Luận án Nghiên cứu đặc điểm hình thành trữ lượng nước dưới đất lưu vực sông ven biển tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ---------------------- NGUYỄN MINH KHUYẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG VEN BIỂN TỈNH BÌNH THUẬN VÀ NINH THUẬN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI- 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ---------------------- NGUYỄN MINH KHUYẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG VEN BIỂN TỈNH BÌNH THUẬN VÀ NINH THUẬN Ngành: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT Mã số: 62.52.05.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Nguyễn Văn Lâm 2. TS. Hoàng Văn Hưng HÀ NỘI- 2015 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi, các số liệu khảo sát thí nghiệm, thu thập, tổng hợp, tham khảo và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Minh Khuyến i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ SỰ HÌNH THÀNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT ................................................................................................................................. 9 1.1. Các phƣơng pháp cơ bản về nghiên cứu sự hình thành trữ lƣợng nƣớc dƣới đất 9 1.1.1. Trữ lượng khai thác tiềm năng ............................................................... 10 1.1.2. Trữ lượng khai thác dự báo .................................................................... 11 1.1.3. Trữ lượng tĩnh ........................................................................................ 12 1.1.4. Trữ lượng động ....................................................................................... 13 1.2. Tổng quan nghiên cứu về sự hình thành trữ lƣợng NDĐ ở Việt Nam............... 20 1.3. Tình hình nghiên cứu vùng ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận: ....................... 22 Chƣơng 2: NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 24 2.1. Vị trí vùng nghiên cứu........................................................................................... 24 2.2. Các nhân tố hình thành và ảnh hƣởng đến sự hình thành TLNDĐ .................... 25 2.2.1. Nhân tố địa hình ..................................................................................... 25 2.2.2. Nhân tố bốc hơi ...................................................................................... 26 2.2.3. Nhân tố mưa ........................................................................................... 29 2.2.4. Nhân tố thủy văn ..................................................................................... 33 2.2.5. Nhân tố địa chất ..................................................................................... 35 2.2.6. Nhân tố cấu trúc địa chất thủy văn ........................................................ 37 2.2.7. Nhân tố thảm thực vật ............................................................................ 50 2.2.8. Nhân tố nhân tạo .................................................................................... 51 Chƣơng 3: ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU .......... 55 3.1. Sự hình thành trữ lƣợng NDĐ từ cung cấp thấm của nƣớc mƣa ........................ 55 3.1.1. Lựa chọn phương pháp, công trình nghiên cứu ..................................... 55 3.1.2. Bố trí công trình nghiên cứu: ................................................................. 57 3.2. Trữ lƣợng nƣớc dƣới đất ....................................................................................... 63 3.2.1. Phân vùng đánh giá trữ lượng NDĐ và cơ sở tài liệu đánh giá ............ 65 ii 3.2.2. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .................................................................................................................... 66 3.2.3. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời LVS Lũy và phụ cận ................. 77 3.2.4. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty .... 85 3.2.5. Trữ lượng NDĐ trong trầm tích bở rời LVS Phan - sông Dinh ............. 93 Chƣơng 4: ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU ....................................................................................................................... 102 4.1. Cơ sở đánh giá đặc điểm hình thành trữ lƣợng NDĐ ....................................... 102 4.2. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ............ 102 4.3. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận ............................... 104 4.4. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty .................. 106 4.5. Đặc điểm hình thành TLNDĐ vùng LVS Phan - Dinh..................................... 108 Chƣơng 5: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỢP LÝ NGUỒN NƢỚC DƢỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 111 5.1. Cơ sở đề xuất phƣơng án khai thác .................................................................... 111 5.2. Đề xuất phƣơng án khai thác hợp lý nguồn NDĐ trên vùng nghiên cứu ........ 111 5.2.1. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Cái Phan Rang và phụ cận ......... 111 5.2.2. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Lũy và phụ cận ............................ 114 5.2.3. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Cái Phan Thiêt - sông Cà Ty ...... 116 5.2.4. Vùng phân bố trầm tích bở rời LVS Phan-sông Dinh .......................... 118 5.3. Giải pháp giảm lƣợng thoát của NDĐ ra sông, biển ......................................... 118 5.4. Giải pháp tăng lƣợng cung cấp thấm, bổ sung nhân tạo cho NDĐ .................. 120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................................ 124 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 125 Phụ lục 1: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Cái Phan Rang và phụ cận Phụ lục 2: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Lũy và phụ cận Phụ lục 3: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Cái Phan Thiết-sông Cà Ty Phụ lục 4: Sơ đồ ĐCTV vùng trầm tích bở rời LVS Phan-sông Dinh. iii Danh mục các hình minh họa Hình 2.1. Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu ................................................................... 24 Hình 2.2. Đồ thị dao động mực NDĐ tại một số giếng quan trắc ở địa hình khác nhau .......................................................................................................... 26 Hình 2.3. Đồ thị diễn biến lƣợng bốc hơi TB tháng, độ sâu mực NDĐ giếng QTT3- C3 tại LVS Cái Phan Rang và phụ cận .................................................... 27 Hình 2.4. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Rang và phụ cận .............................................................. 27 Hình 2.5. Đồ thị diễn biến lƣợng bốc hơi TB tháng, độ sâu mực NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận ................................................................................................ 28 Hình 2.6. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Lũy và phụ cận ................................................................................ 28 Hình 2.7. Đồ thị diễn biến lƣợng bốc hơi TB tháng, độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Thiết – Cà Ty .................................................................................. 29 Hình 2.8. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng bốc hơi TB tháng và độ sâu mực NDĐ tại LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ................................................................... 29 Hình 2.9. Đồ thị diễn biến lƣợng mƣa, mực NDĐ tại giếng QTT3-C3 trên LVS Cái Phan Rang và phụ cận.............................................................................. 30 Hình 2.10. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng mƣa và mực NDĐ tại giếng QTT3-C3 trên LVS Cái Phan Rang và phụ cận .............................................................. 30 Hình 2.11. Đồ thị diễn biễn lƣợng mƣa, độ sâu mực NDĐ giếng QT1-qh tại LVS Lũy và phụ cận ......................................................................................... 31 Hình 2.12. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng mƣa và độ sâu mực NDĐ giếng QT1-qh tại LVS Lũy và phụ cận ........................................................................... 31 Hình 2.13. Đồ thị diễn biến lƣợng mƣa, độ sâu mực NDĐ tại LK_DD trên LVS Cái Phan Thiết – Sông Cà Ty ......................................................................... 32 Hình 2.14. Đồ thị tƣơng quan giữa lƣợng mƣa và độ sâu mực NDĐ tại LK_DD trên LVS Cái Phan Thiết – Sông Cà Ty .......................................................... 32 iv Hình 2.15. Sơ đồ hệ thống sông, suối vùng nghiên cứu ............................................ 33 Hình 2.16. Đồ thị diễn biến MN sông TB tháng, MN tại giếng QTT3-C3, LVS Cái Phan Rang và phụ cận.............................................................................. 34 Hình 2.17. Đồ thị tƣơng quan giữa MN sông TB tháng và mực nƣớc tại giếng quan trắc, LVS Cái Phan Rang và phụ cận ...................................................... 34 Hình 2.18. Đồ thị diễn biến mực nƣớc sông trung bình tháng trong năm, mực nƣớc tại giếng quan trắc trên LVS Lũy và phụ cận .......................................... 35 Hình 2.19. Đồ thị tƣơng quan giữa mực nƣớc sông trung bình tháng trong năm và mực nƣớc tại giếng quan trắc, LVS Lũy và phụ cận ............................... 35 Hình 2.20. Sơ đồ phân bố trầm tích, hệ số thấm của đất đá trong vùng nghiên cứu . 37 Hình 2.21. Sơ đồ phân vùng cấu trúc ĐCTV ............................................................ 38 Hình 2.22. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ...... 41 Hình 2.23. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................................... 41 Hình 2.24. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Lũy và phụ cận ........................ 43 Hình 2.25. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận ............................................................................................................ 44 Hình 2.26. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ........... 46 Hình 2.27. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết- Cà Ty ............................................................................................. 47 Hình 2.28. Sơ đồ đẳng trị bề mặt đá gốc vùng LVS Cái Phan Thiết – Cà Ty ........... 49 Hình 2.29. Sơ đồ thủy đẳng cao và hƣớng dòng chảy NDĐ vùng LVS Dinh - Phan ... 49 Hình 2.30. Ảnh công trình sử dụng nguồn NDĐ khai thác sa khoáng ở dải ven biển Bình Thuận .............................................................................................. 52 Hình 3.1. Kiểu sân cân bằng .................................................................................... 55 Hình 3.2. Sơ đồ bố trí sân cân bằng ......................................................................... 58 Hình 3.3. Đồ thị diễn biến MN giếng quan trắc, sân cân bằng Phƣớc Thuận ......... 58 Hình 3.4. Đồ thị diễn biến MN tại các giếng quan trắc, sân cân bằng Tấn Tài ....... 59 Hình 3.5. Đồ thị cao độ MN trung bình tháng tại lỗ khoan nội suy G10’ ............... 61 v Hình 3.6. Đồ thị cao độ MN trung bình tháng tại lỗ khoan nội suy G3’ ................. 61 Hình 3.7. Sơ đồ phân vùng đánh giá trữ lƣợng khai thác NDĐ trong vùng nghiên cứu ........................................................................................................... 65 Hình 3.8. Sơ đồ giới hạn vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận sử dụng đánh giá TLNDĐ bằng mô hình ............................................................................. 66 Hình 3.9. Đồ thị quan hệ giữa lƣợng cung cấp thấm của nƣớc mƣa cho NDĐ và hệ số thấm đất đá bề mặt .............................................................................. 67 Hình 3.10. Sơ đồ phân vùng bổ cập của nƣớc mƣa cho NDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................................... 68 Hình 3.11. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .. 70 Hình 3.12. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................... 71 Hình 3.13. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .............................................................. 71 Hình 3.14. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................... 72 Hình 3.15. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................... 72 Hình 3.16. Vị trí các giếng khai thác trong vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận .. 73 Hình 3.17. Sơ đồ hoá biên GHB vùng LVS Cái Phan Rang và phụ cận ................... 74 Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 LVS Cái Phan Rang và phụ cận.............................................................................. 75 Hình 3.19. Đồ thị dao động mực nƣớc tính toán và quan trắc thực tế LVS Cái Phan Rang và phụ cận ....................................................................................... 75 Hình 3.20. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 LVS Cái Phan Rang và phụ cận.............................................................................. 76 Hình 3.21. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 LVS Cái Phan Rang và phụ cận.............................................................................. 76 vi Hình 3.22. Sơ đồ giới hạn vùng LVS Lũy và phụ cận sử dụng đánh giá TLNDĐ bằng mô hình ........................................................................................... 77 Hình 3.23. Sơ đồ phân vùng bổ cập NDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận ..................... 78 Hình 3.24. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Lũy và phụ cận .................... 80 Hình 3.25. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Lũy và phụ cận ......................................................................................... 81 Hình 3.26. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 2) vùng LVS Lũy và phụ cận ......................................................................................... 81 Hình 3.27. Phân vùng hệ số nhả nƣớc của trầm tích Holocen (lớp 1) vùng LVS Lũy và phụ cận ................................................................................................ 82 Hình 3.28. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc trầm tích Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Lũy và phụ cận ......................................................................................... 82 Hình 3.29. Sơ đồ giếng khai thác vùng LVS Lũy và phụ cận ................................... 83 Hình 3.30. Sơ đồ điều kiện biên vùng LVS Lũy và phụ cận ..................................... 83 Hình 3.31. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 vùng LVS Lũy và phụ cận ................................................................................ 84 Hình 3.32. Đồ thị dao động mực nƣớc tính toán và quan trắc thực tế vùng LVS Lũy và phụ cận ................................................................................................ 84 Hình 3.33. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 vùng LVS Lũy và phụ cận ......................................................................................... 85 Hình 3.34. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 vùng LVS Lũy và phụ cận ......................................................................................... 85 Hình 3.35. Sơ đồ giới hạn LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty sử dụng để đánh giá TLNDĐ bằng mô hình ............................................................................. 86 Hình 3.36. Sơ đồ phân vùng bổ cập NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ......... 87 Hình 3.37. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty........ 88 Hình 3.38. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................ 89 vii Hình 3.39. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ................................................................... 90 Hình 3.40. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ................................................................... 90 Hình 3.41. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ................................................................... 90 Hình 3.42. Sơ đồ vị trí GK khai thác NDĐ vùng LVS Cái Phan Thiết – Cà Ty ....... 91 Hình 3.43. Sơ đồ điều kiện biên vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ........................ 91 Hình 3.44. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ................................................................... 92 Hình 3.45. Đồ thị dao động MN tính toán và quan trắc thực tế vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................................ 92 Hình 3.46. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 6/2035 vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................ 93 Hình 3.47. Thành phần tham gia vào trữ lƣợng thời điểm tháng 12/2035 vùng LVS Cái Phan Thiết - Cà Ty ............................................................................ 93 Hình 3.48. Sơ đồ giới hạn vùng LVS Phan - sông Dinh sử dụng đánh giá TLNDĐ bằng mô hình ............................................................................................ 94 Hình 3.49. Sơ đồ phân vùng bổ cập nƣớc mƣa cho NDĐ vùng LVS Phan - Dinh ... 95 Hình 3.50. Sơ đồ phân vùng bốc hơi NDĐ vùng LVS Phan - sông Dinh ................. 96 Hình 3.51. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Holocen (lớp 1) vùng LVS Phan - Dinh .............................................................................................. 97 Hình 3.52. Sơ đồ phân vùng hệ số thấm tầng chứa nƣớc Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Phan - Dinh ...................................................................................... 97 Hình 3.53. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Holocen (lớp 1) vùng LVS Phan - Dinh .............................................................................................. 98 Hình 3.54. Sơ đồ phân vùng hệ số nhả nƣớc của TCN Pleistocen (lớp 2) vùng LVS Phan - Dinh .............................................................................................. 98 Hình 3.55. Sơ đồ vị trí GK khai thác NDĐ vùng LVS Phan - Dinh ......................... 98 viii Hình 3.56. Sơ đồ điều kiện biên của vùng LVS Phan - Dinh .................................... 99 Hình 3.57. Đồ thị biểu diễn tính toán sai số của mô hình thời điểm 12/2013 vùng LVS Phan - Dinh ..................................................................................... 99 Hình 3.58. Đồ thị dao động MN tính toán