Đánh giá tiềm năng nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và môi trường bền vững

h chủ yếu theo các 47 phương pháp sau: phương pháp thuỷ động lực, phương pháp thuỷ lực, phương pháp cân bằng và phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn. Hiện nay các phương pháp này được mô hình hoá và được xử lý bằng máy tính vì vậy kết quả thu được sẽ chính xác và nhanh chóng. Bản chất của phương pháp thuỷ động lực là sử dụng các công thức phù hợp xuất phát từ các phương trình toán lý và thuỷ động lực cơ bản áp dụng cho một sơ đồ tính toán mô phỏng điều kiện thực tế. Chúng được giải bằng phương pháp giải tích, đồ thị. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng dự báo theo thời gian sự thay đổi mực nước động trong các lỗ khoan nhà máy nước với các chế độ cho trước. Nhược điểm của phương pháp này là phải trung bình hoá số liệu thu thập được về các tính chất thấm, nhất là các điều kiện viên. Trong thời gian khai thác, bỏ qua nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành trữ lượng khai thác vì vậy các số liệu dự báo nhiều khi không sát với thực tế. Phương pháp thuỷ lực dựa trên cơ sở sử dụng và ngoại duy các hàm số thực nghiệm thu được trong quá trình thấm. Qua các phương trình thục nghiệm người ta thể hiện sự vận động phức tạp của nước dưới đất tác động của nhiều yếu tố quan hệ lưu lượng và hệ số hạ thấp mực nước khi vận động của nước dưới đất đạt trạng thái ổn định, độ dàn mực nước bổ sung do sự can nhiễu của các lỗ khoan. Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là không đảm bảo khả năng dự báo thay đổi mực nước theo thời gian và khả năng phục hồi trữ lượng nước dưới đất. Phương pháp cân bằng cho phép xác định độ đảm bảo phục hồi trữ lượng khai thác nước dưới đất dựa trên cơ sở cân bằng nước lãnh thổ nghiên cứu. Nó có ý nghĩa quan trọng trong đánh giá trữ lượng khai thác khu vực khi cần thiết phải đánh giá từng thành phần riêng biệt trong cán cân cân bằng nước. Hiện nay với mức độ nghiên cứu thuỷ văn tương đối tốt trên nhiều vùng lãnh thổ, có một phương pháp nữa là phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn. Cơ sỏ của phương pháp này là việc chứng minh về sự tương tự giữa điều kiện tự nhiên và việc sử dụng nước của vùng đã được nghiên cứu kỹ hoặc đang được khai thác nước. Nhiệm vụ cơ bản của công tác nghiên cứu khi sử dụng phương pháp tương tự để 48 đánh giá trữ lượng nước dưới đất là việc chứng minh được mức độ tương tự từng phần hoặc hoàn toàn theo các chỉ tiêu sau: nguồn hình thành nên trữ lượng khai thác, điều kiện tàng trữ nước, cấu trúc địa chất, thành phần đất đá chứa nước, điều kiện cấp nước, điều kiện hình thành nguồn trữ lượng tự nhiên và bổ sung nhân tạo trữ lượng nước dưới đất khả năng hình thành nguồn trữ lượng kéo theo v.v… Trong thời gian gần đây, với sự phát triển của công nghệ thông tin cùng với các phương pháp giải sai phân và các tiến bộ về thủy động lực, một xu hướng mới trong việc đánh giá trữ lượng nước dưới đất là sử dụng các mô hình toán để mô phỏng lại động thái của các thành phần nước dưới đất, từ đó cho phép tính toán các đặc trưng một cách nhanh chóng và thuận tiện. Có nhiều mô hình đã được xây dựng để mô tả dòng chảy nước dưới đất, sự tham gia của nó vào dòng chảy mặt... ở các trung tâm nghiên cứu lớn như Mike SHE của DHI (Đan Mạch), bộ HEC của Cục công binh Hoa Kỳ... Ưu điểm của phương pháp này là khi đã hiệu chỉnh được bộ thông số thì cho phép tính toán mọi đặc trưng một cách thuận tiện, với độ chính xác cao cũng như cho phép nghiên cứu các tác động tiềm năng của việc khai thác, bổ cập đến động thái nước dưới đất. Tuy nhiên, khi xây dựng mô hình sẽ đòi hỏi một khối lượng lớn các số liệu về các tầng chứa nước, về điều kiện địa chất, địa chất thủy văn trên khu vực nghiên cứu cũng như các số liệu về hệ số thấm, hệ số nhả nước ... Nhận xét: Trong các phương pháp trên đây, nhận thấy với tài liệu hiện có trên khu vực nghiên cứu (phong phú về các tài liệu địa chất, địa chất thủy văn nhưng hạn chế về tài liệu lỗ khoan, tài liệu quan trắc động thái theo thời gian ...) thì phương pháp mô hình toán cho thấy nhiều ưu điểm (dễ sử dụng, thời gian tính toán nhanh, giao diện tốt, mức độ chính xác tin cậy...). Do vậy trong khuôn khổ luận văn này đã lựa chọn mô hình MODFLOW để tính toán tiềm năng nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị. 3.2. Giới thiệu mô hình MODFLOW 3.2.1.Cơ sở lý thuyết của mô hình MODFLOW Giới thiệu 49 Bộ phần mềm Visual Modflow bao gồm ba hệ phần mềm chính và nhiều môđun phụ trợ. Phần mềm Modflow dùng để tính toán trữ lượng, chất lượng và phân bố dòng chảy ngầm. Phần mềm ModPath có chức năng tính hướng và tốc độ các đường dòng khi nó vận động xuyên qua hệ thống các lớp chứa nước. Phần mềm MT3D phối hợp với Modflow có chức năng tính tóan sự bình lưu, sự phân tán và các phản ứng hoá học khác nhau của các vật chất hoà tan trong hệ thống dòng chảy ngầm. Bản phần mềm gốc do Nilson Guiguer, Thomas Franz, Partrick Delaney và Serguei Shmakov viết. Phiên bản sử dụng do hãng Waterloo Hydrogeologic cung cấp. Hình 3.1 Giao diện của mô hình MODFLOW Phương trình cơ bản Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nước dưới đất được mô tả bằng một phương trình đạo hàm riêng duy nhất sau: xx yy zz s h h h h K K K W S x x y y z z t                               (2.1) trong đó: 50 Kxx, Kyy, Kzz Hệ số dẫn nước theo phương x, y và z. Chiều z là chiều thẳng đứng. W=W(z,y,z,t) Lượng trữ, là hàm số phụ thuộc thời gian và không gian Ss Hệ số nhả nước đàn hồi Ss =Ss(x,y,z), Kxx = Kxx (x,y,z), Kyy = Kyy((x,y,z), Kzz = Kzz(x,y,z) là các hàm số phụ thuộc không gian. Phương trình (2.1) cùng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của lớp chứa nước tạo thành một mô hình toán học về dòng chảy nước dưới đất. Biên của tầng chứa nước Ô trong miền tính mô hình Ô ngoài miền tính Chiều x của cột thứ j Chiều y của hàng thứ i Chiều z của tầng thứ k Hình 3.2. Ô lưới và các loại ô trong mô hình Phương pháp giải Để giải phương trình (2.1), người ta phải tìm hàm số h(x,y,z,t) thoả mãn (2.1) và thoả mãn các điều kiện biên. Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản chất của dòng chảy, từ dó tính được trữ lượng của lớp chứa nước cũng như tính toán các hướng của dòng chảy. 51 Việc tìm lời giải giải tích h(x,y,z,t) của phương trình (2.1) thực hiện được chỉ khi nào miền nghiên cứu được mô phỏng bằng sơ đồ toán học. Thực tế, miền thấm có điều kiện rất phức tạp, do đó người ta buộc phải giải phương pháp gần đúng. Có nhiều phương pháp giải phương trình (2.1), trong mô hình Modflow sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn theo 3 chiều. Hệ phương trình sai phân nhận được trên cơ sở nguyên lý cân bằng nước: Tổng dòng chảy đến và đi từ một ô phải bằng sự thay đổi thể tích nước có trong ô. Giả thiết rằng khối lượng riêng của nước dưới đất là không đổi thì quy tắc cân bằng dòng chảy cho một ô được thể hiện bằng phương trình dưới đây: i s i h Q S V t      (2.2) trong đó: - Qi là lượng dòng chảy vào ô. Nếu dòng chảy ra thì Q lấy giá trị âm - Ss là giá trị hệ số nhả nước - là thể tích ô - là giá trị biến thiên của h trong thời gian tại ô lưới đang xét. Hình 3 mô tả cho một ô lưới (i,j,k) và 6 ô bên cạnh nó (i-1,j,k), (i+1,j,k), (i,j- 1,k), (i,j+1,k), (i,j,k-1), (i,j,k+1). Dòng chảy từ ô (i,j,k) sang các ô bên cạnh (nếu chảy vào mang dấu dương, chảy ra mang dấu âm). Dòng chảy vào ô i,j,k từ ô i,j-1,k được cho bởi định luật Đarcy như sau:  , 1, , , , 1/ 2, , 1/ 2, 1/ 2 i j k i j k i j k i j k i k j h h q KR c v r          (2.3) trong đó: - hi,j,k, hi,j-1,k là cột cao mực nước tại các nút lưới i,j,k và i,j-1,k - qi,j-1/2,k là lưu lượng chảy qua mặt ngăn cách giữa hai ô i,j,k và i,j-1,k - ci vk là diện tích vuông góc với phương dòng chảy 52 - rj-1/2 là khoảng cách giữa các nút lưới i,j,k và i,j-1,k Tương tự ta có:  , 1, , , , 1/ 2, , 1/ 2, 1/ 2 i j k i j k i j k i j k i k j h h q KR c v r          (2.4)  1, , , , 1/ 2, , 1/ 2, , 1/ 2 i j k i j k i j k i j k j k i h h q KC r v c          (2.5)  1/ 2, , 1/ 2, , 1, , , ,i j k i j k i j k i j kq CC h h    (2.6)  , , 1 , , , , 1/ 2 , , 1/ 2 1/ 2 i j k i j k i j k i j k i j i h h q KV c r v          (2.7)  , , 1/ 2 , , 1/ 2 , , 1 , ,i j k i j k i j k i j kq CV h h    (2.8) Hình 3.3 Ô lưới i,j,k và 6 ô bên cạnh 53 Nếu đặt , 1/ 2, , 1/ 2, 1/ 2 i j k i k i j k j KR c v CR r        là hệ số sức cản thấm trong hàng thứ i, lớp thứ k giữa các nút lưới i, j-1, k và i, j, k Thay vào (2.2) ta được:  , 1/ 2, , 1/ 2, , 1, , ,i j k i j k i j k i j kq CR h h    (2.9) Tương tự ta có  , 1/ 2, , 1/ 2, , 1, , ,i j k i j k i j k i j kq CR h h    (2.10)  1/ 2, , 1/ 2, , 1, , , ,i j k i j k j k i j k i j kq CC r v h h      (2.11)  1/ 2, , 1/ 2, , 1, , , ,i j k i j k i j k i j kq CC h h    (2.12)  , , 1/ 2 , , 1/ 2 , , 1 , ,i j k i j k i j k i j kq CV h h    (2.13)  , , 1/ 2 , , 1/ 2 , , 1 , ,i j k i j k i j k i j kq CV h h    (2.14) Lưu lượng cấp từ n nguồn cấp vào trong ô lưới, lưu lượng QSi,j,k có thể viết như sau: QSi,j,k = Pi,j,khi,j,k + Qi,j,k (2.15) Trong đó Pi,j,k và Qi,j,k là hệ số. Thay các phương trình từ (3.9) đến (3.15) vào phương trình (3.2), viết cân bằng cho ô từ bước thời gian tm-1 đến tm ta có: (2.16) Phương trình (2.16) sẽ viết cho các ô có mực nước thay đổi theo thời gian. Như vậy ta sẽ lập được một hệ phương trình có số phương trình tương ứng với số ô lưới. Giải hệ phương trình này với điều kiện biên và điều kiện ban đầu, ta sẽ biết 54 được , , m i j kh tại bất kỳ thời điểm nào. Hệ phương trình trên được giải bằng phương pháp giải lặp. Phép lặp sẽ dừng khi chênh lệch h giữa hai lần tính là nhỏ hơn một giá trị cho phép. Điều kiện biên a. Biên sông (River) Biên loại này cho phép mô tả dòng chảy giữa lớp chứa nước và nguồn mặt, thường là sông hay hồ. Nó cho phép dòng chảy vào dòng mặt hoặc nước có thể chảy từ dòng mặt vào trong lớp chứa nước nhưng nguồn thấm này không phụ thuộc lưu lượng của dòng mặt. Hệ số sức cản thấm của sông được tính theo công thức: RIV K L W C M    trong đó: CRIV – giá trị sức cản thấm K – hệ số thấm theo chiều thẳng đứng của lớp trầm tích đáy sông L – Chiều dài sông trong ô W - chiều rộng lòng sông trong ô M – chiều dày của lớp trầm tích đáy sông Lưu lượng dòng thấm giữa sông và lớp chứa được tính theo công thức: ( ) ( ) RIV RIV BOT RIV RIV RIV BOT BOT C H h khi h R Q C H R khi h R       trong đó: HRIV – mực nước trong sông h – mực nước của lớp ở ngay dưới đáy lòng sông RBOT – cốt cao mực nước đáy sông 55 Hình 3.4 Minh họa biên sông trong mô hình MODFLOW b. Biên kênh thoát (Drain) Cơ chế hoạt động của loại biên này không khác mấy so với biên sông, ngoại trừ không có nguồn thấm từ kênh vào lớp chứa. Điều này cũng có nghĩa rằng dòng thoát ra khỏi kênh sẽ bằng không khi mực nước ở trong ô nhỏ hơn hoặc bằng cốt cao đáy kênh: 0 ( ) BOT D D D BOT BOT khi h D Q C H D khi h D      Trong đó DBOT là cốt cao đáy kênh và hệ số sức cản thấm CD được tính tương tự như tính với sông. c. Biên bốc hơi (Evapo-tranpiration) Biên loại này đòi hỏi phải gán giá trị môđun bốc hơi lớn nhất RETM cho các ô xảy ra quá trình bốc hơi. Giá trị này đạt được khi mực nước trong ô bằng bề mặt địa hình (hs). Quá trình bốc hơi sẽ không xảy ra khi mực nước trong ô nằm dưới mực bốc hơi cho phép (d). Từ hai giá trị này, lượng bốc hơi (QET) được nội suy tuyến tính theo công thức: 56 0 ( ) ETM ET ETM Q khi h hs Q khi h hs d h hs d Q khi hs d h hs d                d. Giếng hút nước hoặc ép nước(Well) Để mô phỏng các giếng nước trên mô hình, lưu lượng của các lỗ khoan trong ô lưới được đặt là lưu lượng tổng cộng QWT. QWT chính bằng tổng lưu lượng của lỗ khoan đặt trong các lớp khác nhau. e. Biên mực nước không đổi (Constant Head) Các ô có mực nước không đổi là những ô mà tại đó mực nước được xác định như là đầu vào của mô hình, phải có ít nhất một ô có mực nước không đổi. Nó cung cấp mực nước tham khảo để tính toán các mực nước tại các ô khác trong mô hình. f. Sự bổ cập (Recharge) Thông thường sự bổ cập này là do sự ngấm nước mưa hoặc từ nguồn tưới vào mô hình. 3.3. Ứng dụng mô hình MODFLOW đánh giá trữ lượng nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị 3.3.1. Phân vùng tính toán trữ lượng nước dưới đất Mục tiêu chính của luận văn nhằm phục vụ công tác quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và môi trường bền vững, do vậy kết quả tính toán cần phải phù hợp với nhu cầu đó trong thực tiễn quy hoạch. Chính vì vậy trong khuôn khổ luận văn này, miền đồng bằng tỉnh Quảng trị được chia thành các phân vùng phù hợp với mục tiêu quy hoạch sau đó tiến hành tính toán cụ thể tiềm năng nước dưới đất tại các phân vùng. Có nhiều quan điểm khác nhau khi phân vùng quy hoạch, dựa trên các nguyên tắc phân tích và tổng hợp nhiều yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội trên khu vực. Và trong luận văn này tác giả đã kế thừa việc phân vùng quy hoạch trong nghiên cứu “ Quy hoạch quản lý, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới 57 đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị” năm 2008. Cụ thể, miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị được phân thành 5 vùng lớn, mỗi vùng lớn lại chia thành các tiểu vùng theo các mục đích sử dụng nước dưới đất cũng như các điều kiện địa lý tự nhiên cơ bản bao gồm (hình 3.5): Vùng I : toàn bộ miền đồng bằng huyện Vĩnh Linh nằm gọn ở phía Bắc sông Bến Hải. Trong đó có 4 tiểu vùng: Tiểu vùng I.1 có diện tích khoảng 115 km2, nằm trên địa phận các xã Vĩnh Chấp, Vĩnh Thủy, Vĩnh Sơn và một phần của xã Vĩnh Long. Tiểu vùng I.2 nằm phía Đông Bắc huyện Vĩnh Linh có diện tích khoảng 65 km2, bao gồm các xã vùng cát là Vĩnh Thái, Vĩnh Tú và một phần xã Vĩnh Chấp, được dự kiến để phát triển lâm nghiệp và du lịch. Tiểu vùng I.3 nằm ở các xã Vĩnh Long, Vĩnh Thạch, Vĩnh Lâm, Vĩnh Sơn và Vĩnh Thành, có diện tích tự nhiên khoảng 75 km2. Tiểu vùng I.4 bao gồm TT. Hồ Xá và các xã Vĩnh Trung, Vĩnh Kim và Vĩnh Nam. Vĩnh Hiền, Vĩnh Hòa, Vĩnh Quang, Vĩnh Tân, Vĩnh Giang nằm trên địa khối Bazan sát biển có diện tích tự nhiên khoảng 91 km2. Vùng II : miền đồng bằng huyện Gio Linh gồm 4 tiểu vùng, với 4 tiểu vùng: Tiểu vùng II.1 bao gồm các xã Gio Phong, Gio Bình, Gio An, Gio Sơn và Linh Hải có diện tích tự nhiên khoảng 119 km2 Tiểu vùng II.2 bao gồm thị trấn Gio Linh và các xã Gio Châu và Gio Quang với diện tích đât tự nhiên khoảng 38 km2, dành để phát triển khu công nghiệp và đô thị.. Tiểu vùng II.3 bao gồm các xã Gio Hòa, Trung Hải, Trung Sơn, Gio Mỹ, Gio Thành, Gio Mai với diện tích đất tự nhiên khoảng 65 km2, sử dụng để phát triển nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản Tiểu vùng II.4 có diện tích 49 km2, nằm sát ven biển thuộc vùng cát Gio Linh kéo dài từ Cửa Tùng đến Cửa Việt bao gồm các xã Trung Giang, Gio Hải và Gio Việt 58 Vùng III bao gồm thị xã Đông Hà và các xã, thị trấn miền đồng bằng huyện Cam Lộ. Vùng này được chia 3 tiểu vùng theo hướng Bắc – Nam với các trục trung tâm là Quốc lộ 1A và Quốc lộ 9: Tiểu vùng III.1 bao gồm xã Cam An và phần lớn diện tích các xã Cam Thanh, Cam Thủy. Diện tích đất tự nhiên của tiểu vùng khoảng 40 km2. Tiểu vùng III.3 thuộc địa phận xã Cam Hiếu, là khu vực khó khăn về nước ngầm, có thể sử dụng để phát triển lâm nghiệp với diện tích khoảng 49 km2. Vùng IV gồm các xã, thị trấn miền đồng bằng huyện Triệu Phong, được phân chia thành 4 tiểu vùng theo trục Tây – Đông: Tiểu vùng IV.1 có diện tích khoảng 133 km2 thuộc xã Triệu Ái Tiểu vùng IV.2 gồm thị trấn Ái Tử, Triệu Giang,Triệu Thượng có diện tích tự nhiên khoảng 47 km2, có điều kiện thuận lợi để phát triển đô thị và khu công nghiệp. Tiểu vùng IV.3 gồm các xã Triệu Phước, Triệu Độ, Triệu Thuận, Triệu Đại, Triệu Trạch, Triệu Hòa, Triệu Long, Triệu Tài, Triệu Thành, Triệu Đông và Triệu Trung có diện tích đất tự nhiên khoảng 106 km2 thuộc vùng trũng miền đồng bằng, được quy hoạch để phát triển nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.. Tiểu vùng IV.4 bao gồm các xã Triệu An, Triệu Vân, Triệu Sơn, Triệu Lăng thuộc vùng cát ven biển huyện Triệu Phong, có thể khai thác để phát triển các ngành kinh tế như công nghiệp, lâm nghiệp và du lịch với diện tích đất tự nhiên khoảng 72 km2. Vùng V miền đồng bằng phía Nam tỉnh Quảng Trị bao gồm thị xã Quảng Trị và các xã thuộc địa phận huyện Hải Lăng cũng được phân chia thành 4 tiểu vùng theo đối tượng sử dụng nước ngầm theo trục Tây – Đông: Tiểu vùng V.1 là vùng đồi núi thấp phía Tây, chủ yếu phát triển lâm nghiệp, bao gồm các xã Hải Lệ. Hải Lâm, Hải Sơn, Hải Chánh có diện tích khoảng 277km2. Tiểu vùng V.2 bao gồm thị xã Quảng Trị, thị trấn Hải Lăng, Hải Quy, Hải Phú, Hải Thành, Hải Thương, Hải Trường có diện tích khoảng 83 km2. Tiểu vùng V.3 bao gồm các xã Hải Xuân, Hải Ba, Hải Vĩnh, Hải Thiện, Hải 59 Thọ, Hải Hòa, Hải Tân nằm trên máng trũng Hải Lăng, diện tích khoảng 81 km2. Tiểu vùng V.4 nằm sát biển bao gồm các xã Hải Dương, Hải Khê, Hải Quế, Hải An, đất cồn cát có diện tích khoảng 52 km2 dùng để phát triển khu công nghiệp kinh tế cảng Mỹ Thủy. Dựa trên cơ sở các vùng và phân vùng trên đây, luận văn này đã tiến hành ứng dụng mô hình MODFLOW để tính toán tiềm năng nước dưới đất cho các vùng phục vụ mục tiêu xây dựng quy hoạch phát triển kinh tế xã hội và môi trường bền vững. 3.3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu mô hình Trên cơ sở các tài liệu điều tra thăm dò địa chất, địa chất thủy văn trên địa bàn tỉnh Quảng Trị từ trước đến nay dự án đã tiến hành phân tích và mô hình hóa điều kiện địa chất thủy văn cho vùng nghiên cứu, bao gồm: Về mặt không gian, vùng nghiên cứu được giới hạn phía Đông là bờ biển, phía Tây là ranh giới vùng gò đồi và miền đồng bằng, phía Nam là ranh giới với tỉnh Thừa Thiên – Huế, phía Bắc là ranh giới với tỉnh Quảng Bình (hình 3.6) - ứng với miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị. Theo mặt cắt thẳng đứng, mô hình mô tả 5 tầng chứa và cách nước. Hình 3.5. Ranh giới vùng nghiên cứu – miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị 60 Lớp 1 - tầng chứa nước Holocen bao gồm toàn bộ trầm tích phân bố không liên tục. Lớp 2 - lớp cách nước trầm tích Holocen phân bố không liên tục. Lớp 3 - tầng chứa nước gồm trầm tích Pleistocen phân bố liên tục trên toàn vùng nghiên cứu. Lớp 4 - tầng chứa nước trầm tích Neogen phân bố không liên tục. Lớp 5 - lót dưới tầng chứa nước Neogen là trầm tích O3 – S1 hệ tầng Long Đại (Hình 3.5).  Lưới sai phân Để mô tả các quá trình động thái nước dưới đất, mô hình MODFLOW chia khu vực thành các ô lưới tính toán (như là một giếng lớn) nhằm rời rạc hóa để tích phân hệ phương trình cơ bản. Từ điều kiện số liệu về địa hình và các tầng chứa nước, khu vực nghiên cứu được chia thành mạng lưới các ô (cell) với kích thước mỗi ô là 1km x 1km, cụ thể gồm 56 cột và 68 hàng với 3808 ô (hình 3.6). Trên mặt cắt là hệ thống mô tả gồm 5 lớp (hình 3.7), độ sâu cực đại hơn 200m đến tầng đá gốc (không thấm).  Hệ số thấm và hệ số nhả nước Hệ số thấm và hệ số nhả nước được lấy từ số liệu của Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất vùng Hồ Xá, Đông Hà, Tây Đông Hà, Gio Linh (Liên đoàn địa chất thủy văn và địa chất công trình Bắc Trung Bộ)[8]. Lớp 1 là tầng chứa nước Holocen. Chiều dày từ 2,5 đến 20m, trung bình là 12 m. Hệ số thấm biến đổi từ 0,47 đến 16,31 m/ng. Lớp 2 là lớp cách nước trầm tích Holocen. Chiều dày thay đổi từ 10 – 20 m, trung bình 15 m, hệ số thấm rất nhỏ từ 0,0001 – 0,001 m/ng. Lớp 3 là tầng chứa nước gồm trầm tích thống. Chiều dày từ 10 – 25 m, hệ số thấm thay đổi từ 2,04 – 30,95 m/ng, trung bình 9,2 m/ng. Lớp 4 là tầng chứa nước trầm tích Neogen. Chiều dày biến đổi từ 10 đến 60 61 m. Hệ số thấm từ 8,06 – 37,69 m/ng, trung bình 15,53 m/ng. Lớp 5 lót dưới tầng chứa nước Neogen là trầm tích O3 – S1 hệ tầng Long Đại. Trong giới hạn đồng bằng chưa có lỗ khoan nào gặp nước tại tầng này nên được mô hình hóa thành lớp cách nước.  Điều kiện biên và dữ liệu khí tượng thủy văn Các điều kiện biên về địa hình bề mặt lấy trên cơ sở bản đồ số hóa độ cao theo cao độ quốc gia. Các điều kiện biên địa hình đáy sông lấy theo tài liệu đo đạc các mặt cắt ngang kế thừa từ nghiên cứu của Nguyễn Tiền Giang và nnk (2006) []. Điều kiện biên phía Bắc, phía Nam và phía Tây của khu vực nghiên cứu giả thiết là điều kiện không có trao đổi dòng ngầm. Biên phía Đông được mô hình hóa là biên H = const, lấy theo dao động mực nước biển. Hình 3.6. Lát cắt thẳng đứng điển hình miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị Bản đồ và giá trị bổ cập được dựa trên cơ sở tài liệu về lượng mưa. Giá trị này thường được lấy từ 5 – 20% lượng mưa tùy theo thảm phủ thực vật, độ dốc địa hình, loại đất tại những vùng xác định. Bản đồ và giá trị bốc hơi ngầm cũng được lấy tương tự như trên, giá trị bốc hơi ngầm được giới hạn ở chiều sâu 3 m tính từ bề mặt địa hình. Giá trị mưa và bốc hơi trên bề mặt được lấy theo số liệu trạm Đông 62 Hà. Mực nước trên các sông được lấy theo số liệu quan trắc của các trạm thủy văn Gia Vòng, Đông Hà, Thạch Hãn, Cửa Việt. 3.3.3. Hiệu chỉnh bộ thông số mô hình Trước khi tính toán trữ lượng khai thác nước dưới đất, tiến hành hiệu chỉnh mô hình theo 2 bước: Bước 1. Giải bài toán ngược ổn định để sơ bộ chính xác hóa các thông số địa chất thủy văn được thí nghiệm ngoài thực địa và kiểm tra điều kiện biên của mô hình. Bài toán kết thúc khi mực nước trên mô hình và thực tế đạt yêu cầu. Hình 3.7.Kết quả hiệu chỉnh mô hình Nghiên cứu này đã sử dụng tài liệu của 20 lỗ khoan để hiệu chỉnh. Về mặt lý thuyết, tài liệu các lỗ khoan đưa vào hiệu chỉnh phải được phân bố tương đối đồng đều theo cả phương ngang và phương thẳng đứng trên các tầng chứa nước quan trắc đồng bộ. Tuy nhiên do nguồn số liệu có hạn, lại nhằm đáp ứng mục tiêu hiệu chỉnh Calculated vs. Observed Head : Time = 1.16 daysl l t . r : i . Num. of Data Points : 23 Standard Error of the Estimate : 0.389 (m)Max. Residual: 4.634 (m) at QT12/POINT #1 Root Mean Squared : 1.847 (m)Min. Residual: 0.063 (m) at G307/POINT #1 Normalized RMS : 2.752 ( % )Residual Mean : 0.3 (m) Correlation Coef ficient : 0.991Abs. Residual Mean : 1.49 (m) Observed Head (m) -3.3 16.7 36.7 56.7 C a lc u la te d H e a d ( m ) -3 .3 1 6 .7 3 6 .7 5 6 .7 Layer #1 Layer #3 Layer #4 95% conf idence interval 95% interval 63 mô hình ổn định, tác giả đã giả thiết rằng các điều kiện địa chất thủy văn trên khu vực ít thay đổi trong thời đoạn tính toán và vì thế cho phép sử dụng các tài liệu theo các báo cáo tìm kiếm nước dưới đất ở các thời điểm khác nhau như ở vùng Hồ Xá (1986), Đông Hà (1979-1984), Tây Đông Hà (1989-1991), Gio Linh (năm1995). Bộ thông số cần hiệu chỉnh bao gồm hệ số thấm theo phương ngang và phương thẳng đứng. Mực nước tính toán của mô hình được so sánh với tài liệu thực đo về mực nước trong các lỗ khoan. Kết quả tính toán được trình bày trên hình 3.7, với sai số RMS là 2.57%, đạt yêu cầu. Bước 2. Giải bài toán ngược không ổn định. Nhằm mục đích hiệu chỉnh hệ số nhả nước đàn hồi, hệ số nhả nước trọng lực để từ đó tính toán mô đun dòng ngầm trung bình năm, trung bình mùa kiệt và trung bình tháng kiệt nhất, nghiên cứu này đã sử dụng mô hình MODFLOW chạy với chuỗi số liệu 24 năm từ 1/1977 đến 12/2000. Số liệu quan trắc động thái nước dưới đất chỉ duy nhất có ở lỗ khoan G307 ở Hồ Xá từ ngày 1/9/1983 tới ngày 31/8/1984 và cho thấy sự phù hợp giữa thực đo và tính toán (hình 3.9), khẳng định thêm sự hợp lý của bộ thông số mô hình đã được hiệu chỉnh ở trên. 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ja n- 77 Ja n- 79 Ja n- 81 Ja n- 83 Ja n- 85 Ja n- 87 Ja n- 89 Ja n- 91 Ja n- 93 Ja n- 95 Ja n- 97 Ja n- 99 Calculated` Observed Hình 3.8. Quan trắc động thái nước dưới đất lỗ khoan G307 ở Hồ Xá từ ngày 1/9/1983 tới ngày 31/8/1984 3.3.4. Tính toán trữ lượng động thiên nhiên Nhằm phục vụ công tác quy hoạch nước dưới đất theo các mục đích sử dụng, nghiên cứu này tiến hành tính toán trữ lượng động và tĩnh theo các phân vùng sử 64 dụng nước dưới đất. Trữ lượng động tự nhiên của một vùng được tính theo phương pháp cân bằng nước: từ mô - đun Zone Budget trong mô hình MODFLOW biết được lượng nước vào và ra theo phương ngang của vùng đó, trữ lượng động tự nhiên được tính theo: Qdtn = Qra – Qvào Giá trị trữ lượng động tự nhiên phụ thuộc nhiều vào lượng bổ cập từ mưa nên sẽ được lấy trung bình theo 24 năm. Các vùng I.1, III.3, IV.1, V.1 có cấu tạo khe nứt, có ranh giới tự nhiên thuộc miền núi không tính bằng mô hình được. Giá trị của các vùng đó được đánh giá trên tiêu chí sự đóng góp của dòng chảy ngầm vào lưu lượng mùa kiệt trên các sông. Theo Đặng Đình Phúc (2008) trong báo cáo "Tổng quan nước dưới đất" đối với khu vực Bắc Trung Bộ, hệ số này 0,94. Công thức tính sẽ là : Mtổng dòng ngầm = 0.94 M kiệt tự nhiên Cụ thể, thông qua tính toán trên 19 phân vùng các kết quả được trình bày trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Trữ lượng động thiên nhiên của các tiểu vùng sử dụng nước dưới đất TT Tên tiểu vùng Diện tich (km2) Trữ lượng động (m3/ngày) (1) (2) (3) (4) 1. I.1 115 2082.0 2. I.2 65 10170.8 3. I.3 91 15301.8 4. I.4 75 16947.2 5. II.1 119 13174.8 6. II.2 38 5648.8 7. II.3 65 15709.0 8. II.4 49 7506.3 9. III.1 40 4408.3 10. III.2 68 7601.3 11. III.3 49 646.2 12. IV.1 133 816.8 65 TT Tên tiểu vùng Diện tich (km2) Trữ lượng động (m3/ngày) (1) (2) (3) (4) 13. IV.2 47 6058.6 14. IV.3 106 24364.8 15. IV.4 72 15312.1 16. V.1 277 1938.0 17. V.2 82 9565.2 18. V.3 81 11519.1 19. V.4 52 13005.1 3.3.5. Tính toán trữ lượng tĩnh Trữ lượng tĩnh thiên nhiên miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị được tính toán từ kết quả tính toán cốt cao mực nước theo mô hình MODFLOW kết hợp với cao độ của đáy các tầng chứa nước. Theo công thức ta có: - Trữ lượng tĩnh trọng lực: Vtl = μ.m.F ( đối với tầng chứa nước áp lực) Vtl = μ.h.F ( đối với tầng chứa nước không áp) trong đó: m - chiều dày tầng chứa nước áp lực ( chiều dày này thay đổi theo không gian nên đó là chiều dày trung bình của tầng chứa nước) h - chiều dày tầng chứa nước không áp ( chiều dày này thay đổi theo thời gian nên ta lấy chiều dày tầng chứa nước lúc mực nước thấp nhất). . F - diện tích phân bố của tầng chứa nước. μ - Hệ số nhả nước trọng lực - Trữ lượng tĩnh đàn hồi: Vđh = μ *.H.F trong đó: H - áp lực nén, chính là cột nước trên mái tầng chứa nước F - diện tích phân bố của tầng chứa nước 66 μ* - hệ số nhả nước trọng lực. Bảng 3.2. Kết quả tính trữ lượng tĩnh miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị Cốt cao mực nước(m) Cao độ đáy(m) Trữ lượng tĩnh các tầng (m3) TT Tên vùng Holocen Pleistocen Neogen Holocen Pleistocen Neogen Holocen Pleistocen Neogen Trữ lượng tĩnh tự nhiên (m3) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 1. I.1 - - - - - - - 0 0 0 2. I.2 12.4 15.0 17.9 0.0 -40.0 -50.0 120900000 419250000 210405000 750555000 3. I.3 40.0 - 36.5 20.0 0.0 -110.0 273000000 0 1601145000 1874145000 4. I.4 4.5 8.5 6.8 -20.0 -20.0 -50.0 275625000 154125000 397800000 827550000 5. II.1 60.0 - 18.2 30.0 0.0 0.0 535500000 0 64974000 600474000 6. II.2 6.8 11.8 12.7 0.0 -10.0 -50.0 38760000 70452000 253878000 363090000 7. II.3 7.5 7.5 7.0 -20.5 -64.5 -150.0 205529936 328465680 733397456 1267393072 8. II.4 6.7 9.0 7.4 -10.0 -26.6 -100.0 162825000 199198868 781710905 1143734774 9. III.1 7.6 6.9 7.4 0.0 -10.0 -15.0 45600000 68280000 50880000 164760000 10. III.2 8.7 13.0 7.8 0.0 -10.0 -25.0 87435000 126630000 186528000 400593000 11. III.3 - - - - - - - 0 0 0 12. IV.1 - - - - - - - 0 0 0 13. IV.2 9.0 14.8 9.0 0.0 -10.0 -75.0 63450000 91368000 485040000 639858000 14. IV.3 4.6 2.5 5.0 -18.3 -60.0 -100.0 364274079 665150000 842700000 1872124079 15. IV.4 5.5 3.0 3.2 -36.4 -90.4 -150.0 452211842 594000000 845856000 1892067842 16. V.1 - - - - - - - 0 0 0 17. V.2 4.3 7.4 6.7 0.0 -35.2 -45.0 23450000 41368000 175040000 2398580000 18. V.3 4.1 5.0 4.9 -11.0 -60.2 -100.0 183562443 476280000 641763000 1301605443 19. V.4 6.8 6.3 5.0 -28.7 -80.3 -120.0 287948536 401436000 459756000 1149140536 Ghi chú: ‘-‘ là vùng không có tầng chứa nước tương ứng Tại các vùng I.1, III.3, IV.1, V.1 là tầng chứa nước khe nứt, nên trữ lượng tĩnh có thể coi gần bằng 0. So với các tính toán trước đây, trong nghiên cứu này đã tính toán trữ lượng tĩnh là tổng của cả ba tầng chứa nước trầm tích lỗ hổng là 67 Holocen, Pleistocen và Neogen. Kết quả tính toán trữ lượng tĩnh cho từng phân vùng theo các tầng chứa nước được trình bày trong bảng 3.2 Bảng 3.3. Trữ lượng khai thác tiềm năng miền đồng bằng Quảng Trị TT Tên Vùng Trữ lượng khai thác tiềm năng (m3/ngày) 1. I.1 2082.0 2. I.2 32687.45 3. I.3 40128.26 4. I.4 73171.51 5. II.1 31188.97 6. II.2 16541.49 7. II.3 50021.01 8. II.4 45528.09 9. III.1 9351.12 10. III.2 19619.1 11. III.3 646.2 12. IV.1 816.83 13. IV.2 10565.5 14. IV.3 80528.54 15. IV.4 72074.16 16. V.1 1938 17. V.2 28477.77 18. V.3 50567.22 19. V.4 47479.57 3.3.6. Tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng Trữ lượng khai thác tiềm năng được tính toán với các hệ số cho phép khai thác kế thừa từ nghiên cứu của Nguyễn Văn Lâm và nnk, 2000. Kết quả cho trong bảng 3.3. 3.3.7. Tính toán mô đun dòng chảy ngầm 68 Kết quả tính toán bằng mô hình MODFLOW cho giá trị mô đun dòng chảy ngầm trung bình tháng với chuỗi số liệu 24 năm đối với 15/19 tiểu vùng quy hoạch. Riêng 4 tiểu vùng còn lại: I.1. III.3, IV.1 và V.1 do không đưa vào tính toán trong mô hình MODFLOW sẽ được tính trên cơ sở tính toán sự đóng góp dòng chảy ngầm vào lưu lượng kiệt trên sông. Số liệu giá trị mô đun dòng chảy kiệt lấy từ báo cáo "Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước Quảng Trị đến 2010, có định hướng 2020" năm 2006 của Nguyễn Thanh Sơn và nnk [8], với hệ số đóng góp của dòng chảy ngầm là 0,94 đối với khu vực Bắc Trung Bộ, theo kết quả nghiên cứu "Tổng quan nước dưới đất" của Đặng Đình Phúc năm 2008 [2]. Kết quả tổng hợp ở bảng 3.4 và hình 3.10. Bảng 3.4. Các đặc trưng mô đun dòng chảy ngầm ở miền đồng bằng Quảng Trị (l/s.km2) STT Tên vùng Mô đun TB năm Mô đun TB mùa kiệt Mô đun tháng kiệt nhất 1. I.1 3.58 1.34 0.74- 2. I.2 2,63 2,45 1,55 3. I.3 2,37 1,68 0,30 4. I.4 2,16 2,16 1,42 5. II.1 1,29 1,27 1,09 6. II.2 1,73 1,70 0,6 7. II.3 2,81 1,79 0,37 8. II.4 1,78 1,78 0,77 9. III.1 0,43 0,43 0,19 10. III.2 1,32 0,91 0,34 11. III.3 3.80 1.31 0.66 12. IV.1 4.45 1.58 0,55 13. IV.2 1,97 1,46 0,71 14. IV.3 2,77 2,06 0,68 15. IV.4 2,47 2,46 1,36 16. V.1 3.90 1.43 0.78 69 STT Tên vùng Mô đun TB năm Mô đun TB mùa kiệt Mô đun tháng kiệt nhất 17. V.2 1,34 1,27 0,83 18. V.3 1,65 1,07 0,34 19. V.4 2,80 2,79 1,64 3.4. Đánh giá chất lượng nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị Tiêu chuẩn về chất lượng nước thể hiện bằng hàm lượng cho phép của các thành phần có mặt trong nước. Trong quá trình đánh giá chất lượng nước, nguời ta so sánh hàm lượng các cation, anion, hàm lượng vi trùng, hàm lượng chất hữu cơ… có trong nước với hàm lượng cho phép với một mục đích nào đó, ví dụ so sánh với chất lượng nước dùng cho ăn uống, sinh hoạt, tưới… Chất lượng nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị được khảo sát và đánh giá thông qua các loại hình nước, tổng độ khoáng hóa và so sánh với các chỉ tiêu chất lượng nước ngầm (TCVN 5944-1995) [1], tiêu chuẩn Vệ sinh nước sạch do Bộ Y tế ban hành kèm theo quyết định 09/2005/QĐ-BYT ngày 11/3/2005. Trong khuôn khổ luận văn này, do thời gian và số liệu hạn chế tác giả không có điều kiện đi sâu đánh giá chất lượng nước cho từng phân vùng quy hoạch và theo các tầng chứa nước như trong phần tính toán trữ lượng nước dưới đất ở trên, mà đánh giá chung cho toàn vùng theo 2 tầng chứa nước chủ yếu: Đó là các tầng chứa nước thứ nhất (tầng mặt, chủ yếu là trầm tích bở rời Holocen) và nước dưới đất tầng sâu (chủ yếu trầm tích lỗ hổng Pleistocen và Neogen). Nước dưới đất được phân loại và khoanh vùng theo độ mặn nhạt của nước và các loại hình hóa học của nước. Độ mặn nhạt của nước dưới đất trong các tầng chứa nước được đánh giá thông qua độ tổng khoáng hóa (M) theo 4 cấp. Nước siêu nhạt: M<500 mg/l Nước nhạt: 500<M<1000 mg/l Nước lợ: 1000<M<3000 mg/l Nước mặn: M> 3000 mg/l 70 Tùy theo sự có mặt của các loại ion, nước dưới đất còn có thể được phân thành các loại hình hóa học khác nhau: Loại I: Nước bicarbonat Loại II: Nước clorua Loại III: Nước sunfat và Loại IV: Nước hỗn hợp Trong giới hạn diện tích miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị có nhiều đơn vị ĐCTV với khả năng chứa nước khác nhau và nhìn chung đều có chất lượng tốt 3.4.1. Chất lượng môi trường nước dưới đất tầng chứa nước thứ nhất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị Ở miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị, tầng chứa nước thứ nhất là tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích bở rời nguồn gốc Holocen có diện phân bố rộng khắp từ đới tiếp xúc với đá gốc ra tận bờ biển.  Về tổng độ khoáng hóa Mức độ mặn, nhạt của tầng chứa nước thứ nhất phân bố không có quy luật rõ ràng. Phần lớn diện tích nước dưới đất có độ tổng khoáng hóa nhỏ hơn 500 mg/l (nước nhạt hoàn toàn) và chiếm tới hơn 95% diện tích của miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị. Vùng có độ tổng khoáng hóa từ 500 đến 1000 mg/l phân bố thành một dải dọc theo sông Thạch Hãn và sông Vĩnh Định đoạn nối với sông Thạch Hãn thuộc một phần địa phận các xã Triệu Tài, Triệu Đông, Triệu Thuận, Triệu Giang, Triệu Trạch, Triệu Phước, Triệu Độ và Triệu An thuộc huyện Triệu Phong; một phần phường Đông Lễ, Đông Giang, Phường 1 và phường 2, thị xã Đông Hà; một phần xã Gio Quang, Gio Mai, Gio Việt. Ngoài ra còn có một số vùng nhỏ ở quanh khu vực ngã ba sông Bến Hải và Bến Xe thuộc một phần các xã Vĩnh Lâm, Vĩnh Thành, Vĩnh Giang huyện Vĩnh Linh và một phần nhỏ xã Trung Hải, huyện Gio Linh; một vùng ở phía Nam giáp với Thừa Thiên – Huế thuộc xã Hải Hòa, một phần Hải Thành, Hải Dương và Hải Quế của huyện Hải Lăng. 71 Nước dưới đất có độ tổng khoáng hóa lớn hơn 1000 mg/l phân bố trên diện tích bé tạo thành các dải phân bố ở phía Đông Bắc huyện Triệu Phong chạy dọc theo sông Thạch Hãn ra tới gần Cửa Việt, gồm một phần các xã Triệu Hòa, Triệu Đại, Triệu Độ, Triệu Phước, Triệu An huyện Triệu Phong; và một phần các xã Gio Mai và Gio Việt.  Về loại hình hóa học của nước Nhìn chung tầng chứa nước thứ nhất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị chủ yếu nước thuộc loại hỗn hợp, phân bố ở hầu hết các vùng miền. Có một số ít vị trí quan trắc thấy nước thuộc loại hình Clorua và nước Bicacbonat, chủ yếu tập trung tại xã Vĩnh Tú, Vĩnh Long, Triệu Lễ, Triệu An, Gio Mỹ, Gio Thành và nằm rải rác ở một số xã Hải Dương, Hải Trường, Triệu Tài.  Về hàm lượng sắt tổng Theo tài liệu phân tích hàm lượng sắt tổng của nước trong tầng chứa nước thứ nhất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị từ báo cáo « Quy hoạch quản lý, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị » của trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội này cho thấy nước ở tầng chứa nước thứ nhất chủ yếu có hàm lượng sắt tổng nhỏ (<1,0 mg/l) và có sự biến đổi khá phức tạp. Diện tích nước có hàm lượng tổng sắt nhỏ phân bố rộng khắp và bao trùm hầu hết diện phân bố của tầng chứa nước, bao gồm địa phận của các huyện Vĩnh Linh, Cam Lộ và một số xã thuộc một phần địa phận các huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Gio Linh và thị xã Đông Hà. Nước có hàm lượng sắt tổng từ 1,0 đến 5,0 mg/l phân bố dưới dạng các dải rải rác dọc theo các sông Thạch Hãn, sông Cam Lộ, sông Vĩnh Định. Đáng chú ý nhất là dải phân bố bắt đầu từ địa phận các xã Trung Giang, Trung Hải chạy dọc qua các xã Gio Mỹ, Gio Hải, Gio Việt, Gio Thành, Gio Mai, Gio Quang huyện Gio Linh và các xã Triệu An, Triệu Phước huyện Triệu Phong. Dải nước thứ hai cần phải quan tâm nằm ở phía Đông - Đông Bắc huyện Hải Lăng bao gồm địa phận của các xã Hải Sơn, Hải Thượng huyện Hải Lăng và xã 72 Triệu Thành, Triệu Đông, Triệu Tài huyện Triệu Phong. Vùng có hàm lượng sắt tổng lớn hơn 5,0 mg/l phân bố dưới dạng dải hẹp, kéo dài. Vùng này thường trùng với diện tích phân bố nước lợ và mặn. Dải lớn nhất kéo dài bắt đầu từ xã Triệu Ái chạy dọc ven theo sông Thạch Hãn ra Cửa Việt bao gồm một phần nhỏ địa phận các xã Gio Việt huyện Gio Linh, Triệu An, Triệu Độ, Triệu Thuận huyện Triệu Phong. Dải thứ hai chạy dọc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam bắt đầu từ địa phận của xã Triệu Đông, Triệu Tài, Triệu Trung huyện Triệu Phong qua các xã Hải Xuân, Hải Vĩnh, Hải Thiện, Hải Trường và Hải Tân huyện Hải Lăng. Ngoài ra còn một số diện hẹp nằm rải rác như ở xã Gio Hòa huyện Gio Linh, Triệu Phước, Triệu Hòa huyện Triệu Phong. Mẫu quan trắc QT07-19 cho kết quả hàm lượng sắt tổng khá lớn 23,9 mg/l trong khi tài liệu tại lỗ khoan quan trắc LK14 cho thấy hàm lượng sắt tổng lên tới 30,0 mg/l.  Về hàm lượng nitơ tổng Tài liệu phân tích các mẫu nước trong báo cáo « Quy hoạch quản lý, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị » cho thấy hầu hết diện tích phân bố của tầng chứa nước thứ nhất trong phạm vi miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị đều có hàm lượng ni tơ tổng nhỏ hơn 10 mg/l. Bên cạnh đó, có dải nước nhỏ có hàm lượng nitơ tổng từ 10 - 20 mg/l, thuộc địa phận các xã Triệu Phước, Triệu Lương, Triệu Đông, Triệu Tài huyện Triệu Phong, xã Hải Quế, Hải Sơn huyện Hải Lăng. Một số dải nước nhỏ phân bố rải rác có hàm lượng nitơ tổng lớn hơn 20 mg/l bao gồm một phần xã Hải Hòa, Hải Thọ, Hải Ba huyện Hải Lăng; xã Triệu Thành, Triệu Lễ, Triệu Phước huyện Triệu Phong; xã Gio Việt huyện Gio Linh.  Về thành phần hóa học và so sánh với tiêu chuẩn chất lượng Đối chiếu kết quả phân tích chất lượng nước với tiêu chuẩn chất lượng nước 73 ngầm (TCVN 5944:1995), và tiêu chuẩn Vệ sinh nước sạch của Bộ Y tế, phần lớn các mẫu nước thu thập trong các đợt khảo sát thực địa tháng 4/2008 và tháng 10/2008 thuộc tầng chứa nước thứ nhất đều đạt tiêu chuẩn (xem bảng 3.5). Bảng 3.5. Hàm lượng các chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm tầng chứa nước thứ nhất Hàm lượng TT Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn nước ngầm Tiêu chuẩn nước sạch Đơn vị Min Max 1 pH 6,5 – 8,5 6.0-8.5 mg/l 6 7,5 2 TDS 750-1500 1200 mg/l 21 415 3 Cl 200-600 300 mg/l 4.097 267.182 4 NO3 45 50 mg/l 0,03 1.32 5 NO2 - 3 mg/l 0.004 2.548 6 NH4 - 3 mg/l 0 0.68 7 HCO3 - - mg/l 0 117.12 8 SO4 200-400 - mg/l 0.937 54.788 9 PO4 - - mg/l 0.01 0.31 10 Fe 1-5 0.5 mg/l 0.017 23.921 11 Ca - - mg/l 1.273 38.262 12 Mg - - mg/l 1.099 23.994 13 Mn 0,1-0,5 0.5 mg/l 0.004 1.146 14 Na - - mg/l 4.317 83.295 15 Zn 5,0 3 mg/l 0.01 6.308 16 As 50 50 µg/l 0.369 11.994 3.4.2. Chất lượng môi trường nước dưới đất tầng chứa nước thứ hai miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị Trong miền đồng bằng, tầng chứa nước thứ hai nằm phủ trên tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Neogen và bị tầng chứa nước thứ nhất phủ lên trên. Tầng có xu thế chìm dần theo hướng từ Tây sang Đông, từ Tây Bắc xuống Đông Nam và nhiều nơi không thể tách rời với tầng chứa nước Neogen ở dưới. Ở khu vực phía Tây của đồng bằng, tầng có diện lộ tạo thành các dải hẹp có 74 diện tích nhỏ chạy dọc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và phân bố chủ yếu ở phía Tây của Quốc lộ 1A.  Về độ tổng khoáng hóa Trong miền đồng bằng, hầu hết nước dưới đất ở tầng chứa nước thứ hai là nước siêu nhạt có độ tổng khoáng hóa nhỏ hơn 500 mg/l bao gồm gần như toàn bộ diện tích của huyện Vĩnh Linh, phần lớn huyện Gio Linh, một phần của huyện Triệu Phong và Hải Lăng. Vùng có độ tổng khoáng hóa từ 500 - 1000 mg/l phân bố tập trung thành một dải dọc theo hướng Tây Bắc Đông Nam, có xu hướng song song với bờ biển, bao gồm một phần địa phận của các xã Gio Mỹ, Gio Thành, Gio Mai, Gio Quang huyện Gio Linh, xã Cam Thanh, Cam An huyện Cam Lộ, Phường 1, 2, phường Đông Lễ, Đông Lương thị xã Đông Hà, xã Triệu Thuận, Triệu Đại, Triệu Trạch, Triệu Hòa, Triệu Tài, Triệu Thành, Triệu Sơn huyện Triệu Phong, xã Hải Quy, Hải Ba, Hải Vĩnh, Hải Quế và Hải Dương, ngoài ra có một vùng nhỏ ở cuối xã Hải Trường huyện Hải Lăng. Vùng có độ tổng khoáng hóa lớn hơn 1000 mg/l chiếm một diện tích khoảng 120 km2 và phân bố dọc theo bờ biển từ Cửa Tùng đến ranh giới với tỉnh Thừa Thiên Huế, và một dải dọc theo sông Thạch Hãn và sông Hiếu lên đến Cam An huyện Cam Lộ. Bao gồm một phần diện tích các xã Trung Giang, Gio Mỹ, Gio Hải, Gio Việt, Gio Mai, Gio Quang huyện Gio Linh, Cam An huyện Cam Lộ, Phường Đông Giang, Đông Lễ thị xã Đông Hà, Triệu An, Triệu Phước, Triệu Độ, Triệu Thuận, Triệu Vân, Triệu Trạch, Triệu Lăng, Triệu Sơn huyện Triệu Phong và một phần các xã Hải An, Hải Khê huyện Hải Lăng. Theo kết quả hút nước thí nghiệm tại các lỗ khoan trong khu vực này đều cho kết quả tầng khá giàu nước, song chất lượng nước không đảm bảo do đó không thể khai thác sử dụng.  Về loại hình hóa học của nước Nhìn chung tầng chứa nước thứ hai miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị chủ yếu 75 nước thuộc loại clorua, phân bố ở hầu hết các vùng miền. Có một số ít vị trí quan trắc thấy nước thuộc loại hình nước hỗn hợp và nước bicacbonat, chủ yếu tập trung tại Triệu Thuận, Triệu Lương và nằm rải rác ở một số xã Triệu Hóa, Hải Ba, Hải Quế.  Về hàm lượng sắt tổng Tương tự như tầng chứa nước thứ nhất, nước của tầng chứa nước thứ hai chủ yếu có hàm lượng sắt tổng nhỏ hơn 1,00 mg/l. Diện tích nước có hàm lượng sắt nhỏ phân bố rộng khắp và bao trùm hầu hết diện phân bố của tầng, bao gồm địa phận của các huyện Vĩnh Linh, một phần diện tích huyện Gio Linh, Triệu Phong, Hải Lăng và thị xã Đông Hà. Những vùng có hàm lượng sắt tổng từ 1,00 - 5,00 mg/l phân bố dưới dạng các dải nước nằm rải rác trong vùng đồng bằng ven biển. Trước hết, đáng quan tâm nhất là dải nước phân bố trên các xã Gio Hải, Gio Việt, Gio Thành, Gio Mai và Gio Quang huyện Gio Linh; xã Triệu An, Triệu Phước, Triệu Thuận, huyện Triệu Phong, phường Đông Lễ thị xã Đông Hà và xã Cam An huyện Cam Lộ. Dải nước thứ hai cần phải quan tâm nằm ở phía Đông Nam huyện Hải Lăng bao gồm các xã Hải Hòa, Hải Thọ. Ngoài ra còn một số dải nước nhỏ khác nằm rải rác trên diện tích các xã Hải An, Hải Vĩnh, Hải Xuân huyện Hải Lăng. Diện phân bố của vùng có hàm lượng sắt tổng lớn hơn 5,00 mg/l không lớn và có dạng dải nhỏ kéo dài. Một dải lớn nhất kéo dài bắt đầu từ xã Triệu Độ qua Triệu Phước và kết thúc ở xã Triệu An huyện Triệu Phong. Dải thứ hai bắt đầu từ xã Triệu Đông, Triệu Tài, Triệu Trung huyện Triệu Phong đến Hải Xuân, Hải Ba huyện Hải Lăng.  Về hàm lượng nitơ tổng Hầu hết diện tích phân bố tầng chứa nước thứ hai trong phạm vi vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị đều có hàm lượng nitơ tổng nhỏ hơn 1,00 mg/l. Riêng dải nước phân bố trong các xã Triệu Đông, Triệu Tài, Triệu Trung huyện Triệu Phong có hàm lượng nitơ tổng từ 10 - 20 mg/l và dải nước nhỏ có hàm 76 lượng nitơ tổng lớn hơn 20 mg/l đi qua xã Hải Hòa huyện Hải Lăng. Bảng 3.6 : Hàm lượng các chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm tầng chứa nước thứ hai Hàm lượng TT Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn nước ngầm Tiêu chuẩn nước sạch Đơn vị Min Max 1 pH 6,5 – 8,5 6.0-8.5 mg/l 6 8.5 2 TDS 750-1500 1200 mg/l 13 845 3 Cl 200-600 300 mg/l 4.618 485.532 4 NO3 45 50 mg/l 0 5,6 5 NO2 - 3 mg/l 0.001 1.409 6 NH4 - 3 mg/l 0 3.96 7 HCO3 - - mg/l 0.61 336.72 8 SO4 200-400 - mg/l 0,19 73.225 9 PO4 - - mg/l 0 1,8 10 Fe 1-5 0.5 mg/l 0.034 24.3 11 Ca - - mg/l 0.896 37.768 12 Mg - - mg/l 0.457 32.442 13 Mn 0,1-0,5 0.5 mg/l 0.02 1.513 14 Na - - mg/l 2.411 310.425 15 Zn 5,0 3 mg/l 0.008 0.295 16 As 50 50 µg/l 0.043 42.924  Về thành phần hóa học và so sánh với tiêu chuẩn chất lượng Đối chiếu kết quả phân tích các mẫu nước với tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm (TCVN 5944:1995), và tiêu chuẩn Vệ sinh nước sạch, nhìn chung các mẫu nước thuộc tầng chứa nước thứ hai đều đạt tiêu chuẩn, tuy nhiên mức độ kém hơn so với tầng thứ nhất (xem bảng 3.6). Qua kết quả phân tích các mẫu nước đã phát hiện thấy có 8 mẫu có nồng độ sắt và mangan, vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm (TCVN 5944:1995) và 12 mẫu có nồng độ sắt, mangan, kẽm, clorua và amoni 77 vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với tiêu chuẩn nước sinh hoạt của Bộ Y tế. 3.4. Nhận xét chung Về trữ lượng nước dưới đất: tổng trữ lượng khai thác tiềm năng của toàn miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị là: 613.412,79 m3/ngày, so với trung bình toàn quốc thuuộc loại nước trung bình. Tuy nhiên, phân bố không đều thể hiện qua các tiểu vùng có trữ lượng khai thác tiềm năng kém như I.1, III.3, V.1 với tiềm năng nhỏ hơn 2.000 m3/ngày, trong khi tiểu vùng có trữ lượng tiềm năng tốt như: I.4, IV.3, IV.4 với tiềm năng lớn hơn 70.000 m3/ngày Sơ bộ đánh giá cho thấy, hầu hết các vùng trên miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị chất lượng nước dưới đất trên miền đồng bằng nhìn chung còn tốt, một số phần còn lại đặc biệt là vùng ven biển và dọc theo cửa sông mặc dầu bị nhiễm mặn nhưng chưa thấy có hiện tượng ô nhiễm do sinh hoạt và các hoạt động kinh tế trên bề mặt. Chưa phát hiện được dấu vết các kim loại nặng trong các mẫu đã phân tích. Nhìn chung chất lượng nước ngầm tầng nông tốt hơn tầng sâu. Có thể nhận thấy, tiềm năng nước dưới đất của tỉnh Quảng Trị vẫn còn dồi dào, có thể đáp ứng được cơ bản các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội đến 2020, tuy nhiên do sự phân bố không đều theo không gian vì vậy trong quy hoạch phát triển cần chú ý đến yếu tố này. Mặt khác, trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn biến phức tạp, các nguồn tài nguyên nước có thể bị cạn kiệt, thì nguồn nước dưới đất sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc đảm bảo an ninh, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và phát triển dân sinh kinh tế. Do đó, tỉnh Quảng Trị cần có các chiến lược chú trọng đến bảo vệ chất và lượng nước dưới đất, xem đó như là nguồn dự trữ chiến lược của tỉnh, tích cực khuyến khích sử dụng nguồn nước mặt, hạn chế khai thác nước ngầm nhất là các giếng nước ngầm khu vực ven biển vì có thể làm cho hiện tượng nhiễm mặn nước dưới đất trầm trọng hơn. 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau quá trình thực hiện, luận văn đã nhận được một số kết quả và kết luận như sau: 1. Luận văn đã ứng dụng thành công mô hình MODFLOW, thông qua việc hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số, để mô tả các điều kiện địa chất thủy văn miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị, tạo cơ sở cho việc tính toán các trữ lượng tĩnh, trữ lượng động và trữ lượng khai thác tiềm năng cho khu vực. 2. Luận văn đã ứng dụng mô hình MODFLOW để tính toán tiềm năng nước dưới đất theo các vùng và tiểu vùng trên miền đồng bằng tỉnh Quảng trị (bảng 3.1, 3.2, 3.3) và xây dựng bản đồ mô đun dòng ngầm (hình 3.10) phục vụ công tác quy hoạch và phát triển kinh tế xã hội trên khu vực. Đây cũng là tài liệu quan trọng phục vụ cho việc quy hoạch phát triển và bảo vệ nguồn tài nguyên nước dưới đất của tỉnh Quảng Trị, làm cơ sở cho việc quản lý khai thác nước dưới đất trên địa bàn. 3. Dựa trên các tài liệu chất lượng nước thu thập được kết hợp với việc kế thừa các nghiên cứu trước đây, luận văn đã phân tích và đánh giá lại chất lượng nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị, là cơ sở để định hướng quản lý khai thác sử dụng và bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này. 4. Tuy nhiên, do thời gian, số liệu và trình độ còn hạn chế, luận văn này chưa thể nghiên cứu một cách chi tiết và hệ thống hơn về tiềm năng nước dưới đất tỉnh Quảng Trị nói chung và miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị nói riêng đặc biệt là chất lượng nước dưới đất. Trong thời gian trước mắt, tác giả kiến nghị cần có các nghiên cứu tiếp theo nhằm xây dựng biên giới mặn nhạt, dự báo ranh giới mặn xâm nhập vào tầng chứa nước nhạt theo các kịch bản sử dụng nước khác nhau... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 1995. Các tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam về môi trường, Hà Nội. 2. Đoàn Văn Cánh, Lê Tiến Dũng, 2002, Tài nguyên nước dưới đất tỉnh Quảng Trị, Hà Nội. 3. Công ty cổ phần tư vấn xây dựng VINACONEX, 2005. Dự án đầu tư hệ thống cấp nước thị trấn Cam Lộ tỉnh Quảng Trị, Hà Nội. 4. Cục Thống kê Quảng Trị, 2008. Niên giám thống kê tỉnh Quảng Trị 2007 5. Nguyễn Tiền Giang và nnk, 2007, Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thuỷ sản, vấn đề xâm nhập mặn tỉnh Quảng Trị và đề xuất các giải pháp góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường, Hà Nội. 6. Nguyễn Văn Lâm, 2000. Báo cáo quy hoạch tổng thể cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Quảng Trị giai đoạn đến năm 2010, Hà Nội. 7. Đặng Đình Phúc, 2008. Tổng quan nước dưới đất, Cục Quản lý Tài nguyên nước, Dự án tổng quan ngành nước, ADB – TA – 4903 – VIE, Hà Nội 8. Nguyễn Thanh Sơn và nnk. 2006. Báo cáo Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 có định hướng 2020, Hà Nội. 9. Trung tâm Nước sinh hoạt và VSMTNT Quảng Trị. Bộ NN&PTNT, 2000. Báo cáo tóm tắt Quy hoạch tổng thể cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Quảng Trị giai đoạn đến năm 2010, Hà Nội. 10. UBND tỉnh Quảng Trị, 2008. Báo cáo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị đến năm 2020. Đông Hà. 11. UBND tỉnh Quảng Trị, 2000. Báo cáo bổ sung điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị (từ nay đến 2010). 12. Viện quy hoạch thủy lợi, Bộ NN&PTNT, 2002 Chiến lược phát triển và quản lý tài nguyên nước giai đoạn 2010-2020, Hà Nội. 13. Trần Thanh Xuân, 2002. Đặc điểm thủy văn tỉnh Quảng Trị. Đề tài nhánh thuộc đề tài:" Xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá đặc điểm khí tượng thủy văn phục vụ phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị", Sở KHCN&MT tỉnh Quảng Trị, UBND tỉnh Quảng Trị, Hà Nội.