ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------
Nguyễn Thị Nguyệt
ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ XÂM NHẬP MẶN DO SỬ DỤNG QUÁ MỨC
NƯỚC NGẦM TRONG VÙNG VEN BIỂN NAM ĐỊNH BẰNG
MÔ HÌNH VISUAL MODFLOW
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội: 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------
Nguyễn Thị Nguyệt
ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ XÂM NHẬP MẶN DO SỬ DỤNG QUÁ MỨC
NƯỚC NGẦM TRONG VÙNG VEN BIỂN NAM ĐỊNH BẰNG MÔ
HÌNH VISUAL MODFLOW
Chuyên ngành: quản lý môi trường
Mã số: 608502
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
3.1.1. Sơ đồ hoá điều kiện ĐCTV để xây dựng mô hình ...................................56
3.1.2. Bài toán thuận ...........................................................................................63
3.1.3. Bài toán nghịch .........................................................................................67
3.2. Xây dựng và chỉnh lý mô hình xâm nhập mặn ...............................................73
3.2.1. Xây dựng và cập nhật dữ liệu đầu vào trên mô hình ................................73
3.2.2. Chỉnh lý mô hình ......................................................................................74
3.2.3 Dự báo quá trình xâm nhập mặn của vùng...............................................79
i
3.3. Đề xuất một số giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên nước cho phát
triển bền vững ........................................................................................................94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................97
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................99
PHỤ LỤC ................................................................................................................101
ii
BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ĐC
Địa chất
ĐCTV
Địa chất thủy văn
iii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Vị trí vùng nghiên cứu ...................................................................................3
Hình 2: Đồ thị dao động ngày và nửa tháng của nước ngầm do tác động của thuỷ
triều tại lỗ khoan Q164a và Q164b (Hải Hậu, Nam Định) .........................................5
Hình 3: Sơ đồ mặt cắt AB và CD trong vùng nghiên cứu ........................................20
Hình 4: Mặt cắt địa chất thủy văn theo đường AB ...................................................21
Hình 5: Mặt cắt địa chất thủy văn theo đường CD ...................................................22
Hình 6: Đồ thị dao động mực nước tại công trình Q109a tầng chứa nước Pleistocen
ở Hải Hậu tháng 12 năm 2008 ..................................................................................25
Hình 7: Đồ thị dao động mực nước tại các công trình quan trắc Q108a tầng qp2;
Q108b tầng qp1 vùng Liễu Đề ..................................................................................26
Hình 8: Đồ thị dao động mực nước tại các công trình quan trắc Q109 tầng qp;
Q109a tầng qp; Q109b tầng qp2 vùng Hải Hậu ........................................................26
Hình 9: Đồ thị dao động mực nước tại các công trình quan trắc Q110 tầng qh và
Q110a tầng qp vùng Hải Tây-Hải Hậu .....................................................................26
Hình 10: Sơ đồ ranh giới mặn nhạt trong vùng nghiên cứu trong tầng qh và qp .....34
Hình 11: Mạng lưới lỗ khoan quan trắc trong vùng nghiên cứu và vùng lân cận phục
vụ điều tra địa chất và địa chất thủy văn ...................................................................41
Hình 12: Ô lưới và các loại ô trong mô hình (tầng chứa nước K) ............................44
Hình 13: Ô lưới i,j,k và 5 ô bên cạnh .......................................................................46
Hình 14: Điều kiện biên bốc hơi trong mô hình .......................................................50
Hình 15: Điều kiện biên tổng hợp (GHB) trong mô hình .........................................51
Hình 16: Sơ đồ phân bố trường thấm tầng chứa nước qh .........................................58
Hình 17: Sơ đồ phân bố trường thấm tầng chứa nước qp .........................................58
Hình 18: Sơ đồ phân bố hệ số nhả nước tầng chứa nước qh.....................................59
Hình 19: Sơ đồ phân bố hệ số nhả nước tầng chứa nước qp.....................................59
Hình 20: Sơ đồ điều kiện biên tầng chứa nước qh, qp được mô hình hoá ................62
quả của bài toán nghịch. ............................................................................................79
v
Hình 39: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA1) .80
Hình 40: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA1) .81
Hình 41: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2020, (PA1) .81
Hình 42: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA1) .82
Hình 43: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA1) .82
Hình 44: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA2) .83
Hình 45: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA2) .84
Hình 46: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA2) .85
Hình 47: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA2) .86
Hình 48: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2010, (PA3) .88
Hình 49: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2011, (PA3) .88
Hình 50: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2012, (PA3) .89
Hình 51: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2015, (PA3) .90
Hình 52: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2020, (PA3) .91
Hình 53: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2025, (PA3) .92
Hình 54: Kết quả mô hình nhiễm mặn tầng qp vùng Nam Định năm 2030, (PA3) .93
Hình 55: Sơ đồ các vùng nước ngầm có khả năng khai thác sử dụng ......................95
vi
MỞ ĐẦU
Xu thế phát triển kinh tế đang mở rộng ra nhiều lĩnh vực, trên mọi miền đất
nước ta, từ nông thôn tới thành thị, từ ngành công nghiệp tới ngành nông nghiệp. Với
xu hướng phát triển đó cầu về nguồn tài nguyên nước dùng cho sản xuất cũng tăng
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU
1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội vùng nghiên cứu
1.1.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu
Vị trí địa lý
Vùng nghiên cứu của đề tài là dải ven biển gồm các huyện Giao Thuỷ, Hải Hậu,
một phần của các huyện Nghĩa Hưng, Xuân Trường, Trực Ninh của tỉnh Nam Định có
diện tích khoảng hơn 700km2, vùng nghiên cứu có 72 km là đường bờ biển. (ảnh vị trí
vùng nghiên cứu). Vùng nghiên cứu có phía Đông và Nam giáp biển Đông, Đông Bắc
giáp tỉnh Thái Bình , phía Tây Bắc giáp phần còn lại của các huyện Xuân Trường, Trực
Ninh, Nghĩa Hưng, còn phía Tây giáp tỉnh Ninh Bình.
Đặc điểm địa hình
Địa hình trong vùng nghiên cứu là đồng bằng thấp trũng có địa hình khá bằng
phẳng có độ cao tuyệt đối từ 0,5 đến 1,5m được cấu tạo bởi trầm tích có tuổi Q2 tb, một số
nơi có tuổi Q1 2 hh. Do có đặc điểm địa hình thấp nên quanh năm có nước, nhiều nơi lầy
lội ít được canh tác.
Hình 1: Vị trí vùng nghiên cứu
3
Đặc điểm khí hậu
Cũng như các vùng ở đồng bằng Bắc Bộ, vùng ven biển Nam Định mang khí
hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm. Nhiệt độ trung bình năm 23-24oC, tháng lạnh nhất là
tháng 12 và tháng 1 với nhiệt độ trung bình là 16-17oC; tháng 7 là tháng nóng nhất,
nhiệt độ trung bình khoảng 29oC.
Lượng mưa trung bình năm từ 1.750-1.800mm chia làm 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa
triều là một hình sin (hình 2) khá đều đặn. Hầu hết số ngày trong tháng chỉ có 1 lần
nước lớn và 1 lần nước ròng, trong thời kỳ nước kém quy luật đó có thể bị phá vỡ khi
đó trong 1 ngày có thể có 2 lần nước lớn 2 lần nước ròng gọi là những ngày nước sinh.
- Quy luật biến thiên theo nửa tháng: Trong vòng nửa tháng thuỷ triều cũng biến
thiên tương tự trong 1 ngày nghĩa là có 1 lần nước lớn 1 lần nước ròng. Thời kỳ nước lớn
biên độ triều thường lớn gấp 5 -12 lần biên độ triều thời kỳ nước kém (hình 2).
- Quy luật biến thiên theo mùa: Trong vòng nửa năm thuỷ triều thực hiện 1 chu
kỳ dao động với độ lớn triều cực đại vào thời kỳ hạ chí (23-6) và đông chí (23-12) và
cực điểm vào thời kỳ xuân phân (21-3) và thu phân (21-9).
- Quy luật biến thiên theo nhiều năm: Trong quy luật biến thiên nhiều năm của
thuỷ triều thì chỉ có các chu kỳ 9 năm và 19 năm là có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc
trưng của thuỷ triều.
-6.90
C è t c a o mùc n í c , m
-7.10
-7.30
-7.50
-7.70
-7.90
-8.10
01
02
Thê i g ia n
18
19
20
21
22
23
24
Q.164a
25
26
27
28
29
30
Trạm
Khoảng cách tới cửa biển
(km)
- Sông Hồng
Ba Lạt
Ngô Xá
Phú Nha
Bảo Châu
- Sông Đáy
Như Tân
Độc Bộ
Nông Bình
6
Biên độ
(cm)
10
59
81
105
162
120
85
65
kẽ: đoạn Văn Lý tới Thịnh Long đang bị xói lở nghiêm trọng, những năm gần đây quy
mô và cường độ xói lở có chiều hướng gia tăng. Rất nhiều đoạn đê biển trong khu vực
này bị vỡ và gây ngập lụt lớn trong cơn bão số 7 (9/2005). Tại một số bãi biển du lịch
như bãi biển Thịnh Long sóng kết hợp với nước dâng cao phá hỏng toàn bộ con đường
ven biển và nhiều nhà nghỉ (Theo kết quả nghiên cứu sự biến động đường bờ do xói lở
của Chu Văn Ngợi và nnk trường Đại học Khoa học Tự nhiên) [7].
7
Xói lở gây ra những tác động: làm thay đổi môi trường theo chiều hướng xấu và
ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống con người: mất quỹ đất (Huyện Hải Hậu mất 2,1 km2
do xói lở xảy ra từ 1965 – 2001, đất canh tác mất, đất thổ cư thành bãi triều), tăng mật
độ dân số, phá hủy hệ thống đê ven bờ, phá hủy các hệ sinh thái ven biển, phá hủy môi
trường sống của nhiều loài sinh vật, và đặc biệt xói lở làm bờ biển lấn sâu vào đất liền
làm tăng quá trình nhiễm mặn…
1.1.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu
1 -Địa tầng
Giới Proterozoi - loạt Sông Hồng - hệ tầng Ngòi Chi (PPnc)
Hệ tầng do Trần Xuyên xác lập năm 1988.
Các thành tạo của hệ tầng Ngòi Chi không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp duy nhất
tại lỗ khoan 54 ở chiều sâu 278m. trong đó có 14m (234-248m) là các đá của hệ tầng
bao gồm gnei biotit, đá phiến thạch anh - fenspat màu trắng vằn dải đen cấu tạo dạng
mắt, dạng dải, cứng chắc. Bề dày hệ tầng không quan sát được rõ ràng, ước đoán
khoảng 300m. Quan hệ địa tầng không rõ, dựa vào mức độ biến chất các đá kể trên
được xếp vào loạt Sông Hồng, hệ tầng Ngòi Chi [1].
Giới Mesozoi - hệ Triat - thống giữa - bậc Anizi - hệ tầng Đồng Giao (T 2 ađg)
Các thành tạo của hệ tầng Đồng Giao không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp tại lỗ
khoan 161 cách vùng nghiên cứu 1,3km về phía Tây. Tại lỗ khoan này các đá vôi phân
lớp dày màu xám sáng, xám đen được bắt gặp ở độ sâu 83.9m. Vì tài liệu thu thập
hệ tầng Vĩnh Bảo và phía trên bị các trầm tích của hệ tầng Hà Nội phủ không chỉnh
hợp [1].
Phụ thống Pleistocen giữa - trên - hệ tầng Hà Nội (a,am Q 1 2-3hn)
Các trầm tích của hệ tầng Hà Nội không lộ trên mặt mà chỉ bắt gặp tại các lỗ
khoan trong vùng nghiên cứu. Chúng phân bố rộng khắp trong vùng nghiên cứu, ở độ
sâu 57-82,3m.
9
Căn cứ vào đặc điểm trầm tích và các tài liệu về cổ sinh, bào tử phấn và các chỉ
số hóa lý môi trường các trầm tích của hệ tầng Hà Nội được chia làm 2 kiểu nguồn gốc
như sau:
- Trầm tích sông (a Q 1 2-3hn): Các trầm tích này bắt gặp tại hầu hết các lỗ khoan
trong vùng nghiên cứu, ở độ sâu 57-105,7m. Chiều dày lớn nhất của hệ tầng được ghi
nhận ở lỗ khoan 55 với bề dày 55m. Theo hướng tây - đông bề dày trầm tích có xu
hướng tăng dần từ ven rìa vào trung tâm.
Tại lỗ khoan 55 từ dưới lên trên các trầm tích nguồn gốc sông của hệ tầng Hà
Nội được mô tả như sau:
Từ 140 - 120m: cát hạt thô màu xám, xám trắng lẫn ít sạn sỏi, cuội. Cuội tròn
cạnh, kích thước 2,5-3cm.
Từ 120 - 100m: cát hạt trung đến thô lẫn sạn sỏi màu xám, xám trắng. Độ chọn lọc
trung bình đến kém, kết cấu rời rạc. Thành phần gồm cát: 90%, sạn sỏi: 7%, bột: 4%.
Từ 100 - 85m: cát bột lẫn sạn sỏi thạch anh.
Về quan hệ địa tầng, các trầm tích này phủ không chỉnh hợp lên hệ tầng Lệ Chi.
- Trầm tích sông biển (am Q 1 2-3hn): các trầm tích này được bắt gặp ở độ sâu từ 63
- 82,3m. Bề dày trầm tích thay đổi từ 14,5 – 33,7m. Tại lỗ khoan 110 và 108 là hai lỗ
khoan ven rìa của khối sụt, vắng mặt lớp trầm tích này. Thành phần trầm tích bao gồm sét
bột, bột sét màu xám, xám xanh đôi nơi xám đen, xám tro chứa tàn tích thực vật [1].
Tại lỗ khoan 55 từ dưới lên trên các trầm tích nguồn gốc sông biển của hệ tầng
thực vật đôi nơi lẫn vỏ sò hến. Các trầm tích này được mô tả ở lỗ khoan 63 như sau:
Từ 54,4 – 47,2m: sét màu xám xanh lẫn cát chứa vỏ sò ốc.
Từ 47,2 - 44m: sét bột màu xám, xám xanh mềm dẻo.
Về quan hệ địa tầng, các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc phủ không chỉnh hợp
lên trên các trầm tích hạt mịn có nguồn gốc sông biển của hệ tầng Hà Nội. Ở phía trên,
việc bắt gặp bề mặt phong hóa của hệ tầng Vĩnh Phúc tại hầu hết các lỗ khoan đã thể
hiện rõ ràng quan hệ không chỉnh hợp giữa hệ tầng Vĩnh Phúc và hệ tầng Hải Hưng ở
phía trên.
Thống Holocen - phụ thống dưới giữa - hệ tầng Hải Hưng (mQ 2 1-2hh)
Trong vùng nghiên cứu các trầm tích của hệ tầng Hải Hưng không lộ trên mặt mà
chỉ bắt gặp trong các lỗ khoan. Chúng phân bố rộng rãi với chiều dày từ 11,5 – 39,1m.
Căn cứ vào đặc điểm trầm tích và các thông số hóa lý môi trường các trầm tích
của hệ tầng Hải Hưng chỉ bao gồm một kiểu nguồn gốc là trầm tích biển. Các trầm tích
này được mô tả ở lỗ khoan 63 như sau:
11
Từ 44,2 - 37m: bột cát
Từ 37-27m: sét bột màu xám xanh
Về quan hệ địa tầng các trầm tích của hệ tầng Hải Hưng phủ không chỉnh hợp
lên trên các trầm tích hạt mịn có nguồn gốc sông biển của hệ tầng Vĩnh Phúc. Còn ở
phía trên chúng bị các trầm tích của hệ tầng Thái Bình phủ không chỉnh hợp.
Thống Holocen - phụ thống trên - hệ tầng Thái Bình (Q 2 3tb)
Các trầm tích của hệ tầng Thái Bình bao phủ toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu.
Chúng được phân chia chi tiết thành 3 phụ hệ tầng như sau:
-Phụ hệ tầng Thái Bình dưới (Q 2 3tb 1 ): là khối lượng trầm tích được hình thành
sau quá trình biển tiến Holocen trung có nguồn gốc sông biển (amQ 2 3tb 1 ) gồm cát hạt
mịn, có chiều dày 3,5-15m và nguồn gốc biển đầm lầy (bmQ 2 3tb 1 ) gồm bột, bột sét lẫn
tàn tích thực vật có chiều dày 4-4,5m.
và đứt gãy Sông Chảy làm khối này được nâng lên nhiều lần.
- Đới sụt yếu tân kiến tạo trên móng Proterozoi: đới này chiếm phần lớn diện
tích nghiên cứu. Chúng được giới hạn bởi các đứt gãy Sông Hồng, Sông Chảy, Nam
Định và Văn Lý. Đá gốc là các trầm tích biến chất của hệ tầng Ngòi Chi được bắt gặp
tại lỗ khoan 54 ở chiều sâu 234m, chuyển lên trên là các trầm tích Pliocen có chiều dày
khoảng 80- 100m. Trên cùng là các trầm tích Đệ Tứ có chiều dày thay đổi từ 92m
(LK57) đến 159m (LK109). Trong đới tồn tại một khối sụt tương đối trong Đệ Tứ nằm
ở trung tâm của khối. Khối sụt có dạng một nếp lõm thoải với trục theo hướng đông
tây. Tại đây các trầm tích Pleistocen có bề dày lớn nhất, có nơi đạt tới 112m như tại lỗ
khoan 109. Đây chính là các trầm tích cấu thành tầng chứa nước qp quan trọng nhất
trong vùng nghiên cứu.
- Vùng sụt lún mạnh trong tân kiến tạo trên móng Mesozoi: vùng này chiếm
diện tích nhỏ nằm ở phía đông nam vùng nghiên cứu và được giới hạn với các đới kiến
tạo khác bởi đứt gãy Sông Chảy ở phía tây. Chúng bao gồm diện tích các xã từ Giao
Hương đến Giao Lạc của huyện Giao Thủy. Vùng này thuộc đới sụt lún mạnh trong
13
giai đoạn đầu tân kiến tạo và hiện nay vẫn tiếp tục có xu hướng sụt lún trên móng
Mesozoi.
b. Các đứt gãy
Tổng hợp các tài liệu địa chất, địa mạo, địa vật lý cho đến nay đều ghi nhận ở
vùng nghiên cứu tồn tại hai hệ thống đứt gãy chính là hệ thống Tây Bắc - Đông Nam
và hệ thống Đông Bắc - Tây Nam. Hệ thống đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam là hệ thống
chính, bao gồm các đứt gãy sâu mang tính chất khu vực, đóng vai trò chính trong phân
chia các đới cấu trúc trong suốt quá trình hình thành, phát triển địa chất và kiến tạo
trong vùng. Ngoài ra hoạt động của các đứt gãy còn tạo ra các đới phá hủy và các hệ
thống khe nứt trong các đá gốc, tạo điều kiện cho sự hình thành các tầng chứa nước [1].
+ Đứt gãy Sông Chảy: kéo dài từ phía Nam Trung Quốc ra tới biển Đông, đóng
Tên huyện
Diện tích (km2)
Dân số (người)
Hải Hậu
230,22
Giao Thủy
238,24
Nghĩa Hưng
254,44
Trực Ninh
143,54
Xuân Trường
114,97
Theo niên giám của tỉnh Nam Định năm 2009
255.156
188.903
178.343
176.545
165.507
Mật độ dân số
(người km2)
1.108
793
701
nghiệp, quy mô trang trại vừa và nhỏ.
b-Công nghiệp: Nam Định là tỉnh có ngành công nghiệp hình thành từ khá sớm,
từ cuối thế kỉ 19, khi đó các cơ sở sản xuất như: dệt, tơ, rượu…ra đời. Các nhà máy ra
đời trước đây chủ yếu tập trung thành phố Nam Định, hiện nay đang hình thành các
khu công nghiệp dọc theo đường 10, đường 21 như: Hoà Xá, An Xá, Mỹ Trung. Các
sản phẩm công nghiệp chủ đạo là từ ngành dệt may, tiếp theo là công nghiệp thực
phẩm, khai khoáng, cơ khí, giầy da …
Trong khu vực nghiên cứu đang có dự án xây dựng khu công nghiệp:
- Khu kinh tế Ninh Cơ: do tập đòan công nghiệp tảu thủy ViNashin đề xuất, vị
trí tại cửa sông Ninh Cơ, diện tích khoảng 500 ha, bao gồm: cảng biển, công nghiệp
đóng tàu, công nghiệp cơ khí, chế biến, dịch vụ vận tải, dịch vụ du lịc và các loại hình
sản xuất kinh doanh dịch vụ đa dạng 2 bờ cửa sông Ninh Cơ thuộc huyện Hải Hậu và
Nghĩa Hưng [5].
16
Copyright: Tài liệu đại học ©