân bằng vật lý
Mơ hình khơng cân bằng hóa học
Hệ số phân tán (m2/s)
Dispersion coefficient
Nồng độ chất hòa tan (mg/l)
Dissolved aqueous phase concentration
Đạo hàm riêng phần theo phương x (1/m)
Đạo hàm riêng phần theo thời gian t (1/s)
Hệ số thấm theo phương x, y, z (m/ngày)
Values of hydraulic conductivity along the x, y, z coordinate axes
Tổng cột nước so với mặt chuẩn (m)
Head
Hệ số nhả nước (1/m)
Specific storage coefficient of the aquifer

Lưu lượng thêm vào/mất đi trên một đơn vị thể tích (m3/m3.ngày)
Volumetric flow rate per unit volume of aquifer representing fluid
sources (positive) and sinks (negative)
Độ ẩm (m3/m3)
Volumetric water content
Nồng độ mất đi hoặc được bổ sung của chất ô nhiễm (mg/l)
Concentration of source/sink
Vận tốc dòng chảy qua lỗ rỗng (m/ngày)
Linear pore water velocity
Nhân tố làm chậm quá trình lan truyền ô nhiễm
Retardation factor
Tỷ trọng của đất (g/cm3) hay (kg/m3)
Bulk density of the subsurface medium,
Hệ số phân vùng hấp phụ (m3/kg)
Distribution coefficient for the sorbed phase
Số hạng phản ứng hóa học
Chemical reaction term
xi


CS1, CS2
λ
F
α

Khối lượng chất ô nhiễm bị hấp phụ tại vị trí I và II (mg/kg)
Sorbed concentration in site I and site II
Độ phân tán dọc (m hay cm)
Longitudinal dispersivity
Thông số vùng hấp phụ (l/kg hay cm3/g)

Fraction of sorption sites
Hệ số chuyển đổi chất (1/h)
First-order mass transfer rate between the dissolved and sorbed
phases

xii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Tại các vùng biển đảo như Đảo Cơn Sơn, nguồn nước sạch đóng vai trị vơ cùng quan
trọng trong sự phát triển toàn diện của đảo. Do nguồn nước mặt hạn chế nên việc khai
thác và cung cấp nguồn nước sạch phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của cư dân trên Đảo
Côn Sơn phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước dưới đất (NDĐ). NDĐ được khai thác
thông qua hệ thống giếng khoan khai thác và được đưa vào vận hành từ nhiều thập kỷ
trước. Hầu hết các giếng khoan có cơng suất lớn tại Đảo Côn Sơn đều nằm quanh hồ
nước mặt Quang Trung và trong Thung lũng Côn Sơn. Nguồn cung cấp cho các tầng
chứa nước chủ yếu là từ nước mưa và hai hồ nước mặt Quang Trung, An Hải.
Nghĩa trang Côn Đảo có lịch sử hình thành lâu đời và là nghĩa trang lớn nhất trên Đảo
Côn Sơn. Do nghĩa trang nằm trong khu vực bao gồm các loại đất cát bở rời, ngay trên
tầng chứa nước mà khơng có lớp sét ngăn cách nên nước rỉ xác từ nghĩa trang lan truyền
ô nhiễm đến tầng chứa nước nằm bên dưới là có thể xảy ra. Vì vậy, đề tài luận án “Nghiên
cứu lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất – Áp dụng cho Đảo
Côn Sơn, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu” được hình thành nhằm đánh giá mức độ tác động của
nghĩa trang đến chất lượng nguồn NDĐ.
Đề tài mô phỏng con đường lan truyền chất ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng NDĐ trên
cơ sở xác định thơng số đầu vào mơ hình mơ phỏng - các hệ số lan truyền chất ô nhiễm
trong dung dịch đất tại nghĩa trang, bằng phương pháp thực nghiệm trong phịng.
Phương pháp này ít được sử dụng ở Việt Nam, bởi vì đối với các cơng trình nghiên cứu
lan truyền chất có quy mơ lớn hay các khu vực nghiên cứu có sẵn các bãi giếng quan

trắc hoặc được đầu tư kinh phí để thực hiện các cơng tác khoan, bơm thí nghiệm thì kỹ
thuật thực nghiệm tại hiện trường thường được ưu tiên sử dụng và đưa đến kết quả có
giá trị thực tiễn cao. Trong trường hợp các vùng nghiên cứu khơng có điều kiện bố trí
thực nghiệm hiện trường và kinh phí nghiên cứu hạn hẹp như tại nghĩa trang Cơn Đảo
thì phương pháp thực nghiệm trong phòng là một trong những phương pháp nghiên cứu
phù hợp và cho kết quả tin cậy.
Dựa trên kết quả xác định khả năng lan truyền ô nhiễm phát thải từ nghĩa trang, đề tài
cũng đề xuất quy trình xác định sự lan truyền ô nhiễm trong tầng chứa NDĐ trên cơ sở
điều chỉnh các dữ liệu hoặc các bước thực nghiệm với mục tiêu phù hợp với từng khu
1


vực cụ thể. Trong đó, việc đề xuất ứng dụng phương pháp xác định thực nghiệm các hệ
số lan truyền chất ở các khu vực khác nhau là điều hữu ích khi có thể xây dựng bảng
tham khảo giá trị các hệ số lan truyền chất trên các dạng địa chất – chất ô nhiễm khác
biệt.
Kết quả nghiên cứu của đề tài đóng góp thêm cơ sở khoa học cho các cơ quan chủ quản
trong việc quy hoạch, quản lý các nghĩa trang lâu năm và hỗ trợ các đơn vị quản lý mơi
trường có thêm phương thức đánh giá và dự báo được mức độ ô nhiễm của tầng chứa
NDĐ nằm ngay dưới nghĩa trang.
2. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
a. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định thông số lan truyền chất ô nhiễm;
- Đánh giá và dự báo mức độ lan truyền chất ô nhiễm vào dung dịch đất nghĩa trang.
b. Nội dung nghiên cứu
Luận án bao gồm 02 nội dung nghiên cứu chính:
(1) Thực nghiệm xác định các hệ số lan truyền chất ô nhiễm trong dung dịch đất nghĩa
trang bằng phương pháp thực nghiệm lan truyền chất trên các cột đất thực địa trong quy
mơ phịng thí nghiệm, kết hợp với phương pháp ước tính tối ưu thơng số lan truyền chất
trên mơ hình Hydrus 1D;

(2) Ứng dụng phần mềm GMS 10.0 để đánh giá và dự báo mức độ lan truyền chất ô
nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa NDĐ.
Bố cục của luận án gồm các phần sau:
- Phần Mở đầu.
- Chương 1: Tổng quan nghiên cứu
- Chương 2: Cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
- Chương 3: Áp dụng nghiên cứu cho nghĩa trang Côn Đảo, Đảo Côn Sơn, Tỉnh Bà Rịa
Vũng Tàu
- Kết luận và kiến nghị
Bản phụ lục gồm các hình ảnh và bảng biểu bổ sung của các mơ hình mơ phỏng.
c. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong Luận án bao gồm:

2


 Phương pháp mô phỏng số
Sử dụng các module MODFLOW và RT3D thuộc phần mềm GMS để mơ phỏng mơ
hình dịng chảy NDĐ, mơ hình lan truyền ơ nhiễm và mơ hình Hydrus 1D nhằm xác
định các hệ số lan truyền ô nhiễm từ dữ liệu thực nghiệm.
 Phương pháp thực nghiệm trong phịng
Thực nghiệm q trình lan truyền chất hịa tan trong các ống cột đất 1D nhằm mơ phỏng
và xác định thời gian và nồng độ chất hòa tan lan truyền trong các ống cột đất. Kết quả
thực nghiệm là cơ sở quan trọng nhằm ước tính các hệ số lan truyền cũng như đánh giá
được năng lực hoạt động của dung dịch đất nghĩa trang.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a. Ý nghĩa khoa học
- Bước đầu tiếp cận phương pháp xác định thông số lan truyền chất của một tầng chứa
nước lỗ hổng bằng thực nghiệm trong phòng để làm dữ liệu đầu vào cho một mơ hình
lan truyền chất trong điều kiện khơng có thí nghiệm hiện trường.

- Vận dụng mơ hình Hydrus 1D để tối ưu hóa việc tìm nghiệm bài tốn phi tuyến do phụ
thuộc nhiều yếu tố (tham số).
- Áp dụng phần mềm GMS để mô phỏng hệ thống NDĐ cho khu vực nghĩa trang Côn
Đảo và vận dụng kết quả mơ phỏng này để tìm lời giải bài tốn lan truyền chất nhằm dự
báo ô nhiễm nguồn NDĐ cho các khu vực khác.
b. Ý nghĩa thực tiễn
- Phương pháp thực nghiệm được trình bày trong Luận án có thể ứng dụng, thực hiện ở
các khu vực khác có điều kiện địa chất thủy văn tương tự và chưa có thí nghiệm hiện
trường.
- Kết quả dự báo mức độ lan truyền chất amoni N-NH4+ là thơng tin hữu ích cho các nhà
quản lý và quy hoạch định hướng khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên NDĐ trên địa bàn
đảo Côn Sơn như: khoanh định vùng cấm và hạn chế khai thác NDĐ, vùng cần bảo vệ
vệ sinh, … theo Thông tư quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ban hành.
4. Đóng góp mới của luận án
(1) Xác định giá trị các thơng số lan truyền chất hịa tan trong dung dịch đất bằng
phương pháp thực nghiệm trong quy mơ phịng thí nghiệm kết hợp với ước tính tối ưu
thơng số bằng mơ hình Hydrus 1D.

3


Luận án thực hiện nghiên cứu sâu và cung cấp dữ liệu mới về các hệ số lan truyền amoni
trong đất pha cát như Đảo Côn Sơn, Huyên Côn Đảo. Các hệ số lan truyền amoni bao
gồm: hệ số phân tán – độ phân tán, hệ số phân vùng hấp phụ và hệ số chuyển đổi chất.
Đây là các hệ số có vai trị quan trọng và tính chủ đạo trong bài tốn lan truyền amoni
từ nghĩa trang Cơn Đảo xuống tầng chứa nước Pleistocen tại Thung lũng Côn Sơn.
Phương pháp ước tính các hệ số lan truyền amoni được đề xuất thực hiện nghiên cứu
trong Luận án là phương pháp thực nghiệm lan truyền chất trên các cột đất thực địa thu
nhỏ theo tỷ lệ xác định trong quy mơ phịng thí nghiệm kết hợp với phương pháp ước
tính ngược thơng số của mơ hình Hydrus 1D.

Giá trị của các hệ số lan truyền amoni được xác định trong Luận án là các dữ liệu khoa
học cụ thể của một vùng nghiên cứu – nghĩa trang Côn Đảo và phương thức đề xuất
trong Luận án để xác định các hệ số này sẽ là cơ sở để phát triển chun sâu các nghiên
cứu lan truyền chất ơ nhiễm có nguồn gốc từ nghĩa trang nói riêng hay các bãi chơn lấp
chất thải nói chung.
(2) Đề xuất quy trình tổng quát xác định sự lan truyền ô nhiễm trong tầng chứa nước
dưới đất ở các khu vực khác. Trong đó, việc ứng dụng quy trình xác định thực nghiệm
các hệ số lan truyền chất ở các khu vực khác có thể được thực hiện trên cơ sở điều chỉnh
các bộ thơng số đầu vào cho mỗi mơ hình mơ phỏng.

4


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Tổng quan nghiên cứu ngoài nước
1.1.1 Lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất
Trên thế giới hiện có ít nghiên cứu cụ thể về tình trạng ơ nhiễm của nghĩa trang đến chất
lượng của NDĐ. Các nghiên cứu và báo cáo về khả năng ô nhiễm NDĐ xuất phát điểm
từ sự tác động của các nghĩa trang phần lớn xảy ra tại khu vực có tầng NDĐ nơng, được
bao bọc bởi vùng khơng bão hịa mỏng bao gồm các tầng cát mịn, cát hạt, cát pha sét
hoặc cát pha sỏi và chỉ có một số báo cáo chỉ ra tình hình ô nhiễm NDĐ tại một số khu
vực nghĩa trang có cấu tạo địa tầng phía dưới là từ đất đá đứt gãy hoặc đá vơi. Ngun
nhân chính dẫn đến khả năng lan truyền ô nhiễm từ các ngôi mộ xuống tầng chứa NDĐ
tại các khu vực kể trên là do cấu tạo hạt của các lớp địa tầng có độ thẩm thấu cao và khả
năng lưu giữ chất ô nhiễm kém. Bên cạnh đó vẫn cịn nhiều ngun do khác đã hỗ trợ
đắc lực cho q trình lan truyền ơ nhiễm, ví dụ như bổ cập tự nhiên từ mưa, xả thải tập
trung…

Một số cơng trình nghiên cứu ngồi nước điển hình về ơ nhiễm từ nghĩa trang như sau:
- Đề tài “Đánh giá sự ô nhiễm nguồn NDĐ từ một số nghĩa trang ở Hà Lan” của tác
giả Van Haaren F.W.J. được thực hiện vào năm 1951 được xây dựng dựa trên hai yếu
tố: (a) Các kết quả giám định tử thi và (b) Các kết quả phân tích tính chất hóa lý sinh
của đất trong và xung quanh các nghĩa trang. Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề
tài bao gồm: phân tích thành phần cấu tạo sinh học của một tử thi nam 70kg điển hình;
phân định các yếu tố sinh lý hóa ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học xác người
và khảo sát địa chất và phân tích hóa lý sinh các mẫu đất tại các nghĩa trang. Kết quả
nghiên cứu đã xác nhận nghĩa trang là một dạng bãi chôn lấp đặc biệt, có khả năng lan
truyền ơ nhiễm nước rỉ xác người ra môi trường xung quanh. Ưu điểm của nghiên cứu
này là vận dụng kết hơp cơ sở khoa học thuộc lĩnh vực pháp y và địa chất thủy văn để
xác định được nồng độ các chất ô nhiễm phát thải từ một thân thể chết theo thời gian
vào trong môi trường đất cũng như phân tích các yếu tố khách quan và chủ quan ảnh
hưởng đến quá trình phân hủy xác người. Tuy nhiên, nghiên cứu này chưa định lượng
mức độ lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến môi trường đất và NDĐ ngay tại và xung
quanh các nghĩa trang nghiên cứu.

5


- Đề tài “Nghiên cứu ô nhiễm nghĩa trang đến môi trường tại Úc” của các tác giả Dent
B. B và Knight M. J. được thực hiện vào năm 1996 và 1998 được thực hiện theo phương
pháp điều tra hiện trạng và quan trắc chất lượng NDĐ trong vùng bão hịa và khơng bão
hịa tại 09 nghĩa trang trên tồn nước Úc. Đề tài đã tiến hành lấy 305 mẫu được lấy từ
83 giếng và ao hồ nằm rải rác trong các nghĩa trang và phân tích chất lượng NDĐ của
các mẫu này theo 38 chỉ tiêu hóa vơ cơ và 05 chỉ tiêu vi sinh, nhằm phân tích mức độ
tác động từ sự hiện diện của xác người trong đất đến tầng chứa NDĐ. Bên cạnh kết quả
xác định được sự hiện diện của các nhóm sản phẩm phân hủy có nguồn gốc từ nitơ, phốt
pho, Na, Mg, Sr, Cl và SO4, thì điểm nổi bật của nghiên cứu bao gồm: (a) Đánh giá được
mức độ tác động ô nhiễm của nghĩa trang đến môi trường thông qua hoạt động của vi

sinh vật gây bệnh, sự lan truyền của các kim loại nặng, các dưỡng chất có trong nước rỉ
xác người; (b) Xác định khả năng gây ô nhiễm của nghĩa trang đến tầng chứa NDĐ tùy
thuộc vào vị trí xây dựng nghĩa trang và quy trình quản lý – vận hành nghĩa trang có
đảm bảo quy định bảo vệ môi trường hay không. Giới hạn của đề tài là chưa đề cập sự
lan truyền ô nhiễm theo không gian và thời gian.
- Đề tài “Tiềm năng ô nhiễm nghĩa trang” của tác giả Young C. P. và cộng sự được
thực hiện vào năm 1999 đề cập đến hướng tiếp cận nhất quán khi đánh giá các rủi ro
liên quan đến việc quy hoạch và phát triển nghĩa trang tại Anh, bao gồm các rủi ro tiềm
ẩn đối với NDĐ, nước mặt, đất và khơng khí. Phương pháp nghiên cứu được sử dụng
gồm: (a) Mơ phỏng thí nghiệm và định lượng các rủi ro ô nhiễm thực tế trên cơ sở tham
khảo số liệu từ mộ số trường hợp ô nhiễm nghĩa trang đã được công bố tại Anh; (b) Thu
thập và đối chiếu các phương pháp đánh giá và quản lý rủi ro ô nhiễm nghĩa trang được
sử dụng tại các Cơ quan Môi trường khác nhau của Anh. Ưu điểm của nghiên cứu là xác
định và mô tả chi tiết các yếu tố cần xem xét khi đánh giá tác động tiềm năng ô nhiễm
của nghĩa trang và từ đó đề xuất quy trình đánh giá nhất quán các rủi ro khi mở rộng
hoặc phát triển các nghĩa trang theo tiêu chí giảm thiểu tác động ơ nhiễm đến môi trường.
- Đề tài “Đánh giá mức độ dễ ô nhiễm của nguồn NDĐ nằm ngay dưới các ngôi mộ
xanh ở Anh và xứ Wales” của các tác giả Hart A. và Casper S. được thực hiện vào năm
2004 đã tiến hành khảo sát thực tế tình trạng ô nhiễm tại 49 ngôi mộ xanh tại Anh và xứ
Wales từ 2001 – 2004 thông qua việc quan trắc địa chất thủy văn tại một số lỗ khoan
nằm bên trong và bên ngoài chu vi các nghĩa trang. Kết quả nghiên cứu đã xác định
được nồng độ các chất ô nhiễm vượt trội và xây dựng bảng đánh giá mức độ nhạy cảm
6


với ô nhiễm tại các nghĩa trang xanh. Điểm khác biệt của nghiên cứu này so với các
nghiên cứu trước đây là ở đối tượng nghiên cứu: các ngôi mộ xanh – một hình thức chơn
cất người mất trong các quan tài bằng giấy cứng hoặc vật liệu nhẹ, dễ phân hủy và không
tiến hành ướp xác bằng formaldehyde – một chất gây độc hại môi trường như các
phương pháp chơn cất truyền thống. Tuy với hình thức chơn cất xanh nhưng kết quả

nghiên cứu đã xác định tiềm năng ô nhiễm từ các nghĩa trang xanh vẫn tồn tại và mức
độ nhạy cảm ô nhiễm của mỗi nghĩa trang xanh phụ thuộc nhiều vào yếu tố địa chất khu
vực chôn cất cũng như cường độ mưa – tác nhân góp phần đẩy dịng ơ nhiễm từ nước rỉ
xác di chuyển nhanh hơn xuống tầng NDĐ bên dưới.
- Đề tài “Nghiên cứu về tiềm năng ô nhiễm NDĐ từ nghĩa trang Beheshte – Tehran –
Iran” của các tác giả Sanaz Khorami Pour và Seyed Mostafa Khezri được thực hiện vào
năm 2010 đã phân tích chất lượng các mẫu NDĐ theo hướng dòng chảy NDĐ tại nghĩa
trang. Kết quả nghiên cứu đã xác định các tác nhân hỗ trợ lan truyền ô nhiễm từ nghĩa
trang trên cơ sở so sánh kết quả phân tích mẫu NDĐ với một số yếu tố như khoảng cách
từ huyệt chôn lấp đến mực NDĐ khoảng cách từ nghĩa trang đến các điểm khai thác
NDĐ, khoảng cách từ nghĩa trang đến nguồn nước mặt và các nguồn nước sử dụng khác,
địa chất của tại các huyệt chôn lấp trong nghĩa trang và khu vực xung quanh nghĩa trang,
lượng mưa tại khu vực nghiên cứu, địa hình-địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu.
1.1.2 Xác định thơng số lan truyền chất hịa tan trong dung dịch đất
Trên thế giới, việc xác định thông số lan truyền của các chất hòa tan khác nhau trong
các loại đất tương ứng khác nhau được ghi nhận từ thập kỷ 80 thế kỷ 20. Điểm nổi bật
trong các nghiên cứu liên quan đến việc xác định thông số lan truyền là ở phương pháp
xác định các thông số này phần lớn là sự kết hợp giữa việc thực hiện thí nghiệm lan
truyền chất hòa tan trên các ống cột đất trong phịng thí nghiệm hoặc ngay tại lỗ khoan
hiện trường và sử dụng các phương pháp đo lường hàng loạt hay phương pháp tính tốn
phần tử hữu hạn - sai phân hữu hạn cũng như các phần mềm hỗ trợ tính tốn.
Một số nghiên cứu ngồi nước điển hình liên quan đến việc xác định thơng số lan truyền
chất hịa tan trong dung dịch đất được trình bày trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1 Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về việc xác định thơng số lan truyền
chất hịa tan trong dung dịch đất
STT
1

Năm

Tác giả
P.M.
1987
Jardine

Nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Mô phỏng lan truyền của các Thí nghiệm chuyển dịch các
ion vơ cơ (như Mg2+, NH4+, chất hịa tan trong các ống cột
7


và
sự

cộng Br-, NO3-) trong các cột đất kết hợp phương pháp đo lường
không bị xáo trộn từ hai lưu hấp phụ hàng loạt mức độ hấp
vực sông đối lập
phụ các ion trong đất
Thí nghiệm hấp phụ hàng loạt
H.M.
Mơ phỏng lan truyền của phụ thuộc vào thời gian và thí
2
1991 Selim và
Cadium (Cd) trong đất
nghiệm chuyển dịch Cd trong
cộng sự
các cột đất
Andrew
Kiểm định sự lan truyền chất

Thăm dò điện trở và chụp mặt
3
1996 Binley và hịa tan trong cột đất khơng bị
cắt ảnh điện
cộng sự
xáo trộn
Mơ phỏng lan truyền khơng
Thí nghiệm trên các cột đất
Meng
cân bằng chất Atrazine
trong phịng thí nghiệm kết hợp
4
2004 Mao và (thành phần trong thuốc diệt
phần mềm tính tốn CXTFIT
Li Ren
cỏ) trong đất bão hịa tại
2.0
Trung Quốc
S.A.
Mơ phỏng lan truyền các chất Thí nghiệm trên các cột đất
5
2004 Mirbaghóa học có chứa gốc trong phịng thí nghiệm kết hợp
heri
Selenium (Se)
phần mềm tính tốn LEACHIM
S. Jellali, Đánh giá mức độ hấp phụ
N. Jedidi amoni trong dung dịch đất và Thí nghiệm lan truyền amoni
6
2005
and

H. NDĐ tại bãi rác Souhil Wadi, trên các cột đất thực địa
Kallali
Tunisia
Mô phỏng lan truyền Thí nghiệm trên các cột đất
Joumana
photphat PO4 (thành phần trong phịng thí nghiệm kết hợp
7
2006 Abou
trong phân bón) trong đất và phần mềm HYDRUS-NICA và
Nahra
nước
HYDRUS-1D
Ước tính lan truyền đồng vị
S.
Brơm (thành phần trong Thí nghiệm trên các cột đất
Dousset
8
2007
thuốc diệt cỏ) trong các cột trong phịng thí nghiệm kết hợp
và cộng
đất xáo trộn và không xáo phần mềm HYDRUS-1D
sự
trộn tại Pháp
Nghiên cứu lan truyền
Francisco
Thí nghiệm trên các cột đất
Simazine (thành phần trong
9
2007 Suarez và
trong phịng thí nghiệm kết hợp

thuốc diệt cỏ) trong đất cát
cộng sự
phần mềm HYDRUS-1D
khơng bão hịa tại Chilê
Mơ phỏng lan truyền Thí nghiệm tại các lỗ khoan
Shuang
10
2014
photpho (P) trong đất bùn sét quan sát hiện trường kết hợp
Ye Qiao
phía Tây Ontario, Canada
phần mềm HYDRUS 2D/3D
K.
Jha Mơ phỏng lan truyền nitơ (N)
Ranjeet
(thành phần trong phân bón) Thí nghiệm lysimeter kết hợp
11
2017
và cộng trong hệ thống đất-lúa-không phần mềm HYDRUS-1D
sự
khí
Tuy nhiên, với đặc thù địa chất từng vùng nghiên cứu không giống nhau cũng như sự
khác biệt giữa các phương pháp đo lường hay phần mềm hỗ trợ tính tốn đã cho thấy
khoảng giá trị thơng số lan truyền tương ứng khác nhau ngay cả trên cùng một dạng chất
hòa tan.
8


Tổng quan nghiên cứu trong nước
1.2.1 Lan truyền ô nhiễm từ nghĩa trang đến tầng chứa nước dưới đất

Tại Việt Nam, trước năm 2018, thông tin về các nghiên cứu trong nước có liên quan đến
vấn đề ơ nhiễm nguồn NDĐ tại các nghĩa trang hiện chưa được tìm thấy.
Trong năm 2018, Liên Đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Miền Nam đã thực
hiện nghiên cứu lan truyền chất tại hai nghĩa trang Bình Hưng Hịa và nghĩa trang Đình
Vĩnh Nghiêm trong đề án “Bảo vệ nước ở các đô thị lớn giai đoạn I” – Khu vực thực
hiện “Đô thị TP.HCM” do TS. Phan Chu Nam là chủ nhiệm đề tài. Trong nghiên cứu
này, các tác giả đã thực hiện cơng tác khoan, bơm, thí nghiệm mẫu nước và thả chất chỉ
thị (NaCl) tại hiện trường để xác định các chất có nguy cơ gây nhiễm bẩn, đồng thời
phân tích và xác định các thơng số địa chất thủy văn gồm vận tốc nước lỗ rỗng, hệ số độ
lỗ rỗng hữu hiệu và hệ số phân tán của các tầng chứa nước qp3, qp2-3. Phương pháp
nghiên cứu bao gồm phương pháp thực nghiệm hiện trường và phương pháp mô phỏng
số trên phần mềm GMS. Kết quả mô phỏng mơ hình lan truyền chất ơ nhiễm trong NDĐ
tại hai nghĩa trang cụ thể như sau:
- Nghĩa trang Bình Hưng Hịa: Nếu tồn tại chất ơ nhiễm (chất trơ) tại bãi chơn lấp trong
khu vực nghĩa trang Bình Hưng Hịa trong thành tạo nghèo nước Q 3, thì sau thời gian
1,5 năm, chất ô nhiễm sẽ đi vào tầng chứa nước qp3 và hướng di chuyển theo hướng Tây
Bắc (hướng dịng chảy NDĐ tầng qp3). Nồng độ chất ơ nhiễm lớn nhất tồn tại trong tầng
chứa nước qp3 sau thời gian 10 năm và giảm dần theo thời gian do hiện tượng pha lỗng.
Chất ơ nhiễm sẽ di chuyển đồng thời theo hai phương, phương ngang và phương thẳng
đứng. Việc di chuyển theo phương thẳng đứng là điều đáng lo ngại, điều này cho thấy
rằng bản thân các tầng cách nước khơng có khả năng bảo vệ cho các tầng chứa nước bên
dưới. Đồng thời, khi chất ô nhiễm đi vào tầng chứa nước có tốc độ khai thác lớn, sẽ làm
cho chất ô nhiễm dễ lan rộng hơn.
- Nghĩa trang Đình Vĩnh Nghiêm: Nếu tồn tại chất ơ nhiễm (chất trơ) tại bãi chôn lấp
trong khu vực nghĩa trang Đình Vĩnh Nghiêm, chất ơ nhiễm sẽ từ thành tạo nghèo nước
Q13 đi vào tầng chứa nước qp3 bên dưới, quá trình này diễn ra khá chậm và nồng độ vẫn
nằm trong giới hạn cho phép đến năm 2030, điều này có thể giải thích từ 3 ngun nhân
cơ bản: (1) có thể là do thành tạo nghèo nước Q13 có chiều dày khá lớn từ 10 – 12m; (2)
do đặc tính phân tán của thành tạo nghèo nước Q13 khá nhỏ và (3) diện tích khu vực
chơn lấp nhỏ, nên khối lượng chất ô nhiễm không đủ để ảnh hưởng trên một diện rộng.

9


Kết luận sơ bộ từ nghiên cứu là khả năng bảo vệ của thành tạo nghèo nước Q13 trong
khu vực này là khá tốt, song việc chôn lấp trực tiếp vào thành tạo nghèo nước Q13 cần
phải xem xét vì khả năng gây tổn thương tầng chứa nước bên dưới là hiện hữu.
Nghiên cứu lan truyền chất từ hai nghĩa trang Bình Hưng Hịa và nghĩa trang Đình Vĩnh
Nghiêm là một phần nội dung trong đề án nghiên cứu cấp Bộ và nhận được sự đầu tư
của Nhà nước về kinh phí thực hiện nên phương pháp thực nghiệm hiện trường được sử
dụng trong đề án là phương pháp nghiên cứu chuẩn và tiên tiến. Vì vậy, kết quả nghiên
cứu có giá trị thực tiễn cao khi đã chỉ ra nguy cơ và con đường lan truyền chất ô nhiễm
theo nguồn nước đi vào các tầng chứa nước với một chất trơ. Đồng thời, nghiên cứu đã
đánh giá được tốc độ truyền tải chất ô nhiễm dưới tác động của hoạt động khai thác đến
khả năng di chuyển của chất bẩn theo các phương án khai thác NDĐ trong tương lai
theo Quy hoạch khai thác sử dụng tài nguyên NDĐ tại thành phố Hồ Chí Minh.
Tuy nhiên, nhìn nhận từ các dữ liệu đầu vào cho bài tốn mơ phỏng lan truyền chất ơ
nhiễm bất kỳ - có các đặc tính sinh lý hóa khác với chất trơ thì nghiên cứu trên còn tồn
tại những hạn chế sau:
(1) Chưa thu thập đủ cơ sở khoa học cho việc xác định chất gây ơ nhiễm chính và
nồng độ ơ nhiễm ban đầu tại hai nghĩa trang, cũng như chưa xác định quy luật
cũng như diễn biến ô nhiễm gây ảnh hưởng cho các tầng chứa nước, điển hình là
02 tầng chứa nước nằm nơng qp3 và qp2-3. Ngun nhân có thể lý giải là ở nguồn
số liệu thí nghiệm các mẫu nước mặt và NDĐ ngay tại các giếng khoan trong và
ngoài khu vực hai nghĩa trang chỉ thu thập được trong hai năm 2016-2017 nhờ
cơng tác khoan và bơm thí nghiệm tại hiện trường. Còn các số liệu về chất lượng
nguồn nước mặt, NDĐ và đất ban đầu tại và xung quanh hai nghĩa trang từ thời
điểm hai nghĩa trang chưa hình thành và thay đổi theo suốt thời gian hoạt động
đến năm 2016 khơng được ghi nhận. Vì vậy, nghiên cứu đã đặt giả thiết rằng q
trình chơn lấp sẽ kéo theo một chất nhiễm bẩn là chất trơ đi vào trong các tầng
theo độ sâu chôn lấp, thay vì mơ phỏng lan truyền mơt hay nhiều chất nhiễm bẩn

vơ cơ / hữu cơ cụ thể.
(2) Ngồi hai hệ số phân tán và hệ số độ lỗ rỗng hữu hiệu được xác định cụ thể cho
hai tầng chứa nước nằm nông qp3 và qp2-3 dựa trên kết quả thực nghiệm thả chất
chỉ thị tại hiện trường thì các hệ số lan truyền chất trong các tầng chứa nước còn
lại được tham khảo giá trị từ nghiên cứu ngoài nước mà công tác thực nghiệm
10


hiện trường chưa giải quyết được triệt để. Cụ thể, đối với các tầng chứa NDĐ còn
lại trong phạm vi hai nghĩa trang, các hệ số độ lỗ rỗng hữu hiệu và hệ số phân tán
dọc được lựa chọn theo kết quả nghiên cứu tổng hợp “Design and Analysis of
Tracer Tests to Determine Effective Porosity and Dispersivity in Fractured
Sedimentary Rocks, Newark Basin, New Jersey” của tác giả Glen B. Carleton và
công sự (1999).
Bên cạnh dạng bãi chôn lấp nghĩa trang thì tại Việt Nam, một dạng bãi chơn lấp khác
nhận được sự quan tâm lớn từ xã hội là các bãi chôn lấp chất thải, rác thải và phương
pháp mô phỏng số trên các dạng mơ hình khác nhau như MT3D/MT3DMS, SEAM3D,
… cũng được sử dụng nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm tại các bãi chôn lấp này (xem
Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về lan truyền ô nhiễm từ các bãi chôn
lấp chất thải và rác thải
STT

1

Năm

Tác giả
Nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu

CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
Nghiên cứu lan truyền
Nguyễn
Ứng dụng GMS 6.5 kết hợp với kỹ
ô nhiễm của một số
Trác Việt
thuật địa hóa và đồng vị để đánh giá sự
2009
nguyên tố và hợp chất
– Bài báo
dịch chuyển của một số nguyên tố và
độc hại tại bãi rác
Hội thảo
hợp chất độc hại tại bãi rác.
Đông Thạnh
Ứng dụng GMS 6.5 để mô phỏng lan
truyền ô nhiễm của nước rỉ rác trong
môi trường NDĐ tại bãi rác.
Sử dụng thông số ô nhiễm COD để
đánh giá sự lan truyền ô nhiễm nước rỉ
rác trong môi trường NDĐ khu vực bãi
rác trong hiện tại và tương lai.
Phân tích dấu hiệu ơ nhiễm và đánh
giá khả năng nhạy cảm ô nhiễm của
NDĐ tại khu vực nghiên cứu theo chỉ
số GOD dựa trên các thông số như: đặc
tính thủy văn của tầng chứa nước, đặc
điểm của lớp đất bên trên tầng chứa
nước, độ sâu của mực NDĐ tính từ mặt
đất đến tầng cách nước.

2

Nguyễn
Thị
Nghiên cứu lan
Huyền
truyền ơ nhiễm nước rỉ
2009
Trang – rác trong NDĐ tại bãi
Bài báo rác Đa Phước
Hội thảo

3

Nguyễn
Thị Vân
Hà – Đề
2010 tài nghiên
cứu cấp
Thành
phố

4

Huỳnh
Nghiên cứu tác động
Ngọc
Khảo sát địa vật lý tại các bãi chôn
của các bãi chôn lấp

2012 Phương
lấp để tạo cơ sở bố trí các giếng khoan
rác thải (Gị Cát, Đơng
Mai và
quan trắc chất lượng nước.
Thạnh, Phước Hiệp)
cộng sự –

Nghiên cứu đánh giá
và đề xuất quản lý rủi
ro ô nhiễm từ Khu
công nghiệp - Khu chế
xuất của TP.HCM đến
nguồn NDĐ

11