ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHƯƠNG VĂN HẢI
ẢNH HƯỞNG NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC
NGẦM TRÊN HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 20121

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHƯƠNG VĂN HẢI


1.1.3.1. Khái quát chung đặc điểm địa tầng địa chất 13
1.1.3.2. Đặc điểm các tầng địa chất 18
1.1.4. Đặc điểm khí hậu 25
1.1.4.1. Khái quát chung khí hậu đảo Phú Quý 25
1.1.4.2. Chế độ mưa 27
1.1.4.3 Độ ẩm 29
1.1.4.4 Bốc hơi 30
1.1.4.5 Gió – bão và áp thấp nhiệt đới 32
1.1.5. Đặc điểm hải văn 34
1.1.5.1. Thủy triều. 34
1.1.5.2. Nhiệt độ nước biển 34
1.1.5.3. Độ mặn nước biển 34
1.1.5.4. Sóng. 34
1.2. Điều kiện kinh tế xã hội 35
1.2.1. Xã hội 35
1.2.1.1. Dân số và lao động 35
1.2.1.2 Y tế 36
1.2.1.3. Giáo dục 37
1.2.1.4. Văn hoá - xã hội 37
1.2.1.5 Hiện trạng kết cấu hạ tầng 38
1.2.2. Kinh tế 41
1.2.2.1. Thuỷ sản 42
1.2.2.2. Nông, lâm nghiệp 42
1.2.2.3. Công nghiệp 43
1.2.2.4. Thương mại, dịch vụ, du lịch 44
CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46
2.1. Tổng quan các nghiên cứu về tài nguyên nước ngầm 46
2.1.1. Trên thế giới 46
2.1.2. Trong nước 49


3.1.1. Mô hình dòng chảy nước dưới đất Modflow 68
3.1.1.1. Tổng quan phương pháp giải 68
3.1.1.2. Phương pháp sai phân hữu hạn 70
3.1.1.3. Phương pháp giải phương trình sai phân 75
3.1.1.4. Một số loại biên trong mô hình 75
3.1.1.5. Đánh giá mức độ tin cậy của mô hình 81
3.1.2. Mô hình chất lượng nước MT3D 82
3.2. Thiết lập mô hình tính toán cho đảo Phú Quý 84
3.2.1. Miền tính lưới tính 84
3.2.2. Sơ đồ hóa các tầng chứa nước trên đảo Phú Quý 85
3.2.3. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu 87
3.3. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm 89
3.3.1. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm với bài toán ổn định 89
3.3.2. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm với bài toán không ổn định 89 4

3.4. Khôi phục số liệu nước ngầm trên đảo 92
3.5. Tính toán trữ lượng nước ngầm trên đảo Phú Quý 94
CHƯƠNG 4 ẢNH HƯỞNG NƯỚC BIỂN DÂNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU
TƯƠNG LAI ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM TRÊN HUYỆN ĐẢO PHÚ QUÝ 97
4.1. Tổng quan nghiên cứu nước biển dâng trong điều kiện biến đổi khí hậu trên thế giới 97
4.2. Tổng quan nghiên cứu nước biển dâng trong điều kiện biến đổi khí hậu ở Việt Nam 99
4.3. Kịch bản nước biển dâng trong điều kiện biến đổi khí hậu trên huyện đảo Phú Quý 100
4.4. Ảnh hưởng của nước biển dâng trong điều kiện khí hậu tương lai đến tài nguyên nước
ngầm 101
4.4.1. Nhóm kịch bản trung bình (B2) 101
4.2.1. Nhóm kịch bản cao A2 107
KẾT LUẬN 113

3
) 96
Bảng 17. Mức tăng của một số yêu tố so với thời kỳ 1980-1999 101
Bảng 18. Mức thay đổi lượng mưa trên đảo Phú Quý ứng với kịch bản cao (A2) so với
thời kỳ 1980-1999 102
Bảng 19. Đánh giá mức tăng trữ lượng nước nhiễm mặn trong tương lai so với hiện trạng
trung bình nhiều năm theo kịch bản B2 105
Bảng 20. Mức tăng của một số yêu tố so với thời kỳ 1980-1999 107
Bảng 21. Mức thay đổi lượng mưa trên đảo Phú Quý ứng với kịch bản cao (A2) so với
thời kỳ 1980-1999 107
Bảng 22. Đánh giá mức tăng trữ lượng nước nhiễm mặn trong tương lai so với hiện trạng
trung bình nhiều năm theo kịch bản cao A2 110 6

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Vị trí đảo Phú Quý 11
Hình 2. Cơ cấu diện lộ các tầng/phụ tầng địa chất 14
Hình 3. Sơ đồ phân bố theo diện lộ các phân vị địa tầng địa chất 17
Hình 4. Biểu đồ thể hiện giá trị trung bình tháng một số yếu tố khí tượng tại Phú Quý 27
Hình 5. Lượng bốc hơi trung bình các tháng giai đoạn 1990-2005 32
Hình 6. Cơ cấu dân số huyện Phú Quý so với toàn tỉnh 35
Hình 7. Sơ đồ các tầng chứa nước có áp và không áp 54
Hình 8. Bản đồ thủy đẳng cao và mặt cắt 56
Hình 9. Ô lưới và các loại ô lưới trong mô hình 70
Hình 10. Ô lưới i,j,k và 6 ô bên cạnh 71
Hình 11. Sơ đồ bước giải theo phương pháp lặp trong mô hình 76
Hình 12. Điều kiện biên sông (River) 77
Hình 13. Điều kiện biên kênh thoát (Drain) 78

bình năm 2011 và trong tương lai theo họ kịch bản trung bình 108
Hình 34. Biểu đồ tỷ lệ trữ lượng nước ngọt dưới đất mùa khô trên đảo Phú Quý trong
tương lai theo họ kịch bản cao 108
Hình 35. Biểu đồ tỷ lệ trữ lượng nước ngọt dưới đất mùa mưa trên đảo Phú Quý trong
tương lai theo họ kịch bản cao 109
Hình 36. Biểu đồ tổng lượng nước ngầm nhiễm măn trên đảo Phú Quý trong tương lai
theo họ kịch bản cao 109
8

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện tại Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương
học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Hướng nghiên cứu của luận văn là
‘nghiên cứu ảnh hưởng của nước biển dâng đến tài nguyên nước ngầm huyện đảo
Phú Quý’. Nó là một phần công việc nằm trong khuôn khổ dự án khoa học cấp
Quốc gia do UNDP (United nations Development Programme) tài trợ, “Tăng cường
năng lực quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu ở Việt Nam nhằm giảm nhẹ tác
động và kiểm soát phát thải khí nhà kính” với sự chủ trì của viện Khoa học Khí
tượng Thuỷ văn và Môi trường.
Để có thể hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh
sự nổ lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô,
cũng như sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè đồng nghiệp trong suốt thời
gian học tập. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới toàn thể các thầy cô, người
thân trong gia đình và bạn bè đồng nghiệp.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân
thành tới PGS. TS Nguyễn Tiền Giang, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ,
dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học
tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

đang được xác định là một trong những đảo trọng điểm của nước ta về phát triển 10

các lĩnh vực như kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phòng. Đảo Phú Quý đang có
những bước chuyển biến mạnh mẽ về cơ cấu kinh tế, chuyển dịch theo hướng tăng
tỷ trọng công nghiệp, dịch vụ và du lịch. Đảo nằm trên tuyến đường biển nối đất
liền và quần đảo Trường Sa nên có vị trí đặc biệt quan trọng trong nhiệm vụ phòng
thủ quốc gia. Ngoài ra, do đặc điểm tự nhiên trên đảo gồm diện tích đảo bé, độ dốc
lớn, cách xa đất liền, không tồn tại hoặc tồn tại dòng chảy mặt trong thời gian ngắn.
Do đó, nước ngầm có ý nghĩa rất lớn đối với cuộc sống của nhân dân trên đảo. 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý [3]
Huyện đảo Phú Quý gồm có 6 đảo nổi gồm: Phú Quý, Hòn Tranh, Hòn
Trùng ở phía Nam, Hòn Đỏ, Hòn Đen, Hòn Giữa ở phía Bắc. Trong số đó, đảo Phú
Quý là lớn nhất, có diện tích 16km
2
, chiếm đến 97% diện tích nổi của toàn huyện
đảo và bằng khoảng 0,2% diện tích toàn tỉnh.

Hình 1. Vị trí đảo Phú Quý
Đảo Phú Quý có dạng hình chữ nhật lệch, chiều dài Bắc - Nam khoảng
7 km, chiều rộng Đông - Tây khoảng 4,5 km. Đảo có tiềm năng trở thành một
điểm dịch vụ chế biến và tiêu thụ hải sản của một mảng ngư trường kéo dài từ

0
), các miệng núi lửa cổ có đỉnh nhọn, 13

bề mặt sườn gồ ghề, lởm chởm do quá trình phong hoá, bóc mòn không đều, vỏ
phong hoá thay đổi từ 2  8m.
*) Kiểu địa hình tích tụ bóc mòn
Kiểu địa hình tích tụ bóc mòn phát triển trên các trầm tích biển, gió, có bậc
địa hình và tuổi khác nhau. Bề mặt địa hình gồ ghề, lượn sóng hoặc tạo nên những
cồn cát, sỏi cát cao đến 50m, các mương xói ít phát triển. Hiện tại kiểu địa hình này
vẫn chịu sự bóc mòn do gió thổi quanh năm với tốc độ đáng kể, có thể thu hẹp diện
tích canh tác, vùi lấp đường xá.
Xói lở bờ biển cũng là vấn đề đáng quan tâm. Ở Tam Thanh, Long Hải, Ngũ
Phụng quá trình xói lở xảy ra liên tục, không giới hạn về quy mô, cường độ, ảnh
hưởng thường xuyên và ngày càng rõ đối với đời sống, sản xuất, quy hoạch phát
triển kinh tế đảo. Đến một lúc nào đó chúng sẽ gây nên những tai biến địa chất rất
khó khắc phục ảnh hưởng đến nền kinh tế địa phương.
1.1.3. Đặc điểm địa chất [3]
1.1.3.1. Khái quát chung đặc điểm địa tầng địa chất
Trong khu vực đảo Phú Quý có 4 phân vị địa tầng địa chất có tuổi Đệ tứ
phân bố ở độ sâu từ 0 đến 100m đã được nghiên cứu theo thứ tự từ già đến trẻ bao
gồm:
- Thống Pleistocen:
+ Phụ thống Pleistocen trung, trầm tích biển (mQ
1
2
);
+ Phụ thống Pleistocen trung-thượng, phun trào bazan Pleistocen (Q

1
2-3
) có diện lộ 4,65km
2
chiếm 28%; phụ thống Pleistocen
thượng, trầm tích biển (mQ
1
3
) diện lộ 2,03km
2
chiếm 12%diện tích; phụ thống
Holocen- phun trào bazan (Q
2
) có diện lộ 2,25km
2
chiếm 14%; phụ thống Holocen
hạ - trung trong trầm tích biển (mQ
2
1-2
) có diện lộ 3,04km
2
chiếm 18%; phụ tầng
Holocen hạ - trung trong trầm tích gió(vQ
2
1-2
) có diện lộ 3,56km
2
chiếm 21%; phụ
thống Holocen thượng trong trầm tích biển(mQ
2

2
3
,
0.12 (1%)
pQ
1
2-3
4.65 (28%)
mQ
1
3
,
2.03 (12%)

Hình 2. Cơ cấu diện lộ các tầng/phụ tầng địa chất 15

Bảng 1. Bảng tổng hợp địa tầng các giếng khoan thăm dò ở đảo Phú Quý
Thành tạo
vQ
2
3

Thành tạo
mQ
2
3



Số
hiệu
lỗ
khoan

Chi
ều
sâu
giếng
(m)
(từ)

(đến)

Dày

(từ)

(đến)

Dày

(từ)

(đến)

Dày

(từ)


- - - - 5,0 3,0

- 4,0 4,0 - - - - 3,9 1,0

- 28,0

18,0

28,0

80,0

52,0

- Max - - 3,5 3,5

- - - 3,5

6,5 6,0

- 13,0

13,0

- - - 8,0

9,0 6,0

13,0


1 LK1 40 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 40 40 - - -
2 LK2 80 - - - - - - 0 5,0 5,0

- - - - - - - - - 5 28 23 28 80 52
3 LK3 30 - - - - - - - - - 0 6,3 6,3 - - - 6,3

8,1 1,8

8,1 30 21,9

- - -
4 LK5 64,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 59,5

59,5

59,5

- -
5 LK6 40 - - - - - - - - - - - - - - - 0 6 6 6 40 34 - - -
6 LK7 31 - - - - - - - - - 0 13,0

13,0

- - - - - - 13 31 18 - - - 16

Thành tạo

1
2-3

Thành tạo
mQ
1
2

STT

Số
hiệu
lỗ
khoan

Chi
ều
sâu
giếng
(m)
(từ)

(đến)

Dày

(từ)

(đến)


Dày

(từ)

(đến)

Dày

7 LK8 52 - - - - - - 0 6,0 6,0

- - - - - - - - - 6 52 46 - - -
8 LK10

60 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 0 60 60 - - -
9 LK11

30 0 3,5 3,5

- - - 3,5

6,5 3,0

- - - - - - - - - 6,5 30 23,5

- - -
10 LK12

30 - - - - - - - - - - - - - - - 0 5,8 5,8

5,8 30 24,2

a) Thống Pleistocen
*) Phụ thống Pleistocen trung, trầm tích biển (mQ
1
2
)
Theo số liệu tổng hợp kết quả điều tra, thu thập về địa chất cho thấy các trầm
tích biển phụ thống Pleistocen trung ở đảo Phú Quý không lộ ra trên mặt mà bị các
thành tạo trầm tích bazan trẻ phủ lên. Cho đến nay, mới có 2 lỗ khoan thăm dò
(LK5 và LK2) ở vực xã Ngũ Phụng và xã Tam Thanh, kết quả cho thấy:
Nóc tầng biến đổi từ 28m (tại LK2) đến 59,5m (tại LK5), chưa có giếng
khoan nào ở đảo nghiên cứu hết bề dày tầng này. Tuy nhiên, có thể so sánh thành
phần màu sắc với cát màu đỏ ở vùng Lương Sơn - Phan Thiết nguồn gốc trầm tích
biển, tuổi Pleistocen trung. Bề dày từ 60m  80m.
Thành phần thạch học chủ yếu gồm cát thạch anh hạt mịn, trung, màu đỏ,
vàng da cam, đôi chỗ xen lẫn sạn sỏi.
Mặt cắt địa tầng mQ
1
2
tại lỗ khoan LK 2 ở xã Tam Thanh như sau:
+ Từ 28m  50m: Cát màu đỏ gụ, kích thước hạt từ trung đến thô. Thành
phần cát thạch anh chiếm 90  95%, mài tròn, chọn lọc tốt. Bột sét màu đỏ chiếm 5
 10%, ở trạng thái tự nhiên nén chặt trung bình.
+ Từ 50m  80m: Cát màu vàng cam hạt mịn. Thành phần thạch anh chiếm
90  95%, sét, bột màu vàng cam, đỏ nhạt chiếm 5  10%, ở trạng thái tự nhiên nén
chặt trung bình.
*) Phụ thống Pleistocen trung-thượng, phun trào bazan Pleistocen (Q
1
2-3
)
Theo số liệu tổng hợp kết quả điều tra, thu thập cho thấy phun trào bazan

Bắc xã Tam Thanh.
Thành phần thạch học gồm: Tuf Bazan màu xám, xám nâu, kiến trúc hạt vụn
hoặc cát hạt thô, cấu tạo phân lớp song song, ở gần họng núi lửa đá có thể nằm
nghiêng từ 15  30
0
.
Thành phần khoáng vật: Hạt vụn chiếm 68  70% gồm: Plagioclaz chiếm 25
- 30%, thạch anh 7 - 11%, vụn bazan, thuỷ tinh 30 - 35%. Xi măng: chiếm 30 -
32%, gồm: Carbonat 15 - 17%, vật chất bột, sét sericit 10-15%, oxit sắt 3-5%
(L188, L189, L197, L211). Vụn thô trong cát - sạn - tuf bazan ở chân núi Cao Cát,
xã Tam Thanh là mảnh vụn, bom bazan có kích thước thay đổi từ 0,5 - 5cm, cá biệt
đến 20cm. Vỏ phong hoá trên mặt của tầng dày từ 2 - 8m gồm: sét, bột và các mảnh
vụn đá bazan phong hoá dở dang.
Phun trào Bazan phủ trực tiếp lên cát màu đỏ tuổi Pleistocen trung (mQ
1
2
),
đôi chỗ bị trầm tích biển Pleistocen thượng phủ lên trên, so sánh với các hoạt động 20

phun trào trong khu vực, xếp các thành tạo phun trào này vào tuổi Pleistocen trung -
thượng.
*) Phụ thống Pleistocen thượng, trầm tích biển (mQ
1
3
)
Các thành tạo Pleistocen thượng (mQ
1


Bên cạnh đó trong quá trình nghiên cứu đã phát hiện được các trầm tích này
phân bố tập trung chủ yếu ở khu vực trung tâm của xã Tam Thanh diện lộ khoảng 2
- 2,5km
2
.
Tại một số điểm khảo sát giếng đào ở độ sâu từ 3 - 3,5m trong các trầm tích
(mQ
1
3
) gặp tập hợp vi cổ sinh gồm: Pararotalia calear(0rbigny), Calcarinaspengleiri
(Gmelin), Calcarinahispidarady, Amphisleginalessoni 0rbigny, Cibicides refugens
Montfort, Ammoniabec cỏi (lin), Elphidium advenum (Cushman).
Tại một số điểm khảo sát trong tầng cát thạch anh, cacbonat gắn kết, gặp tập
hợp cổ sinh: Amphistegina madagascarensis Orbigmy, Amphistegina lessoni
Ôrbigny, Amphistegina vulgaris Orbigny, Calcarinapengleri (gnelin), Elphidium
Crispum (lin), Elphidium - Advenum (Cushman),
Trong những giai đoạn trước đây, những tập hợp vi cổ sinh này, theo tác giả
Đào Thị Miên và Nguyễn Ngọc (Viện địa chất - Trung tâm Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ Quốc gia) xác định tuổi Pleistocen muộn.
b) Thống Holocen
*) Phụ thống Holocen, phun trào bazan(Q
2
)
Thành tạo phun trào bazan Q
2
phát hiện thấy ở khu vực đảo Tranh và các
họng núi lửa như núi Cao Cát, núi Cấm với diện tích khoảng 2,25km
2
chiếm 14%

Thành tạo địa chất có tuổi Holocen hạ - trung - Trầm tích biển (mQ
2
1-2
) phân
bố phổ biến dọc bờ biển, tạo nên bậc thềm có cao độ đến 17m, ở khu vực các xã
Tam Thanh và xã Ngũ Phụng với diện tích 3,04km
2
chiếm 18% diện tích toàn
huyện đảo.
Thành phần gồm cát thạch anh chứa cacbonat màu xám trắng, xen kẹp than
bùn, sét than màu đen, xám đen.
Trên mặt cắt tại các giếng đào, giếng khoan thăm dò cho thấy, chiều sâu đáy
của lớp trầm tích này biến đổi từ 4 đến 13m. Chiều dày biến đổi từ 4 đến 13m, trung
bình 6,6m.
Tại lỗ khoan nghiên cứu ở giai đoạn trước đây thuộc khu vực xã Tam Thanh
cho thấy tầng trầm tích này có chiều dày 13m.
- Mặt cắt từ trên xuống của lỗ khoan này được mô tả địa tầng như sau: 23

+ Từ 0 - 8m là cát thạch anh hạt nhỏ đến trung chiếm 75 - 80%, vụn san hô,
vỏ sò kích thước 0,5 - 1mm chiếm 20 - 25%, kết cấu rời rạc.
+ Từ 8 - 13m là than bùn màu đen, phần trên lẫn ít xác sinh vật biển.
Kết quả nghiên cứu còn cho thấy trong tập than bùn gặp tập hợp bào tử phấn
hoa: Polypodium sp, Dicksonia sp, Lycopodium sp, Myrica sp, Rubiacêa gen, Indet,
castanosis sp, Lygodium sp, Magnolia sp.
Tại một số điểm khảo sát và lỗ khoan nghiên cứu bắt gặp các loài tảo biển:
Cyclotellastylorum, Thalassionemanitzo chioides, Thalassiosira excentrica,
Cyclotella Striata. Các trầm tích này phủ trực tiếp lên mặt bào mòn của bazan

vận chuyển qua vỏ phong hoá bazan (bột sét màu đỏ) màu đậm nhạt, phụ thuộc vào
thời gian vật liệu di chuyển qua. Thành tạo này phân biệt với trầm tích biển Holocen
hạ - trung về màu sắc vị trí tồn tại trên sườn đồi hoặc phần thấp, tạo địa hình dạng
trũng thổi mòn hoặc giải cồn cát theo phương Tây Bắc - Đông Nam.
*) Phụ thống Holocen thượng - Trầm tích biển (mQ
2
3
)
Đây là các thành tạo phân bố không đều và thành các dải hẹp sát mép nước ở
khu vực phía Bắc (thuộc xã Long Hải) và khu vực phía Nam (thuộc xã Tam Thanh)
và một dải nhỏ ở Hòn Tranh, chúng tạo thành bậc thềm dốc cao khoảng 2m, thường
bị ngập nước khi thuỷ triều lên. Diện lộ khoảng 0,95km
2
chiếm khoảng 6% diện
tích toàn huyện đảo.
Thành phần gồm cát thạch anh lẫn ít cacbonat màu trắng ngà, hạt trung, thô
mài tròn, độ chọn lọc tốt. Qua kết quả khảo sát cho thấy thành phần cát thạch anh
chiếm 85  90% cacbonat (vụn, san hô, sò ốc ) chiếm 10  15%, đôi chỗ còn nhiều
mảnh san hô lớn, vỏ ốc, sò nguyên vẹn. Tầng trầm tích này phủ trực tiếp lên trầm
tích biển thống Holocen giữa.
*) Phụ thống Holocen thượng - Trầm tích gió (vQ
2
3
)
Trầm tích gió hiện đại phân bố theo một vài diện hẹp, tạo những cồn cát cao
5m - 10m, kéo dài chủ yếu theo phương kinh tuyến với diện tích khoảng 0,12km
2

chiếm khoảng 1% diện tích toàn đảo. Trên mặt cắt tại lỗ khoan LK11, cho thấy đáy
tầng sâu 3,5m.