Hệ thống thuỷ động lực và ảnh hưởng của chúng đối với hàm lượng asen trong tầng chứa nước pleistocene ở vùng động thái tự nhiên khu vực thạch thất đan phượng hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT

ðỖ CAO CƯỜNG

HỆ THỐNG THỦY ðỘNG LỰC VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ðỐI VỚI HÀM
LƯỢNG ASEN TRONG TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCENE Ở VÙNG ðỘNG
THÁI TỰ NHIÊN KHU VỰC THẠCH THẤT - ðAN PHƯỢNG - HÀ NỘI
Chuyên ngành: ðịa chất thủy văn
Mã số: 60.44.63

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Phạm Quý Nhân
2. PGS. TS. Flemming Larsen

Hà Nội - 2010
1


LỜI CAM ðOAN

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

Tác giả luận văn

ðỗ Cao Cường

2


MỤC LỤC
Lời cam ñoan

2

Mục lục

3

Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu

4

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

5

Danh mục các bảng biểu

7

MỞ ðẦU

8

Chương 1. KHÁI QUÁT VÙNG NGHIÊN CỨU
Chương 2. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM ASEN

15
42

TRONG NƯỚC DƯỚI ðẤT
Chương 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỦY ðỘNG LỰC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH

54

CHƯƠNG 4. HIỆN TRẠNG Ơ NHIỄM BIẾN ðỔI ASEN TRONG
NƯỚC DƯỚI ðÂT VÙNG THẠCH THẤT – ðAN PHƯỢNG – HÀ
66

NỘI
CHƯƠNG 5. ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG THỦY ðỘNG LỰC
TỚI SỰ BIẾN ðỔI HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI
ðẤT VÙNG THẠCH THẤT - ðAN PHƯỢNG

71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

84

TÀI LIỆU THAM KHẢO

86

3

DANH MỤC CÁC CHŨ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

PGS.TS

Phó Giáo sư, Tiến sĩ

ðCTV

ðịa chất thủy văn

TCN

Tầng chứa nước

NDð

Nước dưới ñất

LK

Lỗ khoan

LKQT

Lỗ khoan quan trắc

qh

Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocene

qp

Tầng chứa nước lỗ hỗ áp lực trầm tích Pleistocene

As

Arsenic

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ

Hình 1.1 Bản đồ phân bố Asen trong nước ngầm khu vực Hà Nội.
Tháng 9/1999(Berg và cs., 2001)

8

Hình 1.2 Sơ đồ tuyến nghiên cứu

10

Hình 1.3 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu

16

Hình 1.4. ðặc trưng độ ẩm tự nhiên vùng nghiên cứu

19

Hình 1.5. ðồ thị dao động mực nước theo thời gian sơng Hồng và
sơng ðáy

20

Hình 2.1 Chu trình Asen trong tự nhiên

42

Hình 2.2 Kết quả nghiên cứu Asen trong tầng chứa nước Holocene
vùng ðan Phượng

52

Hình 2.3 Q trình giải phóng Asen từ bùn đáy sơng Hồng

53

Hình 3.1 Mơ hình mơ phỏng hệ thống NDð trong mơi trường 5 lớp

55

Hình 3.2 Mặt cắt ngang của khối mơ hình

56

Hình 3.3 Mặt cắt dọc của khối mơ hình

57

Hình 3.4 Hệ số thấm tầng qh

58

Hình 3.5 Hệ số thấm lớp cách nước Holocene - Pleistocene (LCN2)

58

Hình 3.6 Hệ số thấm tầng Pleistocene

59

Hình 3.7 Sơ đồ điều kiện biên tầng chứa nước được mơ hình hóa

60

Hình 3.8 Sơ đồ bước lưới sai phân của mơ hình

61

Hình 3.9 Sơ ñồ ñiều kiện biên và ñường thủy ñẳng cao tầng chứa
nước Holocene (1/1997)sau khi giải bài tốn ngược ổn định

62

Hình 3.10.. Sơ ñồ ñiều kiện biên và ñường thủy ñẳng áp tầng chứa
nước Pleistocene (1/1997) sau khi giải bào toán ngc n ủnh
Hình 3.11 - Đồ thị biểu diễn phơng trình tơng quan giữa cốt cao

62

mực nớc trên mô hình (Hm) và thực tế (Ht) vào thời điểm 1/1997

63

Hỡnh 3.12. ðường thủy ñẳng cao tầng chứa nước Holocene (12/2008)

64

5


sau khi giải bào tốn ngược khơng ổn định
Hình 3.13. Sơ ñồ ñiều kiện biên và ñường thủy ñẳng áp tầng chứa
nước Pleistocene (12/2008) sau khi giải bào toán ngược khụng n
ủnh

64

Hình 3.14 - Đồ thị biểu diễn phơng trình tơng quan giữa cốt cao
mực nớc trên mô hình (Hm) và thực tế (Ht) vào thời điểm 12/2008

65

Hỡnh 4.1 thị pH, pe và Eh
Hình 4.2 Giá trị pe và pH quyết định đến dạng tồn tại Asen trong

67

nước

68

Hình 4.3 Sơ đồ lấy mẫu Asen trạm cấp nước nơng thơn Hà Tây cũ

70

Hình 5.1 ðồ thị biểu diễn thành phần hóa học theo chiều sâu

76

Hình 5.2 Sự tăng hàm lượng Asen trong tầng chứa nước Pleistocene
do ảnh hưởng của quá trình vận động của nước dưới đất

6

83


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Các số liệu khí tượng, thuỷ văn vùng ðan Phượng –
Thạch Thất năm 2007

18

Bảng 1.2. Kết quả tính thơng số ðCTV của tầng chứa nước
26

Holocence (qh)
Bảng 1.3. Kết quả bơm hút nước thí nghiệm tầng chứa nước qp vùng
nghiên cứu

27

Bảng 1.4. Kết quả thí nghiệm trong tầng chứa nước m

31

Bảng 1.5. Kết quả hút nước trong tầng chứa nước T2-3sb

32

Bảng 1.6. Kết quả hút nước trong tầng chứa nước T1
Bảng 1.7. Kết quả thí nghiệm trong tầng chứa nước T1vn

33

Bảng 1.8. Kết quả thí nghiệm trong tầng chứa nước Protezozoi

35

Bảng 1.9. Thống kê chiều dày các thành tạo tàn tích, sườn tích

39

Bảng 3.1.Các tác giả và cơng trình nghiên cứu về Asen trên thế giới

48

Bảng 5.1. Tính ổn định các dạng tồn tại của Asen trong nước

66

34

Bảng 6.1 Kết quả ño mực nước năm 2010 tại một số giếng khoan
72

thuộc vùng nghiên cứu
Bảng 6.2 Kết quả phân tích Asen tại một số giếng khoan khu vực

74

nhiên cứu
Bảng 6.3 Số liệu ñầu vào thành phần hóa học của các tầng chứa

80

nước trong mơ hình PHREEQC.
Bảng 6.4 Lựa chọn tỉ lệ pha trộn và các thông số tính tốn trong

80

FREEQC
Bảng 6.5 Lựa chọn tỉ lệ pha trộn và các thơng số tính tốn trong

81

FREEQC

7


MỞ ðẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn
Asen (As) là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, nhưng ở liều
lượng cao thì rất độc. ðộc tính này của Asen được lồi người biết từ xa xưa mà
người Việt Nam thường gọi với cái tên “thạch tín”(một độc dược bảng A). Tính
độc cấp của Asen là chết người và tính độc trường diễn là làm thay đổi huyết sắc
tố da, ung thư da và nếu con người ăn thực phẩm hoặc uống phải đồ uống có
hàm lượng Asen cao hơn hàm lượng cho phép thường dẫn ñến ung thư phổi,
thận và bàng quang (Wu và cs., 1998, WHO, 2001).
Trong cơng trình của Bhattacharya và nnk., (2002), vấn đề Asen có hàm
lượng lớn đã được phát hiện và tác giả ñã chỉ ra rằng nhiễm bẩn trong nước
ngầm sẽ ảnh hưởng ñến sức khỏe con người ở các mức ñộ khác nhau khi hàm
lượng của nó vượt quá giới hạn cho phép 10 µg/l (WHO, 1999).
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế-xã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch
ngày càng tăng. Biết ñược cơ chế nhiễm bẩn Asen nước ngầm sẽ giúp cho cơ
quan quản lý ñưa ra các biện pháp thích hợp để bảo vệ các nguồn nước ngầm,
tránh làm ô nhiễm thêm nguồn nước do
quá trình khai thác gây ra. ðồng thời có
các biện pháp xử lý nguồn nước đã bị ơ
nhiễm Asen phù hợp với cơ chế nhiễm
bẩn để có nước sạch cung cấp cho dân
chúng, giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng
ñến sức khỏe cộng ñồng.
Các ñồng bằng châu thổ với mật

ñộ dân cư lớn vùng Nam và ðông Nam
Á thường phân bố các tầng chứa nước

Hình 1.1 Bản đồ phân bố Asen trong

phong phú và phân bố rộng khắp. Khai

nước ngầm khu vực Hà Nội. Tháng

thác và sử dụng các tầng chứa nước này

9/1999(Berg và cs., 2001)

8


ñang rất phổ biến hiện nay và kèm theo ñó là những vấn đề nảy sinh. Trong đó,
các tầng chứa nước vùng Hà Nội cũ thuộc ñồng bằng châu thổ sơng Hồng lại có
hàm lượng Amoni cao (Le Giao, 1995; Andersson & Norrman, 1998) và hiện
nay hàm luợng Asen lớn vượt ngưỡng cho phép cũng ñã ñược phát hiện trong
các tầng chứa nước này (Berg et al., 2001; Smedley and Kinniburgh, 2002).
Tại pha 1 dự án VietAs (2004-2007), F. Larsen. và D. Postma ñã ñưa ra
kết quả nghiên cứu cho rằng, tại khu vực ðan Phượng, hàm lượng As tập trung
trong tầng Holocene ñộ sâu từ 5-15m. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, cơ
chế di chuyển của As phụ thuộc vào ñiều kiện ñịa chất thủy văn, ñiều kiện địa
hóa của khu vực. Tầng chứa nước Pleistocene đã và ñang là ñối tượng khai thác
nước rất quan trọng phục vụ mục đích của con người. Thạch Thất – ðan Phượng
là một vùng có địa hình rìa, sự vận ñộng của nước dưới ñất khá phức tạp. Vì vậy
sự nghiên cứu tầng chứa nước rất có ý nghĩa thực tiễn về mặt khoa học.
Bằng cách phối hợp các phương pháp khác nhau, ñánh giá sự phân bố

asen trong tầng chứa nước Pleistocene, từ đó đưa ra khuyến cáo trong việc quản
lý và sử dụng tầng chứa nước tiềm năng này. Bên cạnh đó, việc làm rõ điều kiện
địa chất thủy văn, thủy địa hóa khu vực này sẽ hiểu rõ hơn quy luật thủy động
lực và địa hóa của nước dưới đất đối với sự hình thành và di chuyển Asen trong
tầng chứa nước.
Vì vậy đề tài: “Hệ thống thủy ñộng lực và ảnh hưởng của chúng ñối với
hàm lượng asen trong tầng chứa nước Pleistocene ở vùng ñộng thái tự nhiên khu
vực Thạch Thất – ðan Phượng, Hà Nội” là hoàn toàn cấp thiết.
2. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu
Như trên ñã ñưa, khu vực ðan Phượng – Thạch Thất là vùng có địa hình
rìa, kết quả nghiên cứu của pha I dự án VietAs cho thấy hàm lượng Asen cao
trong cả tầng Pleistocene. Vì vậy đối tượng nghiên cứu chính ở đây là hàm
lượng Asen trong tầng chứa nước Pleistocene khu vực Thạch Thất – ðan
Phượng.

9


Tuyến nghiên cứu bao gồm 4 bãi giếng mới hoàn thành trong phase II
(Phú Kim, Phụng Thượng, Thượng Cốc, Vân Cốc) và 1 số giếng hoàn thành
trong phase I, dự án VietAs. Trong đó, cụ thể như sau:
Bãi giếng cũ tại bãi ngô thuộc huyện ðan Phượng.
Bãi giếng Vân Cốc và Thượng Cốc, Phụng Thượng thuộc huyện Phúc
Thọ.
Bãi giếng Phú Kim thuộc huyện Thạch Thất.
12.041
Dan Phuong
Red river

10.689

10.150

8.910

8.432

Van Coc

Thuong Coc

Phung
Thuong

Phu
Kim

T2P

VCPQ
2398m

TC3
2577m

PT3
3689m

PK12
2143m

Hình 1.2 Sơ ñồ tuyến nghiên cứu
Huyện ðan Phượng là một huyện nhỏ của thành phố Hà Nội.Nằm tại
khoảng giữa của trục ñường Quốc lộ 32 từ trung tâm Hà Nội ñi Sơn Tây. Huyện
ðan Phượng nằm ở phía tây bắc trung tâm thành phố Hà Nội. Phía đơng giáp Từ
Liêm, Hồi ðức. Phía tây giáp Phúc Thọ. Phía nam giáp Hồi ðức. Phía bắc
giáp sơng Hồng.
Phúc Thọ là huyện đồng bằng Bắc Bộ, nằm bên bờ hữu ngạn của cả hai
con sông: sông Hồng và sông ðáy, của hệ thống sông Hồng. Phúc Thọ có ranh
giới phía Tây giáp thị xã Sơn Tây, phía Nam giáp huyện Thạch Thất, phía ðơng
Nam (lần lượt từ Nam lên ðông) giáp các huyện Quốc Oai và Hồi ðức, phía
ðơng giáp huyện ðan Phượng. Ranh giới phía ðơng của huyện với các huyện
ðan Phượng và Hồi ðức, gần như chính là con sơng ðáy, tên cổ là con sông
Hát, là phân lưu của sông Hồng. Về phía Bắc, sơng Hồng là ranh giới của huyện,
mà tính từ đơng sang tây gồm có: Mê Linh (ở góc phía ðơng Bắc), các huyện
10


của tỉnh Vĩnh Phúc như Yên Lạc (ở phía Bắc), Vĩnh Tường (ở góc phía Tây
Bắc). Góc phía ðơng Bắc huyện, trên ranh giới với các huyện Mê Linh và ðan
Phượng, tại vị trí các xã Vân Hà, Vân Nam và Hát Mơn, huyện có cửa Hát Mơn,
vốn là ngã ba sông phân lưu nước sông Hồng vào sông ðáy. Diện tích tự nhiên
của huyện Phúc Thọ là 113,2 km².
Huyện Phúc Thọ có 22 xã: Vân Hà, Vân Nam, Vân Phúc, Xuân Phú, Cẩm
ðình, Phương ðộ, Sen Chiểu, Võng Xuyên, Long Xun, Thượng Cốc, Hát
Mơn, Thọ Lộc, Tích Giang, Phúc Hòa, Ngọc Tảo, Thanh ða, Trạch Mỹ Lộc,
Tam Thuấn, Phụng Thượng, Tam Hiệp, Hiệp Thuận, Liên Hiệp. Huyện lỵ là thị
trấn Phúc Thọ, tên nôm là thị trấn Gạch.
Huyện Thạch Thất phía bắc và đơng bắc giáp huyện Phúc Thọ, phía đơng
nam và nam giáp huyện Quốc Oai, phía tây nam và nam giáp tỉnh Hịa Bình,

phía tây giáp TX. Sơn Tây.
Huyện Thạch Thất bao gồm:
1. Thị trấn Liên Quan cách thị trấn Quốc Oai (xưa là phủ Quốc Oai)
khoảng gần 10 km về phía tây bắc, và cách thị xã Sơn Tây khoảng hơn 20 km về
phía đơng nam.
2. Bình Phú (Bình Xá, Phú Ổ) 3 thơn: ðặng, Phú Hịa (Gia), Phú Ổ (tên
chung: Thống Nhất)
3. Bình n 09 thơn: n Mỹ, Phúc Tiến, ðồi Sen, Sen Trì, Cánh Chủ,
Vân Lơi, Thái Bình, Hồ Lạc, Linh Sơn.
4. Canh Nậu (Núc) 4 thôn: 1, 2, 3, 4
5. Cẩm Yên 3 thôn: Cẩm Bào, Kinh ða, Yên Lỗ
6. Cần Kiệm 4 thơn, xóm: Phú ða, Phú Lễ, Xóm Trại, n Lạc
7. Chàng Sơn: Làng mộc truyền thống lâu ñời nổi tiếng với nghề làm nhà
gỗ và tạc tượng của xứ ðoài, Quê nhà thơ Bằng Việt,
8. Dị Nậu 2 thôn: Bến, Dị
9. ðại ðồng 12 thôn.
10. ðồng Trúc (Trúc ðộng) 3 thôn: ðồng Kho, ðồng Táng, Trúc Voi
11


11. Hạ Bằng (Hạ Lôi, Lôi, Bằng Trù) 6 thôn: Cốc, Gò Mận, ðầm Quán,
Khoang Mè, Trùng Nu, Vực Giang
12. Hương Ngải (Ngái) 4 thôn: 1, 2, 3, 4
13. Hữu Bằng (Nủa chợ): Làng có nghề Dệt nổi tiếng, quê ông tổ môn võ
Vovinam và nhà thơ Tào mạt vv...
14. Kim Quan 3 thôn: ðối Kim, Kim Trung, Làng Kim
15. Lại Thượng 5 thơn: Hồng Xá, Lại Khánh, Lại Thượng, Phú Thụ,
Thanh Câu
16. Phú Kim 5 thôn: Thúy Lai, Phú Nghĩa, Bách Kim, Nội Thôn, Ngoại
Thôn.

17. Phùng Xá 2 thôn: Bùng, Vĩnh Lộc (Nủa Bùa), Quê Trạng Phùng khắc
Khoan
18. Tân Xã 3 thôn: Kim Bông, Mục Uyên, Phú Hữu
19. Thạch Hịa
20. Thạch Xá 5 thơn: Cầu Niêu, ðồng Sống, Tây Cầu, Thạch, n
21. Tiến Xn
22. n Bình
23. n Trung
Diện tích 202,5 km². Dân số 179.060 người (2009)
ðây là vùng quê bán sơn địa, núi đá vơi xen lẫn đồng bằng.
3. Mục đích của luận văn
Mục đích chính của luận văn là nghiên cứu ảnh ưởng của hệ thống thủy
ñộng lực ñến hàm lượng Asen trong tầng chứa nước Pleistocen ở vùng ñộng thái
tự nhiên khu vực Thạch Thất – ðan Phượng.
4. Nội dung nghiên cứu
Luận văn gồm những nội dung chính sau:
- Tổng quan các kết quả nghiên cứu về địa chất thủy văn, thủy địa hóa
và ơ nhiễm Asen ở vùng nghiên cứu.
- Nghiên cứu ñặc ñiểm, sự phân bố của Asen trong nước ngầm.
12


- Thu thập số liệu, lấy mẫu nghiên cứu ñể xác ñịnh mối quan hệ thủy lực
giữa tầng chứa nước Holocene và Pleistocen, xác ñịnh thời gian lưu,
tốc ñộ vận ñộng của nước dưới ñất trong vùng nghiên cứu. Trên cơ sở
đó xây dựng mơ hình nghiên cứu cơ chế dịch chuyển của asen và khả
năng biến ñổi nồng ñộ Asen trong tầng chứa nước Pleistocen trong
ñiều kiện ñộng thái tự nhiên.
5. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng
Mơ phỏng hệ thống thủy động lực bằng phương pháp mơ hình số sử dụng

phần mềm Visual MODFLOW 2009 của hãng Schlumberger, đây là mơ hình sai
phân hữu hạn.
Q trình di chuyển và biến ñổi Asen từ Thạch Thất về Sông Hồng, ðan
Phượng bằng phần mềm PHREEQC.
6. Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu góp phần hiểu rõ hơn ảnh hưởng của hệ thống
thủy động lực đến q trình biến ñổi Asen trong nước ngầm tại các khu vực
ñộng thái tự nhiên phá hủy mạnh. ðể từ đó đưa ra những nhận định tồn diện
hơn mối tương tác giữa vần đề ơ nhiễm Asen với việc khai thác và sử dụng nước
ngầm, giúp cho việc quy hoạch, xây dựng các bãi giếng khai thác nguồn tài
nguyên nước ngầm một cách hợp lý và hiệu quả.
7. Cấu trúc của luận án
Luận văn gồm phần mở ñầu, kết luận và nội dung chính gồm 06 chương có
bố cục như sau:
Mở đầu
Chương 1: Khái quát vùng nghiên cứu
Chương 2: Tổng quan về nghiên cứu ơ nhiễm Asen trong nước dưới đất
Chương 3: Xây dựng hệ thống thủy ñộng lực bằng phương pháp mơ
hình

13


Chương 4: Hiện trạng ơ nhiễm, biến đổi Asen trong nước dưới ñất vùng
Thạch Thất – ðan Phượng, Hà Nội
Chương 5: Ảnh hưởng của hệ thống thủy ñộng lực tới sự biến ñổi hàm
lượng Asen trong nước dưới ñất vùng Thạch Thất – ðan Phượng, Hà
Nội.
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

Phụ lục
Luận văn được hồn thành tại bộ môn ðịa chất Thủy văn – Trường ðại học
Mỏ ðịa Chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Phạm Quý Nhân,
Trung tâm Quy hoạch và ðiều tra Tài nguyên nước và PGS. TS. Flemming
Larsen, Cục ñịa chất ðan Mạch. Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với
các thầy hướng dẫn đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ nghiên cứu sinh trong q
trình thực hiện luận án. ðồng thời tác giả cũng cũng cám ơn những ý kiến đóng
góp q báu của các thầy cơ giáo, cùng các đồng nghiệp trong Bộ mơn ðịa chất
thủy văn – Trường ðại học Mỏ - ðịa chất. Nhân dịp này tác giả xin bày tỏ lòng
biết ơn ñến lãnh ñạo Trường ðại học Mỏ - ðịa chất, Khoa đào tạo sau đại học,
Khoa địa chất, Khoa Mơi Trường cùng các cơ quan chun mơn và các đồng
nghiệp, bạn bè đã tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ để tác giả có thể hồn thành
luận văn.

14


CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VÙNG NGHÊN CỨU

1.1. ðặc ñiểm ñịa lý tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Tuyến nghiên cứu bao gồm 4 bãi giếng mới hoàn thành trong phase II
(Phú Kim, Phụng Thượng, Thượng Cốc, Vân Cốc) và 1 số giếng hồn thành
trong phase I, dự án VietAs. Trong đó, cụ thể như sau:
Bãi giếng cũ tại bãi ngô thuộc huyện ðan Phượng.
Bãi giếng Vân Cốc và Thượng Cốc, Phụng Thượng thuộc huyện Phúc
Thọ.
Bãi giếng Phú Kim thuộc huyện Thạch Thất.
Vùng nghiên cứu có diện tích khoảng 700km2 với chiều ngang là 22km và chiều
dọc là 32km ñược giới hạn bởi các tọa ñộ sau:

X max: 570.004,09

X min: 559.848,86

Y max: 2.339.639,09

Y min: 2.329.85,86

15


Hình 1.3 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu
Vùng có vị trí địa lý thuận lợi về địa giới hành chính như sau: Phía Bắc
giáp với sơng Hồng và tỉnh Phú Thọ, phía ðơng giáp với Thành phố Hà Nội;
phía Tây giáp với tỉnh Hồ Bình.
1.1.2. ðịa hình - địa mạo
Vùng nghiên cứu nằm trong tỉnh Hà Tây ñược bao bọc từ ba phía bởi hai
con sơng lớn là sơng Hồng và sơng ðà. ðây là tỉnh có địa hình khá phức tạp, là
vùng chuyển tiếp giữa ñồng bằng châu thổ Bắc bộ sang dạng địa hình núi cao
Tây Bắc.
ðịa hình có dạng thấp dần từ tây sang đơng, từ tây bắc xuống đơng nam.
Vùng gị đồi bán sơn địa phân bố ở vùng phía tây của vùng nghiên cứu, tiếp
giáp với vùng ñồi núi của tỉnh. Khu vực này kéo dài từ xã Cổ ðông - thị xã Sơn
Tây ñến xã Nghĩa Hương - huyện Phúc Thọ. ðặc trưng của dạng địa hình này là
các đồi núi thấp xen các bậc thềm phù sa cổ. Khu vực này cũng ñã phát triển các
khu dân cư. Do hoạt ñộng của con người trong nhiều năm làm thảm thực vật tự
16


nhiên gần như khơng cịn. Hiện nay trên các đồi, sườn dốc nhân dân ñang trồng

lại rừng với sự hỗ trợ của chính phủ và các tổ chức quốc tế.
ðồng bằng là dạng địa hình chủ yếu, chiếm 2/3 diện tích tự nhiên vùng
nghiên cứu. Dạng địa hình này kéo dài từ Phúc Thọ đến Hồi ðức, ðan Phượng,
Thường Tín, dạng địa hình này được hình thành do sự bồi đắp của sơng Hồng.
1.1.3. Khí tượng - Thuỷ văn
Khí hậu – Khí tượng:
Vùng nghiên cứu có đặc điểm khí hậu chung với khí hậu miền Bắc nước ta
là nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm và mưa nhiều. Nhiệt độ trung bình năm là 210C.
Tháng lạnh nhất là tháng 2 với nhiệt độ trung bình là 11,20C, nóng nhất là tháng
6 nhiệt độ trung bình là 29,40C.
Lượng mưa
Lượng mưa hàng năm theo tài liệu trạm khí tượng Sơn Tây ở những năm
gần đây từ 1171mm đến 1690mm trung bình 1464mm xong phân bố khơng đều
trong năm. Mùa mưa trùng với mùa nóng thường từ tháng 5 đến tháng 9 chiếm
76% lượng mưa cả năm với các tháng mưa cực ñại là tháng 6 và tháng 7. Mùa
khơ hay nói đúng hơn là mùa ít mưa trùng với mùa lạnh kéo dài từ tháng 10 đến
tháng 4 năm sau có tổng lượng mưa là 24% lượng mưa cả năm, ñược ñặc trưng
bằng 2 thời kỳ là thời kỳ đầu hanh khơ, thời kỳ sau ẩm ướt mưa phùn kéo dài.
Nước mưa là loại nước siêu nhạt với tổng độ khống hố từ 0,035 ñến
0,06g/l, ñộ pH từ 6,6 ñến 7,3, tổng hàm lượng sắt (Fe2+ + Fe3+) từ 0,37 ñến
4,0mg/l với thành phần Bicarbonat – clorua hoặc Sulfat – bicarbonat clorua natri
– canxi.
Cơng thức thành phần hố học đặc trưng của nước mưa ở Sơn Tây như sau:
M 0,045

4
SO 44 HCO 3 37 Cl
17
Na

Ca
76 13

17

pH

7.0


Bảng 1.1. Các số liệu khí tượng, thuỷ văn vùng ðan Phượng – Thạch Thất
năm 2007
Lượng
mưa (mm)

Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
TB
Tổng

Lượng bốc
hơi (mm)

Lưu lượng
nước
sông Hồng
(m3/s)
773
749
656
831
1220
2160
5050
3950
1770
2640
1170
802
1814

Mực nước
sơng
Hồng (cm)

ðộ ẩm
khơng
khí (%)

0,4
75,6
207
74
25,1
40,5
194
86
31,1
50,1
178
84
17,9
73,3
206
80
139,6
90,4
265
78
96,8
111,5
388
75
247,4
98
679
78
353,8
58,7

587
83
183,1
107,6
342
72
28,3
93
416
76
116,2
90,8
250
76
1,2
76,5
183
75
103,4
80,5
326
78
1240,9
966
(Nguồn: Trung tâm Mạng lưới Quan trắc KTTV và MT Quốc Gia)

Nhiệt ñộ
Nhiệt ñộ khu vực thay đổi từ 17 đến 300C, nhiệt độ trung bình năm là
24,30C. Nhiệt ñộ của vùng núi thường thấp hơn vùng ñồng bằng và vùng bán
sơn ñịa.

Lượng bốc hơi
Lượng bốc hơi của khu vực khá cao nhất, là trong những tháng mùa hè, do
nhiệt ñộ cao, lượng mưa nhiều nên lượng bốc hơi đạt cao hơn hẳn các tháng mùa
đơng. Lượng bốc hơi cũng khá cao và phân bố không ñều về mặt thời gian,
thường về mùa khô lượng bốc hơi cao hơn lượng mưa là thời kỳ hụt nước, về
mùa mưa lượng mưa cao hơn lượng bốc hơi là thời kỳ dư nước (hình 1.2).
Số giờ nắng trung bình năm khoảng (1.300 - 1.500) giờ/năm. Các tháng có
số giờ nắng cao là các tháng (5 - 10). Các tháng cịn lại có số giờ nắng ít hơn.

18


(a)

Lợng ma - Bốc hơi (mm)

350
300
250
200
Thời kỳ hụt nớc
150
100
50

Thời kỳ d− n−íc

0
10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Thêi gian th¸ng

Hình 1.4. ðặc trưng độ ẩm tự nhiên vùng nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu có nhiều sơng suối chảy qua. Hệ thống sông suối khá
phát triển và đa dạng. Trong đó đáng kể là sơng Hồng có ý nghĩa quan trọng
trong đời sống xã hội. Sơng Hồng chảy qua hướng Bắc và hướng ðông Bắc của
vùng nghiên cứu.
- Sơng Hồng: Chảy qua phía Bắc của tỉnh và khu vực nghiên cứu. Sơng

Hồng có lưu lượng nước khá lớn. Vào mùa lũ mực nước dâng cao ñến cốt
+12,4m so với mặt biển. Biên ñộ dao ñộng trong năm đạt từ 8 - 10m (hình 1.3).
Sơng Hồng là nơi cung cấp nước cho các tầng chứa nước chính của khu vực và
có ý nghĩa rất thiết thực đối với ñời sống kinh tế xã hội của nhân dân.
- Sông ðáy : Tại Hát Môn (huyện Phúc Thọ), sông ðáy bắt nguồn từ sông
Hồng, chảy theo hướng Bắc nam qua các huyện : ðan Phượng, Hoài ðức,
Chương Mỹ, Thanh Oai, ứng Hoà và chảy sang tỉnh Hà Nam tại Phú Dư. Sơng
ðáy có chiều rộng khơng lớn từ 70 – 200m, chiều sâu trung bình là 14,8m vào
mùa mưa, lưu lượng lớn nhất là 798m3/s và nhỏ nhất là 1,01m3/s.
Ngoài ra trong khu vực nghiên cứu cịn nhiều sơng suối nhỏ khác : sơng
Tích, suối Hai,…

19


14
12

Mùc n−íc (m)

10
8
6
4
2
0
1/95

1/96

1/97

1/98
Thêi gian

1/99
Shong

1/00
Sday

Hình 1.5. ðồ thị dao động mực nước theo thời gian sông Hồng và sông ðáy
* Hệ thống hồ :
Phía Tây Bắc tiếp giáp vùng nghiên cứu là hồ suối Hai. Trong khu vực
nghiên cứu tại xã Sơn ðơng có hồ ðồng Mơ - Ngũ Sơn. Hồ nằm trong vùng đồi
và thung lũng phía ðơng núi Ba Vì có diện tích gần 2000ha, diện tích chứa nước
là 1450ha với 21 ñảo lớn nhỏ. Quần thể hồ ðồng Mơ - Ngũ Sơn được đánh giá
là khu sinh thái – danh thắng đặc sắc của tỉnh Hà Tây.
Nhìn chung, vùng nghiên cứu có hệ thống sơng suối khá phong phú, đa
dạng và có nhiều ý nghĩa trong cuộc sống. Trữ lượng nguồn nước này dồi dào,
phân bố rộng.
ðây là một thuận lợi cũng là một yếu tố bất lợi hay bị lũ lụt của Hà Tây và
khu vực nghiên cứu.
Vì vậy, chúng ta cần quan tâm nghiên cứu ở cả hai lĩnh vực: Khả năng
cung cấp nước và vấn ñề môi trường cũng như những ảnh hưởng của các sơng
nêu trên. Gần đây, Nhà nước và Chính phủ đã và ñang thực hiện dự án nước mặt
ñược khai thác từ sông ðà về Thành phố Hà Nội và khu vực Xuân Mai.

20

1.1.4. Kinh tế, xã hội và giao thông
Theo niên giám thống kê 2004, dân số của Hà Tây là 2479,4 nghìn người.
Trong đó dân số thành thị là 207,8 nghìn người và dân số nơng thơn là 2271,6
nghìn người. Trên ñịa bàn Hà Tây có 4 dân tộc sinh sống là: Kinh, Tày. Mường
và Dao. Số người Kinh chiếm 99% sinh sống ở khu vực ñồng bằng và trung du,
các dân tộc khác chiếm 1% và sinh sống ở vùng núi, chủ yếu là khu vực Ba Vì.
Do điều kiện phát triển văn hố, xã hội, đời sống của khu vực nghiên cứu
cịn khó khăn; điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn tương ñối phức tạp cho nên
việc ñầu tư các dự án phát triển chủ yếu là dựa vào nguồn vốn đầu tư của Nhà
nước.
Nhìn chung, mạng lưới ñường bộ của Hà Tây rất phát triển so với các tỉnh
khu vực phía Bắc. Tổng chiều dài đường bộ trong tỉnh đạt 4.503km, trong đó có
964km đường ơ tơ. Mật độ đường ơ tơ đạt được là 0,44km/km2. Lượng xe lưu
thơng trên các tuyến đường đạt tới 15.000 – 20.000 lượt xe/ ngày ñêm.
Bên cạnh ñường bộ, Hà Tây cịn có hệ thống đường thuỷ thuận lợi. Con
sơng Hồng và sơng ðà là nơi vận tải đường sơng đắc lực nối Hà Tây với nhiều
ñịa phương khác của ñất nước.
Với những điều kiện mạng lưới giao thơng như vậy rất thuận lợi cho cơng
tác điều tra để xây dựng các cơng trình hạ tầng kỹ thuật phục vụ thiết thực ñể
nâng cao ñời sống cho nhân dân nơi ñây.
1.2. ðặc điểm địa chất
Trong khu vực nghiên cứu có các phân vị địa tầng được mơ tả từ già đến
trẻ như sau:
1.2.1. Phức hệ sông Hồng (PR1-2sh)
Phức hệ sông Hồng phân bố từ khu vực Hà Trung qua Sơn Tây, ñến huyện
Thạch Thất tạo thành một dải kéo dài theo hướng Tây Bắc - ðông Nam. Chiều
rộng của dải phân bố từ 2 ñến 3 km, chiều dài hơn 20 km. Cấu tạo nên chúng là
21

những thành tạo phiến biotit có granit, amfibolit, grafit... Các ñá nói trên ñã bị
biến chất mạnh ñến biến chất cao. Chiều dài của chúng ñạt tới 1000m.
1.2.2. Hệ tầng Viên Nam (T1vn)
Hệ tầng Viên Nam có diện lộ khoảng 110 km2. Chúng phân bố ở phía Tây
Bắc của khu vực. Thành phần thạch học bao gồm ñá phiến sét, Proterozoi phân
lớp, các đá phun trào bazan, spilit có lẫn tuf. Chiều dày khoảng 500m.
1.2.3. Hệ tầng Tân Lạc (T1tl)
Hệ tầng Tân Lạc phân bố ở khu vực Ba Vì kéo dài xuống huyện Mỹ ðức.
Diện phân bố hẹp với chiều dài khoảng vài km còn chiều ngang chỉ khoảng vài
trăm mét. Các thành tạo của hệ tầng này không lộ ra liên tục mà có chỗ bị các
trầm tích trẻ hơn phủ lên. Thành phần thạch học của chúng chủ yếu là: các ñá
nguồn gốc núi lửa, cuội kết, cát kết tuf, spilit màu nâu đỏ, nâu tím. Chiều dày
của hệ tầng này khoảng 500m.
1.2.4. Trầm tích hệ Neogen (N)
Các thành tạo neogen phân bố khá rộng. Chúng lộ ra ở khu vực phía tây
bắc, bắc của vùng. Bắt gặp vùng lộ ở Trung Hà, Suối Hai về ñến Quốc Oai. Ở
những khu vực ñồng bằng các thành tạo này bị chìm xuống và bị các trầm tích
ðệ Tứ phủ lên trên. Thành phần thạch học chủ yếu là cuội kết, tảng kết, cát kết
có tính nhịp. Chiều dày của chúng khoảng 100 ñến 200 mét.
1.2.5. Hệ tầng Hà Nội (Q1 2-3 hn)
Hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn) là các trầm tích hỗn hợp sơng – lũ phân bố ở ven
rìa đồng bằng khu vực Tùng Thiện, Thạch Thất. Thành phần của chúng là cuội,
sỏi, lẫn dăm, sạn có độ mài tròn tốt. Chiều dày ở vùng lộ của chúng khá mỏng
chỉ ñạt 1-2 mét. Tại khu vực bị phủ, các thành tạo này ñược nghiên cứu qua các
lỗ khoan. Có thể bắt gặp chúng ở nhiều nơi như Thường Tín, Phú Xun, ðan
Phượng, Hà ðơng và ở các vị trí khác của đồng bằng. Chiều dày của chúng đạt
10 ñến 15 mét.
22

1.2.6. Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13vp)
Các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13vp) phân bố ở các khu vực Quốc
Oai, Chương Mỹ, Ba Thá, Mỹ ðức và chìm xuống. Thành phần của các thành
tạo này bao gồm: sét xen cát bột màu xám nâu. Tại những nơi có lộ diện là sét
màu vàng, xám xanh màu loang lổ. Tầng Vĩnh Phúc do có đặc điểm khá đặc
trưng nên được gọi là tầng ñanh dấu. Chiều dày của chúng thay đổi 10 đến 20 m,
thậm chí có thể bị bào mòn.
1.2.7. Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2hh)
Hệ tầng này bao gồm các trầm tích nguồn gốc đầm lầy-biển, trầm tích biển
và trầm tích hồ-đầm lầy. Thành phần của chúng là sét dẻo, sét xám xanh, xám
vàng, thấu kính than bùn. Chiều dày từ 7-10 mét.
1.2.8. Hệ tầng Thái Bình (Q23tb)
Các trầm tích của hệ tầng Thái Bình (Q23tb) phân bố rộng khắp trên bề mặt
đồng bằng. Chúng là các trầm tích ña nguồn gốc. Thành phần là bột, sét màu
xám nâu, xám gụ. Nếu là nguồn gốc đầm lầy có thể gặp các thấu kính than bùn
màu đen, màu nâu. Chiều dày của các thành tạo này ñạt tới 20 mét.
1.2.9. Mác ma
Trên địa bàn Hà Tây cịn phân bố các ñá mác ma. ðó là các ñá thuộc phức
hệ Ba Vì tuổi TriAs (T1bv). Thành phần của các đá là gabro - điaba, các đá
dunit, peridotit màu đen đặc sít. Chúng phân bố ở dạng thấu kính nằm rải rác ở
khu vực núi Ba Vì.
1.2.10. Kiến tạo
Theo Dopjikov thì phần lớn diện tích của tỉnh Hà Tây nằm trong vũng
trũng Hà Nội. Phần diện tích này chiếm tới 2/3 diện tích của tồn tỉnh. Phần diện
tích cịn lại thuộc cấu tạo sơng Hồng và đới ninh Bình thuộc miền uốn nếp Bắc
Việt Nam. Có thể chia ra như sau:

23

Vùng trũng Hà Nội: được hình thành trên cơ sở hoạt động của các đứt gãy
sâu (sơng Hồng, sơng Chảy). Vùng trũng này được lấp đầy các trầm tích lục ñịa,
ñầm lầy, sông biển của các thành tạo Neogen, ðệ tứ.
ðới sông Hồng: phân bố thành dải từ Trung Hà ñến Thạch Thất. ðây là ñới
nâng cao, lộ móng kết tinh gồm các thành tạo biến chất của phức hệ.
ðới Ninh Bình: gồm các thành tạo nguồn gốc lục địa – phun trào thuộc hệ
tầng Viên Nam, các thành tạo hệ tầng Tân Lạc, Nậm Thẩm, Mường Trai và các
trầm tích thuộc thành hệ cacbonat.
1.2.11. ðứt gãy
Trong phạm vi của tỉnh, có nhiều đứt gãy phát triển theo hướng Tây Bắc ðơng Nam. Lớn nhất là đứt gãy sâu sơng Hồng. ða số các ñứt gãy ñã ñược lấp
ñầy bởi các trầm tích Neogen và ðệ tứ.
1.3. ðặc điểm địa chất thủy văn
Vùng nghiên cứu phân bố chủ yếu là hai dạng chứa nước lỗ hổng ðệ tứ và
các phức hệ khe nứt trước ðệ tứ. Tuy nhiên chỉ có các tầng chứa nước lỗ hổng
ðệ tứ là ñối tượng nghiên cứu chính. Cịn các phức hệ chứa nước khe nứt chưa
thể nghiên cứu trong khuôn khổ luận văn này.
ðối với các trầm tích chứa nước lỗ hổng ðệ tứ, hầu hết các cơng trình
nghiên cứu đều phân chia ra làm 2 tầng chứa nước qh và qp theo thứ tự từ trên
xuống. Sau đây tơi xin trình bày đặc ñiểm của các tầng chứa nước trong khu
vực.
1.3.1. Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Holocen
Trong khu vực ðan Phượng, tầng chứa nước Holocence có diện phân bố
rộng rãi và tương ñối liên tục. Chúng lộ ra ở khu vực đồng bằng như khu vực
Thường Tín, Hồi ðức, ðan Phượng, Sơn Tây... . Thành phần chủ yếu là cát
pha, cát các loại màu vàng nhạt, vàng xám hoặc xám nâu, ngồi ra cịn xen kẽ
các thấu kính sét lẫn tàn tích thực vật.
24

Tại vị trí bãi thí nghiệm, thành phần thạch học của tầng chứa nước
Holocence chủ yếu là cát hạt mịn ñến trung, cát pha màu vàng nhạt, xám vàng
hoặc xám xanh. ðộ sâu phân bố từ +9m ñến -20m, chiều dày biến ñổi từ 17m
ñến 25m. Hệ số thấm (K) ñược xác ñịnh dựa vào tài liệu thí nghiệm slugtest tại
hơn 100 lỗ khoan có giá trị thay đổi từ 1,7m/ngày đến 15,6m/ngày trung bình
đạt khoảng 12m/ngày đối với các lỗ khoan tuyến K và từ 11,3-27,6m/ngày,
trung bình đạt khoảng 25m/ngày tại khu vực bãi sông giữa sông Hồng và các
sơng nhánh, hệ số nhả nước trọng lực (µ) thay ñổi từ 0,08 ñến 0,18
Bên cạnh ñó, theo các tài liệu ñiều tra ñịa chất thủy văn vùng Sơn Tây thì
độ giàu nước của tầng chứa nước Holocence được xếp vào loại giàu nước trung
bình. Tính thấm của đất đá chứa nước từ trung bình đến cao. Hệ số nhả nước
trọng lực qua thí nghiệm hút nước chùm xấp xỉ là 0,1. Tốc độ hồi phục mực
nước nhìn chung tương ñối nhanh (t ≤ 0,1T).
Lớp bồi tích hiện ñại ở bãi bồi và lịng sơng Hồng có chiều dày thay ñổi từ
0,2 ñến 0,85m, hệ số thấm từ 1,02m/ng ñến 1,22 m/ng, trung bình 1,07 m/ng. µ0
từ 0,125 đến 0,236 trung bình 0,15.
Qua kết quả thí nghiệm thấy rằng nước sơng Hồng có liên quan thủy lực
trực tiếp với nước tầng qh. Trên thực tế, bằng việc nghiên cứu ño đạc ngồi thực
địa thấy rằng:
- ðáy sơng Hồng cắt trực tiếp vào tầng chứa nước
- Các lỗ khoan càng gần sơng có biên độ dao động càng lớn. (LK82c nằm ở
sát sơng có ∆Η= 1,18m; LK82A nằm giữa ∆Η= 0,95m và LK 82 xa sông nhất
∆Η= 0,87m).
Nước tàng trữ và lưu thơng trong tầng là loại nước có tính chất kiềm yếu,
nước nhạt (M= 0,158 -LK27 ñến 0,42 -LK82, kiểu nước chủ yếu là Bicarbonat Canxi, nước thuộc loại từ mềm ñến cứng.

25