TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DỊNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT
TÍNH TỐN DỰ BÁO KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT
VÙNG VINH - CỬA LỊ TỈNH NGHỆ AN
APPLICATION OF GROUNDWATER SIMULATION IN
CALCULATION FOR PREDICTION OF GROUNDWATER
EXPLOITATION IN VINH - CUALO AREA OF THE
NGHEAN PROVINCE
ThS. Phan Văn Tuyến
PGS.TS. Vương Đình Đước
TĨM TẮT
Mơ hình dòng chảy nước dưới đất được sử dụng phục vụ cho qui
hoạch, quản lý và dự báo khai thác nước dưới đất vùng Vinh - Cửa Lò.
Kết quả hiệu chỉnh mơ hình ổn định là thỏa mãn, mức độ chính xác
cao. Sự khác biệt trung bình giữa các giá trị tính tốn và giá trị quan
trắc khác nhau từ 1cm đến 38cm, và sai số tiêu chuẩn như được phản
ánh bởi độ lệch chuẩn của những khác biệt này là 0,16m, sai số đạt
3,54%. Kết quả mơ hình khơng ổn định cho độ lệch trung bình giữa
mực nước quan sát và mực nước tính tốn từ 0,02m đến nhỏ hơn 1m là
rất nhỏ đảm bảo để dự báo khai thác nước dưới đất theo các kịch bản
khác nhau. Triển vọng khai thác dự báo vào năm 2010 trong tầng chứa
nước Holocen và Pleistocen là 6.072m
3
/ngày và 1.890 m
3
/ngày và năm
2015 là 1.587m
3
/ngày và 560m
3
/ngày với mực nước hạ thấp lớn nhất

hệ thống nước dưới đất sao cho hệ thống nước dưới đất được mơ phỏng càng gần
với thực tế, càng tốt. Người ta sử dụng mơ hình nước dưới đất để thiết kế một hệ
thống các giếng hay một cụm giếng khai thác nước dưới đất phục vụ cung cấp
nước ăn uống sinh hoạt cho khu dân cư, khu cơng nghiệp, hay một đơ thị, hoặc
một cụm dân cư. Mơ hình có tầm quan trọng lớn trong lập qui hoạch khai thác sử
dụng cũng như cung cấp nhân tạo cho nước dưới đất và bảo vệ, dự báo biến đổi
mơi trường do khái thác nước dưới đất gây ra. Ngồi ra mơ hình nước dưới đất
còn có nhiều ứng dụng trong các ngành khác nhau.
Mơ hình dòng chảy nước dưới đất áp dụng ở vùng Vinh – Cửa Lò tỉnh
Nghệ An có số liệu đầu vào được tổng hợp, phân tích từ tài liệu khảo sát, tìm
kiếm thăm dò nước dưới đất vùng Vinh – Cửa Lò năm 1984 của Đồn ĐCTV 2F
và được cập nhật trong đề tài điều tra, đánh giá hiện trạng, chất lượng nước và
quy hoạch quản lý, khai thác sử dụng nước dưới đất, năm 2007 của PGS.TS.
Vương Đình Đước. Các thơng số cơ bản như hệ số thấm, hệ số nhã nước, lượng
cung cấp, hiện trạng khai thác nước được tính tốn trên cơ sở đo đạc, thí nghiệm
tại hiện trường.
Mơ hình dòng chảy nước dưới đất ở trạng thái ổn định đạt được từ việc
hiệu chỉnh các thơng số nêu trên với sự sai số nhỏ nhất có thể. Mơ hình này đã
mơ phỏng được điều kiện địa chất thủy văn trung bình phù hợp với thực tế.
Mơ hình khơng ổn định đó là một số các mơ hình ổn định hoạt động liên
tiếp, mỗi mơ hình dưới các điều kiện ứng suất khác nhau. Trên cơ sở mơ hình ổn
định bổ sung thêm đặc trưng địa chất thủy văn (ĐCTV) thể hiện những thay đổi
theo chu kỳ thủy văn. Các đặc trưng này là lượng mưa, bốc hơi, mực nước dưới
đất và mực nước mặt thay đổi theo các tháng trong năm thủy văn. Trong trường
hợp này, tổng thời gian 365 ngày được chia làm 12 giai đoạn tương ứng với 12
tháng trong năm, bắt đầu từ tháng 1 và kết thúc vào tháng 12. Một số số liệu đầu
vào cho mơ hình khơng ổn định được tính theo giá trị trung bình của chúng cho
mỗi một tháng. Mơ hình khơng ổn định đạt được khi sai số phần trăm nhỏ hơn
10%. Lúc này mơ hình khá phù hợp với thực tế theo chu kỳ thủy văn và được
ứng dụng phục vụ qui hoạch, quản lý khai thác nước dưới đất.

trong hệ thống nước ngầm thực tế. Điều này bao gồm việc thay đổi những thơng
số này trong phạm vi chấp nhận được của các giá trị cho đến khi đạt được mức
độ chính xác mong muốn.
Do đó, mục tiêu của việc hiệu chỉnh là để giảm thiểu độ hạ thấp từ mực
thủy lực ban đầu. Độ hạ thấp mực nước trong vùng mơ hình càng dần về khơng
càng tốt. Một phân tích thống kê cần thiết được thực hiện trên các kết quả cuối
cùng để bảo đảm rằng độ hạ thấp là khơng phải mang tính định kiến, mà theo
một sự phân phối bình thường.
Hình 4 và hình 5 thể hiện mực nước tính tốn của mơ hình trong lớp 1 và
lớp 3 tương ứng với tầng chứa nước Holocen và Pleistocen.
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 168
Hình 4: Mức nước tầng Holocen. Hình 5: Mực nước tầng Pleistocen
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
II.2. Hệ số thấm
• Hệ số thấm ngang:
Đối với lớp 1, hệ số thấm sau khi hiệu chỉnh mơ hình ở trạng thái ổn định
được thể hiện trên hình 6.
Lớp 3: Hệ số thấm sau khi hiệu chỉnh mơ hình ở trạng thái ổn định được
thể hiện trên hình 7.
H×nh 6. HƯ sè thÊm tÇng chøa níc H×nh 7: HƯ sè tÇng chøa níc
Holocen Pleistocen
• Hệ số thấm thẳng đứng, đầu tiên ước lượng bằng 1/10 -1/5 hệ số thấm
theo chiều ngang, sau khi hiệu chỉnh hệ số thấm thẳng đứng lấy bằng 1/10 giá trị
hệ số thấm ngang đối với các lớp cách nước.
II.3. Độ dẫn thủy lực của các vật liệu đáy sơng và kênh
• Độ dẫn thủy lực của các vật liệu lòng sơng được tính tốn là 4 m
2
/ngày,
sau hiệu chỉnh thì độ dẫn thủy lực lòng kênh được xác định là 10m
2

(m)
1
TPV1a
2,44
2,45
-0,01
2
TPV2a
3,40
3,41
-0,01
3
TPV3a
1,45
1,39
0,06
4
TPV4a
2,31
2,32
-0,01
5
TPV5a
2,03
2,10
-0,07
6
TPV7a
2,99
2,77

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
Bảng 3: Đánh giá sai số mơ hình
Tªn líp ME (m) MAE (m) RMS (m) NorRMS
Líp 1 -0,00151 0,06 0,09 3,60%
Líp 3 -0,0058 0,148 0,19 5,66%
Toµn m« h×nh -0,031 0,109 0,16 3,54%
H×nh 8: §¸nh gi¸ sai sè toµn bé m« h×nh
Mơ hình ổn định đạt được bằng việc hiệu chỉnh các thơng số cơ bản dựa
trên cơ sở số liệu quan trắc thực tế làm cho q trình hiệu chỉnh tương đối dễ
dàng và nhanh chóng. Phân tích thống kê số liệu đầu vào của mơ hình chỉ ra mức
độ chính xác cao. Sự khác biệt trung bình giữa các giá trị tính tốn và giá trị quan
trắc khác nhau từ 1cm đến 38cm, và sai số tiêu chuẩn, như được phản ánh bởi độ
lệch chuẩn của những khác biệt này là bằng 0,16m, sai số đạt 3,54%. Bây giờ mơ
hình mang tính đại diện cho hệ thống nước dưới đất thực tế và hứa hẹn cho các
kết quả dự đốn tốt ở bước sau.
III. KẾT QUẢ MƠ HÌNH DỊNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ở ĐIỀU
KIỆN KHƠNG ỔN ĐỊNH
Động thái trung bình hàng năm của hệ thống nước ngầm đã được tái hiện
171 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008

qua các điều kiện ĐCTV trung bình, bao gồm mực nước dưới đất, lượng bổ cập,
lượng hút ra, và mực nước sơng. Tuy nhiên, để hiểu được hệ thống nước dưới đất
và để dự đốn khai thác trong tương lai, những thay đổi theo mùa của các hệ
thống nước dưới đất, thể hiện sự chênh lệch theo mùa với trung bình năm của
chúng cần được chú ý. Do vậy, cần thực hiện việc kiểm chứng mơ hình đã hiệu
chỉnh bằng cách sử dụng số liệu quan trắc địa chất thủy văn của 1 năm đặc trưng,
như một sự bảo đảm bổ sung rằng các kết quả của mơ hình đã hiệu chỉnh phù
hợp vối các giá trị quan trắc. Sự phân tích ấy chỉ có thể thực hiện được nhờ vào
sự trợ giúp của mơ hình khơng ổn định, đó là một số các mơ hình ổn định hoạt

MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
TPV1a
2,53 2,47 2,47 2,57 2,57 2,41 2,41 2,44 2,44 2,28 2,28 2,80 2,58 2,58
TPV2a
3,40 3,54 3,42 3,53 3,60 3,51 3,31 3,5 3,40 3,48 3,25 3,47 3,50 3,40
TPV3a
1,53 1,34 1,53 1,32 1,57 1,28 1,62 1,27 1,45 1,29 1,45 1,29 1,32 1,43
TPV4a
2,42 2,16 2,31 2,15 2,45 2,13 2,32 2,12 2,31 2,11 2,05 2,09 2,41 2,04

TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
MN-
QT
MN-
TT
TPV1b
2,32 2,27 2,27 2,5 2,50 2,39 2,39 2,39 2,39 2,3 2,30 2,4 2,52 2,40
TPV2b
0,57 0,81 0,55 0,86 0,53 0,38 0,36 0,82 0,49 0,77 0,30 0,76 0,62 1,05
TPV3b
-0,38 -0,19 -0,50 -0,28 -0,45 -0,46 -0,61 -0,31 -0,49 -0,15 -0,67 -0,36 -0,38 0,00
TPV4b
0,04 0,33 -0,08 0,36 0,15 0,33 0,06 -0,66 0,11 0,32 -0,22 0,32 0,33 0,65
TPV5b

Trong tầng chứa nước Pleistocen, năm 2010, khai thác thêm
1.890m
3
/ngày, mực nước hạ thấp lớn nhất là 8m vào tháng 3. Trong năm 2015,
khai thác thêm 560m
3
/ngày, mực nước hạ thấp lớn nhất là 10m vào tháng 3 (xem
hình 14, 15).
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 174
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
Hình 13: Độ hạ thấp mức nước tại các giếng quan trắc trong tầng Holocen
175 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM
Hình 11: Các cụm giếng khai thác dự kiến vào năm 2015
Hình 12: Mực nước hạ thấp trong tầng Holocen
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008

V. KẾT LUẬN
- Sơ đồ hóa điều kiện địa chất thủy văn được dựa trên các tài liệu khảo sát
thăm dò, nó là nền tảng cho việc lập mơ hình dòng chảy nước dưới đất ở vùng
nghiên cứu. Phần lớn các thơng số được tính tốn dựa trên các quan sát điểm
hiện trường và sau đó được nội suy cho vùng mơ hình. Từ tập hợp các số liệu
này, các mơ hình ổn định và khơng ổn định được hình thành.
- Mơ hình ổn định đạt được với độ chính xác cao. Sự khác biệt trung bình
giữa các giá trị tính tốn và giá trị quan trắc khác nhau từ 1cm đến 38cm, và sai
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 176
Hình 14: Mực nước hạ thấp vào tháng năm 2015 tầng Pleistocen
Hình 15: Mực nước hạ thấp tại các trạm quan trắc trong tầng chứa nước Pleistocen
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
số tiêu chuẩn, như được phản ánh bởi độ lệch chuẩn của những khác biệt này, là
bằng 0,16 m, sai số đạt 3,54%.

11. PTS. TrÇm Minh. Híng dÉn ph¬ng ph¸p hót níc thÝ nghiƯm vµ chØnh lý tµi liƯu,
1999.
12. Mary P. Anderson. Groundwater modelling.
13. Phan V¨n Tun. M« h×nh dßng ch¶y níc díi ®Êt vïng §øc Hßa 3, Long An, n¨m
2003.
Người phản biện: GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên
177 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM