Nghiên cứu xâm nhập mặn nước dưới đất trầm tích đệ tứ vùng nam định

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HOÀNG VĂN HOAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÙNG NAM ĐỊNH Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS. Phạm Quý Nhân 2: PGS. Flemming Larsen Hà Nội - 2014 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Tác giả luận án Hoàng Văn Hoan iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC CÁC BẢNG. vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .viii MỞ ĐẦU.

1 Chương 1 - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN NƯỚC DƯỚI ĐẤT. Tổng quan về nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên thế giới. Nhóm đánh giá hiện trạng và xác định nguyên nhân. Nhóm nghiên cứu cơ chế dịch chuyển vật chất, ảnh hưởng tỷ trọng.

Nhóm nghiên cứu xâm nhập mặn cổ, ứng dụng kỹ thuật đồng vị. Nhóm dự báo và đánh giá xâm nhập mặn bằng mô hình số. Nhóm nghiên cứu các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ ở Việt Nam.

Lịch sử nghiên cứu địa chất, ĐCTV vùng Nam Định.22 Chương 2 - SỰ HÌNH THÀNH THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT. Vị trí vùng nghiên cứu. Đặc điểm địa chất. Đặc điểm địa tầng.

Đặc điểm cấu trúc vùng nghiên cứu. Đặc điểm địa chất thủy văn. Các tầng chứa nước. Các thành tạo địa chất nghèo nước, cách nước.

Đặc điểm thuỷ địa hoá. Cấu trúc ĐCTV vùng nghiên cứu. Quá trình hình thành thấu kính nước nhạt. Quá trình tiến hóa trầm tích trong Kainozoi.

Giả thiết về quá trình hình thành thấu kính nước nhạt. Nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt. Phương pháp nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu.

Phân tích và thảo luận kết quả.67 Chương 3 - NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ MẶN NHẠT NDĐ. Cơ sở lựa chọn phương pháp áp dụng. Điện trở suất của tầng chứa nước. Cơ sở phương pháp trường chuyển.

Cơ sở phương pháp đo cảm ứng (đo độ dẫn). Kết quả áp dụng phương pháp trường chuyển. Vị trí khu vực khảo sát. Kết quả khảo sát.

Phân tích kết quả khảo sát. Kết quả xác định phân bố mặn-nhạt nước dưới đất bằng phương pháp địa vật lý lỗ khoan. Vị trí khảo sát và khối lượng thực hiện. Kết quả xác định hiện trạng phân bố mặm-nhạt theo chiều sâu.

Kết quả khoan khảo sát ĐCTV. Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn-nhạt NDĐ vùng NĐ .91 Chương 4 - CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN. Cơ sở lý thuyết về dịch chuyển chất hòa tan trong NDĐ.

Các quá trình dịch chuyển chất hòa tan. Đặc trưng của dịch chuyển mặn trong NDĐ. Cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN qp vùng Nam Định. Khái niệm chung và định hướng nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen.

Xâm nhập mặn TCN Pleistocen từ lớp thấm nước yếu. Xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của chênh lệch mực nước .117 Chương 5 - DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN THẤU KÍNH NƯỚC NHẠT TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN. Xâm nhập mặn TCN Pleistocen do ảnh hưởng lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển. Diễn biến xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen do ảnh hưởng của khai thác.

Kết quả tính toán dịch chuyển biên mặn theo tài liệu quan trắc NDĐ. Kết quả dự báo xâm nhập mặn thấu kính nước nhạt, TCN Pleistocen bằng phương pháp mô hình số. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn vùng Nam Định. Giải pháp khắc phục, hạn chế xâm nhập mặn.

Giải pháp khai thác, sử dụng nước dưới đất .139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 141 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ. 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 147 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BP Trước thời điểm hiện tại DIC Hợp chất Cacbon vô cơ ĐBBB Đồng bằng Bắc Bộ ĐB-TN Đông bắc - Tây nam ĐC Địa chất ĐCTV Địa chất thủy văn ĐTS Điện trở suất ĐVL Địa vật lý Hcp Hạ thấp mực nước cho phép IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế M Tổng khoáng hóa NCKH Nghiên cứu khoa học NDĐ Nước dưới đất TB-ĐN Tây bắc - Đông nam TCN Tầng chứa nước TDS Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan TEM Phương pháp trường chuyển vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần đồng vị bền của NDĐ và nước mặt (tháng 5/2010) .2: Thành phần đồng vị bền của NDĐ tháng 8/2011 và tháng 3/2012.3: Thành phần đồng vị bền trong nước biển và nước mưa năm 2011 .4: Tuổi của NDĐ xác định qua hoạt độ phóng xạ của 14C trong DIC của NDĐ .5: Thành phần đồng vị bền 13C trong NDĐ .6: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền và các đồng vị khí trơ và Triti .1: Tổng hợp kết quả đo trường chuyển khu vực nghiên cứu .2: Kết quả phân tích thành phần hóa học NDĐ vùng nghiên cứu .3: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng, lỗ khoan VietAS_ND01 .4: Kết quả phân tích thành phần hóa học nước lỗ rỗng, lỗ khoan VietAS_ND02 .5: Bảng tổng hợp các dạng công tác thực hiện phục vụ cho mục đích NC .1: Kết quả xác định chiều dày lớp trầm tích biển qua kết quả đo ĐVL lỗ khoan 107 Bảng 4.2: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại LK VietAS_ND01 113 Bảng 4.3: Kết quả phân tích TPHH và đồng vị bền nước lỗ rỗng tại LK VietAS_ND02 114 Bảng 4.4: Kết quả phân tích thành phần thạch học TCN Pleistocen.5: Thống kê kết quả xác định hệ số dẫn nước TCN Pleistocen .1: Kết quả xác định dòng mặn ảnh hưởng tại các vị trí nghiên cứu .2: Thống kê các công trình khai thác nước tập trung.3: Thống kê các công trình khai thác lẻ .4: Thống kê các lỗ khoan khai thác nước UNICEF.

132 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1: Vị trí vùng nghiên cứu .2: Địa tầng lỗ khoan TB-DK-1X .3: Kiểu trầm tích biển vùng nghiên cứu .4: Cấu trúc địa chất phía tây, tây bắc vùng nghiên cứu .5: Vị trí vùng nghiên cứu và cấu trúc bể trầm tích Sông Hồng .6: Sơ đồ vị trí tuyến thăm dò địa chấn 2D .7: Các tuyến mặt cắt địa chấn song song với đường bờ biển.8: Dao động mực nước tại lỗ khoan VietAS_ND02, TCN Pleistocen.9: Dao động mực nước biển và TCN qp tại lỗ khoan Q225b .10: Diễn biến mực nước các TCN trong khu vực từ 1994 đến 2014 .11: Mực nước biển từ thời kỳ Pleistocen muộn đến nay .12: Sơ đồ minh họa quá trình tiến hóa trầm tích trong 9.000 năm trở lại đây .13: Sơ đồ tiến hóa trầm tích trong kỷ Đệ tứ.14: Sơ đồ đẳng áp TCN Pleistocen và vị trí tuyến mặt cắt .15: Mô hình khái niệm về lịch sử phát triển ĐCTV trong Kainozoi .16: Mô hình 2D mô phỏng quá trình hình thành thấu kính nước nhạt.17: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đồng vị và tuyến mặt cắt .18: Kết quả phân tích thành phần đồng vị bền của các loại nước.19: Sự biến đổi của δ18O trong NDĐ theo chiều sâu .20: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Triat tại cụm quan trắc Q92 .21: Diễn biến mực nước TCN Pleistocen và Neogen tại cụm quan trắc Q109 .22: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Pleistocen .23: Sơ đồ đẳng tuổi TCN Neogen .24: Mô hình khái niệm về hướng vận động của NDĐ .25: Sơ đồ vận động của NDĐ cung cấp cho thấu kính nước nhạt vùng Nam Định 71 Hình 3.1: Khoảng biến đổi giá trị điện trở suất và độ dẫn điện của đất đá .2: Đường đặc tính và nguyên tắc của phương pháp trường chuyển .3: Mô hình dòng xoáy cảm ứng thay đổi theo thời gian .4: Nguyên lý tổng hợp của Zond đo độ dẫn điện .5: Vị trí các điểm đo trường chuyển .6: Kết quả đo dòng cảm ứng và mức độ nhiễu tại điểm đo .7: Kết quả giải đoán tài liệu trường chuyển .8: Vị trí các cặp số liệu tương quan .9: Tương quan hồi qui giữa TDS và điện trở suất trong vùng nghiên cứu .10: Kết quả đo trường chuyển theo tuyến mặt cắt .11: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 25÷30m (hệ tầng Hải Hưng) .12: Phân bố điện trở suất tại độ sâu 55÷60m (hệ tầng Vĩnh Phúc).13: Sơ đồ vị trí lỗ khoan đo ĐVL, lỗ khoan lấy mẫu trầm tích ép nước lỗ rỗng .14: Sự phân bố độ dẫn điện của tầng theo chiều sâu .15: Sự biến đổi độ dẫn điện của tầng và của nước lỗ rỗng theo chiều sâu .16: Tương quan giữa độ dẫn điện của tầng và độ dẫn điện của nước lỗ rỗng .17: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl- với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng .18: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của nước lỗ rỗng .19: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Cl- với độ dẫn điện của tầng .20: Đồ thị tương quan giữa hàm lượng Na+ với độ dẫn điện của tầng .21: Mặt cắt thủy địa hóa - phân bố hàm lượng TDS của nước lỗ rỗng.22: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Holocen.23: Sơ đồ phân bố hàm lượng TDS trong TCN Pleistocen .24: Kết quả xác định ranh giới mặn-nhạt TCN Pleistocen vùng nghiên cứu .25: Mô hình khái niệm phân bố mặn nhạt theo tuyến mặt cắt .1: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tán cơ học trong các điều kiện .2: Đường dòng trong môi trường lỗ hổng dưới tác dụng của QT phân tán TĐL .3: Mô phỏng quãng đường DCVC trong MT chất lỏng và MT trầm tích .4: Cân bằng thủy tĩnh giữa nước mặn và nhạt .5: Phân bố mặn nhạt NDĐ trong cồn cát ven biển .6: Dòng chảy mặn do ảnh hưởng của tỷ trọng .7: Sơ đồ vị trí khảo sát sự phân bố của lớp thấm nước yếu .8: Phân bố của lớp thấm nước yếu theo chiều sâu .9: Sơ đồ đẳng chiều dày lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển vùng Nam Định .10: Phân bố theo chiều sâu của đồng vị bền và EC tại LK VietAS_ND01 .11: Thành phần đồng vị bền của nước lỗ rỗng, nước biển và nước TCN qp .12: Thí nghiệm xác định hệ số khuếch tán .13: Kết quả xác định hệ số khuếch tán .