- ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỈNH TRÀ VINH SỬ DỤNG MÔ HÌNH MODFLOW. - Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá và dự báo tài nguyên nước ngầm cho tỉnh Trà Vinh sử dụng mô hình MODFLOW. - Trước tiên, hệ thống nước dưới đất vùng nghiên cứu được phân thành 7 lớp. - Dữ liệu đầu vào bao gồm: dữ liệu về bổ cập, bốc hơi và khai thác. - Mô hình được hiệu chỉnh trong khoảng thời gian là 720 ngày (24 bước thời gian). - Kết quả tính toán cho thấy trữ lượng khai thác nước dưới đất tầng Pleistocen dưới là 9.974 m 3 /ngày. - Đây là những thông tin hữu ích giúp cho việc khai thác hợp lý tài nguyên nước dưới đất trong vùng nghiên cứu.. - Kết quả dự báo mực nước và mực nước hạ thấp lần lượt là -9,5m và 3,9m. - Kết quả nghiên cứu này cũng góp phần làm sáng tỏ được đặc điểm thủy động lực của các tầng chứa nước, làm cơ sở cho việc thiết lập mạng quan trắc động thái nước dưới đất trong tương lai.. - Từ khóa: Tài nguyên nước dưới đất, tỉnh Trà Vinh, MODFLOW, mực nước, mực nước hạ thấp. - Cùng với nước mặt, nước dưới đất là nguồn tài nguyên quý giá để phục vụ cho việc cấp. - 1 Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Trà Vinh. - Nhiều nhà máy, xí nghiệp, các hộ gia đình đã và đang dùng giếng khoan để khai thác nước ngầm. - Tuy nhiên, việc khai thác nước ngầm quá mức sẽ dẫn đến làm sụt lún mặt đất, cạn kiệt nguồn nước của tầng chứa nước. - Việc khai thác không được kiểm soát, quản lý và qui hoạch cụ thể sẽ dẫn đến suy giảm trữ lượng và chất lượng nước (Liên hiệp Khoa học Địa chất và Môi trường, 1998).. - Nước sinh hoạt ở tỉnh Trà Vinh thuộc đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) được cung cấp chủ yếu là từ việc khai thác nước ngầm (Hình 1). - Chính vì vậy, việc xây dựng mô hình quản lý và dự báo trữ lượng nước dưới đất trong tỉnh Trà Vinh là vấn đề hết sức cấp thiết hiện nay vì những nguy cơ tiềm năng nêu trên. - Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá tài nguyên nước ngầm cho tỉnh Trà Vinh sử dụng mô hình MODFLOW. - Trên cơ sở đó dự báo trữ lượng khai thác nước dưới đất trong tương lai. - Kết quả nghiên cứu này là cơ sở giúp các nhà quản lý trong công tác quy hoạch, phân phối và cấp phép khai thác nước dưới đất hợp lý và hiệu quả hơn.. - Hình 1: Bản đồ hành chính tỉnh Trà Vinh. - 2.1 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích biển - gió Holocen (qh). - Tầng chứa nước các trầm tích Holocen đóng vai trò quan trọng trên lãnh thổ tỉnh Trà Vinh với nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa và một phần nước kênh rạch. - Q = 0,002L/s - 0,80L/s, mực nước hạ thấp: S = 2,10m - 11,30m và tỉ lưu lượng:. - Kết quả mực nước thí nghiệm tại các giếng đào cho lưu lượng: Q = 0,0l L/s - 0,30L/s, mực nước hạ thấp: S = 0,1m - 1,0m và tỉ lưu lượng: q = 0,30L/s/m - 0,90L/s/m. - Mực nước tĩnh thường thay đổi trong khoảng từ 0,20m đến 6,27m, phụ thuộc độ cao địa hình và dao động theo mùa.. - Bảng 1: Đặc điểm địa chất thủy văn tầng chứa nước Holocen-qh (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT Miền Nam, 1998). - 2.3 Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen dưới (qp 1. - Trong vùng, tầng chứa nước này được khai thác rất ít nên việc mực nước có xu hướng giảm ở đây có khả năng do ảnh hưởng của khai thác tăng nhiều ở tầng chứa nước trên (qp 2-3 ) và ngoài vùng nghiên cứu.. - Kết quả thí nghiệm Ghi Q (L/s) S (m) q (L/s/m) chú. - 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH MODFLOW. - Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nước ngầm được mô tả bằng một phương trình đạo hàm riêng duy nhất sau (Michael and Arlen, 1988):. - W là lượng bổ cập hay khai thác của nước dưới đất tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t, [1/T];. - Đây là cơ sở lý thuyết để hình thành một mô hình toán học về dòng chảy nước dưới đất.. - 4 DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CỦA MÔ HÌNH 4.1 Phân chia các lớp trong mô hình. - Mô hình mô phỏng hệ thống nước dưới đất vùng Trà Vinh được thành lập trên diện tích 2.025km 2 , chia thành 45 hàng, 45 cột với khoảng cách lưới sai phân. - Bảng 2: Phân chia các lớp trong mô hình. - Lớp Tên tầng chứa nước và cách nước. - Lượng mưa trung bình tại trạm Trà Vinh cho trong bảng 3.. - Bảng 3: Lượng mưa trung bình tại trạm Trà Vinh. - Dữ liệu bốc hơi được nhập vào mô hình gồm 2 thông số:. - Lượng bốc hơi lớn nhất: là lượng bốc hơi của nước ngầm khi mực nước bằng với mặt đất, thông thường người ta lấy bằng lượng bốc hơi theo tài liệu khí tượng - thủy văn. - Chiều sâu giới hạn bốc hơi: là chiều sâu lớn nhất của mực nước ngầm mà quá trình bốc hơi không xảy ra. - Lượng bốc hơi trung bình tháng tại Trà Vinh cho trong bảng 4.. - Bảng 4: Lượng bốc hơi trung bình tháng tại trạm Trà Vinh. - I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Lưu lượng khai thác. - Theo điều tra - khảo sát hiện trạng khai thác nước dưới đất của Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT Miền Nam năm 2001 tại tỉnh Trà Vinh, nước dưới đất được khai thác chủ yếu trong tầng chứa nước Pleistocen dưới. - Trong đó có 8 giếng khoan khai thác tương ứng với lưu lượng từng giếng khoan (Hình 2).. - Mực nước trong các sông này được quan trắc tại trạm Trà Vinh như trong bảng 5.. - Bảng 5: Độ cao mực nước tại trạm Trà Vinh Năm. - Mực nước trung bình tháng (m). - Các sông trong vùng ít nhiều có quan hệ trao đổi với nước dưới đất. - Hướng và lượng nước tùy thuộc độ chênh lệch mực nước và sức cản thấm của vật liệu tích tụ đáy sông. - Biên sông được đặt tại các vị trí này để mô phỏng lượng nước dưới đất thoát ra sông hoặc ngược lại. - Mực nước trên các biên này là mực nước sông được xác định từ dữ liệu các trạm quan trắc. - Trên diện tích mô phỏng, sông Hậu, sông Cổ Chiên và phần rìa của mô hình được gán cho biên sông của mô hình (Hình 3).. - Hình 2: Sơ đồ vị trí các giếng khoan khai thác nước dưới đất tầng chứa nước Pleistocen dưới. - Hệ thống giếng khoan quan trắc có vai trò quan trọng trong việc cung cấp các thông tin cần thiết nhằm xác định các quy luật chung về động thái nước dưới đất.. - Trong mô hình, dữ liệu mực nước quan trắc này sẽ không tham gia vào tính toán mà chỉ có vai trò như là một thước đo để đánh giá độ chính xác lời giải của các bài toán so với thực tế. - Sơ đồ công trình quan trắc mực nước được thể hiện như hình 4.. - 5 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 5.1 Hiệu chỉnh mô hình. - Mô hình được hiệu chỉnh trong khoảng thời gian là 720 ngày (từ đến được chia làm 24 bước thời gian (mỗi bước tương ứng với thời gian là 1 tháng). - Trình tự hiệu chỉnh mô hình được thực hiện theo hai bước:. - Kết quả giải bài toán ổn định: Giải bài toán ổn định với mục đích kiểm tra sơ bộ lại các thông số địa chất thủy văn và các điều kiện biên của mô hình (chủ yếu là các dữ liệu không biến đổi theo thời gian). - Bài toán kết thúc khi mực nước ban đầu trên mô hình được xác lập với sai số so với thực tế nằm trong giới hạn cho phép.. - 5.2 Kết quả. - Chi tiết kết quả tính toán mực nước theo mô hình và thực tế tại các lỗ khoan quan trắc (Nguyễn Trắc Việt, 2004) được tổng hợp trong bảng 6 và thể hiện trên hình 5.. - (ngày) Mực nước tính toán. - (m) Mực nước quan trắc. - 5.3 Đánh giá trữ lượng khai thác và dự báo tầng chứa nước Pleistocen dưới (qp1). - Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Trà Vinh đã và đang quy hoạch, phát triển 5 khu công nghiệp và 9 cụm công nghiệp trong giai đoạn . - Lưu lượng khai thác được dự báo thể hiện trong bảng 7.. - Bảng 7: Lưu lượng khai thác dự báo. - Lưu lượng đang khai thác (m 3 /ngày) 9.974. - Lưu lượng khai thác dự báo (m 3 /ngày Lưu lượng khai thác thêm (m 3 /ngày Các giả thiết: Từ năm 2006 cho đến năm 2015, tổng lượng nước dưới đất được. - khai thác tương ứng các thời điểm thể hiện trong bảng 6. - Lưu lượng khai thác cho 6 giếng khoan, tương ứng mỗi giếng khoan là 1.671m 3 /ngày, khai thác nước từ tầng Pleistocen dưới. - Kết quả tính toán trữ lượng khai thác được thể hiện trong các bảng 8, 9 và 10.. - Bảng 8: Kết quả tính toán cân bằng nước mô hình trạng thái không ổn định của tầng Pleistocen dưới ở thời điểm 01/04/2006. - Thành phần Đơn vị Chảy vào Chảy ra Nhả nước đàn hồi m 3 /ngày 1,01 0,06 Giếng khoan m 3 /ngày 0 9.974 Tầng 3 và tầng 4 m 3 /ngày 9.973 0 Tầng 5 và tầng 4 m 3 /ngày 757 757 Tổng cộng m 3 /ngày Bảng 9: Kết quả tính toán cân bằng nước mô hình trạng thái không ổn định của tầng. - Thành phần Đơn vị Chảy vào Chảy ra Nhả nước đàn hồi m 3 /ngày 3,7 0,07 Giếng khoan m 3 /ngày 0 14.999 Tầng 3 và tầng 4 m 3 /ngày 14.995 0 Tầng 5 và tầng 4 m 3 /ngày Tổng cộng m 3 /ngày Bảng 10: Kết quả tính toán cân bằng nước mô hình trạng thái không ổn định của tầng. - Thành phần Đơn vị Chảy vào Chảy ra Nhả nước đàn hồi m 3 /ngày 76 0 Giếng khoan m 3 /ngày 0 20.000 Tầng 3 và tầng 4 m 3 /ngày 19.919 0 Tầng 5 và tầng 4 m 3 /ngày Tổng cộng m 3 /ngày Qua kết quả tính toán cân bằng nước mô hình trạng thái không ổn định của tầng Pleistocen dưới ở các thời điểm thì lưu lượng nước tại các giếng khoan chảy ra lúc nào cũng ít hơn lượng nước chảy vào. - lên đến 2015 thì lượng nước dưới đất ở tỉnh Trà Vinh vẫn đủ để cung cấp cho các khu công nghiệp và khu dân cư.. - Nghiên cứu này sử dụng mô hình MODFLOW để đánh giá mức độ khai thác nước ngầm trong tỉnh Trà Vinh. - Mô hình này cũng cho phép đánh giá được mực nước vào cuối thời kì khai thác với các kế hoạch khai thác khác nhau. - Từ đó, giúp cho nhà quản lý điều chỉnh được các kế hoạch khai thác ở mức độ có lợi nhất, tránh được hiện tượng giảm mực nước quá lớn gây ra các ảnh hưởng không có lợi tại một số khu vực. - Kết quả được tóm tắt như sau:. - Kết quả tính toán trữ lượng khai thác nước dưới đất tầng Pleistocen dưới vào thời điểm là 9.974 m 3 /ngày. - Đây là những thông tin hữu ích giúp cho việc khai thác hợp lý tài nguyên nước dưới đất cho vùng nghiên cứu.. - Kết quả dự báo mực nước và mực nước hạ thấp vào các thời điểm tính toán và cho thấy dự báo mực nước là -9,5m và mực nước hạ thấp là 3,9m.. - Kết quả nghiên cứu này cũng góp phần làm sáng tỏ được đặc điểm thủy động lực của các tầng chứa nước. - Trên cơ sở đó có thể đề xuất quy hoạch cấp nước cho tỉnh trong tương lai, và làm cơ sở cho việc thiết lập một mạng quan trắc động thái nước dưới đất. - Từ đó nhằm tiến tới xây dựng một ngân hàng dữ liệu phục vụ cho thiết lập mô hình quản lý trữ lượng và chất lượng nước dưới đất cho tỉnh Trà Vinh cũng như khu vực ĐBSCL.. - Bản đồ địa chất thủy văn tầng qp 1 . - Liên đoàn Địa chất Thủy văn – Địa chất Công trình (ĐCTV-ĐCCT) Miền Nam (1998). - Báo cáo Địa chất thủy văn và Đia chất công trình tỉnh Trà Vinh.. - Báo cáo về trữ lượng khai thác và chất lượng nước dưới đất tỉnh Trà Vinh.. - Báo cáo mực nước các công trình quan trắc Quốc gia động thái nước dưới đất thuộc tỉnh Trà Vinh. - Đoàn Địa chất 806.. - Báo cáo kết qủa lập bản đồ ĐCTV-ĐCCT vùng Trà Vinh-Long Toàn tỷ lệ 1:50.000