Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa nước ven biển trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng tại các đồng bằng ven biển miền Trung

Chia sẻ: Phó Cửu Vân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu "Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa nước ven biển trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng tại các đồng bằng ven biển miền Trung" chỉ ra rằng, tại khu vực Bắc Trung Bộ, mức độ dễ bị tổn thương cao chiếm hơn một nửa diện tích của cả đồng bằng (56,8 %, khoảng 4.061,8 km2 ), trong khi tại khu vực Nam Trung Bộ mức độ dễ bị tổn thương cao chỉ chiếm một phần năm diện tích toàn đồng bằng (18,8 % khoảng 1.699 km2 ). Kiểu tầng chứa nước và tác động của hiện trạng xâm nhập mặn đóng vai trò quan trọng trong kết quả tính toán mức độ dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước ven biển khu vực nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa nước ven biển trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng tại các đồng bằng ven biển miền Trung

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ DỄ BỊ TỔN THƯƠNG DO XÂM NHẬP MẶN CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC VEN BIỂN TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG TẠI CÁC ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN MIỀN TRUNG Tạ Thị Thoảng1, Phạm Quý Nhân1, Trần Thành Lê1, Nguyễn Tiến Vinh2 1 Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội 2 Trung tâm Phát triển Quỹ đất huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai Tóm tắt Các đồng bằng ven biển miền Trung thường là những đồng bằng nhỏ hẹp và cũng là khu vực nguồn nước bị thiếu hụt, trong đó nước ngầm trong các tầng chứa nước bở rời Đệ Tứ là nguồn nước có giá trị nhưng lại đang phải chịu tác động nặng nề do xâm nhập mặn. Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương các tầng chứa nước bở rời Đệ Tứ do xâm nhập mặn nhằm quản lý và khai thác bền vững nguồn nước ngầm cho khu vực này là rất cần thiết. Trong nghiên cứu này, phương pháp GALDIT được sử dụng để đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn và phần mềm hệ thống thông tin địa lý (GIS) được sử dụng để thành lập bản đồ phân vùng mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn của các tầng chứa nước ben biển miền Trung. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, tại khu vực Bắc Trung Bộ, mức độ dễ bị tổn thương cao chiếm hơn một nửa diện tích của cả đồng bằng (56,8 %, khoảng 4.061,8 km2), trong khi tại khu vực Nam Trung Bộ mức độ dễ bị tổn thương cao chỉ chiếm một phần năm diện tích toàn đồng bằng (18,8 % khoảng 1.699 km2). Kiểu tầng chứa nước và tác động của hiện trạng xâm nhập mặn đóng vai trò quan trọng trong kết quả tính toán mức độ dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước ven biển khu vực nghiên cứu. Từ khóa: Xâm nhập mặn; Mức độ dễ bị tổn thương; Biến đổi khí hậu; Tầng chứa nước Đệ Tứ; Đồng bằng ven biển miền Trung. Abstract Assessment of seawater intrusion vulnerability of coastal aquifers in context of climate change and sea level rise in the Central coastal plains, Viet Nam The Central coastal plains are narrow and water resources are limited in which Quaternary aquifer is a valuable fresh water source, however it has been heavily impacted by saltwater. In order to ensure sustainable management of groundwater, it is crucial to assess the vulnerability of Quaternary aquifers to saltwater intrusion. In this study, GALDIT method is used to assess salt intrusion vulnerability and Geographic Information System (GIS) is used to delineate vulnerability zones to seawater intrusion. The results indicate that, in the North-Central coastal plains, over half of the area (56.8 % or 4,061.8 km2) exhibits high vulnerability, while the South-Central coastal plains show high vulnerability in approximately one-fifth of the area (18.8 % or 1699 km2). Groundwater occurrence and the impact of existing seawater intrusion play pivotal roles in determining coastal aquifer vulnerability to saltwater intrusion. Keywords: Salt intrusion; Vulnerability; Climate change; Quaternary aquifers; Central coastal plains. 1. Đặt vấn đề Các đồng bằng ven biển miền Trung Việt Nam là những đồng bằng có diện tích nhỏ và hẹp được thành tạo từ trầm tích của các dòng sông ngắn và dốc chảy qua, vì vậy các tầng chứa nước khu vực này cũng mang đặc điểm là các tầng chứa nước có diện tích nhỏ và phân bố rải rác với bề 100 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
dày khác nhau. Xâm nhập mặn (XNM) trong các tầng chứa nước đã trở thành vấn đề lớn nhất đối với đời sống của người dân trong khu vực này, do đây là vùng thiếu hụt nguồn nước và nước ngầm thường là nguồn cấp nước chính cho ăn uống và các hoạt động sản xuất nông nghiệp. Chính vì lẽ đó, khảo sát và đánh giá hiện trạng XNM trong hệ thống tầng chứa nước và đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do XNM sẽ giúp ích cho việc quản lý bền vững tài nguyên nước trong khu vực này. Trong nghiên cứu của nhóm tác giả, đầu tiên phương pháp đo sâu điện và phân tích mẫu nước được sử dụng để xác định ranh giới mặn - nhạt của các tầng chứa nước, sau đó phương pháp GALDIT được áp dụng để xác định các giá trị mức độ dễ bị tổn thương cho từng vị trí theo các trị số và trọng số của các chỉ số và cuối cùng sử dụng GIS để thành lập các bản đồ phân vùng mức độ dễ bị tổn thương cho khu vực nghiên cứu. Câu hỏi được đặt ra trong nghiên cứu này là: Liệu phương pháp GALDIT có thể áp dụng cho khu vực nghiên cứu lớn với các thông tin từ thu thập và điều tra trong nghiên cứu này hay không?. Mức độ dễ bị tổn thương các tầng chứa nước được phân bố như thế nào?. Yếu tố chính nào ảnh hưởng tới mức độ dễ bị tổn thương do XNM?. Và cuối cùng, liệu có thể đề xuất giải pháp khai thác bền vững nước ngầm trong khu vực nghiên cứu hay không?. Chính vì vậy, mục đính của nghiên cứu này là đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do XNM của các tầng chứa nước Đệ Tứ tạo cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp quản lý và khai thác bền vững nước dưới đất cho các đồng bằng ven biển miền Trung của Việt Nam. 2. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu Đồng bằng ven biển miền Trung Việt Nam chia thành hai khu vực: (i) Các đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ và (ii) các đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ. Đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ gồm các đồng bằng: Thanh Hóa, Quỳnh Lưu - Diễn Châu, Sông Cả và Hà Tĩnh với tổng diện tích là 8.000 km2. Đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ gồm các đồng bằng: Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Ninh Thuận, Bình Thuận với tổng diện tích là 8.250 km2. Vị trí của khu vực nghiên cứu được thể hiện trong Hình 1. Tại khu vực đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ tồn tại 8 tầng chứa nước trong đó 3 tầng chứa nước (Q2, amQ21-2, T2-3) phân bố rộng rãi trong toàn vùng. Tầng chứa nước thuộc hệ tầng Anisi Đồng Giao (T2ađg) chỉ phân bố tại khu vực phía Bắc đồng bằng Thanh Hóa. Một vài hệ tầng khác như mbQ21-2, mQ2 là các tầng cách nước hoặc tầng chứa nước kém [1]. Đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ gồm 7 tầng chứa nước trong đó có 3 tầng chứa nước lỗ hổng và 4 tầng chứa nước khe nứt. Các hệ tầng còn lại trong khu vực là đá gốc như tiền Cambri magma xâm nhập Proterozoi, Mezozoi và Cenozoi, là các đá nứt nẻ hoặc không thấm nước. Các tầng chứa nước chính trong khu vực là hệ tầng Holocen (qh) và Pleistocen (qp). Chúng phân bố không liên tục với bề dày thay đổi từ vài mét tới 20-30 m. Do đặc điểm thủy lực, mực nước và tính chất địa hóa của các tầng chứa nước thay đổi theo không gian và thời gian, những khảo sát bổ sung cần thực hiện để đánh giá hiện trạng phân bố ranh giới mặn - nhạt trong khu vực nghiên cứu. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 101
Hình 1: Vị trí khu vực nghiên cứu 3. Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu này, hiện trạng ranh giới mặn - nhạt của các tầng chứa nước được khảo sát dự trên 1.529 điểm đo với tổng 52 tuyến đo sâu điện tại Ninh Thuận, Bình Định, Quảng Nam, Quảng Trị, Hà Tĩnh và Thanh Hóa. Tổng chiều dài đo là 336.380 m, trong đó hầu hết các tuyến đo được sắp xếp vuông góc với bờ biển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Phương pháp đo sâu điện sử dụng phép đo Schlumberger khoảng cách giữa các cực là ABmax = 350 m, MNmax = 25, chiều sâu khảo sát lớn nhất là 70 m. Khoảng cách giữa các tuyến đo là từ 1-5 km và khoảng cách giữa các điểm đo là 500 m. Để đánh giá các kết quả đo sâu điện và làm sáng tỏ nguồn gốc của nước dưới đất, 242 mẫu nước đã được thu thập trong giai đoạn lấy mẫu và thực địa (2017-2018) để phân tích 102 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
thành phần hóa học của nước. Các mẫu được lấy từ các giếng đào, giếng khoan khai thác và giếng khoan quan trắc với các độ sâu khác nhau trong các tầng chứa nước. Các số đo sâu điện được phân tích bằng phương pháp sai phân hữu hạn thông qua phần mềm RES2DINV ver.3.54 của Geotomo Software (2014) [2]. Phương pháp GALDIT của Ferreira (2007) với các chỉ số của mô hình GALDIT được phát triển bởi Chachadi và Lobo-Ferreira (2001) đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới dựa trên các điểm số và các trọng số của 6 thông số địa chất thủy văn khác nhau gồm: (1) Kiểu tầng chứa nước (G); (2) Hệ số thấm của tầng chứa nước (A); (3) Mực nước ngầm tính từ mực nước biển (L); (4) Khoảng cách từ bờ biển (D); (5) Ảnh hưởng của hiện trạng XNM trong khu vực; (6) Bề dày của tầng chứa nước (T) [3, 4]. Theo Chachadi and Lobo-Ferreira (2001), tiêu chí cuối cùng của mức độ dễ bị tổn thương do XNM dựa trên giá trị của chỉ số GALDIT. Giá trị của chỉ số mức độ dễ bị tổn thương cao hơn tương ứng với tầng chứa nước dễ bị tổn thương do XNM nhiều hơn. Và nó được xác định bằng cách tính toán các điểm số của mối thông số và tính tổng của chúng theo công thức sau: (1) (2) trong đó: Wi là trọng số và Ri là điểm số của thông số is thứ i. Trọng số của các thông số GALDIT được gán với các giá trị từ 01 (cho các thông số ít ảnh hưởng nhất) tới 4 (cho các thông số ảnh hưởng nhiều nhất) dựa trên kết quả khảo sát từ các nhà khoa học và chuyên gia [3]. Trong khu vực đồng bằng ven biển miền Trung, trọng số của các thông số GALDIT được tính toán lại sử dụng phương pháp AHP trên cơ sở phiếu khảo sát từ 56 chuyên gia địa chất thủy văn Việt Nam [5]. Bản đồ đánh giá mức độ dễ bị tổn thương được xây dựng bằng GIS trên cơ sở chồng lớp các lớp giá trị của các thông số GALDIT như trong công thức số 01. Đối với các đồng bằng ven biển nhỏ và hẹp, nhóm tác giả sử dụng cấp vùng mức độ dễ bị tổn thương do XNM bằng GALDIT theo gợi ý của Chachadi và Lobo-Ferreira (2001) [3] và được thể hiện trong Bảng 1. Bảng 1. Phân cấp mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn Chỉ số GALDIT 7 Mức độ Vùng mức độ Vùng mức độ dễ bị tổn Vùng mức độ dễ bị tổn thương dễ bị tổn thương thấp thương trung bình dễ bị tổn thương cao 4. Kết quả và thảo luận 4.1. Hiện trạng phân bố ranh giới mặn - nhạt tại khu vực ven biển miền Trung Hiện trạng phân bố ranh giới mặn - nhạt là nhân tố rất quan trọng để đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do XNM của nước dưới đất. Trong khu vực nghiên cứu, ranh giới mặn - nhạt phân bố rất phức tạp và bị chia cắt, đồng thời thay đổi theo không gian và thời gian. Khai thác nước dưới đất thường được thực hiện trong các thấu kính nước ngọt gần với bờ biển và ranh giới mặn - nhạt. Hiện trạng ranh giới mặn - nhạt đã thay đổi tại một vài khu vực so với các nghiên cứu trước đây như trong chuyên khảo “Tài nguyên nước ngầm tại các đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ” của Nguyễn Văn Đản và nnk. (1996) [6] và “Tài nguyên nước ngầm tại các đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ” của Nguyễn Trường Giang và nnk. [1]. Những thay đổi này diễn ra do đô thị hóa nhanh chóng với các hoạt động khai thác nước ngầm dày đặc như tại Đà Nẵng, Quảng Nam. Tại các khu Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 103
vực bán khô hạn của tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận nguyên nhân thực sự của thay đổi ranh giới mặn - nhạt là do khai thác nước ngầm quá mức. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng hoặc thủy triều dâng cao trong nhiều cơn bão gần đây cũng có thể là các lý do ảnh hưởng tới ranh giới mặn - nhạt. Theo quan điểm của nhóm tác giả, các khảo sát chi tiết thể hiện sự thay đổi trong đó một số khu vực có lý do rõ ràng, một số khu vực chưa rõ lý do là những khu vực chỉ có một vài khảo sát đã được thực hiện. Chính vì lẽ đó, sự thay đổi ranh giới mặn - nhạt trong khu vực nghiên cứu đã xảy ra nhưng các nguyên nhân của hiện tượng này vẫn cần thêm các nghiên cứu cụ thể. 4.2. Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa nước ven biển miền Trung Kết quả tính toán cuối cùng chỉ ra rằng mức độ dễ bị tổn thương do XNM của các chứa nước Đệ Tứ trong các đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ được phân thành 3 vùng (Hình 2), trong đó vùng có mức độ dễ bị tổn thương cao chiếm 56,8 % (khoảng 4.062 km2) của tổng diện tích toán, phân bố tại khu vực phía Bắc và phía Nam đồng bằng Thanh Hóa, Nghệ An và Quảng Nam - Đà Nẵng; Vùng có mức độ dễ bị tổn thương trung bình chiếm 21,3 % (khoảng 1.525 km2) và khu vực có mức độ dễ bị tổn thương thấp chiếm 21,85 % (khoảng 1.560 km2) tổng diện tích toàn vùng. Mức độ dễ bị tổn thương các tầng chứa nước Đệ Tứ khu vực Nam Trung Bộ được chia thành 3 khu vực (Hình 3): Vùng mức độ dễ bị tổn thương cao chiếm 18 % (khoảng 1.699 km2) tổng diện tích toàn vùng và phân bố tại các đồng bằng ven biển Quảng Nam, Bình Định, Ninh Thuận và Bình Thuận; Vùng mức độ tổn thương trung bình chiếm 63,3 % (khoảng 5.724 km2) tổng diện tích toàn vùng, vùng mức độ dễ bị tổn thương thấp chỉ chiếm một diện tích rất nhỏ trong các khu vực đất liền của các đồng bằng Quảng Nam, Quảng Ngãi, Phú Yêu và Khánh Hòa. Hình 2: Bản đồ mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa nước Đệ Tứ tại các đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ 104 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
Hình 3: Bản đồ mức độ dễ bị tổn thương do xâm nhập mặn các tầng chứa nước Đệ Tứ tại các đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ Kết quả đánh giá mức độ dễ bị tổn thương các đồng bằng ven biển miền Trung chỉ ra rằng sự phân bố của mức độ dễ bị tổn thương cao chiếm 56,8 % và 18,8 % tương ứng với tổng diện tích khu vực đồng bằng Bắc Trung Bộ và đồng bằng Nam Trung Bộ. Vậy yếu tố nào có tác động chính tới mức độ dễ bị tổn thương cho khu vực nghiên cứu khi sử dụng phương pháp GALDIT?. Nếu chúng ta so sánh diện tích phân bố ranh giới mặn - nhạt với sự phân bố mức độ dễ bị tổn thương có thể thấy diện tích hai vùng là tương tự nhau. Bên cạnh đó, hệ thống dòng chảy tại các cửa sông ven biển có mật độ cao hơn, độ dốc địa hình nhỏ hơn ở các vùng đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ cũng là yếu tố chính ảnh hưởng tới sự phân bố mức độ dễ bị tổn thương cao cũng như XNM. Điều này chỉ ra rằng ảnh hưởng của hiện trạng XNM (thông số I) là nguồn gốc ảnh hưởng đến tính dễ bị tổn thương do XNM bao gồm cả tác động tự nhiên và hoạt động của con người. 5. Kết luận Phương pháp GALDIT kết hợp các giá trị trọng số được xác định thông qua phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) dựa trên thông tin đầu vào từ các chuyên gia địa phương thông qua bảng câu hỏi là một phương pháp hiệu quả để đánh giá tính dễ bị tổn thương do XNM đối với các tầng Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 105
chứa nước ở đồng bằng ven biển miền Trung, Việt Nam. Mặc dù vẫn còn có những hạn chế như diện tích nghiên cứu rộng nhưng quy mô khảo sát nhỏ và dữ liệu hạn chế. Các trọng số dựa trên AHP làm nổi bật vai trò quan trọng của đặc điểm tầng chứa nước (G) và tác động của hiện trạng xâm nhập nước biển (I) trong việc xác định mức độ dễ bị tổn thương của các tầng chứa nước ven biển do XNM. Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của các đặc điểm địa lý cụ thể như đồng bằng hẹp, dốc và tầng chứa nước mỏng, nhận được các giá trị trọng số cao liên quan đến các tham số này. Kết quả phân vùng mức độ dễ bị tổn thương do XMM cho thấy tại khu vực đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ diện tích mức độ dễ bị tổn thương cao, trung bình và thấp chiếm lần lượt là 56,8 %, 21,3 % và 21,8 % diện tích toàn vùng. Tại khu vực đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ phân bố của mức dễ bị tổn thương lần lượt là 18,8 %, 63,3 %, cho mức độ dễ bị tổn thương cao và trung bình và còn lại là cho mức độ tổn thương thấp. Cần phải thận trọng đối với việc khai thác nước ngầm trong các khu vực dễ bị tổn thương cao, vì điều này có thể ảnh hưởng đến các hạn chế về công suất và tăng khả năng XNM vào các giếng khai thác. Việc khoanh vùng tính dễ bị tổn thương do XNM ở các tầng chứa nước ven biển thuộc đồng bằng ven biển miền Trung là một so sánh tương đối. Kết quả này góp phần đáng kể vào việc quản lý hiệu quả việc khai thác nước dưới đất trên toàn bộ khu vực nghiên cứu. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Trường Giang, Võ Công Nghiệp, Đặng Hữu Ơn (1998). Nước dưới đất các đồng bằng ven biển Nam Trung Bộ. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hà Nội, 123 tr. [2]. Geotomo Software (2014). RES2DINVx64 - 2D resistivity & IP inversion software for Windows XP/ Vista/7/8/10. Geotomo Software 2014. https://www.geotomosoft.com/gs_brochure2d.pdf [3]. Chachadi A. G., Lobo-Ferreira J. P. (2001). Sea water intrusion vulnerability mapping of aquifers using GALDIT method. Coastin-A coast. Policy Res. Newsl. 4, 7-9. [4]. Ferreira J. P. L., Chachadi A. G., Diamantino C., Henriques M. J. (2007). Assessing aquifer vulnerability to seawater intrusion using the GALDIT method: Part 1-application to the Portuguese Monte Gordo aquifer, IAHS. Water in Celtic countries: Quantity, quality and climate variability. 161-171 ref.7. [5]. Tạ Thị Thoảng, Trần Thành Lê, Phạm Quý Nhân (2020). Nghiên cứu các giải pháp khoa học, công nghệ hạn chế xâm nhập mặn đối với các tầng chứa nước ven biển miền Trung trong bối cảnh biến đổi khí hậu; Ứng dụng thí điểm cho công trình cụ thể trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận. Báo cáo đề tài cấp Quốc gia, mã số: BĐKH.16/16-20. [6]. Nguyễn Văn Đản, Võ Công Nghiệp, Đặng Hữu Ơn (1996). Nước dưới đất đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ. Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hà Nội 1996, 90 tr. BBT nhận bài: 28/7/2023; Chấp nhận đăng: 15/9/2023 106 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023