intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước dưới đất vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng

Chia sẻ: Trinhthamhodang1214 Trinhthamhodang1214 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

35
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày mô hình dòng chảy với tỷ trọng nước thay đổi SEAWAT đư c ứng ng để ự báo xâm nhập mặn cho tầng chứa nước olocen (qh) và Pleistocen trên (qp3) của v ng th o ịch bản quy hoạch khai thác sử d ng nước.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước dưới đất vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng

  1. Vietnam Journal of Marine Science and Technology; Vol. 19, No. 3B; 2019: 203–212 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/19/3B/14526 https://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Some results of research and forecasting of groundwater salinization in the coastal zone of Soc Trang province Nguyen Thi Nhan1,*, Dang Tran Trung2, Bui Thi Bao Anh1, Nguyen Xuan Tung1, Nguyen Xuan Thanh1 1 Institute of Marine Geology and Geophysics, VAST, Vietnam 2 Center for Water Resources Monitoring and Forecast, Ministry of Natural Resources and Environment, Vietnam * E-mail: nhantn10@gmail.com Received: 25 July 2019; Accepted: 6 October 2019 ©2019 Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) Abstract In recent years, the situation of salinity intrusion is very complicated and becomes more serious in the coastal area of Soc Trang province. In this research, SEAWAT modified water density flow model was used to forecast the salinity intrusion for Holocene aquifer (qh) and upper Pleistocene aquifer (qp3) according to the water use planning scenario. The results show that the impact of groundwater extraction process increases the TDS content in the aquifer, the salt water/fresh water areas change over time, the trend of salinity change increases. In Holocene aquifer, salt water area is relatively large and the TDS concentration increases towards the sea, however, fresh water area changes inconsiderably: In 2015 accounting for 17.42% and by 2030 accounting for 17.77% of aquifer area. In upper Pleistocene aquifer, the fresh water area declines significantly: In 2015 accounting for 9.35% and by 2030 only accounting for 7.53% of aquifer area. Keywords: SEAWAT model, salinity intrusion, salinity forecasting, aquifer, Soc Trang coastal area. Citation: Nguyen Thi Nhan, Dang Tran Trung, Bui Thi Bao Anh, Nguyen Xuan Tung, Nguyen Xuan Thanh, 2019. Some results of research and forecasting of groundwater salinization in the coastal zone of Soc Trang province. Vietnam Journal of Marine Science and Technology, 19(3B), 203–212. 203
  2. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, Tập 19, Số 3B; 2019: 203–212 DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/19/3B/14526 https://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước dưới đất v n ven i n t n c r n u n n1,* ặn r n run 2 i ảo n 1 u n u n n 1, u n u n n 1 1 Viện Địa chất và Địa vật lý biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 2 Trung tâm Cảnh báo và Dự báo Tà n nn , Bộ Tà n n và Mô tr ờng, Việt Nam * E-mail: nhantn10@gmail.com Nhận bài: 25-7-2019; Chấp nhận đăng: 6-10-2019 Tóm tắt Những năm gần đây, tình hình xâm nhập mặn diễn biến hết sức phức tạp và ngày càng trở nên nghiêm trọng ở vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng. Trong nghiên cứu này, mô hình dòng chảy với tỷ trọng nước thay đổi SEAWAT đư c ứng ng để ự báo xâm nhập mặn cho tầng chứa nước olocen (qh) và Pleistocen trên (qp3) của v ng th o ịch bản quy hoạch khai thác sử d ng nước. ết quả cho thấy, ảnh hưởng của quá trình hai thác nước ưới đất khiến hàm lư ng TDS trong các tầng chứa nước tăng cao, iện t ch mặn nhạt đ u thay đổi th o th i gian, xu hướng mặn tăng ần. Ở tầng chứa nước qh, v ng nước mặn chiếm diện tích khá lớn và hàm lư ng TDS tăng cao v phía biển, tuy nhiên diện tích nước nhạt lại thay đổi không nhi u: Năm 2015 chiếm 17,42%, năm 2030 chiếm 17,77% diện tích của tầng chứa nước. Ở tầng chứa nước qp3, vùng nước nhạt suy giảm đáng ể: Năm 2015 iện t ch nước nhạt chiếm 9,35%, đến năm 2030 chỉ còn chiếm 7,53% diện tích của tầng chứa nước. : hình SEAWAT, xâm nhập mặn, ự áo mặn, tầng chứa nước, vùng ven biển Sóc Trăng. và nhiệt độ của chất lỏng so sánh kết quả với ước ưới đất v ng v n iển Sóc Trăng mô hình SUTRA-MS [1]. C. T. Simmons, P. bao gồm cả nước mặn và nước nhạt, nhi u n i Bauer-Gottwein et al., [2] đ nghiên cứu mô phần nước bị nhiễm mặn đ chiếm một diện hình dòng chảy xét đến tỷ trọng của nước ở t ch há lớn, vào m a h các tầng chứa nước những vùng khu hạn và bán khô hạn, những (TCN) đ u ị nước iển xâm nhập. ặc iệt, vùng khí hậu khô hạn lư ng mưa t là môi các tầng chứa nước qh và qp3 trong trầm t ch trư ng lý tưởng cho muối t ch t trong đất tự ệ tứ đóng vai tr quan trọng trong cung cấp nhiên khi bốc h i và thoát h i nước gây nhiễm nước cho vùng, vì vậy việc đánh giá dự báo mặn đối với nước ngầm. Christian D. Langevin xâm nhập mặn cho các TCN triển vọng này là (2003) [1] mô phỏng dòng chảy của nước ngầm hết sức cần thiết. ra biển ở vịnh Biscayne, Florida ứng d ng mô Trên thế giới, mô hình SEAWAT đư c áp hình với mật độ thay đổi SEAWAT để đánh giá d ng khá rộng rãi, một số tác giả điển hình như lư ng thoát của nước ngầm ra vịnh. Alexander Danny Thorne, Chritian D. Langevin và Vandenbohede, Klaus Hinsby, Carolien icha l. C. Su op đ trình ày những tính Courtens, Luc Lebbe (2011) [3] đ áp ng mô năng mới của mô hình SEAWAT trong việc mô hình SEAWAT để xây dựng mô hình dòng phỏng dòng chảy có xét đến tỷ trọng của nước chảy và dịch chuyển vật chất ở v ng đất lấn 204
  3. Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn biển đồng bằng ven biển Bỉ. Frank T-C.Tsaid, dò khai thác, các giếng quan trắc, các giếng Xiaobao Li [4] đ sử d ng mô hình SEAWAT khoan nhà dân. để nghiên cứu xâm nhập mặn trong các TCN ở Tài liệu v h tư ng, thủy văn: Thu thập khu vực phía đông Baton Rouge Parish, lư ng mưa, lư ng bốc h i của các trạm khí Louisiana; A. Larabi, M. Faouzi, A. H. D. tư ng thủy văn hu vực nghiên cứu, số liệu Ch ng đánh giá TC ngầm v n iển aroc [5]. quan trắc mực nước sông tại các trạm nước mặt C. P. Jackson, S. P. Watson (Anh) đ nghiên trong nhi u năm [9]. cứu ảnh hưởng độ mặn của nước tới dòng Tài liệu v quan trắc động thái mực nước chảy nước ngầm, ết quả cho thấy độ mặn của tỉnh Sóc Trăng: Các số liệu quan trắc thực tế nước ngầm càng cao thì mức độ ảnh hưởng đư c sử d ng để chỉnh lý và đánh giá mức độ càng lớn [6]. chính xác của mô hình. Ở Việt Nam, các nghiên cứu hiện nay v ư n p p khu vực này còn rất hạn chế. Một số c ng trình Sử d ng công nghệ GIS để nghiên cứu cấu tiêu iểu liên quan đến v ng nghiên cứu như: trúc địa chất, b mặt địa hình, sự phân cắt địa Trần Thị Huệ và nnk., (2011) [7 đ sử d ng hình, sự phân bố v độ mặn trong các TCN, phư ng pháp m hình xác định lư ng cung cấp th ng qua các phần m m chuyên ng như và trữ lư ng có thể khai thác của nước ưới đất Mapinfo, ArcGIS, SUFFER, GEOSCENE3D khu vực các tỉnh phía tây sông Hậu. g ức xây ựng các ản đồ thành phần và các th ng Chân (2010) đ áp ng mô hình dòng chảy số đầu vào cho m hình. nước ưới đất m phỏng tính toán mực nước hạ Sử d ng mô hình SEAWAT tích h p trong thấp, xác định lư ng khai thác giới hạn và tính phần m m Visual MODFLOW [9] để ự áo toán xâm nhập mặn tỉnh Sóc Trăng [8]. Tuy khả năng nhiễm mặn trong các TCN qh và qp3. nhiên, các m hình này đ u chưa xét đến ảnh hình SEAWAT đầu tiên là sự kết h p của hưởng tỷ trọng của nước trong các TCN. ối MODFLOW và MT3D lại với nhau để mô với những vùng TCN bị nhiễm mặn thì tỷ trọng phỏng mô hình dòng chảy có tỷ trọng thay đổi của nước mặn và nước nhạt sẽ khác nhau, do và đư c xuất bản đầu tiên bởi Guo và Bennett, đó việc nghiên cứu mô hình dòng chảy với tỷ 1998 [10, 11]. Sau đó, m hình SEAWAT đư c trọng thay đổi sẽ cho ết quả ch nh xác h n. cải thiện, nâng cấp và đư c kiểm chứng bởi (Langevin and Guo (1999); Guo et al., (2001)). Sau này m hình SEAWAT đư c phát triển s t i i u tiếp t c bằng sự kết h p của MODFLOW và Tài liệu v địa hình v ng nghiên cứu: Bản MT3DMS thành một chư ng trình để giải đồ địa hình 1:200.000 và 1: 50.000, tài liệu các quyết các bài toán v dòng chảy với tỷ trọng điểm cao độ giếng hoan thăm , hảo sát, các của nước thay đổi và các bài toán v xâm nhập giếng quan trắc; mặn hiện nay. Tài liệu v địa chất: Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000 v ng nghiên cứu, thiết đồ hình tr , địa tầng các giếng khoan khảo sát đ cấu tr c đ a chất thủ v n thăm , các giếng khoan quan trắc, các mặt cắt Dựa th o đặc điểm CTV hu vực v n địa chất vùng ven biển Sóc Trăng; iển Sóc Trăng, mô hình dòng chảy hu vực Tài liệu v địa chất thủy văn: Bản đồ địa nghiên cứu đư c chia thành 10 lớp gồm 5 tầng chất thủy văn tỷ lệ 1:50.000, các mặt cắt địa chứa nước và 5 lớp thấm nước yếu như sau: chất thủy văn CTV) v ng nghiên cứu, các tài Lớp 1: ớp thấm nước yếu b mặt (LCN1); liệu xác định các thông số CTV (hút nước thí Lớp 2: Tầng chứa nước Holocen (qh); nghiệm đ n, hút nước thí nghiệm chùm, thí Lớp 3: Lớp thấm nước yếu Q13 (LCN2); nghiệm slug test & bail test, thí nghiệm đổ Lớp 4: Tầng chứa nước Pleistocen trên nước trong hố đào xác định hệ số thấm) [9]. (qp3); Tài liệu v phân bố tổng độ khoáng hóa Lớp 5: Lớp thấm nước yếu Q12-3 (LCN3); và độ lỗ hổng của các TCN: Số liệu v độ Lớp 6: Tầng chứa nước Plesitocen giữa - tổng khoáng hóa của các giếng hoan thăm trên (qp2-3); 205
  4. Nguyễn Thị Nhân và nnk. Lớp 7: Lớp thấm nước yếu Q11 (LCN4); thác có th ng tin ch nh xác và có độ tin cậy cao Lớp 8: Tầng chứa nước Pl istoc n ưới đư c đưa vào nội suy xây dựng cấu trúc 3D (qp1); CTV v ng nghiên cứu. Lớp 9: Lớp thấm nước yếu N22 (LCN5); ối với b mặt địa hình đư c xây dựng dựa Lớp 10: Tầng chứa nước Neogen (N); các điểm độ cao của bản đồ địa hình tỷ lệ Cấu trúc CTV các TC và lớp thấm nước 1:50.000 và các điểm cao độ của các giếng yếu đư c xây dựng trên phần m m quan trắc và các giếng thăm giai đoạn cũ. Geoscene3D dựa trên c sở tài liệu địa chất của Các thông số CTV như hệ số thấm, hệ số 96 lỗ hoan địa chất đ đư c phân tầng rõ ràng nhả nước đàn hồi, hệ số nhả nước trọng lực… dựa trên các mặt cắt chuẩn của iên đoàn Quy đư c xác định dựa theo kết quả m th nghiệm hoạch và i u tra tài nguyên nước mi n Nam, tại các lỗ hoan thăm , thành phần thạch học các cột địa tầng, các công trình quan trắc mạng của đất đá. quốc gia, các giếng hoan thăm hoặc khai a) b) n 1. S đồ cấu trúc (a) và mặt cắt mô hình 10 lớp (b) hu vực nghiên cứu Xây dựng k ch bản quy hoạch khai thác sử m3/ngày [0]. hưng lư ng khai thác này mới dụn nước đến n m 2030 chỉ đáp ứng vào khoảng 67% nhu cầu đối với Hiện tại, v ng v n iển Sóc Trăng có 4 năm 2015 th o tiêu chuẩn sử d ng nước với tỷ hình thức hai thác nước ưới đất gồm: Khai lệ cấp nước 100%. Vậy đến năm 2020 để đảm thác cấp nước đ thị; khai thác cấp nước sinh bảo nhu cầu sử d ng nước cho sinh hoạt, dịch hoạt nông thôn; khai thác cấp nước ph c cho v và công nghiệp thì lư ng khai thác hiện tại sản xuất công nghiệp; khai thác nhỏ lẻ của các phải tăng thêm 118.000 m3/ngày; đến năm hộ gia đình. Tổng lưu lư ng khai thác t nh đến 2025 là 150.000 m3 ngày và đến năm 2030 là th i điểm hiện tại ước tính vào khoảng 101.000 153.000 m3/ngày so với hiện tại. 206
  5. Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn hư vậy mô hình dự báo đư c xây dựng lần lư t là: 219.081 m3/ngày, 251.246 m3/ngày, theo kịch bản quy hoạch khai thác sử d ng 253.994 m3/ngày. nước như sau: Kịch bản: Dự báo xâm nhập mặn TCN qh ết quả dự o và qp3 với lưu lư ng lỗ hoan hai thác tăng Mô hình dự báo xâm nhập mặn theo kịch dần theo nhu cầu sử d ng nước. ghĩa là, tổng bản quy hoạch khai thác sử d ng nước cho kết lưu lư ng hai thác tăng ần theo th i gian với quả là các bản đồ dự báo sau: mức khai thác tại th i điểm 2020, 2025 và 2030 ết ả ự báo xâm n ậ ặn T N n 2. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TC qh v ng v n iển Sóc Trăng năm 2015 n 3. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qh v ng v n iển Sóc Trăng năm 2020 207
  6. Nguyễn Thị Nhân và nnk. n 4. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qh v ng v n iển Sóc Trăng năm 2025 n 5. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qh v ng v n iển Sóc Trăng năm 2030 Các ản đồ ự áo xâm nhập mặn trên cho 2020 giảm còn 17,38% (giảm 0,04%). Từ năm thấy, ảnh hưởng của quá trình hai thác nước 2025 trở đi, iện t ch v ng nước nhạt lại tăng ưới đất khiến hàm lư ng TDS TC qh tăng lên: Năm 2025 là 17,45% tăng 0,03% so với cao, lưỡi mặn ngày càng tiến sâu v phía nam th i điểm an đầu) đến năm 2030 iện tích vùng nghiên cứu (khu vực Vĩnh Châu) và tăng nước nhạt chiếm 17,77% diện TCN tăng cao nhất v phía biển. Tuy nhiên, sự thay đổi 0,35% so với th i điểm an đầu) (hình 6). hư diện tích giữa v ng nước mặn và nước nhạt vậy, th o ự áo đến năm 2030 thì TC qh có trong TCN qh không nhi u và iễn iến há iện t ch mặn lúc tăng, lúc giảm, tuy nhiên đây phức tạp. v n là TC ị ảnh hưởng nhiễm mặn nặng n Diện t ch v ng nước nhạt TC qh năm nhất trong v ng, với hàm lư ng TDS rất cao, 2015 chiếm 17,42% diện tích TCN, đến năm có n i lên tới 20.000 mg/l. 208
  7. Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn Trong giai đoạn đầu từ năm 2015 đến 2020 do lưu lư ng khai thác bắt đầu tăng nhanh gây ra nhiễm mặn từ TCN bên trên xuống. Diện tích nước mặn năm 2015 chiếm 90,65% diện tích TC , đến năm 2020 iện t ch nước mặn chiếm 91,39% tăng 0,74% so với năm 2015). Vào năm 2025 iện t ch nước mặn là 92,09% và năm 2030 iện t ch nước mặn lên tới 92,47% diện t ch TC . Diện t ch mặn càng tăng thì iện t ch nhạt càng ị thu h p ần. Từ năm 2020 trở đi, iện t ch nước nhạt bị thu h p đáng ể. ăm 2015 diện t ch nước nhạt chiếm 9,35% diện t ch TC , đến năm 2030 iện t ch nước nhạt chỉ còn 7,53% diện tích n 6. ồ thị iến đổi diện tích mặn/nhạt của TCN (giảm 1,82% so với năm 2015) hình TCN qh v ng v n iển Sóc Trăng 11). Nhi u khu vực bị nhiễm mặn cao với hàm lư ng TDS lên tới trên 10.000 mg l như ở ết ả ự n ậ ặn T N 3: trung tâm thành phố Sóc Trăng, huyện ình 7–10 cho thấy, hi lư ng khai thác Xuyên, Vĩnh Châu, ong Phú và một phần tăng ần theo nhu cầu sử d ng nước thì diện phía nam huyện Trần . t ch nước mặn cũng tăng ần theo th i gian. n 7. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qp3 v ng v n iển Sóc Trăng năm 2015 209
  8. Nguyễn Thị Nhân và nnk. n 8. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qp3 v ng v n iển Sóc Trăng năm 2020 n 9. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qp3 v ng v n iển Sóc Trăng năm 2025 210
  9. Một số kết quả nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn n 10. ản đồ iễn biến mặn/nhạt TCN qp3 v ng v n iển Sóc Trăng năm 2030 nhiễm mặn sau ự áo đ u tăng thêm so với Diện t ch mặn %) Diện t ch hạt %) th i điểm an đầu. 100 ết quả nghiên cứu là c sở hoa học ự 90 áo tin cậy, góp phần trong c ng tác quản lý, 80 sử ng và hai thác nước ưới đất, đồng th i Diện t ch mặn nhạt %) 70 60 định hướng và ảo vệ nguồn nước ngầm hu 50 90.65 91.39 92.09 92.47 vực v n iển Sóc Trăng trong tư ng lai. 40 30 ài áo đư c hoàn thành với sự 20 hỗ tr của đ tài C T .02 18–20 và 10 VAST05.05/19–20. 9.35 8.61 7.91 7.53 0 2015 2020 2025 2030 ăm [1] Thorne, D., Langevin, C. D., and Sukop, n 11. ồ thị iến đổi diện tích mặn/nhạt M. C., 2006. Addition of simultaneous TCN qp3 v ng v n iển Sóc Trăng heat and solute transport and variable fluid viscosity to SEAWAT. Computers & Geosciences, 32(10), 1758–1768. Các ết quả nghiên cứu đ cho thấy r sự [2] Simmons, C. T., Fenstemaker, T. R., and iến đổi mặn/nhạt của nước ưới đất tầng qh và Sharp Jr, J. M., 2001. Variable-density qp3 vùng ven biển Sóc Trăng. ết quả t nh toán groundwater flow and solute transport in bằng mô hình dòng chảy với tỷ trọng nước thay heterogeneous porous media: approaches, đổi SEAWAT theo kịch bản lưu lư ng khai resolutions and future challenges. thác tăng ần theo nhu cầu sử d ng nước cho Journal of Contaminant Hydrology, thấy đây là hai TC ị ảnh hưởng xâm nhập 52(1–4), 245–275. mặn nhi u nhất trong các TC của v ng. Phần [3] Vandenbohede, A., Hinsby, K., Courtens, lớn iện t ch TC qh và qp3 đ u ị nhiễm mặn, C., and Lebbe, L., 2011. Flow and trừ một số hu vực ở ph a đông bắc như C transport model of a polder area in the ao Dung là có nước nhạt, iện t ch TC ị Belgian coastal plain: example of data 211
  10. Nguyễn Thị Nhân và nnk. integration. Hydrogeology Journal, 19(8), [8] g ức Chân, 2010. Quy hoạch khai 1599–1615. thác, sử d ng và bảo vệ tài nguyên nước [4] Tsai, F. T., and Li, X., 2008. Saltwater ưới đất tỉnh Sóc Trăng đến năm 2020. intrusion and hydraulic conductivity L n đ àn ạ và Đ ều tra Tài estimation in East Baton Rouge Parish, n n n c miền Nam. Louisiana. In 20th Salt Water Intrusion [9] Sở Tài nguyên và i trư ng tỉnh Sóc Meeting. Trăng, 2015. C sở dữ liệu ịa chất [5] Larabi, A., Faouzi, M., and Cheng, A. H. thủy văn. D., 2008. Assessment of groundwater [10] Guo, W., and Langevin, C. D., 2002. resources in Rmel coastal aquifer User’s guide to SEAWAT; a computer (Morocco) by SEAWAT. In 20th Salt program for simulation of three- Water Intrusion Meeting (Naples, Florida, dimensional variable-density ground- US Geological Survey) (pp. 136–140). water flow (No. 06-A7). [6] Jackson, C. P., and Watson, S. P., 2001. [11] Guo, W., and Bennett, G. D., 1998. Modelling variable density groundwater SEAWAT version 1.1-A computer flow. Physics and Chemistry of the Earth, program for simulations of ground water Part B: Hydrology, Oceans and flow of variable density. A report Atmosphere, 26(4), 333–336. prepared by Missimer International Inc. [7] Trần Thị Huệ và nn ., 2011. ng ng [12] Guo, W., and Bennett, G. D., 1998. m hình ng ngầm a chi u để xác Simulation of saline/fresh water flows định lư ng cung cấp và trữ lư ng có thể using MODFLOW. In MODFLOW 98 hai thác của nước ưới đất tại hu vực Conference, Golden, CO. In: Poeter, E. các tỉnh ph a tây s ng ậu. ản et al. (Ed.), 1998 Proceedings (1) Tà n n n , Bộ Tà n n và (pp. 267–274). Mô tr ờn . 212
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2