Xem mẫu
- Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 443
Foster s., Hirata R. 1988. Groundĩvater polỉution risk assessment: a Guiđeline on the Treatment of Forests in Protectìon Areas for
methodology using avaiỉable data. VVHO-PAHO/HPE-CEPIS Drinking YVater Reservoirs (Richtỉinie w 105 - Behanđlutĩg des
Technical manual, Lima, Peru. 81 pgs. Waldes in Schutxgebieten fủ r Trinkiưassertalsperren, D V G W 1981).
Groundwater Protection in Europe, the new groundiuater direc- Hirata, R. & Rebouẹas, A. 1999. La protección de los recursos
tive - consolidating the EU reguỉatory Frattieivork, 2006. hídricos subterráneosiuna visión integrada, basada en
Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the perímetros de protección de pozos y vulnerabilidad de
acuííeros. Boletin Geologico Mitĩero. Vol. 110(4):423-236.
Council of 23 October 2000 - a íramevvork for Community ac-
tion in the field of water policy: a) Guidance Document No. 2 Johansson, P-O. & Hirata, R. 2001. Rating of groundvvater con-
Identiíication of Water Bodies (2003); b) Guidance Document tamination sources. In: Zaporozec, A. (editor) Groundwater
No. 3 Analysis of Pressures and Impacts Impress (2003). contamination inventory. A methodological guideline. U N
ESCO. Paris. 87-105.
Guidelines on Drinking YVater Protection Areas, Part I:
Groundvvater Protection Areas, Technical Rule, Code of World Health Organization. (WHO). 1982. Rapid assessm ent of
Practice w 101, June 2006, D V G W German Technical and Scien- sources of air, vvater, and land pollution. W H O Offset Publica-
tific Association fo r Gas and Water. tion 62:113 pgs.
Guideline on Protection Areas for Drinking VVater Reservoirs
(Richtlinie w 102 - Schutzgebiete fủ r Trinkĩvassertalsperren,
D V G W 2002).
Nghiên cứu động thái và cân bằng nước dưới đất
Đoàn Văn Cánh.
Trường Đại học M ỏ - Địa chất.
G iớ i th iệ u
N g h iên cứu đ ộ n g thái và cân bằng nước d ư ới Sự biến đ ộn g tài n guyên nước dư ới đất theo thời
đâ't là m ột trong n h ữ n g n hiệm vụ trọng tâm của địa
gian gọi là đ ộ n g thái nước dư ới đâ't. Cụ th ể hơn -
châ't th ủ y văn khu vực. N g h iên cứu đ ộn g thái nước
Đ ộ n g thái nư ớc dư ới đất là sự thay đ ổi (dao động)
d ư ới đất là n gh iên cứu sự biến đ ộ n g tài n gu yên
các đặc trung v ể s ố lượng và chất lượng của nước
nư ớc theo k hôn g gian và thời gian. N g h iên cứu cân
dư ới đất (m ực nước, lu n lượng, nhiệt độ, thành phần
băng n ư ớc d ư ới đất cho ta biết các n gu ồn tham gia
hóa học và khí, v.v...) theo thời gian.
h ình thành nước d ư ới đất - n gu ồn chính, n guồn
phụ. Kết quả n gh iên cứu đ ộ n g thái và cân bằng N gh iên cứu và phân tích đ ộn g thái nước dưới đất
nư ớc d ư ớ i đất cho ch ú n g ta cơ sở đ ể khai thác sử cho phép xác định m ối liên hệ giữa n hữ n g nhân tô
d ụ n g h ợp lý tài n g u y ên nước d ư ới đất đ ổ n g thời cơ bản hình thành đ ộng thái với các yếu tố đ ộng
đưa ra đ ư ợc các giải p háp bảo vệ tài n gu yên nư ớc thái, làm sáng tỏ n hữ ng quy luật thay đối của chúng
dư ới đất khòi bị cạn kiệt và ô nhiêm . theo thời gian và không gian. Làm sáng tỏ nhữ ng
ngu yên nhân dẫn đến sự thay đổi, cơ c h ế tương tác,
Đ ộ n g th á i và cân b ằ n g n ư ớ c d ư ớ i đ ấ t quy luật xuất hiện đ ế có th ể d ự báo đ ú n g đắn sự
Động thái nước dưới đắt thay đổi của d òn g thấm theo thời gian, xây d ự n g m ô
hình tối ưu sử d ụn g nước dư ới đất và đ iểu tiết d òn g
N ước dưới đất là tài n guyên đặc biệt quan trọng,
thấm theo yêu cẩu của con người.
là thành phần thiết yếu của sự sốn g và m ôi trường.
Tài nguyên nước dưới đất góp phẩn vào sự phát triến N g h iên cứu đ ộn g thái nước dưới đất còn cho
của xã hội và nhu cẩu khai thác sử dụng nước dưới p hép giải quyết các bài toán thực t ế trong Địa chất
đât ngày càng gia tăng. Trong khi đ ó tài nguyên nước thủy văn, như xác định các thông s ố thấm, đánh giá
dưới đất không phải là vô hạn, việc khai thác ổ ạt đà đ iều kiện biên của tẩng chứa nước, xác định giá trị
gây ra nhiểu tác đ ộn g gây su y thoái, cạn kiệt và ô cu n g cấp thấm cho nước dưới đâ't, xác định m ối
nhiễm nguồn nước dưới đâ't. N hừ n g thông tin, số liệu quan hệ thủy lực giừa nước trên mặt với nước dưới
v ể sụ biến động tài nguyên nước dưới đât là đặc biệt đâ't, giữa các tầng chứa nước với nhau, đánh giá ảnh
quan trọng đ ế ra quyết định đ úng đắn trong công tác h ư ởng tác đ ộ n g của con người tới điểu kiện địa chât
quản lý tài nguyên nước dưới đâ't. thủy văn và m ôi trường xung quanh.
- 444 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT
Một trong nhũ ng nhiệm vụ cơ bàn khi nghiên N gu yên . N g à y nay m ạng quan trắc này đ ang được
cứu đ ộn g thái nước dưới đâ't là xác định các nhân tố đẩu tư m ờ rộng ra các v ù n g khác.
ảnh hư ờng và điểu kiện hình thành đ ộ n g thái nước
dưới đất. N hừ n g nhân tố cơ bản hình thành đ ộng Phân dạng mạng quan trắc tài nguyên nước dưới đất
thái nước dưới đâ't có thê phân ra 6 nhóm - địa chất,
Tùy thuộc vào q uy m ô m ạng quan trắc, m ục đích,
vũ trụ, khí hậu, sinh vật - thổ nhưỡng, thủy văn,
ý nghĩa, nội d u n g quan trắc, tham khảo m ạng quan
nhân tạo. Trong phân tích đ ộn g thái nước dưới đất,
trắc tại các nước khác; các m ạng quan trắc đ ộ n g thái
việc xác định các nhân tố cơ bản hình thành động
nước dưới đâ't khu vự c và m ạng quan trắc ch u yên đã
thái và khoảng thời gian tác đ ộn g của chúng có ý
được đ ề xuât như dư ới đây.
nghĩa rât quan trọng. Đ ó chính là đ ộn g lực quyết
định đặc trưng hay m ột trong nhửng nét đặc trung M ạng quan trắc khu vực (m ạng quan trắc cơ sở) là
của đ ộng thái nước dưới đất. m ạng quan trắc được thiết lập đ ể quan trắc, nghiên
cửu đ ộng thái nước dưới đâ't trên m ột khu v ự c rộng
Thông tin v ề đ ộng thái nước dưới đất được thu
lớn của m ột nước, m ột địa phư ơng, m ột lưu vực,
thập từ m ạng lưới quan trắc tài n gu yên nước dưới
nhằm cung câp n hữ ng thông tin nền v ề đ ộ n g thái
đất. M ạng lưới quan trắc là tập hợp các trạm, điểm
nước dưới đất.
và công trình quan trắc được b ố trí theo m ột trật tự
Tùy thuộc vào m ục đích quan trắc và quv m ô mạng
nhất định và thực hiện việc đ o đạc, quan trắc theo
quan trắc, mạng quan trắc khu vực có thế là m ạng quan
m ột quy trình thống nhất nhằm thu thập các thông
trắc quốc gia hoặc m ạng quan trắc địa phương.
tin, SỐ liệu phục vụ các m ục tiêu, nhiệm vụ quản lý
nhà nước v ề tài n guyên nước và các m ục đích khác. M ạng quan trắc CỊUỐC gia là m ạng quan trắc được
N ăm 1845, m ạng quan trắc m ực nước dư ới đất đã thiết k ế bao trùm toàn bộ diện tích lãnh thô quốc gia,
được thiết lặp ở xứ YVales (nước Anh). Ớ Pháp m ạng hay diện tích m ột câu trúc địa chât, m ột bổn thu nước,
lưới quan trắc chất lượng nước dưới đâ't đư ợc thiết m ột lưu vực sông, v .v ... nhằm cung câp thông tin nền
cho nghiên cứu đ ộng thái tài nguyên nước dưới đâ't
lập năm 1902 và củng là lần đẩu tiên ở lục địa Châu
nói riêng và m ối quan hệ giữa tài n guyên nư ớc dưới
Âu. H ệ thống quan trắc đ ộn g thái nước dưới đ ấ t ở
đất với tài nguyên nước mưa, nước mặt nói chung.
các nước khác thuộc Châu Âu bắt đẩu trong giai
Mạng này được thiết k ế có chú ý đến các m ạng quan
đoạn 1950 - 1980. N hiều dữ liệu m ực nước dưới đâ't
trắc tài n guyên nước mưa, nước mặt.
có chuỗi SỔliệu dài 20 - 30 năm.
M ạny quan trắc địa phương là m ạng quan trắc tài
Q uan trắc nước dưới đất tại Hoa Kỳ đư ợc bắt đầu
n guyên nước dưới đất tại m ột địa phương nhằm
từ đầu của th ế kỷ 20 (ƯSGS, 1985). N hằm đáp ứng
nghiên cứu đánh giá đ ộng thái tài nguyên nư ớc dưới
nhu cầu mới và m ạnh m ẽ hơn cho cung cấp thông
đâ't ở địa phương đó. Vì cùng chung một m ục đích,
tin và việc sử d ụn g hiệu quả n guổn nước dưới đất, nên m ạng quan trắc này khi thiết k ế phai trên nền
việc quan trắc m ực nước dưới đất trong các giếng m ạng quan trắc quốc gia đã có trong vùng, hoặc làm
khoan bắt đẩu ở N ew Jersey vào năm 1923 và ở nền cho xây dự ng m ạng quốc gia sau này đ ể giảm
P ennsylvania vào năm 1925. Bán đ ổ nước dưới đâ't thiếu chi phí xây d ự ng vận hành và quàn lý mạng.
đẩu tiên, m ang tên 'T hân vù n g nước dưới đất ở Mỹ"
M ạng quan trắc chuyên (m ạng quan trắc vận hành)
được M einzer thành lập năm 1923. M ạng lưới lỗ
là m ạng quan trắc đư ợc thiết lập đê quan trắc,
khoan quan trắc m ực nước dưới đất đã được m ở
nghiên cứu, giám sát sự biến đổi của một hoặc một
rộng trên toàn nước Mỹ vào cuối n h ũ n g năm 1960.
vài thông SỐ quan trắc mà sự biến đổi của các thông
Ờ nhiều nước đang phát triển công tác quan trắc SỐ này liên quan đến việc khai thác, sử dụng nước
động thái nước dưới đất chỉ được bắt đầu bằng các dự dư ới đất hoặc các tác đ ộn g của hoạt đ ộng kinh tế - xã
án quốc t ế về câp nưóc đ ô thị tử nguồn nước dưới đâ't, hội của con người đ ến tài n gu yên nư ớc dưới đất. Ví
đánh dâu bước đầu trong việc quan trắc nước dưới dụ, m ạng quan trắc đ ộn g thái phá h ủy do khai thác
đất. Đ áng tiếc, các dự án này thường chi thực hiện nước dưới đất trong các đô thị; m ạng quan trắc động
trong thời gian ngắn, chuỗi s ố liệu không dài và cũng thái nước dư ới đất trong v ù n g hoạt đ ộng của hổ
ngửng hoạt động không lâu sau khi kết thúc dự án. chứa; m ạng quan trắc trong v ù n g tưới, trong vùng
H iện trạng và sự phát triển m ạng lưới quan trắc khai thác mỏ, v.v...; quan trắc nước khoáng - nước
nước dưới đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một mặt, nóng, m ạng quan trắc đư ợc thiết lập trong các đ ể án,
m ạng lưới quan trắc được điểu chình đê phát triển d ự án điểu tra nước dưới đất.
khai thác n guồn nước dưới đất và đánh giá các tác
đ ộng ngày càng tăng đối với m ôi trường. N hận thức Mục tiêu của công tác quan trắc động thái nước
vai trò quan trọng của công tác quan trắc đ ộn g thái dưới đắt
nước dưới đât, từ năm 1985 N hà nước Việt N am đã C ông tác quan trắc đ ộn g thái nước d ư ới đâ't
tiến hành đầu tư, xây dự ng và đưa vào vận hành 3 nhằm các m ục tiêu dưới đây.
m ạng quốc gia quan trắc đ ộng thái nước dư ới đất tại * Xác định quy luật biến đổi của các yếu tố động
đ ổng bằng Bắc Bộ, đ ổn g bằng N am Bộ và Tây thái v ể s ố lượng, chât lượng nước theo thời gian, tử đ ó
- Đ ỊA CHẤT THU Ỷ V Ă N 445
xác định mối quan hệ giừa các yếu tố đ ộng thái với Tần suắt quan trắc
nhau, giữa các yếu tô động thái và các yếu tố hình
N hìn chung cẩn hài hòa tẩn suât lấy mâu chât
thành động thái (hình thành nước dưới đâ't) như quan
lượng nước với tần su ấ t quan trắc thủ công mực
hệ với mưa, với nước mặt, quan hệ giừa các tẩng chứa
nước đ ê thực hiện được cùng lúc cả hai nhiệm vụ
nước với nhau, v.v...
nhằm tiết kiệm thời gian và nguồn lực (nhừng trạm
* C ung câp thông tin cho tính toán cân bằng nước quan trắc m ực nước tự đ ộng thì tẩn su ấ t quan trăc
và từ đó giúp cho việc xác định các n guồn hình được cài đặt trước).
thành trừ lượng đ ộn g tự nhiên của nước dưới đằt. Tẩn suât lấy mẫu và phân tích chât lượng nước
* Đánh giá tác động cua khai thác nước dưới đât và tôi thiếu: 2 lẩn m ột năm vào giừa m ùa khô và cuổi
các hoạt động kinh tế đến số lượng, châ't lượng nước m ùa m ưa trong đa s ố trường hợp.
dưới đất. Tần suât 2 lần/năm vào cuối m ùa m ưa và mùa
khô ở n hữ ng nơi sau đây.
* Đ ánh giá xu thế, diễn biến số lượng, chất lượng
+ Chât lư ợng nước ít thay đối v ể thành phẩn
nước dưới đât theo thời gian phục vụ quy hoạch
hóa học;
khai thác sử d ụng nước dưới đâ't m ột cách hợp lý, đ ể
+ Các tầng chứa nước phân b ố sâu (trên lOOm),
xuất biện pháp p hòn g ch ốn g cạn kiệt, ô nhiễm
có m ức độ trao đối nước chậm.
n guồn nước dưới đâ't.
Tẩn suất 4 lẩn/năm (cuối m ùa mưa, giừa mùa
* Phục vụ việc cấp phép thăm dò, khai thác và khô, giừa m ùa m ưa và m ùa khô, giửa m ùa m ưa) ở
điều chinh c h ế độ khai thác nước dưới đất. nhừng nơi dưới đây.
+ Có sự ô nhiễm ở thượng nguồn (công nghiệp,
Các thông số quan trắc nông nghiệp, chăn nuôi, làng nghề, nghĩa trang, v .v ...);
Các thông SỐ quan trắc gồm thông s ố v ề chất + Thành phẩn hóa học của nước thay đối mạnh;
lư ợn g nước và thông s ổ v ề s ố lượng nước. + Các v ù n g đất ngập nước và v ù n g ảnh hưởng
triều;
T h ô n g số vè c h ấ t lư ợ n g n ư ớ c
+ Trên nhừ ng diện tích đang triến khai các d ự án
T ùy thuộc vào đặc điểm chât lượng nước và đặc điểu tra;
đ iểm tự nhiên của diện tích quan trắc, các thông s ố + Trong các g iến g khoan đ ổn g thời sử d ụn g phục
vật lý, hóa học thông thường v ề chất lượng nước vụ cấp nước sinh hoạt.
dư ới đất được quan trắc có th ế như sau - N hiệt độ, Tại các điểm đặc biệt (tầng chứa d ễ bị tốn
độ dẫn điện, pH, tổng chất rắn hòa tan, NH-t*, Ca2+, thương), tần suât lấy mẫu nước có thê d ày hơn.
M g2+, Na*, Fe, Fl, C O 3 2 , Cl , HCCb', S O 4 2-, Arsen, N Ơ 2 , Lấy m ầu nước phải thực hiện theo đ ún g quy
N O 3 , vi sinh (tổng coliíorm , E.coli.) trình đã được hư ớng dần trong các Q uy chuấn Việt
N am , Tiêu chuẩn Việt N am hiện hành.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào đặc điểm v ề châ't lượng
nước, hiện trạng ô nhiêm , tủy thuộc vào m ục đích Cân bằng nước dưới đất
quan trắc có thê lựa chọn m ột s ố các thông s ố v ể châ't
lư ợng nước như đã liệt kê ở trên, n hưng phải đảm Khái niệm về cân bằng nước
bảo quan trắc các thông s ố tối thiểu v ề nhiệt độ, pH, Sự thay đối khối lượng và năng lượng của nước
độ dẫn điện, tổng chất rắn hòa tan, Arsen, NH4+, trong m ột thể tích nào đó của hệ thống địa châ't thủy
N O r, E.coli. văn diễn ra dưới tác động của các mối quan hệ bên
T h ô n g số về số lư ợ n g n ư ớ c trong và bên ngoài được gọi là trao đổi nước. Các mối
quan hệ này liên quan đến sự xuất hiện áp lực thủy
SỐ lư ợ n g nước d ư ới đ ấ t đ ư ợc đặc trưng bơi hai
tình và áp lực địa tĩnh gây ra bời các yếu tố như: khí
thông SỐ quan trắc - mực nước trong các công trình
tượng, thủy văn, địa chât, kiến tạo, v.v... Các mối quan
quan trắc và lưu lư ợ n g các m ạch lộ, d ò n g chảy
hệ này (quá trình ngấm, thấm) tạo ra 3 dạng trao đổi
quan trắc.
nước cơ bản. Trong nghiên cửu cân bằng nước, những
- M ự c nước dưới đất cẩn đ ư ợ c quan trắc và tính dạng trao đổi nước là đối tượng nghiên cửu chính.
toán th eo đ ộ cao tư ơ n g đ ối và tuyệt đối. Trong
Cân bằng nước dưới đất là m ối tương quan định
trư ờ n g hợp tầng chứa n ư ớc phân b ố n ông, cẩn
lượng trong một khoảng thời gian nhất định giừa các
thiết p hải lắp đặt thiết bị đ o m ưa đ ể quan trắc
thành phẩn đến và đi của d òng chảy. Các thành phẩn
lư ợ n g m ưa trên d iện tích bô7 trí các trạm quan trắc
này được nghiên cứu trong m ột diện tích (khu) cân
n ư ớ c d ư ớ i đât.
bằng tương ứng. Từ đó, đ ế giải quyết bài toán cân
- Q uan trắc lưu lượng nguồn lộ bằng cách đặt ván bằng có th ể sử dụng m ột phẩn hoặc toàn bộ tầng chứa
đo hoặc đo lưu lượng m ạch lộ bằng thùng định nước, phức hệ chứa nước hay thậm chí cả bổn địa chất
lư ợng và đ ổng hổ bấm giây. H ướng dẫn chi tiết v ề thủy văn. Khu cân bang được chia theo bản đổ thủy
đo m ự c nước và quan trắc n guồn lộ được trình bày đăng cao/đăng áp. Đ ê phân chia khu cân bằng cẩn
trong các h ướng dân hoặc quy phạm hiện hành. vạch ra nhừng đường dòng vuông góc với các đường
- 446 BÁCH KHO A TH Ư Đ ỊA CHÁT
thủy đ ẳn g cao/đẳn g áp làm ranh giới. M ặt cắt đ ứ n g Các thành phân cân bằng n ư ớc tham gia vào
trùng với n h ữ n g đ ư ờ n g ranh giới này trên bình đ ổ và p hư ơng trình cân bằng đ ư ợc xác đ ịn h m ột cách đ ộc
là g ió i hạn của các th ể tích tính cân bằng. M ôi tương lập. Chính những thành phần này đ án h giá định
quan giừ a các thành phẩn đ ến và đi trong cân bằng lư ợng các y ếu tố hình thành đ ộ n g thái. N ếu tâ't cả các
n ước sê xem xét trên n h ừ n g ranh giới tư ơng đôi này thành phần tham gia vào cân b ằng đ ư ợ c xem như
của th ế tích n ghiên cứu. v ề m ặt câu trúc, các đ iều kiện 100% tương ứng với tổng lư ợ n g đ ến và đi, thì yếu tố
địa chất thủy văn của khu cân bằng cần phải m ang nào chiếm tý lệ > 50% đ ư ợc xem n h ư là y ếu tố chủ
tính đ iển hình hoặc nói cách khác là có tính đại diện, yếu, và yếu tố nào chiếm tý lệ < 10% đ ư ợ c xem như
nghĩa là phải th ế hiện đ ầy đủ n hử n g đặc đ iểm và tính y ếu tô thứ yếu.
chât của toàn bộ h ệ thông địa chất thủy văn.
Thành lập và phản tích phương trình cản bằng
Cân bằng nước dưới đâ't là sự thê h iện m ột cách
nước dưới đất
định lư ợn g các quá trình trao đối nước d iễn ra trong
hệ thống địa chât thủ y văn và m ối tư ơng quan của M ụ c đ ích
ch ú ng với m ôi trường bên n goài và với các h ệ thông + Làm sán g tỏ và đánh giá đ ịn h lư ợ n g các thành
địa chât thủ y văn khác. Cân bằng nước đ ư ợ c thiết lập phần cân bằng nước, tìm ra m ối quan hệ giữ a chúng,
cho n h ừ n g chu kỳ/thời gian khác nhau n h ư m ùa, xác định các thành phẩn cân b ằng chính, các yếu tố
năm , nhiều năm . Cân b ằng nhiều năm thư ờn g đ ư ợc chính hình thành đ ộng thái n ư ớ c d ư ới đâ't trong diện
n gh iên cửu trong đ iểu kiện vận đ ộ n g ổn đ ịnh của
tích nghiên cứu cân bằng;
nước d ư ới đâ't, còn cân bằng năm , m ùa - áp d ụ n g
+ Làm sáng tỏ kiểu đ ộ n g thái nư ớc d ư ới đât,
trong đ iểu kiện vận đ ộ n g k hôn g ổn định. Cân bằng
phân tích xu th ế đ ộng thái m ự c n ư ớ c và lư u lượng,
nước liên quan đ ến đ ộ n g thái và cũ n g thê hiện định
từ đ ó dự báo đ ộng thái m ực n ư ớ c và sự thay đổi các
lư ợng các yếu tố hình thành đ ộ n g thái cũ n g n hư m ối
thành phần tham gia vào cân b ằng n ư ớc d ư ớ i đất;
quan hệ cùa ch ú ng trong p hư ơn g trình. Các y ếu tố
hình thành đ ộn g thái tổn tại trong m ột hoàn cảnh địa + Xác định và tính toán đ ịn h lư ợ n g các kiểu trao
chất thủy văn nhât đ ịnh và th ể hiện bằng sự d ao đ ộ n g đối nước, xác định m ối quan hệ g iũ a cân b ằng nước
m ự c nước. dưới đ ấ t với cân bằng nư ớc trong đới th ô n g khí và
với cân bằng nước chung của lụ c địa.
C ác thành phần cân bằng là các yếu tố xác đ ịnh sự
thay đ ổi lư ợn g nước trong m ột thê tích n ào đó. C ó th ể T rình tự lậ p p h ư ơ n g trình c â n b ằ n g n ư ớ c d ư ớ i đ ấ t
phân chia thành thành phần đ ến và thành phần đi Đ ế n ghiên cửu cân bằng n ư ớ c trong m ối quan hệ
hoặc cu n g câp và phá hủy. C hú ng có thê là tự nhiên với nghiên cứu đ ộng thái n ư ớ c d ư ớ i đâ't, chúng ta
hoặc nhân tạo, trong s ố ch ú n g có thê đ ặc trưng cho phải tiến hành theo trình tự các bư ớc n h ư sau.
trao đ ổ i nước n gan g hoặc có thê trao đ ổi thẳng đ ứ n g Bước ĩ. Xác đ ịnh diện tích cân b ằn g và khoảng
trong m ột phạm vi thê tích cân bằng đã phân chia. thời gian nghiên cửu cân bang.
N h ừ n g thành phẩn cân b ằng có thê đặc trưng cho m ối
Bước 2. Thành lập p h ư ơ n g trình cân bằng dưới
tương quan giữ a hệ thốn g địa châ't thủ y văn v ớ i khí
dạng SỐ học các thành phần đ ến và đi trong khoảng
q uyến, với q uyển n ư ớc mặt, có th ể với hệ thống địa
thời gian nghiên cứu.
chât thủy văn bên cạnh. N h ư vậy, các thành phẩn cân
Bước 3. Với giá trị các thông s ố có đư ợc theo kết quả
bằng chính là n h ữ n g yếu tố hình thành đ ộ n g thái
điểu tra nước dưới đất, xác định định lư ợng các thành
n ước d ư ới đất. C hú ng đ ư ợc biểu diễn d ư ới d ạng thê
phẩn đến và đi tham gia vào phư ơng trình cân bằng.
tích n ư ớc (m 3) h ay chiều cao lớp nước (m m , m) trên
Bước 4. Đánh giá kết quả cân bằng, tức là đánh
m ột đ ơn v ị d iện tích ch o trước, hoặc là biểu d iễn bằng
giá sự thay đổi trừ lượng trong khu cân b ằng do tác
m /ngày, m 3/ n ă m hoặc cư ờ ng đ ộ của các y ếu tố
đ ộn g cùa tâ't cả các yếu tố. T rong đ iểu kiện vận đ ộng
(m /n gày, m m /n ăm , m m /n gày, m /năm ).
ổn định, m ực nước trong thời gian n g h iên cứu cân
T rong đ iểu kiện vận đ ộ n g ôn định, lư ợ n g n ư ớc
bằng không thay đổi. Trong đ iểu kiện vận động
cháy đ ến bằng lư ợ n g n ư ớ c thoát đi. T rong đ iểu kiện
không ổn đ ịnh sẽ xảy ra quá trình d â n g cao hay su y
vận đ ộ n g k h ôn g ôn định, hai đại lư ợ n g n ày k hôn g
giảm m ự c nước (hoặc trữ lư ợn g n ư ớc d ư ớ i đâ't).
b ằng nhau và có th ế đ ư ợ c th ể h iện qua s ự d â n g cao
m ự c n ư ớc và lư u lư ợ n g d ò n g ch ảy gia tăng Bước 5. Làm sán g tỏ m ối quan h ệ g iữ a đ ộ n g thái
(qđến>qđi); hoặc giảm lưu lư ợ n g hoặc giảm m ự c n ư ớc và cân bằng nước dưới đât; phân tích m ối quan hệ
d iễn ra khi qdến < qđi. D o sự khác n hau giữ a tổng giữa thành phẩn đến và thành phẩn đi đ ế rút ra yếu
lư ợ n g n ư ớ c đ ến và đi trong m ột k hoản g thời gian tố chính, yếu tố phụ hình thành đ ộ n g thái nư ớc dưới
cân b ằn g đặc trưng ch o lư ợ n g n ư ớc tăng lên hay đât trong khu cân bang, từ đ ó d ễ d à n g xác đ ịnh kiêu
giảm đi trong th ể tích cân b ằng. Lượng n ư ớc trong đ ộn g thái nước dư ới đất.
th ế tích cân b ằng n ày phụ thu ộc vào tính nhả n ư ớc Bước 6. Phân tích hướng thay đ ổ i/d iễn biến động
của đâ't đá trong h ệ th ốn g địa chât thủy văn và đ ư ợ c thái m ực nước trong diện tích n g h iên cứ u (biến đối
xác đ ịn h qua h ệ s ố nhả n ư ớc trọng lự c (Sy) đ ôì với trong quá trình khai thác sử d ụ n g n ư ớ c dư ới đâ't,
n ư ớ c n gẩm và h ệ s ố nhả n ư ớ c đàn hổi |i \ điều kiện cung câp và thoát nước), ảnh h ư ởng của
- Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N 447
n hữ n g xu th ế n ày tới cân bằng nước và với môi rộng trung b ình của khu cân bằng ký h iệu là Ay, b ể
trường xung quanh. dài trung bình là Ax, thời gian n g h iên cứu trong
Bước 7. Phân tích d iên biến trử lượng chung của k hoản g A t = 1 năm .
nước dưới đất.
Xảy dựng phương trình cân bằng nước ngầm
Bước 8. Phân tích, phán đoán khả năng bô sung trừ
lượng nước d ư ới đất và n guồn hình thành trừ lượng Đ ể giải bài toán cân b ằn g này, ch ú n g ta sẽ tiến
tự nhiên. Đ ánh giá đ ịnh lượng các quá trình trao đổi hành theo trình tự sau.
nước, các dạng quan hệ và tương tác giữa chúng. - P hân tích đ iểu k iện h ìn h thành cân b ằ n g n ư ớ c
Sự bổ su ng trừ lư ợ n g nước dưới đất diễn ra trong n g ầ m trên d iện tích cân b ằ n g th ế h iện trên h ìn h 1
suốt thời kỳ cân b ằng nước. C húng được chia thành và xác đ ịn h các thành p hẩn tham gia v à o cân b ằng
các n gu ồn tự n h iên và n g u ồ n nhân tạo liên quan đến n ư ớ c ngầm .
hoạt đ ộ n g của con ngư ời. Các thành phần đến gôm:
- D ò n g n gầm đ ến (Qiw) là d ò n g n gẩm chảy qua
wt* ranh giớ i bên phải của khu cân bằng;
r fn - C ung cấp cho nư ớc ngẩm qua đới thông khi gồm:
ngấm từ nước m ưa (Qm) và ngấm từ nước tưới (Qf);
- C u n g cấp cho tầng chứa nư ớc n gẩm phía trên từ
tầng chứ a n ư ớ c có áp phía d ư ới d o thâm x u y ên (Qtx).
Các thành phẩn chuyển đi gôm:
- D ò n g n gầm chảy đi tự nhiên (Qout) theo p h ư ơ n g
n g a n g v ề phía d ò n g chảy mặt;
c —]ị EE32 Y /A * Er3« EE37
- Mất đ i d o khai thác n ư ớ c (Qik);
Hình 1. Sơ đồ mặt bằng và mặt cắt diện tích nghiên cứu
- BỐC hơi tù’ m ặt n ư ớc n gầm (Qbh).
cân bằng.
H ai thành phần đ ến và đi trong đ iểu kiện bình
M ột trong n h ữ n g ưu đ iếm rất cơ bản của nghiên
thư ờng trong cân bằng nư ớc phải bằng nhau, n h u n g
cứu cân bằng n ư ớ c d ư ớ i đâ't là có th ể xác định được
theo đầu bài, kết quả quan trắc sau m ột năm m ực
n hữ n g đại lư ợ n g m à trong điểu tra địa chất thủy văn
nư ớc n gẩm giảm m ột đại lư ợn g ià AH, nghĩa là xảy ra
ở ngoài trời k h ôn g th ể xác định dễ dàng và chính
quá trình tháo khô m ột phẩn tầng chứa nước. Lượng
xác. Đ ó là đại lư ợ n g thất thoát nước dưới đâ't do bốc
nư ớc này đ ư ợ c tính cho 1 năm và ký h iệu là Qtk.
hơi từ mặt n ư ớc ngầm . Trong thực tế, đại lượng này
- V iết p h ư ơ n g trinh cân b ằn g ch u n g của n ư ớ c
có th ế đ o đ ếm đ ư ợ c trực tiếp tại các bãi thí nghiệm ,
n g ầ m tron g m ộ t năm:
thư ờng gọi là "sân cân bằng". Tuy nhiên các sân cân
(Q in + Q m + Q t + Q tx) - (Qout + Qbh + Qỉk) = Qtk (1 )
bằng không thê đại d iện cho cả m ột diện tích rộng
lớn n ghiên cứ u vớ i đ iểu kiện trên mặt đất rất khác Các thành phần trong p h ư ơ n g trình cân b ằng
nhau và lớp p h ủ th ô n h ư ờ n g râ't khác nhau. Vì vậy, trê n b iể u d iê n b ằ n g m 3/ n g à y .
đại lư ợn g thoát n ư ớ c d ư ớ i đâ't do bốc hơi xác định Giả d ụ Qirt = Qout và m ối quan h ệ th ủ y lự c giừ a
bằng n ghiên cứ u cân b ằn g nước dưới đâ't là phương n ư ớc n gẩm và n ư ớ c có áp bên d ư ới k h ô n g tổn tại
pháp hiệu quả và ít tốn kém nhâ't. (Qtx = 0), đ ổ n g thời trong 1 năm tổ n g lư ợ n g d ò n g
chảy đ ến b ằn g d ò n g chảy đi, m ự c n ư ớc n gầm gần
Nghiên cứu lập phương trình cân bằng n h ư nằm n gan g, trong đ iều kiện đ ó p h ư ơ n g trình (1)
Dữ kiện nghiên cứu cân bằng sẽ có dạng: Qm + Qt - Qbh - Q ik = 0 (2)
Ví dụ v ể n gh iên cửu cân bằng nước ngầm trên diện P h ư ơ n g trình (1) và (2) ch o thây thành phần tham
tích m ột thềm sôn g được thể hiện trên như hình 1. gia trong đ ó phụ thu ộc v à o các y ế u tố h ình thành
Trên d iện tích n g h iên cứ u có canh tác hoa màu và sử đ ộ n g thái n ư ớc ngẩm . N ếu n hiều n g u ồ n h ìn h thành,
d ụ n g nước tư ới với lưu lư ợn g tưới được ký hiệu là đ ẩy đ ủ các thành phần tham gia p h ư ơ n g trình cân
Qt, có lổ khoan khai thác nước ngầm với lưu lượng là bằng thì sừ d ụ n g p h ư ơ n g trình (1), n g ư ợ c lại, khi có
Qik. Đ ộ sâu phân b ố m ự c nước ngầm thay đổi theo ít các n g u ồ n h ình thành hoặc hạn c h ế thành p hẩn
m ùa và trong m ột k h oản g thời gian quan sát trong tham gia thì sử d ụ n g p h ư ơ n g trình (2), tức là
năm , có sự b ốc hơi từ b ề m ặt nước ngầm . Tầng chứa p h ư ơ n g trình cân b ằng p h ụ th u ộc v ào các n g u ổ n
nư ớc ngầm có quan h ệ th ủ y lực với tầng chứa nước h ình thành đ ộ n g thái nư ớc d ư ới đât.
có áp phân b ố phía d ư ớ i và nhận được giá trị cung - Xác đ ịn h các thàn h p hần cân b ằ n g n ư ớ c b ằn g
câp bằng thấm x u y ên qua lớp thâm nước yếu với bể các p h ư ơ n g p h á p khác n hau
dày m o, hệ sô' thấm ko. Trong hoàn cảnh có khai thác N h ừ n g đại lư ợ n g n h ư cu n g cấp d o n gâm từ nư ớc
nước, m ực n ư ớ c n gẩm giám đi m ột đại lượng trung m ưa, n gấm từ n ư ớc tưới, từ thấm x u yên , bốc hơi tử
bình là AH sau m ột năm trên diện tích nghiên cứu. b ề m ặt n ư ớc n gầm , v.v... là n h ử n g đại lư ợ n g râ't khó
Gia thiết d iện tích khu n gh iên cứu cân bằng là F, bể xác định. Đ ê đánh giá ch ú n g, trong p h ư ơ n g trình cân
- 448 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT
bằng cẩn phải biết tâ't cả các thành phẩn còn lại. Kết trong 1 năm. ỊẤ là hệ số nhả nước của đâ't đá trong
quả tính toán sẽ m ang tính gần đ ún g v ì sai s ố xác diện tích diễn ra suy giảm m ực nước. D âu ± phụ
định các thành phần đến và đi đểu dựa trên n h ữ n g thuộc vào điểu kiện địa chât thủy văn cụ thể, tủy
giả thiết nhất định. thuộc vào n guồn hình thành nước dưới đât ở vùng
Phương trình cân bằng (1) có thể biếu d iễn thôn g nghiên cứu. N ếu tổng các n guồn đến lớn hơn n guồn
qua chiều cao lớp nước (m) n hư sau: (3) đi thì m ang dâu (+); ngược lại tổng các n g u ồ n thoát
mà lớn hơn n guồn cung câp thì m ang dấu (-).
Qi»-Q„u, Aí + _w )A , + W A t + w Al _ QịịA L = /z A / /
F F
Tài liệu tham khảo
N ếu đặt AQ = Qin - Qout. đại lượng cu n g cấ p n gâm
A National Framework for Groundvvater M onitoring in the
từ nước mưa xác định theo m ực nước n g ẩ m trong
United States. 2009. 74 pgs. USA.
năm: Wpe = VVm - Wbh (trong đó: Wm, Wbh là cư ờ n g đ ộ
Gerrit Jousma, 2008. Guideline: on Groundvvater monitoring
cung cấp và bốc hơi từ m ặt nước ngầm , m /n gày).
for general reíerence purposes, IGRAC, The N etherlands In
C ường độ khai thác trung bình của lỗ k hoan trén ternational Working Group I Utrecht. 90 pgs. UNESCO. Paris.
diện tích F được ký hiệu q _ Qịl (m /ngày). Jousma G., Roeloísen F. ]., 2003. Ưtrecht. Inventory of existing
F
guidelines and protocols for groundvvater assessm ent and
Phương trình (3) đưa v ề dạng: monitoring. IGRAC, The Netherlands Internationaỉ Working
Group I Uừecht. 22 pgs. UNESCO. Paris.
±— A/ ± fVpeAt + W Ạt + WtxM - qlkAt = ± //A H (4 )
F Jousma G., Roelofsen F.JL, 2009. VVorld-vvide mventory on
Wt và Wtx là cường đ ộ ngấm tử n ư ớc tư ới và groundwater monitoring by Utrecht. IGRAC. 31 pgs. UNESCO.
cường đ ộ cung cấp d o thấm xu yên đ ư ợ c xác đ ịnh Paris.
theo công thức Darcy hoặc theo các p h ư ơ n g p háp đ o UlecTaKOB B. M ., 1989. MeTOAMHecKơe pyKOBOACTBO
đạc trực tiếp. no BedeHMio MOHMTopMHra pecypcoB no43eMHbix B04
BopoõbeBbi ĩop b i, MocKBa. reoÁOỉUHecKUU (paK yAtm erĩĩ M /y .
V ế trái của phương trinh (3) và (4) thê hiện n hừ n g
2 7 CTp. MocKBa
thành phần cân bằng nước hay các yếu tổ h ình thành
động thái nước, v ế phải là sự biến đối trữ lư ợ n g nư ớc
ngầm gây ra bởi sự su y giảm m ực nước n gầm AH
Mạch nước
Vũ Thị Minh Nguyệt. V iện Địa chất,
Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam.
Đoàn Văn Cánh.
Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
Giới thiệu
Mạch nước (nguổn lộ) là nơi nước n gầm xuất lộ có loại m ạch n ư ớc chỉ chảy vào m ùa m ư a và biến
tự nhiên trên b ề mặt Trái Đât, tạo thành d ò n g chảy. m ất vào m ùa khô, có loại chảy quanh n ăm v ớ i lưu
D òng xuất lộ nước ngầm tự nhiên này có th ể thoát ra lư ợn g ổn định, lại có loại xuất lộ theo ch u kỳ, v .v ...
từ đá gốc hay từ lớp đất phủ trên m ặt đất h oặc trên Mạch nước đ ó n g vai trò quan trọng trong phát
các khu vực có nước mặt. Mạch nước k hôn g g ồ m các triển kinh t ế xã hội và bảo tổn hệ sinh thái của nhiều
xuất lộ nước ngầm nhân tạo như giếng hoặc lỗ khoan. khu vực. M ạch nước lớn và tiêu biếu có khả năng
M ạch nước xuât lộ theo quy m ô, đ iể u k iện và cung cấp nước sinh hoạt cho các thành phố, khu
n hiều tình h u ốn g khác nhau. C ó thê gặp m ạch n ư ớ c công nghiệp lớn, các dự án tưới tiêu và các khu vui
xuất lộ theo m ạch rỉ rất nhỏ (chi đủ q u an sát thây chơi giải trí.
d ò n g chảy), tới các m ạch nước xuâ't lộ v ớ i lư u N g h iên cứu v ể m ạch nước có ý nghĩa q u an trọng
lư ợng cực lớn. M ạch nước cũ n g có khi g ặ p trên trong Địa chất thủy văn (cung cấp các th ô n g tin v ề
sườn núi, bên bờ sôn g, hay m ạch đ ù n lên thành điều kiện địa chất thủy văn) đ ồn g thời còn cu n g cấp
đầm lầy hay thậm chí gặp m ạch nước n g ọ t ở n g o à i các thông tin nhằm quản lý bển v ữ n g n g u ồ n nước và
biến. Đ ộn g thái của các m ạch nước rât khác n hau , bảo vệ hệ sinh thái của vùng.
nguon tai.lieu . vn
