BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤTCHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC
“Khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi
trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên”. Mã số KC.08/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH, PHÂN BỐ VÀ ĐỀ XUẤT HỆ
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN
NƯỚC NGẦM Ở VÙNG KARST ĐÔNG BẮC VIỆT NAM
MÃ SỐ ĐỀ TÀI : KC.08-19/6-10
Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm

Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS Nguyễn Văn Lâm Ban chủ nhiệm chương trình KC.08 Trần Đình Hợi
Cơ quan chủ trì đề tài
Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
Văn phòng các Chương trình


1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo và vai trò của chúng trong sự
hình thành và phát triển karst ở Đông Bắc Việt Nam
38
1.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn và vai trò của chúng trong sự
hình thành và phát triển karst ở Đông Bắc Việt Nam
46
1.3.1. Đặc điểm khí hậu 46
1.3.2. Vai trò tác động của các yếu tố khí hậu đến phát triển
karst ở ĐB
58

Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
1.3.3. Đặc điểm thủy văn 59
1.4. Đặc điểm địa chất và vai trò của chúng trong sự hình thành
và phát triển Karst ở Đông Bắc Việt Nam
67
1.4.1. Đặc điểm địa tầng 67
1.4.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất các thành tạo cacbonat ở
Đông Bắc Việt Nam
73
1.4.3. Phân vùng cấu trúc địa chất vùng ĐB Việt Nam 77
1.4.4. Vai trò của địa chất trong sự hình thành và phát triển
karst
86
1.5. Đặc điểm Địa chất thủy văn 93
1.5.1. Nước lỗ hổng trong các thành bở rời (các thành tạo Đệ tứ) 102
1.5.2. Nước khe nứt - karst trong các thành tạo cacbonat 102
1.5.3. Nước khe nứt vỉa trong các thành tạo lục nguyên 105
1.5.4. Nước khe nứt, khe nứt mạch trong các thành tạo biến

2.3.6. Trữ lượng nước ngầm vùng karst 161
2.4. Phân vùng nước ngầm vùng karst Đông Bắc Việt Nam 168
2.4.1. Vùng nước karst Quảng Ninh 168
2.4.2. Vùng nước karst Bắc Sơn 170
2.4.3. Vùng nước karst Đông Khê - Trùng Khánh (Cao Bằng) 172
2.4.4. Vùng nước karst Đồng Văn - Mèo Vạc 175
2.4.5. Vùng nước karst Yên Minh - Quản Bạ 177
2.4.6. Vùng nước karst Ba Bể - Tuyên Quang 178
2.4.7. Vùng nước karst Mường Khương - Bắc Hà 180
2.4.8. Vùng nước karst Lào Cai - Phú Thọ 182

Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
CHƯƠNG 3. HỆ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ VÀ SỬ
DỤNG TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM VÙNG KARST ĐÔNG BẮC
VIỆT NAM
183
3.1. Tổng quan các phương pháp điều tra đánh giá nước ngầm
vùng karst
183
3.1.1. Tổng quan tình hình áp dụng các phương pháp nghiên
cứu ở các nước trên thế giới
183
3.1.2. Tổng quan tình hình áp dụng các phương pháp nghiên
cứu ở Việt Nam
187
3.2. Kết quả áp dụng hệ phương pháp điều tra đánh giá và sử
dụng nước ngầm vùng karst Đông Bắc Việt Nam và vùng
thử nghiệm Hà Giang
190

VIỆT NAM
243
4.1. Hiện trạng khai thác sử dụng nước ngầm vùng Đông Bắc -
Việt Nam
243
4.1.1. Hiện trạng khai thác nước cho sinh hoạt và công nghiệp 243
4.1.2. Hiện trạng cấp nước cho tưới 247
4.2. Dự báo nhu cầu khai thác sử dụng nước đến năm 2020 253
4.2.1. Nhu cầu cấp nước sinh hoạt 253
4.2.2. Dự báo nhu cầu cấp nước đến 2020 255
4.3. Các giải pháp khai thác sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên
nước ngầm vùng Đông Bắc Việt Nam
264
4.3.1. Nguyên tắc và các yêu cầu chung 264
4.3.2. Các giải pháp khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên
nước ngầm vùng karst Đông Bắc Việt Nam
273
4.3.3. Định hướng chiến lược khai thác, sử dụng và bảo vệ tài
nguyên nước ngầm vùng karst Đông Bắc Việt Nam
289
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 305
TÀI LIỆU THAM KHẢO 310Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BCNCT Ban chủ nhiệm chương trình
BK Bắc Kạn

phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
NDĐ Nước dưới đất
NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn
nnk Nhiều người khác
NR Nhà riêng
PCCC Phòng cháy chữa cháy
PTNT Phát triển nông thôn
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
QĐ Quyết định
QL Quốc lộ
TNHH Trách nhiệm hữu hạn
SNKH Sự nghiệp khoa học
STNMT Sở Tài nguyên môi trường
TB Tây Bắc
TĐH Thuỷ địa hoá
THCS Trung học cơ sở
THPT Trung học phổ thông
TN Tây Nam
TP Thành phố
TPHH Thành phần hoá học
tr. đ Triệu đồng
TT Thứ tự
T.T Thị trấn
TX Thị xã
UBND Uỷ ban nhân dân
V/v Về việc
VSMT Vệ sinh môi trường Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ

các lớp đá nằm trên do bất chỉnh hợp đóng vai trò là đới
xung yếu kiến tạo, trở thành đường dẫn của nước ngầm
89
Ảnh 1.9. Đới biến dạng dẻo trong đó đá vôi trở thành các sản phẩm
mylonit với cấu tạo phiến đặc trưng ở phía TN thị trấn Tam
Sơn, Quản Bạ. Các đới trượt kiểu này tạo thành các màn
chắn ngăn cản sự thẩm thấu xuống sâu của nước ngầm
90
Ảnh 1.10. Một vùng xuất lộ nước ngầm dọc theo một đới trượt chờm
nghịch ở ĐB Mường Khương. Đới biến dạng dẻo nằm dưới
90

Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”

lớp đá vôi đường dẫn cho nước ngầm di chuyển và xuất lộ tại
nơi thuận lợi
Ảnh 1.11. Một nếp lõm lớn trong đá vôi C-P (hệ tầng Bắc Sơn) ở
Trùng Khánh, Cao Bằng. Phần vòm của nếp uốn là nơi phát
triển nhiều hang karst (mũi tên) do sự di chuyển của nước
ngầm xuống phía dưới dọc mặt lớp và thớ chẻ mặt trục
91
Ảnh 1.12. (A) Một điểm xuất lộ nước ngầm chứa trong đới dập vỡ của
đá vôi C-P lộ ra ở Tà Lùng, Mèo Vạc. (B) Một hê thống hang
karst phát triển dọc theo đới giao nhau giữa các khe nứt dốc
đứng và mặt lớp nằm nghiêng trong đá vôi C-P ở thị trấn
Mèo Vạc
92
Ảnh 2.1. Khảo sát mạch nước Mèo Vạc, Hà Giang
135
DANH MỤC CÁC BẢN ĐỒ, BẢN VẼ

Sau trang
1. Sơ đồ phân vùng Địa mạo vùng karst Đông Bắc Việt Nam, tỷ lệ
1:250.000
46
2. Sơ đồ phân vùng Địa mạo ở 4 vùng thử nghiệm - Hà Giang, tỷ
lệ 1:50.000
46
3. Bản đồ địa chất vùng Đông Bắc, Việt Nam, tỷ lệ 1:250.000
73
4. Sơ đồ phân vùng cấu trúc Địa chất vùng karst Đông Bắc Việt
Nam, tỷ lệ 1:250.000
73
5. Sơ đồ phân vùng cấu trúc Địa chất tại 4 vùng thử nghiệm - Hà
Giang, tỷ lệ 1:50.000
73
6. Bản đồ thủy địa hóa nước ngầm vùng karst Đông Bắc Việt
Nam, tỷ lệ 1:250.000
150
7. Bản đồ tiềm năng tài nguyên nước ngầm vùng karst Đông Bắc
Việt Nam, tỷ lệ 1:250.000
194
8. Bản đồ tiềm năng tài nguyên nước ngầm vùng karst Hà Giang,
tỷ lệ 1:50.000
194
9. Cột địa tầng LK TS01 và TS02
213

Ảnh 4.3. Khơi dẫn nước từ hang nước karst Mỏ Gà để tưới ruộng
252
Ảnh 4.4. Đập dâng Văn Quan (Lạng Sơn)
253
Ảnh 4.5. Hồ treo thu nước karst ở Hà Giang
277
Ảnh 4.6. Trạm bơm nước từ hang karst cấp nước cho thị trấn Đồng
Văn Hà Giang
278
Ảnh 4.7. Nước từ hang karst Bó Ngoặng được dẫn đi cấp nước cho
nhân dân ở Bản Câm, Chiêm Hóa, Tuyên Quang
279 Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước“Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1. Diện tích và dân số các tỉnh Đông Bắc
38
Bảng 1.2. Các đai cao tại đới khí hậu chí tuyến gió mùa
46
Bảng 1.3. Bức xạ tổng cộng trung bình tháng, năm tại một số trạm
khí tượng
48
Bảng 1.4. Cân bằng bức xạ trung bình tháng, năm tại một số trạm

146

Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước“Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
Bảng 2.6. Thống kê tỷ lệ % mẫu có loại hình hóa học của nước ngầm
vùng karst ĐB Việt Nam
148
Bảng 2.7. Hàm lượng Triti trong các mẫu nước ở điểm xuất lộ, suối
và sông khu vực ĐB Việt Nam thu góp vào năm 2008
157
Bảng 2.8. Hàm lượng DOC, bicacbonat và
13
C của DIC trong các
mẫu nước vùng karst ĐB Việt Nam thu góp vào mùa khô
và mùa mưa năm 2008
158
Bảng 2.9. Kết quả tính trữ lượng 11 tỉnh vùng karst ĐB
166
Bảng 2.10. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng vùng
Đồng Văn - tỉnh Hà Giang
166
Bảng 2.11. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng vùng
Mèo Vạc - tỉnh Hà Giang
167
Bảng 2.12. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng vùng
Quản Bạ, Yên Minh - tỉnh Hà Giang
167
Bảng 2.13. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng vùng Yên
Minh - tỉnh Hà Giang
167

trình thí nghiệm đổ muối (bằng thiết bị đo nhanh chất
lượng nước ngoài trời)
223
Bảng 3.5. Kết quả phân tích thành phần hóa học các mẫu nước tại
điểm xuất lộ trên mặt
226
Bảng 3.6. Kết quả phân tích TPHH các mẫu nước tại TT. Tam Sơn
227
Bảng 3.7. Kết quả phân tích TPHH các mẫu nước tại các LK ở TT.
Tam Sơn
227
Bảng 3.8. Kết quả phân tích TPHH các mẫu nước tại các LK ở xã
Thanh Vân
228
Bảng 3.9. Kết quả phân tích TPHH các mẫu nước tại các LK ở xã
Quyết Tiến
228
Bảng 4.1. Danh sách các nhà máy, trạm cấp nước tập trung
243
Bảng 4.2. Thống kê số liệu khai thác nước đơn lẻ các tỉnh
245
Bảng 4.3. Số lượng giếng khoan đường kính nhỏ ở các tỉnh vùng
Đông Bắc Việt Nam
246
Bảng 4.4. Một số đặc trưng cơ bản của các hồ chứa nước trong vùng
nghiên cứu
248
Bảng 4.5. Tổng hợp hiện trạng sử dụng nước mặt từ các công trình
thủy lợi phục vụ sản xuất nông nghiệp của các huyện tỉnh
Yên Bái

nước ngầm cho các tỉnh thành đến năm 2020
290

Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Vùng Đông Bắc Việt Nam
37
Hình 1.2. Lắt cắt vùng núi Việt Bắc
40
Hình 1.3. Biến đổi của nhiệt độ theo đai cao
47
Hình 1.4. Bản đồ đẳng lượng mưa trung bình nhiều năm
58
Hình 1.5. Bản đồ mật độ lưới sông vùng ĐB
60
Hình 1.6. Các hệ thống biến dạng phân hủy chính ở vùng ĐB Việt Nam
74
Hình 1.7. Bảng tóm tắt cột địa tầng ở các khu vực khác nhau cho
thấy các thành tạo karst cơ bản nhất ở ĐB Bộ và mối quan
hệ không gian và thời gian của chúng với các thành tạo
khác. (1) không trầm tích, (2) đá trầm tích lục nguyên, (3)
Late carbonat Cambri muộn, (4) carbonat Devon sớm-
Carbon sớm, (5) carbonat Carbon-Trias sớm. (dựa theo
tài liệu của Tống Duy Thanh)
86

Hình 2.6. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng SO
4
2-
các tỉnh Đông Bắc
144
Hình 2.7. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng Cl
-
các tỉnh Đông Bắc
145
Hình 2.8. Đặc điểm của nước vùng karst ĐB Việt Nam xét từ mối tương
quan giữa thành phần Deuteri và Oxy 18 của các mẫu nước
khu vực thu góp được vào mùa khô (tháng 3/2008) và mùa
mưa (tháng 6/2008)
156
Hình 2.9. Phân loại nước vùng karst Đông Bắc Việt Nam trên cơ sở
giá trị
13
δ
của DIC trong nước
159
Hình 3.1. Phương pháp phân tích biểu đồ thủy văn, theo dõi sự thay
đổi của lưu lượng mạch nước theo thời gian
184

Báo cáo Đề tài NCKH cấp Nhà nước “Nghiên cứu sự hình thành, phân bố và đề xuất hệ
phương pháp đánh giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm vùng Karst Đông Bắc Việt Nam”
Hình 3.2. Phương pháp đánh dấu (thả chất chỉ thị) xác định hướng vận
động, vận tốc dòng chảy và kết quả của phương pháp
185
Hình 3.3. Phương pháp bơm thí nghiệm xác định đặc tính thủy động lực

diện tại khu vực 4 tại thị trấn Tam Sơn - Quản Bạ - Hà Giang
204
Hình 3.14. Sơ đồ vị trí các LK thăm dò kiểm chứng tại T.T Tam Sơn-
Quản Bạ
212
Hình 3.15. Dạng đườngcong lưu lượng Q = f(S)
217
Hình 3.16. Đồ thị quan hệ lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước Q =
f(S) tại LK thí nghiệm kiểm chứng TS1
218
Hình 3.17. Đường cong lưu lượng tại LK thí nghiệm kiểm chứng TS 1
219
Hình 3.18. Đồ thị quan hệ lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước Q =
f(S) tại LK thí nghiệm kiểm chứng TS2
219
Hình 3.19. Đường cong lưu lượng tại LK thí nghiệm kiểm chứng TS 1
220
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn biến đổi nồng độ muối theo thời gian tại
giếng bơm
225
Hình 3.21. Đo sâu điện 2D W-S
237
Hình 3.22. Cách bố trí đo sâu điện 2D W-S ngoài thực địa và vị trí điểm
ghi giá trị điện trở suất trên lát cắt ứng với khoảng mở n=4
237
Hình 3.23. Quy trình thực hiện hệ phương pháp điều tra, đánh giá và sử
dụng tài nguyên nước ngầm vùng karst
242
Hình 4.1. Mặt cắt ngang điển hình vách nhả nước và kênh thu nước
283

ước ngầm trong các thành tạo cacbonat khá tốt,
nên hiện nay rất nhiều thành phố, các cụm dân cư và nhiều khu công
nghiệp đã và đang khai thác sử dụng nước từ nước karst để phục vụ cho
các nhu cầu phát triển KTXH khác nhau. Ở nước ta hiện nay, lượng nước
ngầm khai thác từ các vùng đá vôi chỉ đứng sau lượng nước ngầm khai
thác từ các thành tạo bở rời. Tuy nhiên, do đặc điểm của đá cacbonat phát
triển các khe nứ
t, hang động rất phức tạp, gây khó khăn không nhỏ cho
việc tìm kiếm, đánh giá tài nguyên nước ngầm.
Công tác nghiên cứu hiện tượng karst ở nước ta mới chỉ bắt đầu vào
những năm 30 của thế kỷ 20 để phục vụ cho việc khai thác khoáng sản.
Về nước ngầm trong các thành tạo cacbonat mới được quan tâm từ những
năm cuối của thập kỷ 50. Công tác điều tra, đánh giá nước ngầ
m trong
vùng karst được tiến hành dưới nhiều hình thức trong các lĩnh vực khác
nhau, như phục vụ việc xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện, giao
thông, xây dựng, Tuy nhiên, cho đến nay, ở Việt Nam, các phương pháp
áp dụng để nghiên cứu nước ngầm vùng karst vẫn chưa có được hệ
phương pháp hoàn chỉnh. Các phương pháp ứng dụng thường rất riêng lẻ
cho từng điểm, từng phương pháp độc lập, đặc bi
ệt việc liên kết để có các
đánh giá tổng quát nước ngầm karst, xác lập các điều kiện hình thành, 2
biến đổi nước ngầm trong các thành tạo cacbonat trong khu vực rộng giúp
cho việc khai thác, bảo vệ chúng vẫn chưa có kết quả tốt. Chính vì vậy,
việc thực hiện Đề tài này sẽ áp dụng tổ hợp các phương pháp truyền thống
lẫn hiện đại có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn và rất cần thiết. Từ
đó, đề xuất được hệ phương pháp điều tra, đ

(khai thác mỏ, xây dựng hồ chứa, đập dâng) trong vùng nghiên cứu;
+ Đề tài còn nhằm đào tạo thạc sỹ và kỹ sư của nhà trường về các
lĩnh vực ĐCTV, địa chất, địa mạo, địa vật lý, ĐCTV đồng vị, phân tích
ảnh viễn thám, ĐCTV môi trường.
* Nhiệm vụ
- Nghiên c
ứu xác lập điều kiện hình thành và quy luật phân bố tài
nguyên nước ngầm ở vùng karst Đông Bắc Việt Nam;
- Nghiên cứu thử nghiệm các phương pháp điều tra, đánh giá và tìm
kiếm nước ngầm ở các khu vực karst đặc biệt (khan hiếm nước). Đề xuất
hệ phương pháp điều tra đánh giá và sử dụng hợp lý nước ngầm ở vùng
karst;
- Đề xuất các giải pháp khai thác, sử dụng hợ
p lý và bảo vệ tài
nguyên nước ngầm ở vùng karst Đông Bắc Việt Nam.
4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu nước ngầm vùng karst phân bố ở 11 tỉnh/thành ĐB
Việt Nam (Quảng Ninh, Lạng Sơn, Bắc Giang, Thái nguyên, Bắc Kạn, Cao
Bằng, Hà Giang, Tuyên Quang, Phú Thọ, Yên Bái và Lào Cai).
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học
- Đề tài KC.08.19/06-10 là công trình nghiên cứu tổng hợp, có hệ thống
và toàn diện về sự hình thành, quy luật phân bố và hệ các ph
ương pháp đánh
giá và sử dụng tài nguyên nước ngầm ở vùng karst Đông Bắc Việt Nam. Đề
tài góp phần làm sáng tỏ việc phân vùng cấu trúc địa chất, phân vùng địa
mạo liên quan đến sự hình thành, phân bố karst. Luận giải và xác định
mối quan hệ và ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu liên quan đến sự hình
thành và phát triển karst.


Từ sau hòa bình lập lại, năm 1954, công tác điều tra ĐCTV mới chính
thức được tiến hành ở miền Bắc nước ta. Những công trình điều tra đầu tiên
được thực hiện ở vùng mỏ Quảng Ninh và sau đó là khu vực Thái Nguyên.
Trong công tác điều tra chung, các tác giả cũ
ng đã tiến hành điều tra, khảo sát
nước karst. Trong khoảng 60 năm qua, cùng công tác điều tra nghiên cứu, các
Dự án đã khoan vào các thành tạo cacbonat hàng nghìn LK. Tuy nhiên, các