Luận án Đào Hồng Hải: Biến động nước dưới đất Cà Mau do khí hậu & khai thác

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA DAO HONG HAI LUAN AN TIEN SI KY THUAT TP. HO CHÍ MINH NAM 2018 ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀO HONG HAI ĐÁNH GIA BIEN DONG TÀI NGUYEN NƯỚC DƯỚI DAT DUOI TAC DONG BIEN DOI KHI HAU VA KHAI THAC KHU VUC BAN DAO CA MAU Chuyên ngành: Kỹ thuật địa chat Mã số chuyên ngành: 62.01 Phản biện độc lập 1: PGS.

Đỗ Văn Bình Phản biện độc lập 2: PGS. Nguyễn Hồng Quân Phản biện 1: PGS. Phạm Quý Nhân Phản biện 2: PGS. Vũ Chí Hiếu Phản biện 3: PGS.

Đoàn Văn Cánh NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HỌC 1. Nguyễn Việt Kỳ 2. Bùi Trần Vượng LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nao và dưới bat kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tai liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi ngu6n tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Chit ký TOM TAT LUẬN AN Vùng bán dao Ca Mau trong luận an có diện tích 16.940 km’, gồm các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Hậu Giang, Cần Thơ, và một phân tỉnh Kiên Giang, đây là khu vực có các hoạt động nông nghiệp đóng vai tr chính. Các hoạt động khai thác nước dưới đất với số lượng lớn và chưa được kiểm soát cùng với biến đôi khí hậu làm suy giảm mực nước dưới dat và gây ra xâm nhập m n trong các tang chứa nước. Luận án trình bày việc đánh giá định lượng các tác động của hoạt động khai thác và biến đổi khí hậu tới tài nguyên nước dưới đất trong vùng nghiên cứu.

Lượng bổ cập cho nước dưới đất theo mùa hiện tại và trong tương lai dưới kịch bản biến đối khí hậu A2 kịch bản phát thải cao được tính toán b ng phần mềm; Các mô hình d ng chảy nước dưới đất và dịch chuyển chất được xây dựng để đánh giá các tác động của khai thác nước dưới đất và biến đổi khí hậu tới tài nguyên nước dưới đất các kết quả tính toán lượng bồ cập b ng phần mềm WetSpass được s dụng như các đầu vào cho các mô hình này dựa vào các thông số: giá trị và tốc độ suy giảm mực nước dưới đất trung bình năm; giá trị và tốc độ suy giảm lượng tích trữ trung bình hàng năm. Các thông số này được s dụng để tính toán các chỉ số để đánh giá tính bền vững của tài nguyên nước dưới đất, từ đó đề xuất các định hướng ứng phó. Kết quả chỉ ra r ng: - Hoạt động khai thác nước dưới đất trong điều kiện không có biến đối khí hậu đã làm mực nước áp lực của các tang chứa nước qp3; qp2-3 gPi3 no: no’: n Suy giam lần lượt là: 0,33; 0,31; 1,0; 0,91; 0,52; 1,1 m/năm, và làm lượng tích trữ nước dưới đất trung bình hàng năm suy giảm lần lượt là: 3,13; 31,07; 7,01; 6,21; 1,1; va 0,46 triệu m/năm. Tác động của hoạt động khai thác có tính đến sự cộng hưởng của BDKH làm thay đổi lượng bồ cập theo các khoảng thời gian 2015; 2030; 2045; 2060; 2075; 2090 lần lượt là: 1.591 m”/năm, với giả thiết là lượng khai thác giữ nguyên như năm 2015.

- _ Hoạt động khai thác và biên đôi khí hậu sẽ làm mực nước áp lực của các tang chứa nước qps; qp23 qD¡; No: n'; ny, suy giam lần lượt là: 0,137; 0,232; 0,064; 0,133: ii 0,020; và 0,012 m/năm, và làm lượng tích trữ nước dưới đất trung bình hàng năm suy giảm lần lượt là: 0,34; 2,5: 0,69; 0,66; 0,12; 0,12 triệu m”/năm. Với kết quả dự báo trong tương lai dưới tác động của hoạt động khai thác có tính đến sự cộng hưởng của BĐKH trong khu vực BDCM cho thay tính bền vững về chỉ số cạn kiệt, và ton thương xâm nhập m n của TN NDD có xu hướng giảm theo thời gian tới cuối thế kỷ này. Sự suy giảm 2 chỉ số trên theo hoạt động khai thác và BĐKH giai đoạn 2015-2090 được dự báo như sau: (1) Chỉ số cạn kiệt của TN NDD cho thấy: năm 2015 chỉ có 21/43 huyén/thanh phố c n nm trong giới hạn bền vững, 10/43 huyén/thanh phố có giới hạn tương đối bền vững, và 12/43 huyện/thành phố có giới bạn không bên vững, đến năm 2090 chỉ c n 7/43 huyện/thành phố có giới hạn bền vững, 12/43 huyén/thanh phố có giới hạn tương đối bền vững, c n lại 24/43 huyén/thanh phố không bên vững: (2) Chỉ số khả năng ton thương do xâm nhập cho thay: năm 2015 11/4 huyện/thành phố có giới hạn bền vững <50% diện tích m n hóa của TCN , 10/43 huyện/ thành phố có giới hạn bền vững trung bình, và còn lại 22/43 huyén/thanh phố có giới hạn không bền vững, đến năm 2090 c n 7/43 huyện/thành phố có mức độ bền vững, 11/43 huyện/thành phố có giới hạn tương đối bền vững, và 25/43 huyện/thành phố không bên vững. - _ Với kết quả trên cho thấy trong tương lai khai thác nước dưới đất và biến đổi khí hậu tiếp tục làm suy giảm tài nguyên NDD, do vậy cần phải có biện pháp quản ly, qui hoạch hợp lý hơn để có thể khai thác bền vững nước dưới đất.

Luận án đã lựa chọn và tính toán một số chỉ số bền vững nước dưới đất nh m hỗ trợ các nhà quản lý trong việc qui hoạch, quản lý và phân vùng khai thác hợp lý hơn. Luận án đã dé xuất các định hướng ứng phó với biến đối khí hậu đối với tài nguyên nước dưới đất cho khu vực nghiên cứu. lil ABSTRACT The Ca Mau Peninsula presented in this study has an area of 16,940 km” consisting of Ca Mau, Bac Lieu, Soc Trang, Hau Giang, Can Tho and a part of Kien Giang provinces; and this is the area where agricultural activities play a major role. Massive and uncontrolled exploitation of groundwater resources together with climate change in the Ca Mau Peninsula have caused groundwater depletion and intrusion of saltwater in aquifers.

This study presents a quantitative assessment of the impacts of exploitation activities and climate change on groundwater resources in the region. Recharge amounts of groundwater under climate change scenarios A2 (high emission scenarios) in the present and future seasons are calculated using WetSpass software; models of groundwater flow and transport processes are established to assess impacts of groundwater exploitation activities and climate change to groundwater resources (recharge amounts computed using WetSpass are used as inputs to these models) based on the following parameters: value and rate of declination of yearly average groundwater levels; value and rate of declination of yearly average storage. These parameters are used to compute indicators to assess the sustainability of groundwater resources and, thereby, to propose reactive orientations. Results show that: - Groundwater exploitation activities under the scenario of no climate change has caused declination of groundwater levels in the aquifers qp3; qp2-33 qP1; Ny; nạ'; ny at the rates of 0.93 m/year, and declination of yearly average groundwater storage at the rates of 3.46 million m”/year respectively.

Under the scenario of climate change with an assumption that the extraction amount keeps as constant as of 2015, exploitation activities will cause changes to groundwater rechange amounts in 2015; 2030; 2045; 2060; 2075; 2090 as of 1,548,505; 1,549,563; 1,408,663; 1,281,480; 1,045,515; 936,591 m/year, respectively. 1V - Exploitation activities and climate change will reduce groundwater levels in the aquifers qps; qD2-4; qDI; nạ”; no’: ny at the rates of 0.012 m/year; and reduce yearly average groundwater storage at the rates of 0. Predicted future results of the impact of exploitation activities taking into account the resonance of climate change in the Ca Mau Peninsula show that the sustainability of the depletion and salinity vulnerability indices of groundwater resources tend to decrease over time to the end of this century. The reduction of these indices due to exploitation activities and climate change in the period 2015-2090 is forecasted as follows: (1) The depletion indicator of groundwater resources shows that in 2015 only 21/43 districts/cities are still within sustainable limits, 10/43 districts/cities have relatively sustainable limits and 12/43 districts/cities have unsustainable limits; until 2090, only 7/43 districts/cities have sustainable limits, 12/43 districts/cities have relatively sustainable limits, 24/43 districts/cities have unsustainable limits; (2) Salinity vulnerability indicator shows that: in 2015, 11/43 districts/cities have low vulnerability levels (<50% of saline area), 10/43 districts/cities have average vulnerability levels, and the remaining 22/43 districts/cities have high vulnerability levels; and by 2090, only 7/43 districts /cities are of sustainable levels, 11/43 districts/cities are of relatively sustainable levels, and 25/43 districts/cities are of non- sustainable levels.

- The above results show that in the future, groundwater exploitation and climate change will continue to deplete groundwater resources. Therefore, it is necessary to have more appropriate management and planning measures to enable sustainable exploitation of groundwater resources. The study has selected and calculated a number of groundwater sustainability indices to assist managers in planning, management, and zoning of exploitation regions more properly. This study has also proposed orientations for coping with climate change for groundwater resources in the studied area.

LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cám ơn PGS. Nguyễn Việt Kỳ người đã đảo tạo kiến thức chuyên môn cho tác giả trong suốt thời gian làm luận án tiến sĩ, đã cố vấn và hỗ trợ cho tác giả trong các công trình nghiên cứu khoa học, hướng dẫn chuyên môn và ý tưởng khoa học, góp phan quan trọng cho việc hoàn thành luận án nay. Tác giả xin g i lời cắm ơn chân thành đên TS. Bùi Trân Vượng, người đã giúp đỡ không chỉ vê kiên thức chuyên môn mac n định hướng cho tác giả tiép cận các lĩnh nghiên cứu mới về dia chat thủy văn — Tài nguyên nước dưới dat, tiêp cận và ứng dụng hiệu quả các kiến thức khoa học cho luận án này cũng như trong quá trình công tác.

Tác giả xin chân thành cám ơn Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miễn Nam đã cho phép s_ dụng cơ so di liệu và tạo điêu kiện cho tác giả học tập về mô hình d ng chảy nước dưới đất trong quá trình hoản thành luận án này. Xin được bảy tỏ lời cám ơn chân thành đến quí thầy/cô Bộ môn Địa kỹ thuật, qui thầy/cô BCN Khoa Kỹ thuật Dia chất và Dau khí đã có những góp ý có giá trị khoa học cao cho tác giả trong việc hoàn thành dé cương và 3 chuyên đề tiến sĩ, và đ c biệt là luận án này. Xin g I1 lời cám ơn sâu sac dén Bo, Me, Vợ va Con trai là những người động viên, là nguồn động lực tinh than vô bờ giúp tác giả hoàn thành luận án nay. xin cám ơn sự hỗ trợ của Ban giám hiệu, ph ng tổ chức hành chính, qui thây/cô lãnh dao, các anh chị chuyên viên ph ng Đào tạo sau Dai học trường ĐHBK — ĐHQG TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập và thực hiện luận án.