ĐẠi hỌc quỐc gia hÀ nỘihmo.hus.vnu.edu.vn/uploads/hoadt/files/luan van - dang linh...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Đặng Linh Chi

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS DỰ TÍNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC NGẦM

KHU VỰC ĐỒNG BẰNG TỈNH HÀ TĨNH THEO

CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội –2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Đặng Linh Chi

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS DỰ TÍNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC NGẦM

KHU VỰC ĐỒNG BẰNG TỈNH HÀ TĨNH THEO

CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 60440224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN QUANG HƢNG

Hà Nội –2019

LỜI CẢM ƠN

Luận văn đƣợc thực hiện trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Khoa Khí

tƣợng, Thủy văn và Hải dƣơng học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, khóa học

2015 – 2017. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả đã

nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình.

Luận văn đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của GS.TS. Nguyễn

Quang Hƣng. Tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy hƣớng dẫn đã giúp đỡ, chỉ

bảo, hỗ trợ học viên trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tác giả cũng chân thành cảm ơn tới các anh chị đồng nghiệp, bạn bè tại Viện

Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã hỗ trợ chuyên môn, và thời

gian để luận văn đƣợc hoàn thành.

Do thời gian và kiến thức hạn chế, luận văn chắc không tránh khỏi thiếu sót.

Tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của quý thầy cô, bạn bè, đồng

nghiệp, các nhà khoa học và độc giả để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.

Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên

Đặng Linh Chi

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 3

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 3

1.1. Tổng quan các nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu nƣớc ngầm ........... 3

1.1.1. Các nghiên cứu cũ ............................................................................................. 3

1.1.2. Phương pháp nghiên cứu nước ngầm ............................................................... 6

1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .................................................................... 9

1.2.1. Vị trí địa lý ........................................................................................................ 9

1.2.2. Địa hình khu vực Hà Tĩnh ............................................................................... 10

1.2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn ............................................................................. 12

1.2.4. Đặc điểm khí tượng ......................................................................................... 14

1.2.5. Mạng lưới sông ngòi và hệ thống trạm thủy văn ............................................ 18

1.3. Tổng quan về biến đổi khí hậu ........................................................................ 21

1.3.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng trên thế giới .................... 21

1.3.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng ở Việt Nam ...................... 23

1.3.3. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh ............. 25

1.4. Tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc dƣới đất khu vực ven biển

Hà Tĩnh..................................................................................................................... 25

1.5. Lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................... 27

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ................................................... 29

2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình ............................................................................ 29

2.1.1. Mô hình dòng chảy nước dưới đất Modflow ................................................... 29

2.1.2. Mô hình chất lượng nước MT3D .................................................................... 34

2.2. Thiết lập mô hình tính ..................................................................................... 36

2.2.1. Thiết lập miền tính, lưới tính ........................................................................... 36

2.2.2. Sơ đồ hóa các tầng chứa nước khu vực ven biển Hà Tĩnh .............................. 37

2.2.3. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu ............................................................... 38

2.2.4. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm ............................................................................. 40

CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG VÀ

TÍNH TOÁN TÀI NGUYÊN NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG HÀ

TĨNH THEO KỊCH BẢN BĐKH .......................................................................... 44

3.1. Khôi phục số liệu nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh ............................ 44

3.2. Tính toán trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh ........................ 48

3.3. Kịch bản biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng khu vực nghiên cứu ............ 50

3.4. Đánh giá ảnh hƣởng của BĐKH và NBD đến tài nguyên nƣớc ngầm khu

vực ven biển Hà Tĩnh .............................................................................................. 55

3.4.1. Nhóm kịch bản giai đoạn 2016 – 2035 ........................................................... 55



3.4.4. Nhóm kịch bản trung bình giai đoạn ứng với RCP4.5 .................................... 62

3.4.5. Nhóm kịch bản trung bình giai đoạn ứng với RCP8.5 .................................... 64

KẾT LUẬN .............................................................................................................. 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 69

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Sơ đồ các tầng chứa nƣớc có áp và không áp ................................................ 7

Hình 2. Bản đồ hành chính tỉnh Hà Tĩnh [5] ............................................................ 10

Hình 3. Bản đồ địa chất khu vực nghiên cứu ............................................................ 12

Hình 4: Mạng lƣới trạm thủy văn tỉnh Hà Tĩnh [5] .................................................. 18

Hình 5. Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình ...................................................... 22

Hình 6. Diễn biến lƣợng mƣa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới ................... 23

Hình 7. Xu thế biến động mực nƣớc biển trung bình tại các trạm toàn cầu ............. 23

Hình 8. Sơ đồ phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................... 28

Hình 9: Ô lƣới và các ô trong mô hình. .................................................................... 31

Hình 10: Ô lƣới i, j, k và 6 ô bên cạnh ...................................................................... 31

Hình 11. Điều kiện biên sông (River) ....................................................................... 32

Hình 12. Điều kiện biên kênh thoát (Drain) .............................................................. 33

Hình 13: Điều kiện biên bốc hơi trong mô hình ....................................................... 34

Hình 14: Điều kiện biên tổng hợp trong mô hình ..................................................... 34

Hình 15. Miền tính và lƣới tính khu vực nghiên cứu ................................................ 36

Hình 16. Phân bố địa chất khu vực ven biển Hà Tĩnh .............................................. 37

Hình 17. Biên Biển và biên sông khu vực nghiên cứu.............................................. 38

Hình 18. Số liệu phân bố độ mặn khu vực nghiên cứu ............................................. 39

Hình 19. Bản đồ phân bố giếng khai thác nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu ............. 40

Hình 20. Sơ đồ vị trí các giếng quan trắc mực nƣớc ngầm khi đƣa vào mô hình

GMS .......................................................................................................................... 41

Hình 21. Cấu trúc giếng trong mô hình .................................................................... 42

Hình 22. Trƣờng mực nƣớc ngầm và phân bố nhiễm mặn ....................................... 46

Hình 23. Trƣờng mực nƣớc ngầm và phân bố nhiễm mặn ....................................... 47

Hình 24. Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc ngọt tại 2 tầng QH và QP giai đoạn 2016 – 2035

theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu ....................................... 55

Hình 25. Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP giai đoạn 2016 –

2035 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu .............................. 56









Hình 30. Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch bản

RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu ................................................................................ 62

Hình 31. Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch

bản RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu .......................................................................... 63

Hình 32. Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch bản

RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu ................................................................................ 65

Hình 33. Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch

bản RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu .......................................................................... 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Nhiệt độ trung bình tháng năm tại trạm Hà Tĩnh (1960-2014) ................... 14

Bảng 2: Độ ẩm trung bình tháng năm tại trạm Hà Tĩnh (1960 – 2014) .................... 15

Bảng 3: Tổng lƣợng bốc hơi tháng tại trạm Hà Tĩnh (1959 – 2014) ........................ 15

Bảng 4: Tốc độ gió trung bình tháng năm trạm Hà Tĩnh (1971 – 2014) .................. 15

Bảng 5: Lƣợng mƣa tháng năm trung bình nhiều năm tại các trạm ......................... 16

Bảng 6: Bảng tổng hợp các đặc trƣng lƣu vực sông ................................................. 21

Bảng 7. Phân bố vùng phục hồi nƣớc dƣới đất khu vực ven biển Hà Tĩnh .............. 39

Bảng 8. Vị trí các giếng quan trắc mực nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu ............ 41

Bảng 9. Bảng so sánh mực nƣớc tính toán và thực đo tầng chứa nƣớc Holocen,

Pleistocen và Neogen ................................................................................................ 42

Bảng 10. Trữ lƣợng nƣớc ngầm trung bình nhiều năm của từng tháng khu vực ven

biển Hà Tĩnh (103 m

3) ............................................................................................... 49

Bảng 11. Biến đổi của nhiệt độ (oC) so với thời kỳ cơ sở 1986-2005 theo các kịch

bản biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh ............................................................................. 50

Bảng 12. Biến đổi của lƣợng mƣa (%) so với thời kỳ cơ sở 1986-2005 theo các kịch

bản biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh ............................................................................. 52

Bảng 13. Kịch bản nƣớc biển dâng ứng với nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 ..... 54

Bảng 14. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc ngọt tại 2 tầng QH và QP thời kì theo

kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu ............................................... 56

Bảng 15. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP giai

đoạn 2016 – 2035 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu.......... 56



Bảng 17. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP năm




Bảng 19. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP năm


Bảng 20. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm

kịch bản RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu .................................................................. 63

Bảng 21. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo

nhóm kịch bản RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu ........................................................ 63

Bảng 22. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm

kịch bản RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu .................................................................. 65

Bảng 23. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo

nhóm kịch bản RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu ........................................................ 65

1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Việt Nam đƣợc đánh giá là nƣớc có nguồn tài nguyên nƣớc khá phong phú.

Trong đó, tài nguyên nƣớc ngầm ở hầu hết các vùng đều có trữ lƣợng và chất lƣợng

khá tốt, đƣợc xem là nguồn dự trữ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của nhân dân.

Tuy nhiên trong giai đoạn 3 thập niên gần đây cùng với sự phát triển kinh tế, quá

trình đô thị hoá, sự khai thác không có quy hoạch… dẫn đến nguồn nƣớc ngầm ở

một số vùng bị suy thoái. Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu khiến cho quá trình xâm

nhập mặn diễn biến phức tạp cũng là một trong những nguyên nhân khiến nƣớc

ngầm suy thoái nghiêm trọng. Do đó, việc xác định trữ lƣợng nƣớc ngầm có ý nghĩa

quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội.

Hà Tĩnh là một trong những địa phƣơng chịu ảnh hƣởng nhất của BĐKH và

nƣớc biển dâng. Vùng ven biển Hà Tĩnh với trên 114km2 diện tích đất bị nhiễm

mặn, vào mùa khô hạn, diện tích trên còn gia tăng gây ảnh hƣởng không nhỏ đến

các hoạt động dân sinh và phát triển kinh tế của khu vực [10]. Vùng ven biển tỉnh

Hà Tĩnh là nơi tập trung đông dân cƣ và phát triển các hoạt động KT – XH kéo theo

nhu cầu dùng nƣớc ngày càng tăng, trong khi, nƣớc sử dụng chủ yếu đƣợc khai thác

tại chỗ từ nguồn nƣớc ngầm và nƣớc mặt đang dần bị hạn chế về cả chất lƣợng và

trữ lƣợng. Do vậy, việc khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nƣớc nói chung và

nƣớc ngầm nói riêng đang là vấn đề cần quan tâm. Hiện nay, khai thác và sử dụng

nƣớc ngầm của nhân dân trong vùng còn mang tính tự phát, thiếu sự quy hoạch,

quản lý, các giải pháp bảo vệ tài nguyên nƣớc ngầm chƣa thích hợp ở nhiều nơi đã

có dấu hiệu thiếu hụt nguồn nƣớc cấp, nhất là vào mùa khô hạn.

Nhằm góp phần giải quyết những vấn đề cấp thiết nêu trên, nghiên cứu này

sử dụng mô hình GMS để đánh giá sự thay đổi của trữ lƣợng nguồn nƣớc ngầm

trong tƣơng lai dƣới tác động của biến đổi khí hậu và mực nƣớc biển dâng.

2. Mục tiêu đề tài

- Ứng dụng mô hình GMS trong tính toán tài nguyên nƣớc ngầm Hà Tĩnh

2

- Dự tính trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực đồng bằng Hà Tĩnh theo các kịch

bản BĐKH

3. Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan, thu thập số liệu (số liệu địa hình, số liệu khí tƣợng thủy văn, số

liệu lỗ khoan địa chất).

- Tìm hiểu cơ sở lí thuyết mô hình GMS

- Tìm hiểu kịch bản Biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng

- Ứng dụng mô hình GMS trong mô phỏng hiện trạng và dự tính trữ lƣợng

nƣớc ngầm khu vực đồng bằng Hà Tĩnh theo kịch bản BĐKH.

4. Giới hạn nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu: Nƣớc dƣới đất tầng Đệ Tứ

Khu vực nghiên cứu: Khu vực đồng bằng đồng bằng ven biển Hà Tĩnh, bao

gồm 10 huyện, thị xã: Nghi Xuân, Đức Thọ, Can Lộc, TX. Hồng Lĩnh, Lộc Hà,

Thạch Hà, TP. Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh, TX. Kỳ Anh.

Công cụ nghiên cứu: Mô hình GMS

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phƣơng pháp mô hình hóa

Phƣơng pháp chuyên gia

6. Cấu trúc luận văn

Bài khóa luận này gồm các phần:

Mở đầu

Chƣơng 1: TỔNG QUAN

Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH

Chƣơng 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS ĐỂ DỰ TÍNH TRỮ LƢỢNG

NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN HÀ TĨNH THEO CÁC

KỊCH BẢN BĐKH

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan các nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu nƣớc ngầm

1.1.1. Các nghiên cứu cũ

Ở Việt Nam, giai đoạn cuối thập niên 90, MHDCNDĐ bắt đầu phát triển và

ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Một trong những tiêu chí quan trọng mà

Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc yêu cầu để làm cơ sở cho việc xét duyệt các báo cáo

thăm dò đánh giá trữ lƣợng khai thác các mỏ nƣớc là phải có lời giải của bài toán

MHDCNDĐ về bảo toàn trữ lƣợng. Và các đơn vị nhƣ: Cục Quản lý Tài nguyên

nƣớc, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất, Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Bắc và Liên

đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Nam... đã đi đầu trong việc nhanh chóng tiếp cận và

cũng từ đó xuất hiện khá phổ biến các báo cáo MHDCNDĐ. Các báo cáo đƣợc sử

dụng làm tài liệu tham khảo nhƣ:

1.Báo cáo “Mô hình quản lý nƣớc dƣới đất tỉnh Cần Thơ” do TS. Trần Minh

chủ trì thực hiện năm 2000. Mô hình này dùng phần mềm Visual MODFLOW 2.1,

mô phỏng cho 3 tầng chứa nƣớc trên cùng là QIII, QII-III và QI. Do có ít về số liệu

quan trắc nên phần hiệu chỉnh mô hình còn tồn tại một số mặt hạn chế.

2. “Modeling Report” (do Dr. Wim Boehmer và KS. Ngô Đức Chân thực

hiện)- là báo cáo kết quả xây dựng MHDCNDĐ cho Đồng bằng Nam bộ đƣợc thực

hiện năm 2000 của dự án MILIEV (Công ty Haskoning - Hà Lan và Liên đoàn

ĐCTV-ĐCCT miền Nam). Mô hình này là phần mềm GMS 3.0, mô phỏng 4 tầng

chứa nƣớc: QI-III, N22, N2

1và N1

3. Đây là mô hình quy mô khu vực với khối lƣợng dữ

liệu rất lớn bao gồm các nghiên cứu đã có và toàn bộ dữ liệu mực nƣớc của mạng

quan trắc quốc gia (1992 - 1997). Mô hình đƣợc thực hiện trên máy tính và phần

mềm mạnh nên cho kết quả khá tốt, nhƣng do diện tích thực hiện rộng nên kích

thƣớc ô lƣới lớn ảnh hƣởng phần nào đến độ chính xác và một số vấn đề về điều

kiện biên.

3. Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất tỉnh Bình Dƣơng do TS. Đặng Đình

Phúc (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) năm 2000. Mô hình này sử dụng

phần mềm Visual MODFLOW nhằm mô phỏng 3 tầng chứa nƣớc: QI-III, N22 và N2

1.

4

Kết quả đạt đƣợc là mực nƣớc hiện trạng của khu vực cùng với đó là các nguồn

hình thành trữ lƣợng NDĐ chủ yếu trong vùng. Nhƣng do số liệu quan trắc cung

cấp cho việc hiệu chỉnh mô hình còn ít nên có ảnh hƣởng tới độ chính xác của mô

hình.

4. Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất thành phố Hồ Chí Minh do KS. Ngô

Đức Chân (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam) năm 2001 (thuộc báo cáo “Quy

hoạch khai thác và sử dụng NDĐ vùng thành phố Hồ Chí Minh). Tác giả đã sử dụng

phần mềm GMS 3.0 để mô phỏng 3 tầng chứa nƣớc là: QI-III, N22 và N2

1.

5. Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất thành phố Hồ Chí Minh do Trung tâm

kỹ thuật hạt nhân TP. Hồ Chí Minh (KS. Nguyễn Thị Sinh) phối hợp với Liên đoàn

ĐCTV-ĐCCT miền Nam (KS. Ngô Đức Chân) năm 2001. Tác giả sử dụng phần

mềm Visual MODFLOW 2.8 để mô phỏng cho 3 tầng chứa nƣớc: QI-III, N22 và N2

1.

Cùng mô phỏng cho một khu vực, kết quả của hai mô hình đƣa ra không có sự sai

khác nhiều. Đây là những mô hình có số lƣợng lỗ khoan quan trắc nhiều (Mạng

quan trắc quốc gia, mạng quan trắc thành phố Hồ Chí Minh) nên việc hiệu chỉnh

cho kết quả có độ tin cậy cao. Tuy nhiên hai mô hình này cũng có hạn chế là thực

hiện trên diện tích khá hẹp nên phễu hạ thấp đã lan đến biên vì thế nghiệm bài toán

ở vị trí gần biên cuối thời gian tính toán kém thuyết phục do đó cần thiết phải điều

chỉnh điều kiện biên của mô hình.

6. Mô hình dòng nƣớc dƣới đất tỉnh Đồng Nai do TS. Đỗ Tiến Hùng và ThS.

Bùi Trần Vƣợng (Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam) năm 2004. Hai tác giả sử

dụng phần mềm Visual MODFLOW 2.8 để giải quyêt bài toán mô phỏng cho 2 tầng

chứa nƣớc: QI-III và N2. Tuy nhiên, thực tế cho thấy các mô hình đƣợc nêu ở trên mô

phỏng các tầng chứa nƣớc theo phân chia cũ không có tính phù hợp với kết quả mới

nghiên cứu của báo cáo "Phân chia địa tầng N - Q và nghiên cứu cấu trúc địa chất

đồng bằng Nam Bộ". Nhƣng hƣớng nghiên cứu và phƣơng pháp tiếp cận của các

báo cáo là tài liệu cần cho tác giả tham khảo và tìm hiểu áp dụng đúng đắn cho bài

toán của mình.

5

7. Năm 2009, ông Trần Ngọc Anh và các cộng sự đã công bố kết quả nghiên

cứu về khả năng áp dụng của mô hình Modflow trong tính toán và dự báo trữ lƣợng

nƣớc dƣới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị. Nhằm mục đích dự báo sự biến động

nƣớc dƣới đất, nhóm tác giả đã sử dụng mô hình Modflow với chuỗi số liệu về mƣa,

bốc hơi và mực nƣớc trên các sông 24 năm từ 1/1977 – 12/2000 để đánh giá (hiệu

chỉnh và kiểm định). Khu vực nghiên cứu đƣợc chia thành mạng lƣới các ô gồm

3808 ô (56 cột và 68 hàng) chuỗi số liệu quan trắc động thái của nƣớc dƣới đất từ

1/9/1983 - 31/8/1984 đƣợc dùng để hiệu chỉnh và kiểm định.

Kết quả đã khẳng định đƣợc tính ứng dụng cao của mô hình trong khu vực

nghiên cứu hay các khu vực tƣơng tự, tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng các bản

đồ mô dun dòng ngầm ứng với các thời kỳ khác nhau. Bên cạnh đó nghiên cứu đã

thành công mô tả cốt cao mực nƣớc và động thái của nƣớc dƣới đất, điều này đã tạo

tiền đề cho việc ứng dụng các mô dun còn lại của Modflow để tính toán và dự báo

nhiễm mặn, nhiễm bẩn của các tầng chứa nƣớc dƣới đất.

8. Năm 2012, Huỳnh Văn Hiệp và Trần Văn Tỷ đã công bố kết quả nghiên

cứu về đánh giá và dự báo tài nguyên nƣớc ngầm cho tỉnh Trà Vinh. Nhóm tác giả

đã sử dụng mô hình Modflow với chuỗi số liệu thu thập từ nhiều nguồn trong

khoảng thời gian từ năm 1997 – 2006 để đánh giá (hiệu chỉnh và kiểm định). Nhóm

tác giả đã chia khu vực nghiên cứu thành mạng lƣới các ô gồm 2025 ô lƣới (45 hàng

và 45 cột gồm 7 lớp) chuỗi số liệu dùng để hiệu chỉnh và kiểm định trong khoảng từ

01/04/2004 – 01/04/2006 đƣợc chia thành 24 bƣớc thời gian.

Kết quả cho thấy lƣu lƣợng nƣớc ở giếng khoan chảy ra bao giờ cũng ít hơn

lƣu lƣợng nƣớc chảy vào. Điều này có thể thấy đƣợc nếu tăng lƣu lƣợng lên đến

2015 thì lƣợng nƣớc dƣới đất ở tỉnh Trà Vinh vẫn đủ để cung cấp cho các khu công

nghiệp và khu dân cƣ. Kết quả nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ đặc điểm thủy

động lực của các tầng chứa nƣớc, làm cơ sở cho việc thiết lập mạng quan trắc động

thái nƣớc dƣới đất trong tƣơng lai.

9. Năm 2011 tác giả Nguyễn Thị Nguyệt đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ

khoa học về Đánh giá mức độ xâm nhập mặn do sử dụng quá mức nƣớc ngầm trong

6

vùng ven biển Nam Định. Tác giả đã sử dụng mô hình Modflow với chuỗi số liệu

thu thập từ nhiều nguồn trong khoảng thời gian từ năm 1995 đến năm 2008 để đánh

giá (hiệu chỉnh và kiểm định). Tác giả đã chia khu vực nghiên cứu thành các ô lƣới

với kích thƣớc mỗi ô là 500x500m với chuỗi số liệu từ năm 2000 đến năm 2008

dùng để hiệu chỉnh và kiểm định đƣợc chia thành 132 bƣớc thời gian.

Kết quả cho thấy trong vùng tồn tại 2 tầng chứa nƣớc có trữ lƣợng lớn là

tầng chứa nƣớc Holocen (qh) và tầng chứa nƣớc Pleistocen và cả 2 tầng này đều bị

nhiễm mặn, tiến hành xây dựng mô hình dự báo, từ kết quả dự báo tác giả đã đƣa ra

đƣợc các giải pháp phù hợp với điều kiện vùng nghiên cứu trong khai thác hợp lý và

bền vững tài nguyên nƣớc: khi khai thác nƣớc ở tầng chứa nƣớc qp nên chú ý đến

các công trình khai thác gần ranh giới mặn và nhạt của nƣớc dƣới đất; sử dụng nƣớc

ngầm hợp lý để giảm thiểu lƣợng khai thác; quy hoạch vùng khai thác nƣớc ngầm

an toàn.

1.1.2. Phương pháp nghiên cứu nước ngầm

Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam sử dụng rất nhiều phƣơng pháp nghiên

cứu nƣớc ngầm.

a. Công thức tính trữ lượng tĩnh tự nhiên

Trữ lƣợng tĩnh gồm trữ lƣợng tĩnh trọng lực và trữ lƣợng tĩnh đàn hồi. Trữ

lƣợng tĩnh trọng lực là lƣợng nƣớc chứa trong các lỗ hổng, khe nứt, hang hốc Kasrt

của đất đá chứa nƣớc và có khả năng thoát ra dƣới tác dụng của trọng lực. Trữ

lƣợng tĩnh trọng lực đƣợc đặc trƣng bởi hệ số nhả nƣớc trọng lực. Trữ lƣợng tĩnh

đàn hồi là lƣợng nƣớc sinh ra do khả năng đàn hồi của nƣớc và của đất đá chứa

nƣớc khi hạ thấp mực áp lực trong những tầng chứa có áp. Trữ lƣợng tĩnh đàn hồi

đƣợc đặc trƣng bởi hệ số nhả nƣớc đàn hồi.

Trữ lƣợng tĩnh đƣợc xác định bằng công thức:

Vtl = *V = tb*htb*F (đối với tầng chứa nƣớc không áp)

Vtl = *V = tb*mtb*F (đối với tầng chứa nƣớc có áp).

Trong đó : -hệ số nhả nƣớc trọng lực (có giá trị dao động từ 0 – 1 đơn vị),

V-thể tích đất đá chứa nƣớc (m3), htb-chiều dày trung bình của tầng chứa nƣớc

7

không áp (m), mtb-chiều dày trung bình tầng chứa nƣớc có áp (m), F-diện tích phân

bố của tầng chứa nƣớc (m2).

a) Tầng chứa nƣớc không áp b) Tầng chứa nƣớc có áp

Hình 1. Sơ đồ các tầng chứa nước có áp và không áp

Trong thực tế, các đơn vị chứa nƣớc thƣờng có diện phân bố phức tạp theo

không gian (mặt bằng và mặt cắt) nên việc xác định thể tích đất đá chứa nƣớc là rất

khó khăn. Đất đá cấu tạo nên các tầng chứa nƣớc là không đồng nhất dẫn đến hệ số

nhả nƣớc của đơn vị chứa nƣớc cũng biến đổi theo không gian. Trong thực tế, khi

tính trữ lƣợng tĩnh của nƣớc dƣới đất thƣờng trung bình hóa hệ số nhả nƣớc và thể

tích đất đá chứa nƣớc đƣợc xác định bằng giá trị trung bình của chiều dày tầng chứa

nƣớc và diện tích phân bố của chúng. Trong một số trƣờng hợp, khi có đầy đủ số

liệu thì trữ lƣợng tĩnh có thể đƣợc xác định chính xác hơn bằng phƣơng pháp sai

phân.

b. Phương pháp thực nghiệm

Xác định lượng nước ngầm từ trạm quan trắc thuỷ văn

Thực chất của phƣơng pháp này là coi lƣu lƣợng quan trắc đƣợc tại trạm thuỷ

văn là lƣợng nƣớc do nƣớc ngầm cung cấp. Khi trên lƣu vực mà trạm thuỷ văn

khống chế trải qua một thời gian không mƣa đủ dài. Cùng với một số điều kiện sau:

+ Lƣu vực trên mặt và lƣu vực dƣới đất trùng nhau

+ Sự tham gia của nƣớc ở các lƣu vực khác không có hoặc không đáng kể.

+ Không có sự mất mát sang các lƣu vực ngầm khác.

Ƣu điểm của phƣơng pháp là dễ làm, không cần đầu tƣ thêm mà có thể tận

dụng đƣợc các trạm thuỷ văn hiện có.

8

Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là chỉ có thể tính toán cho các lƣu vực

sông về cuối mùa kiệt, khí coi lƣợng mua trên lƣu vực bằng không. Phƣơng pháp

này khô thể hiện đƣợc sự phân bố nƣớc ngầm theo không gian.

Phương pháp khoan thăm dò

Phƣơng pháp này có thể áp dụng đƣợc trong mọi trƣờng hợp phân bố của

tầng chứa nƣớc, cho cả tầng chứa nƣớc có áp và không áp. Để xác định đƣợc trữ

lƣợng nƣớc dƣới đất trong trƣờng hợp này cần phải thành lập đƣợc bản đồ thủy

đẳng cao hoặc thủy đẳng áp của nƣớc dƣới đất (bản đồ mực nƣớc dƣới đất) và phải

xác định đƣợc hệ số thấm của tầng chứa nƣớc.

Tuy nhiên việc thành lập đƣợc các bản đồ này và xác định hệ số thấm thì đòi

hỏi khổi lƣợng lớn lỗ khoan hút nƣớc, đo mực nƣớc, thƣờng rất tốn kém. Đồng thời

bản đồ thủy đẳng cao, thủy đẳng áp thƣờng chỉ xác định trong 1 thời điểm nhất

định, do đó lƣu lƣợng dòng ngầm xác định đƣợc cũng chỉ là giá trị tại thời điểm đó,

không đại diện cho cả thời kỳ.

c. Phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn

Do tính phức tạp về điều kiện địa chất thuỷ văn và khả năng thực tế không

thể đánh giá định lƣợng các nguồn hình thành trữ lƣợng khai thác nƣớc dƣới

đất, trong nhiều trƣờng hợp ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp tƣơng tự địa chất

thuỷ văn trên cơ sở dựa vào những tài liệu về chế độ khai thác nƣớc dƣới đất ở

những khu có các công trình khai thác đang hoạt động (kể cả những tài liệu của các

khu đã thăm dò ti mỉ) áp dụng cho những khu nghiên cứu có các điều kiện tƣơng

tự.

Phƣơng pháp tƣơng tự địa chất thuỷ văn có thể đƣợc sử dụng:

- Để đánh giá trữ lƣợng khai thác nƣớc dƣới đất theo thông số tổng hợp đặc

trƣng cho toàn bộ qúa trình hình thành trữ lƣợng. Thông số đó có thể là môdun trữ

lƣơng khai thác đƣợc xác định theo tài liệu của các công trình lấy nƣớc tƣơng tự

đang hoạt động.

- Để xác định các thông số mà không thể xác định chính xác đƣợc theo tài

liệu thăm dò (hệ số nhả nƣớc trọng lực của đất đá nứt nẻ, hệ số thấm của các lớp

thấm nƣớc yếu ngăn cách).

9

- Để điều chỉnh và chọn sơ đồ tính toán.

Để đánh giá trữ lƣợng khai thác bằng phƣơng pháp tƣơng tự thì vấn đề quan

trọng bậc nhất là điều kiện địa chất thuỷ văn và các nguồn hình thành trữ lƣợng khai

thác nƣớc dƣới đất trên diện tích nghiên cứu và diện tích chuẩn phải giống nhau.

d. Phương pháp mô hình

Trong địa chất thuỷ văn, phƣơng pháp mô hình đƣợc ứng dụng để giải quyết

những nhiệm vụ cụ thể nhƣ: nghiên cứu địa chất thuỷ văn khu vực, nghiên cứu lý

thuyết, đánh giá trữ lƣợng nƣớc dƣới đất, nghiên cứu dịch chuyển khối lƣợng của

các chất nhiễm bẩn trong môi trƣờng nƣớc dƣới đất, quá trình truyền nhiệt trong

môi trƣờng nƣớc dƣới đất, các quá trình thấm mất nƣớc hồ đập, nghiên cứu đánh

giá lƣợng nƣớc chảy vào các khu mỏ...

Ƣu điểm quan trọng nhất của phƣơng pháp mô hình là thay vì nghiên cứu

trực tiếp đối tƣợng, chúng ta có thể phục hồi đƣợc trên các mô hình chuyên môn

những quá trình và hiện tƣợng khác nhau. Khi mô hình hóa, quá trình nghiên cứu

đƣợc thay bằng quá trình khác thiết lập đơn giản và rõ ràng hơn trong phòng thí

nghiệm hoặc trên máy tính. Sự thay thế đó có thể thực hiện đƣợc bởi vì có rất nhiều

quá trình đặc trƣng bởi cùng một phƣơng trình toán học. Sự tƣơng tự của các quá

trình là do sự thống nhất của thế giới vật chất và có cùng quy luật của chuyển động

vật chất.

e. Phương pháp chuyên gia

Phƣơng pháp này chính là các ý kiến của các chuyên gia giàu kình nghiệm

trong lĩnh vực thuỷ văn nƣớc dƣới đất. Các kinh nhiệm đƣợc lấy là những trao đổi

trong suốt quá trình nghiên cứu và tại buổi hội thảo.

f. Phương pháp kế thừa

Trong vùng đã đƣợc thực hiện nhiều các nghiên cứu chuyên môn về địa chất,

địa chất thuỷ văn do Cục Địa Chất và Khảo Sát Việt Nam và nhiều cơ quan khác.

1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.2.1. Vị trí địa lý

Hà Tĩnh thuộc vùng duyên hải Bắc Trung Bộ, có tọa độ địa lý từ

17°53'50’’N đến 18°45'40’N và từ 105°05'50’’E đến 106°30’20’’E. Phía Bắc giáp

10

tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Tây giáp tỉnh Bôlikhămxay và

Khăm Muộn của Lào, phía Đông giáp biển Đông, có cụm cảng nƣớc sâu Vũng Áng

- Sơn Dƣơng, khu kinh tế Vũng Áng. Đặc biệt, Hà Tĩnh có đƣờng bờ biển dài hơn

137 km với diện tích thềm lục địa khoảng 18.400 km2

và có 04 cửa sông là Cửa Hội,

Cửa Sót, Cửa Nhƣợng và Cửa Khẩu (Hình 2).

Hình 2. Bản đồ hành chính tỉnh Hà Tĩnh [5]

Hà Tĩnh có 12 đơn vị hành chính cấp huyện, gồm: thành phố Hà Tĩnh, thị xã

Hồng Lĩnh và 10 huyện: Nghi Xuân, Đức Thọ, Hƣơng Sơn, Hƣơng Khê, Vũ Quang,

Lộc Hà, Can Lộc, Thạch Hà, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh, có 262 đơn vị hành chính cấp xã

gồm 235 xã, 15 phƣờng và 12 thị trấn [12].

Theo số liệu kiểm kê đất đai năm 2010 thì diện tích đất tự nhiên của tỉnh Hà

Tĩnh là 5,997.18 km2, chiếm 1.81% diện tích cả nƣớc, là tỉnh có diện tích đứng thứ

23/63 tỉnh, thành phố. Dân số hơn 1.2 triệu ngƣời.

1.2.2. Địa hình khu vực Hà Tĩnh

Nằm ở phía đông dãy Trƣờng Sơn, Hà Tĩnh có địa hình hẹp và dốc, nghiêng

từ tây sang đông (độ dốc trung bình 1,2% có nơi 1,8%) và bị chia cắt mạnh bởi các

sông suối nhỏ của dãy Trƣờng Sơn, có nhiều dạng địa hình chuyển tiếp, xen kẽ lẫn

11

nhau, mật độ sông suối vào khoảng 0.87¸0.9 km/km2. Địa hình đồi núi chiếm 80%

diện tích của tỉnh, phía Tây là núi cao kế tiếp là miền đồi bát úp, rồi đến dải đồng

bằng nhỏ hẹp (độ cao trung bình 5m) và cuối cùng là các bãi cát ven biển.

Địa hình núi cao chiếm 45% diện tích tự nhiên, phân bố ở Hƣơng Sơn,

Hƣơng Khê, Kỳ Anh, Vũ Quang độ cao trung bình 1.500m), phân hóa phức tạp và

bị chia cắt mạnh, hình thành các vùng sinh thái khác nhau. Ở phía Tây có đỉnh Rào

Cỏ cao 2,235m, là sự kéo dài của dãy Pu Lai Leng. Sƣờn Đông của Rào Cỏ bao

trùm diện tích khá rộng của Nghệ An và Hà Tĩnh, kéo dài tới thung lũng Hƣơng

Khê. Dãy Rào Cỏ đƣợc cấu tạo bởi đá granit, có lớp vỏ phong hóa khá dày.

Vùng đồi, trung du: là dạng địa hình chuyển tiếp giữa núi cao và đồng bằng,

chạy dọc theo đƣờng QL15, đƣờng Hồ Chí Minh bao gồm các xã vùng thấp của

huyện Hƣơng Sơn và các xã phía Tây huyện Đức Thọ, Can Lộc, Lộc Hà, Thạch Hà,

Cẩm Xuyên và Kỳ Anh, chiếm 25% diện tích tự nhiên. Địa hình vùng này có dạng

xen lẫn giữa các đồi có độ cao trung bình và thấp với đất ruộng, bãi không bằng

phẳng. Thành phần thạch học chủ yếu là đá trầm tích biến chất, đá macma xâm

nhập, các đá phun trào từ axít đến bazơ bị phong hoá mạnh.

Vùng đồng bằng: là vùng tiếp giáp giữa đồi núi và dải ven biển, nằm hai bên

QL 8A và QL 1A, bao gồm các xã giữa các huyện Đức Thọ, Can Lộc, Lộc Hà, TX

Hồng Lĩnh, Thạch Hà, TP Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên và Kỳ Anh, chiếm 17.3% diện tích

đất tự nhiên. Vùng này có địa hình tƣơng đối bằng phẳng do quá trình tích tụ phù sa

của các sông và các sản phẩm của vỏ phong hoá trên các thành hệ trầm tích và đá

xâm nhập, phun trào có tuổi Pecmi Triat (P-T).

Vùng ven biển: nằm phía Đông QL 1A và chạy dọc theo bờ biển hơn 100km

là các bãi cát, trong đó có một số bãi có giá trị về du lịch (Thiên Cầm, Xuân

Thành…) và có 4 cửa sông đổ ra biển. Dạng địa hình này chiếm 12.7% diện tích đất

tự nhiên, phân bố ở các xã phía Đông huyện Cẩm Xuyên, Thạch Hà, Kỳ Anh, Nghi

Xuân, Lộc Hà đƣợc hình thành bởi các trầm tích có nguồn gốc lục địa dọc ven biển

có các dãy đụn cát có độ cao khác nhau. Thành phần trầm tích chủ yếu là cát, cát sét

có chứa hàm lƣợng Ilmenite khá giàu có nơi tạo thành mỏ công nghiệp.

12

1.2.3. Đặc điểm địa chất thủy văn

Bản đồ địa chất thủy văn tỉ lệ 1:200.000 tỉnh Hà Tĩnh năm 2014 đƣợc thu

thập từ Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nƣớc Quốc gia

Hình 3. Bản đồ địa chất khu vực nghiên cứu

13

Vùng ven biển Hà Tĩnh tồn tại ba tầng chứa nƣớc chính thuộc các trầm tích

Đệ tứ là tầng Holocen thƣợng (qh2), Holocen hạ (qh1) và tầng Pleistocen (qp). [5]

- Tầng chứa nƣớc qh2: phân bố thành dải kéo dài theo bờ biển từ huyện Nghi

Xuân đến huyện Kỳ Anh, có chiều rộng từ 1 - 2km đến 5 - 6km, diện phân bố

khoảng trên 500km2. Thành phần đất đá chứa nƣớc là cát hạt mịn (nhỏ) đến thô

(lớn), chiều dày tầng này tăng dần về phía biển đến độ sâu 25m, trung bình 13m.

Đây là tầng chứa nƣớc không áp, mức độ chứa nƣớc từ trung bình đến nghèo (lƣu

lƣợng trong khoảng 5 – 0.5l/s), gƣơng nƣớc có xu hƣớng lặp lại bề mặt địa hình.

Mực nƣớc ngầm thƣờng gặp ở độ sâu 4 - 5m, nƣớc vận động ra hai phía, phía Đông

thoát ra biển và phía Tây chảy ra hệ thống sông suối địa phƣơng. Động thái nƣớc

dƣới đất chịu tác động của thủy triều, biên độ có thể đạt tới 0.5m, ngoài ra, chúng

còn biến đổi theo mùa, chênh lệch mực nƣớc giữa mùa mƣa và mùa khô từ 0.3 –

5.2m.

- Tầng chứa nƣớc qh1: đất đá chứa nƣớc gồm các trầm tích hạt thô có nguồn

gốc sông (aQ21-2), biển - đầm - lầy (mbQ21-2), sông - biển (amQ21-2) và biển

(mQ21-2), thành phần đa dạng: cát hạt mịn, hạt trung, hạt thô có chứa nhiều di tích

hữu cơ, có nơi phần đáy lớp gặp sạn, sỏi. Thƣờng trong các lỗ khoan ở vùng đồng

bằng bắt gặp các lớp cát, bùn cát, bùn sét nằm xen kẽ nhau với chiều dày một vài

mét đến 5 - 6m. Tuy nhiên, tại phía Đông đƣờng 1A thuộc địa phận các xã Thạch

Hội (Thạch Hà), Cẩm Hòa, Cẩm Yên, Cẩm Nam, Cẩm Long, Cẩm Phúc (Cẩm

Xuyên) đã phát hiện lớp cát khá dày đạt tới 20m. Tầng chứa nƣớc không lộ trên

mặt, bị phủ hoàn toàn bởi các thành phần hạt mịn hơn nhƣ sét, sét pha phía trên và

nằm trực tiếp trên tầng sét loang lổ bị laterit hoá rất mạnh của hệ tầng Yên Mỹ.

Tầng chứa nƣớc phân bố rộng rãi, bắt gặp ở nhiều nơi nhƣng phát triển không liên

tục mà tạo thành những thấu kính hoặc những dải riêng biệt, có diện tích khác nhau.

Vùng trung tâm đồng bằng ở Cẩm Xuyên, Thạch Hà là nơi có có tầng chứa nƣớc

qp1 lớn hơn cả và bề dày cũng lớn hơn, phân bố ở độ sâu từ 0.5 – 9.0m, chiều dày

trung bình khoảng 20m. Lƣu lƣợng các lỗ khoan trong tầng chứa nƣớc đạt từ dƣới

0.5l/s đến 5l/s, đƣợc xếp vào loại nghèo nƣớc. Nguồn cung cấp cho tầng là nƣớc

14

mƣa (đƣợc thấm xuyên qua các lớp cách nƣớc yếu và qua các giếng dân đào) và từ

các sông suối, các tầng chứa nƣớc có quan hệ, các nơi tiếp xúc của tầng với các tầng

chứa nƣớc khe nứt đá gốc ở vùng ven rìa. Miền thoát là các sông suối, các tầng

chứa nƣớc liền kề và các tầng chứa nƣớc nằm dƣới. [10]

- Tầng chứa nƣớc qp: đất đá chứa nƣớc gồm các tập hợp hạt thô có nguồn

gốc sông (aQ12-3), sông - biển (amQ11-2). Thành phần gồm các hạt nhỏ, trung thô

(lớp trên) và cuội, sỏi, sạn (lớp dƣới). Phần lớn diện phân bố bị phủ bởi các trầm

tích trẻ hơn. Nhiều nơi nằm trực tiếp lên nền đá gốc. Nó phân bố khá rộng rãi trong

vùng nhƣng không liên tục mà tạo thành những khu, những dải riêng có diện tích

khác nhau. Tầng qp đƣợc tạo thành trong những lòng chảo, những thung lũng rộng

ở vùng đồng bằng và dọc theo các sông, suối cổ ở địa bàn Hà Tĩnh. Độ sâu bắt gặp

tầng chứa nƣớc nhỏ nhất 6,0m tại lỗ khoan BV207 (vùng Bãi Vọt), lớn nhất 55.20m

ở lỗ khoan V121 và 61,70m ở lỗ khoan V122 (vùng Xuân Viên). Chiều dày nhỏ

nhất 3.0m ở lỗ khoan HK30 (thành phố Hà Tĩnh); lớn nhất 33.5m ở lỗ khoan HK28

(Thạch Long). Lƣu lƣợng các lỗ khoan từ dƣới 0.5l/s đến 13.73l/s, trung bình đạt

5l/s. Tầng qp đƣợc xếp vào loại chứa nƣớc trung bình. Nguồn cung cấp cho tầng là

nƣớc mƣa, sông suối, các tầng chứa nƣớc đá gốc tiếp xúc ở bên sƣờn, các tầng chứa

nƣớc nằm trên thông qua các “cửa sổ” ĐCTV. Miền thoát là sông, biển. [10]

1.2.4. Đặc điểm khí tượng

a. Nhiệt độ

Nhiệt độ năm trung bình 240C tại trạm Hà Tĩnh. Các tháng chịu ảnh hƣởng

của gió Tây khô nóng, nhiệt độ trung bình tháng VII tại trạm Hà Tĩnh là 29.70C và

tại trạm Kỳ Anh là 28.70C. [5]

Nhiệt độ thấp nhất đo đƣợc là 6.80C tại Hà Tĩnh và 6.9

0C tại Kỳ Anh (ngày

2/1/1974).

Bảng 1: Nhiệt độ trung bình tháng năm tại trạm Hà Tĩnh (1960-2014)

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XI Năm

17.6 18.5 20.8 24.8 27.9 29.6 29.7 28.7 26.9 24.5 21.7 18.7 24

15

b. Độ ẩm

Độ ẩm tƣơng đối trung bình năm đạt 85% tại trạm Hà Tĩnh. Độ ẩm thấp nhất

xảy ra vào các tháng có gió Tây khô nóng - tháng VII và đạt 70% ở Kỳ Anh, 74% ở

Hà Tĩnh. Độ ẩm cao nhất xảy ra vào các tháng cuối mùa đông. Khi có mƣa phùn

hoặc các tháng mùa mƣa và đạt 90 92%. [521]

Bảng 2: Độ ẩm trung bình tháng năm tại trạm Hà Tĩnh (1960 – 2014)


90.1 91.6 90.7 85.9 80.7 74.9 73.7 79.4 85.9 88.2 87.9 88.2 85

c. Bốc hơi

Bốc hơi Piche trung bình năm đạt 842mm tại Hà Tĩnh, 1.007mm tại Kim

Cƣơng, 1.161mm tại Kỳ Anh. Lƣợng bốc hơi lớn xảy ra vào tháng VII với lƣợng

bốc hơi trung bình tháng đạt từ 120140mm. Tháng II có lƣợng bốc hơi nhỏ nhất từ

27 34mm. [5]

Bảng 3: Tổng lượng bốc hơi tháng tại trạm Hà Tĩnh (1959 – 2014)


36.6 29.7 36.9 56.8 99.7 127.3 139.2 100.2 64.3 56.6 48.8 46.1 842.1

d. Gió, bão

Tốc độ gió trung bình năm 2.3 m/s tại Kỳ Anh, 1.5 m/s tại Hà Tĩnh, 1.6 m/s

tại Hƣơng Khê. Tốc độ gió lớn nhất khi có bão đạt 48 m/s ngày 8/X/1964, 40m/s tại

Hà Tĩnh. Vùng núi cao ảnh hƣởng của bão giảm đi tốc độ gió lớn nhất đạt từ 25

30 m/s. Hƣớng gió mùa đông là hƣớng Đông Bắc, mùa hè thịnh hành gió Tây Nam

hoặc gió Đông Nam. Gió mùa Tây Nam với đặc trƣng khô nóng hoạt động chủ yếu

vào tháng 4 đến tháng 8, hai tháng nóng là tháng 6, 7. Tốc độ gió bình quân đạt (2 -

3) m/s. Gió mùa Đông Bắc với đặc trƣng ẩm, lạnh hoạt động chủ yếu vào tháng 11

đến tháng 3. Tốc độ gió thƣờng đạt mức 10m/s đến 15m/s. [5]

Bảng 4: Tốc độ gió trung bình tháng năm trạm Hà Tĩnh (1971 – 2014)


1.4 1.3 1.2 1.3 1.5 1.6 1.7 1.4 1.4 1.8 1.7 1.6 1.5

16

e. Mưa

Hà Tĩnh có lƣợng mƣa năm khá phong phú, lƣợng mƣa trung bình năm đạt

từ 2,300 3,000mm. Những vùng mƣa lớn nhƣ Kỳ Lạc, Kỳ Anh lƣợng mƣa đạt

3,220mm. Những tâm mƣa lớn thƣợng nguồn sông Ngàn Phố, Ngàn Sâu, Rào Trổ,

Hoành Sơn có năm lƣợng mƣa năm đạt 4,586 mm năm 1978 ở Bàu Nƣớc, 4,386mm

tại Kỳ Anh năm 1990, 4,450 mm năm 1990 tại Kỳ Lạc. [5]

Mùa mƣa bắt đầu từ tháng VIII tới tháng XI. Tuy nhiên tháng V, VI có mƣa

Tiểu mãn gây ra lũ tiểu mãn. Lƣợng mƣa mùa mƣa đạt 65 - 70% lƣợng mƣa năm,

còn lại là mùa khô.

Bảng 5: Lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm tại các trạm

Trạm Yếu

tố I II III IV V VI VII

VII

I IX X XI XII NĂM

Đại Lộc

(1959-

2014)

X

(mm) 29.9

24.

2

35.

3

55.

9

126.

8

130.

4

106.

3

191.

4

510.

6

547.

9

185.

1 59.9 2003.8

K% 1.49 1.2

1

1.7

6

2.7

9 6.33 6.51 5.30 9.55

25.4

8

27.3

4 9.24 2.99 100.0

Thạch

Đồng

(1981 –

2014)

X

(mm) 84.0

49.

8

52.

9

56.

1

145.

3

125.

8 84.5

229.

6

452.

2

729.

1

241.

1

146.

6 2397.1

K% 3.50 2.0

8

2.2

1

2.3

4 6.06 5.25 3.52 9.58

18.8

7

30.4

1

10.0

6 6.11 100.0

Hà Tĩnh

(1958 –

2014)

X

(mm) 99.0

60.

3

61.

0

70.

4

158.

4

147.

2

106.

0

237.

3

522.

8

728.

7

311.

2

156.

8 2659.1

K% 3.72 2.2

7

2.2

9

2.6

5 5.96 5.54 3.99 8.92

19.6

6

27.4

0

11.7

0 5.90 100.0

Cẩm

Xuyên

(1960 –

2014)

X

(mm)

102.

7

73.

3

67.

4

61.

0

141.

3

105.

5 94.9

237.

0

521.

8

791.

2

334.

3

173.

4 2703.8

K% 3.80 2.7

1

2.4

9

2.2

5 5.23 3.90 3.51 8.77

19.3

0

29.2

6

12.3

6 6.41 100.0

Bầu Nƣớc

(1963-

2014)

X

(mm)

148.

2

91.

3

63.

4

67.

3

122.

3 92.4 82.8

204.

2

550.

7

741.

4

387.

0

224.

9 2775.8

K% 5.34 3.2 2.2 2.4 4.41 3.33 2.98 7.36 19.8 26.7 13.9 8.10 100.0

17

f. Ảnh hưởng của khí hậu

Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, Hà Tĩnh là tỉnh chịu ảnh hƣởng lớn

của khí hậu chuyển tiếp của miền Bắc và miền Nam, với đặc trƣng khí hậu nhiệt đới

điển hình của miền Nam và có một mùa đông giá lạnh của miền Bắc, nên thời tiết,

khí hậu ở Hà Tĩnh rất khắc nghiệt. Hàng năm, Hà Tĩnh có hai mùa rõ rệt:

- Mùa mƣa:

Mƣa trung bình hằng năm từ 2500 mm đến 2650 mm. Mùa mƣa từ tháng 3

đến tháng 10, lƣợng mƣa chiếm 75% tổng lƣợng mƣa cả năm.

- Mùa hè:

Từ tháng 4 đến tháng 10, đây là mùa nắng gắt, có gió Tây Nam (thổi từ Lào)

khô, nóng, lƣợng bốc hơi lớn nhất là từ tháng 05 đến tháng 08. Nhiệt độ trung bình

thàng từ 24.70 (tháng 4) đến 32.9

0 (tháng 6). Nhiệt độ cao nhất có thể lên đến 38.5

0 -

400.

Trong 5 năm qua (2011 - 2015), khí hậu Hà Tĩnh có những diễn biến phức

tạp hơn so với giai đoạn 2006 - 2010. Sự phức tạp của thời tiết, khí hậu đƣợc thể

hiện trên nhiều đặc trƣng:

* Về nhiệt độ: Nền nhiệt độ có xu thế tăng lên rõ rệt, kể từ năm 1959 đến

năm 2010 nhiệt độ trung bình năm tại khu vực Hà Tĩnh tăng lên khoảng ≈ 10. Nhìn

chung, nhiệt độ mùa Hè tăng nhanh hơn mùa Đông, những năm gần đây (2011 -

2014) nhiệt độ trung bình tăng lên so với thập kỷ 2001 - 2010 khoảng 0.30.

* Về lƣợng mƣa: Xu thế biến đổi lƣợng mƣa trung bình năm trên địa bàn tỉnh

khá rõ rệt theo các thời kỳ và các vùng khác nhau. Lƣợng mƣa trung bình (2011 -

9 8 3 4 1 4

Cẩm

Nhƣợng

(1959-

2014)

X

(mm)

139.

1

82.

5

62.

4

58.

9

137.

4

103.

6 90.8

209.

0

532.

5

734.

6

372.

5

219.

6 2742.9

K% 5.07 3.0

1

2.2

8

2.1

5 5.01 3.78 3.31 7.62

19.4

1

26.7

8

13.5

8 8.00 100.0

Đò Điểm

(1978 –

2014)

X

(mm) 63.9

41.

8

53.

3

52.

1

144.

5

143.

9 95.5

258.

8

536.

0

807.

5

223.

6

107.

4 2528.2

K% 2.53 1.6

5

2.1

1

2.0

6 5.71 5.69 3.78

10.2

4

21.2

0

31.9

4 8.84 4.25 100.0

18

2014) so với thời kỳ (1959 - 2010) hầu khắp các khu vực thiếu hụt (3 - 7%). Lƣợng

mƣa trung bình giai đoạn 2006 - 2010 là 182.4 mm, trong khi đó lƣợng mƣa trung

bình giai đoạn 2011 - 2015 là 191,9 mm.

Ngoài ra còn có sự thay đổi đáng kể về độ ẩm, lƣợng bốc hơi...và sự xuất

hiện bất thƣờng với tần suất dày hơn, cƣờng độ mạnh hơn, di chuyển phức tạp của

các cơn bão, áp thấp nhiệt đới do tác động của sự biến đổi khí hậu

1.2.5. Mạng lưới sông ngòi và hệ thống trạm thủy văn

Thành phố Hà Tĩnh phía Bắc và Tây Bắc có sông Cày, phía Nam và Đông

Nam có sông Rào Cái bao lấy Thành phố, phía Đông Bắc có sông Nghèn (Hộ Độ).

Cả ba con sông (sông Cày, Rào Cái, Hộ Độ) hợp lƣu đổ ra Cửa Sót. Giữa có sông

đào (còn gọi là sông Cụt -Tân Giang), thông với Hào Thành. (Hình 3) [5].

Hình 4: Mạng lưới trạm thủy văn tỉnh Hà Tĩnh [5]

Ngoài hệ thống sông ngòi, thành phố có nhiều ao, hồ, đập, hói, bàu nhƣng

phần lớn ao, hồ nhỏ. Hồ Thành, Dâu, Xã Tắc, Bồng Sơn, Bảy Mẫu, Nhà Hát, Hào

Thành, hồ nuôi tôm Đồng Hà 44 ha (đƣợc đào từ trƣớc năm 1955, thuộc xã Trung

Tiết cũ, nay là xã Thạch Hƣng); hồ nƣớc ngọt sinh thái Đập Lỗ 18 ha ở xã Thạch

Hƣng, Rào, hói ở Văn Yên, hồ huyện (Đại Nài), Bàu Rạ (phƣờng Hà Huy Tập)...

19

Hồ Dâu hiện nay phần lớn diện tích đã bị lấp. Hiện nay, toàn bộ hồ Bồng Sơn đƣợc

đào nối tiếp thành hồ công viên trung tâm có chiều dài gần 1km, lòng hồ rộng, vị trí

thoáng đẹp, có cầu bắc qua.

Bên cạnh hệ thống sông ngòi, ao hồ, Thành phố còn có hệ thống kênh mƣơng

khá dày đặc thoát nƣớc cho các cánh đồng ngoại ô nhƣ Kênh N1-9, kênh N7, N9…

Hệ thống kênh mƣơng này thuộc hệ thống thủy nông Kẻ Gỗ chạy dọc theo suốt

chiều dài đô thị. Là địa bàn có tám phƣờng, xã nằm gần các triền sông với tổng

chiều dài hơn 33 km. Cùng với tuyến đê ngăn mặn của xã thạch Hạ, tuyến đê này

kéo dài qua xã Thạch Trung lên phƣờng Thạch Linh theo sông Cày ngƣợc lên Đập

Vịt, Cầu Đông.

Sông Cụt: còn gọi là sông Tân Giang, đƣợc đào từ thời nhà Nguyễn, niên

hiệu Khải Định thứ 7 (1922). Phần hạ lƣu (tính từ Cầu Vồng đi xuống giáp với sông

Đò Hà) dài 2km, phần thƣợng lƣu lên đến chợ tỉnh dài khoảng 1km. Sông Cụt sát

chợ tỉnh, qua sông Cụt có cầu gọi là cầu Vồng.

Sông Rào Cái (hay sông Ngàn Mọ): là một trong những con sông lớn của

tỉnhHà Tĩnh, bắt nguồn từ vùng rừng núi phía Tây Cẩm Xuyên tiếp giáp với Hƣơng

Khê (có tài liệu viết bắt nguồn từ núi Cúc Thảo) đổ về Ngàn Mọ - Kẻ Gỗ (nay là hồ

Kẻ Gỗ).

Sông chảy qua địa bàn 10 xã thuộc hai huyện Cẩm Xuyên, Thạch Hà và

thành phố Hà Tĩnh (xã Cẩm Mỹ, Cẩm Duệ, Cẩm Thạch, Cẩm Thành – huyện Cẩm

Xuyên ; xã Thạch Điền, Thạch Lâm, Thạch Tân, Đại Nài, Tƣợng Sơn, Thạch Lạc –

huyện Thạch Hà và xã Thạch Hƣng, Thạch Bình, Thạch Đồng, Thạch Môn, thành

phố Hà Tĩnh).

Chiều dài sông là 74 km, nhƣng tính từ cửa sông đến tuyến đập chính là 29 km,

đến trạm thủy văn Kẻ Gỗ là 24.4 km. Độ dốc bình quân tính từ cửa Sót đến tuyến đập

chính của hồ Kẻ Gỗ là 0.23%, đến trạm thủy văn Kẻ Gỗ là 0.22%. diện tích lƣu vực

sông tính đến trạm thủy văn Kẻ Gỗ là 230km2, đến tuyến đập chính là 223km

2. Giới

hạn tối đa ảnh hƣởng của thủy triều khoảng 24 km tính từ cửa sông lên.

Sông Cày: bắt nguồn từ dãy Trà Sơn, theo hƣớng tây nam – đông bắc qua thị

trấn Cày - huyện Lỵ Thạch Hà rồi đổ về sông Đò Điệm. Phần từ cầu Sú trở lên qua

http://vi.wikipedia.org/wiki/S%C3%B4ng

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%89nh_Vi%E1%BB%87t_Nam

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%89nh_Vi%E1%BB%87t_Nam

20

cầu Đông, ngƣợc thƣợng nguồn, dân địa phƣơng quen gọi là sông cầu Đông. Sông

cầu Đông (thƣợng lƣu sông Cày), bắt nguồn từ hàng trăm con khe, suối nhỏ trên

dãy Trà Sơn. Để hợp lƣu thành sông cầu Đông, phải kể đến ba nhánh chính:

Sông Cày tƣơng dối ngắn, khoảng cách từ hạ lƣu đến dãy Trà Sơn lại không

xa nên sông có độ dốc lớn, lòng sông thƣờng hẹp và sâu, nhất là phần thƣợng

nguồn. Lƣu vực sông Cày trải dài từ bắc Đập Bún vào đến tận Thạch Hƣơng, nên

chỉ cần vài trận mƣa nguồn lớn thì nƣớc đã cuồn cuộn chảy về đục ngầu, có khi còn

cuốn theo cả cành khô, củi mục từ thƣợng nguồn xuống. Bởi vậy phần thƣợng lƣu

rất dễ bị ngập úng, gây thiệt hại cho mùa màng và trở ngại cho giao thông đi lại.

Phần hạ lƣu lại phải có đê bao để vừa ngăn mặn, vừa ngăn lũ lụt.

Sông Nghèn: là phân lƣu cấp 1 của hệ thống sông Cả. Lƣu vực sông Nghèn

phát triển đều trên hai dãy núi Hồng Lĩnh và Trà Sơn. Tổng diện tích lƣu vực sông

Nghèn trong vùng nghiên cứu là 586 km2. Mùa kiệt đoạn sông này chủ yếu do triều

biển hoạt đông, mùa lũ mới có dòng chảy. Từ cầu Nghèn đến cửa sông, mặt cắt

đƣợc mở rộng và đáy đƣợc khơi sâu.

Sông Nghèn là con sông có nhiều chức năng đối với vùng Bắc Hà Tĩnh, nó là

con sông thoát lũ, trục tiêu úng, cấp nƣớc và là trục giao thông thủy chính của vùng.

Trên các nhánh suối thuộc lƣu vực sông Nghèn, các hồ chứa nƣớc phục vụ tƣới

đã phần nào giúp làm tăng độ ẩm đất, giảm lũ sƣờn dốc cho các tiểu lƣu vực này.

Sông Rác: bắt nguồn từ dãy núi Tây Bắc của huyện Kỳ Anh, chảy theo

hƣớng Tây Nam Đông Bắc rồi đổ vào cửa Nhƣợng. Diện tích lƣu vực sông 137km2,

chiều dài 38km, mật độ lƣới sông 0.75km2. Đƣợc hình thành từ vùng núi các xã Kỳ

Tân, Kỳ Tây, Cẩm Sơn, Cẩm Thịnh, Cẩm Lạc và đổ ra Cửa Nhƣợng. Sông đƣợc hình

thành từ nhiều nhánh nhỏ nhƣ sông Gia Hội, Sông Rác, sông Quèn. Trên sông Rác đã

xây dựng hồ chứa nƣớc Sông Rác, đây là công trình quan trọng để phát triển kinh tế

Bắc Kỳ Anh. Vì vậy, việc bảo đảm an toàn hồ chứa mùa lũ cũng rất quan trọng.

Sông Gia Hội: Lƣu vực có diện tích 290km2, chiều dài dòng chính 31km, bắt

đầu từ Cẩm Thành (chi lƣu sông Rào Cái) qua máng Rào Na đến nhập lƣu với sông

Rác tại Cẩm Lộc.

21

Bảng 6: Bảng tổng hợp các đặc trưng lưu vực sông

Tên sông F

(km2)

Lsông

(km)

Jlv

(%) Hệ số uốn khúc

Mật độ lƣới sông

(km/km2)

S. Rào Cái 516 74 7.1 1.4 1.13

Sông Rác 137 38 13.2 1.43 0.75

Sông Nghèn 556 60 2.2 1.56 1.08

Sông Gia Hội 290 31.0 3.8 2.04 0.7

Sông Cày 94 24.0 18,8 1.72

1.3. Tổng quan về biến đổi khí hậu

1.3.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng trên thế giới

BĐKH ngày càng có những tác động trực tiếp lên hệ sinh thái và ảnh hƣởng

đến cuộc sống của con ngƣời. Trƣớc tình hình trên, thế giới liên tục kêu gọi các

hành động ứng phó với BĐKH nhằm khắc phục hậu quả do BĐKH gây ra và điều

chỉnh nhằm thích ứng với sự thay đổi này. Các trung tâm nghiên cứu về BĐKH đã

đƣợc thành lập với sự tham gia đóng góp của các chuyên gia đầu ngành. Tiêu biểu

là Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate

Change – IPCC). IPCC đã xuất bản hàng loạt các báo cáo kỹ thuật liên quan đến

BĐKH, tiêu biểu là 5 báo cáo đánh giá tổng hợp gồm : Báo cáo đánh giá IPCC thứ

nhất năm 1990 (FAR); Báo cáo đánh giá IPCC thứ 2 năm 1995: Biến đổi khí hậu

(SAR); Báo cáo đánh giá IPCC thứ 3 năm 2001: Biến đổi khí hậu (TAR); Báo cáo

đánh giá IPCC thứ 4 năm 2007: Biến đổi khí hậu (AR4); Báo cáo đánh giá IPCC

thứ 5 năm 2014 [11]

Sự nóng lên của hệ thống khí hậu toàn cầu là rất rõ ràng với biểu hiện của sự

tăng nhiệt độ không khí và đại dƣơng, sự tan băng diện rộng và qua đó là mức tăng

mực nƣớc biển trung bình toàn cầu.

Các quan trắc cho thấy rằng nhiệt độ tăng trên toàn cầu và tăng nhiều hơn ở

các vĩ độ cực Bắc. Trong 100 năm qua (1906 – 2005), nhiệt độ trung bình toàn cầu đã

tăng khoảng 0.74OC, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so

với 50 năm trƣớc đó (Hình 1).

22

Hình 5. Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình

Trên phạm vi toàn cầu lƣợng mƣa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 30OB thời

kỳ 1901–2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa những năm 1970 (Hình 2). Ở

khu vực nhiệt đới, mƣa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7.5% cho cả

thời kỳ 1901–2005. Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lƣợng mƣa tăng lên rõ rệt ở

miền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á. Tần số mƣa lớn tăng

lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lƣợng mƣa có xu thế giảm đi (IPCC, 2010).

Sự nóng lên của hệ thống khí hậu đã rõ ràng đƣợc minh chứng thông qua số

liệu quan trắc ghi nhận sự tăng lên của nhiệt độ không khí và nhiệt độ nƣớc biển

trung bình toàn cầu, sự tan chảy nhanh của lớp tuyết phủ và băng, làm tăng mực nƣớc

biển trung bình toàn cầu (IPCC, 2007).

Theo các nhà khoa học về biến đổi khí hậu toàn cầu và nƣớc biển dâng cho

thấy, đại dƣơng đã nóng lên đáng kể từ cuối thập kỷ 1950. Các nghiên cứu từ số liệu

quan trắc trên toàn cầu cho thấy, mực nƣớc biển trung bình toàn cầu trong thời kỳ

1961 - 2003 đã dâng với tốc độ 1.8 0.5 mm/năm, trong đó, đóng góp do giãn nở

nhiệt khoảng 0.42 0.12 mm/năm và tan băng khoảng 0.70 0.50 (IPCC, 2007).

Nghiên cứu cập nhật năm 2009 cho rằng tốc độ mực nƣớc biển trung bình toàn cầu

dâng khoảng 1.8 mm/năm (Chuch và White, 2009).

23

Hình 6. Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới

Hình 7. Xu thế biến động mực nước biển trung bình tại các trạm toàn cầu

1.3.2. Tổng quan về biến đổi khí hậu và nước biển dâng ở Việt Nam

Ở Việt Nam, xu thế biến đổi của nhiệt độ và lƣợng mƣa là rất khác nhau trên

các vùng trong 50 năm qua. Nhiệt độ có xu thế tăng ở hầu hết các trạm quan trắc,

tăng nhanh trong những thập kỷ gần đây. Trung bình cả nƣớc, nhiệt độ trung bình

năm thời kỳ 1958-2014 tăng khoảng 0.62oC, riêng giai đoạn (1985-2014) nhiệt độ

tăng khoảng 0,42oC [1]

Nhiệt độ tại các trạm ven biển và hải đảo có xu thế tăng ít hơn so với các

24

trạm ở sâu trong đất liền. Có sự khác nhau về mức tăng nhiệt độ giữa các vùng và

các mùa trong năm. Nhiệt độ tăng cao nhất vào mùa đông, thấp nhất vào mùa xuân.

Trong 7 vùng khí hậu, khu vực Tây Nguyên có mức tăng nhiệt độ lớn nhất, khu vực

Nam Trung Bộ có mức tăng thấp nhất. Theo số liệu quan trắc thời kỳ 1961-2014,

nhiệt độ ngày cao nhất (Tx) và thấp nhất (Tm) có xu thế tăng rõ rệt, với mức tăng cao

nhất lên tới 1oC/10 năm. Số ngày nóng (số ngày có Tx ≥35

oC) có xu thế tăng ở hầu

hết các khu vực của cả nƣớc, đặc biệt là ở Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ và Tây

Nguyên với mức tăng phổ biến 2÷3 ngày/10 năm, nhƣng giảm ở một số trạm thuộc

Tây Bắc, Nam Trung Bộ và khu vực phía Nam. Các kỷ lục về nhiệt độ trung bình

cũng nhƣ nhiệt độ tối cao liên tục đƣợc ghi nhận từ năm này qua năm khác. Một ví dụ

điển hình nhƣ tại trạm Con Cuông (Nghệ An), nhiệt độ cao nhất quan trắc đƣợc trong

đợt nắng nóng năm 1980 là 42oC, năm 2010 là 42.2

oC và năm 2015 là 42.7

oC [1]

Về lƣợng mƣa, trong thời kỳ 1958-2014, lƣợng mƣa năm tính trung bình cả

nƣớc có xu thế tăng nhẹ. Trong đó, tăng nhiều nhất vào các tháng mùa đông và mùa

xuân; giảm vào các tháng mùa thu. Nhìn chung, lƣợng mƣa năm ở các khu vực phía

Bắc có xu thế giảm (từ 5,8% ÷ 12.5%/57 năm); các khu vực phía Nam có xu thế

tăng (từ 6.9% ÷ 19.8%/57 năm). Khu vực Nam Trung Bộ có mức tăng lớn nhất

(19.8%/57 năm); khu vực đồng bằng Bắc Bộ có mức giảm lớn nhất (12.5%/57

năm). Đối với các khu vực phía Bắc, lƣợng mƣa chủ yếu giảm rõ nhất vào các tháng

mùa thu và tăng nhẹ vào các tháng mùa xuân. Đối với các khu vực phía Nam, lƣợng

mƣa các mùa ở các vùng khí hậu đều có xu thế tăng; tăng nhiều nhất vào các tháng

mùa đông (từ 35.3% ÷ 80.5%/57 năm) và mùa xuân (từ 9.2% ÷ 37.6%/57 năm) [1].

Số liệu mực nƣớc quan trắc cho thấy xu thế biến đổi mực nƣớc biển trung

bình năm không giống nhau tại các trạm hải văn ven biển Việt Nam. Tại hầu hết các

trạm, mực nƣớc biển có xu thế tăng, với tốc độ mạnh nhất vào khoảng 5.58mm/năm

tại Phú Quý và 5.28mm tại Thổ Chu. Tuy nhiên, mực nƣớc tại trạm Cô Tô và Hòn

Ngƣ lại có xu thế giảm với tốc độ lần lƣợt là 5.77 và 1.45mm/năm. Tính trung bình,

mực nƣớc tại các trạm hải văn của Việt Nam có xu hƣớng tăng rõ rệt với mức tăng

khoảng 2.45mm/năm. Nếu tính trong thời kỳ 1993-2014, mực nƣớc biển trung bình

tại các trạm hải văn đều có xu thế tăng với mức độ tăng trung bình khoảng

3.34mm/năm [1].

25

1.3.3. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh

Biến đổi khí hậu có ảnh hƣởng lớn đến tỉnh Hà Tĩnh, ngoài những đợt thiên

tai nhƣ bão, lũ có tĩnh thƣờng niên, Hà Tĩnh còn phải đối mặt với những biến đổi

bất thƣờng nhƣ nắng nóng, rét đậm, rét hại. Điển hình là có những đợt nắng nóng

trên dƣới 40⁰C gây nên sự cạn kiệt ở các con sông. Không những vậy biến đổi khí

hậu còn làm cho thời gian ngập lụt ở các con sông cũng kéo dài hơn so với những

thập niên trƣớc.

Theo nghiên cứu của Sở tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Hà Tĩnh, nhiệt độ

trung bình trên địa bản tỉnh theo thập kỷ tăng từ 0.1 đến 0.2⁰C. Trong khi đó lƣợng

mƣa lại có xu hƣớng giảm cả về không gian, thời gian. Tuy lƣợng mƣa ít nhƣng

cƣờng độ mƣa lớn làm gia tăng số lƣợng lũ, lũ quét. Bên cạnh đó tần suất và quy

luật của các cơn bão cũng thay đổi. Trong đó không thể sự gia tăng của hiện tƣợng

nƣớc biển dâng. Đến nay nƣớc biển đã lấn sâu vào các con sông hơn 10km nữa và

hiện tƣợng nƣớc biển dâng cũng cao hơn so với 10 năm trƣớc từ 10 – 20 cm. Tình

trạng này dẫn đến hậu quả nghiêm trọng là sự xâm nhập mặn ngày càng mở rộng

ảnh hƣởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế của khu vực này.

1.4. Tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc dƣới đất khu vực ven

biển Hà Tĩnh

Theo kết quả “Điều tra hiện trạng cấp nước của các huyện năm 2013”, tính

đến cuối năm 2012, tổng dân số của toàn tỉnh Hà Tĩnh là 1.243.846 ngƣời, trong đó

dân số khu vực nông thôn là 1.056.506 ngƣời. Số ngƣời dân nông thôn đƣợc sử

dụng nƣớc hợp vệ sinh (từ các công trình cấp nƣớc: giếng đào, giếng khoan, lu, bể

nƣớc mƣa...) là 818.600 ngƣời, chiếm 77,48%, trong đó số dân đƣợc sử dụng nƣớc

từ các công trình cấp nƣớc tập trung là 83.462 ngƣời (chiếm 10,2%). Đến cuối năm

2016, tổng dân số của toàn tỉnh Hà Tĩnh là 1.266.700 ngƣời ,trong đó, dân số khu

vực nông thôn là 1.036.500 ngƣời, thành thị là 230.200 ngƣời, nam là 622.500

ngƣời, nữ là 644.200 ngƣời. Năm 2017, toàn tỉnh có 43 hệ thống cấp nƣớc sinh hoạt

nông thôn (36 công trình cấp nƣớc sinh hoạt nông thôn tập trung và 7 hệ thống đấu

nối với công trình cấp nƣớc sinh hoạt đô thị) với công suất 12.600 m3/ngày đêm,

cấp nƣớc cho 135.517 ngƣời dân. Trong số này, ngoài 11 công trình hoạt động bền

26

vững (chiếm 25%), 8 công trình hoạt động có hiệu quả trung bình (chiếm 9%) thì 24

công trình còn lại hoạt động kém hiệu quả (chiếm 55%).

Hiện nay, nguồn nƣớc cấp cho sinh hoạt chủ yếu trên toàn tỉnh Hà Tĩnh bao

gồm: Nƣớc giếng khơi, giếng khoan (sử dụng tập trung hoặc hộ gia đình), nƣớc

sông, suối, nƣớc từ các hồ, đập và nƣớc mƣa. Do tính chất nguồn nƣớc lấy vào để

sử dụng nên sẽ có các công trình cấp nƣớc tƣơng ứng phù hợp với nguồn nƣớc cấp.

Loại công trình cấp nƣớc chủ yếu đang sử dụng tại tỉnh Hà Tĩnh bao gồm

công trình cấp nƣớc nhỏ lẻ và công trình cấp nƣớc tập trung:

- Công trình cấp nƣớc nhỏ lẻ gồm có:

+ Giếng đào nông cấp nƣớc cho các hộ gia đình nông thôn.

+ Giếng khoan bơm tay hoặc bơm điện cấp nƣớc cho các hộ gia đình.

+ Bể, lu chứa nƣớc mƣa hoặc nƣớc sông cho các hộ gia đình vùng ven sông,

vùng bãi bồi và nƣớc suối cho các hộ gia đình vùng núi cao không đào đƣợc giếng.

- Công trình cấp nƣớc tập trung gồm có:

+ Công trình cấp nƣớc tự chảy.

+ Nhà máy xử lý nƣớc sạch.

Công ty cổ phần Cấp nƣớc Hà Tĩnh (HAWASU) đang quản lý 9 nhà máy sản

xuất nƣớc lớn nhỏ với tổng công suất gần 60.000 m3/ngày đêm và cung cấp cho hơn

50.000 khách hàng.

Phần lớn dân cƣ trong vùng phân bố rải rác dọc ven biển và các cửa sông,

chiếm trên 62% dân số toàn tỉnh, tạo nên một sức ép đáng kể tới tài nguyên thiên

nhiên và môi trƣờng. Trong đó, các hoạt động về khai thác, sử dụng nƣớc, phát triển

KT-XH đã tác động đến trữ lƣợng và chất lƣợng NDĐ trong khu vực. Khối lƣợng

nƣớc khai thác trong năm không đồng đều, lớn nhất vào mùa hè, trong khi nguồn bổ

cập bị hạn chế khiến mực nƣớc dƣới đất bị hạ thấp đáng kể. Ngoài các công trình

giếng khai thác nƣớc tập trung thì hầu hết các lỗ khoan của ngƣời dân khi đào và

vận hành đều không theo đúng kỹ thuật, không xây dựng đới phòng hộ vệ sinh,

thiếu sự kiểm duyệt và cấp phép của cơ quan chức năng, điển hình là việc bố trí các

giếng khoan sâu khai thác nƣớc trong phạm vi cách cửa sông và bờ biển khoảng 200

– 300m đã làm hạ thấp mực nƣớc quá mức quy định, thu hẹp thể tích chứa nƣớc và

27

gây nên hiện tƣợng XNM tầng chứa nƣớc nhạt, làm giảm trữ lƣợng của NDĐ trong

vùng. Cụ thể, một số đầm nuôi của huyện Thạch Hà, ngƣời dân còn sử dụng một

lƣợng lớn thức ăn công nghiệp và hóa chất diệt khuẩn làm vệ sinh đầm, đổ thải trực

tiếp ra ngoài môi trƣờng làm gia tăng hàm lƣợng các kim loại nặng trong nƣớc. Các

giếng khai thác NDĐ dân sinh trƣớc đây trong vùng ở độ sâu 12 - 14 m là loại nƣớc

nhạt, nhƣng sau khi ngƣời dân sử dụng nƣớc biển để làm muối và khai thác khoáng

sản titan, độ mặn trong các giếng khai thác tăng lên. Ranh giới mặn - nhạt trong

tầng qp vào mùa khô hạn đã vào sâu phía đất liền đến 250 m (vùng Can Lộc, Thạch

Hà, Cẩm Xuyên, TP Hà Tĩnh) và đến 120 m (vùng Đức Thọ, Nghi Xuân và Kỳ

Anh). Theo tài liệu của Sở Tài nguyên - Môi trƣờng Hà Tĩnh cho thấy, hiện nay

nƣớc mặn đã lấn sâu vào các sông ven biển của tỉnh trên 10 km và nƣớc biển cũng

cao hơn 10 năm trƣớc làm cho sự xâm mặn ngày càng mở rộng.

1.5. Lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu

Hiện nay, việc giải các bài toán địa chất thủy văn phức tạp với quy mô lớn

bằng phƣơng pháp mô hình toán là thích hợp và khả thi nhất. Vì vậy, trong nghiên

cứu này tôi sử dụng phƣơng pháp mô hình là phƣơng pháp chính, ngoài ra còn kết

hợp với các phƣơng pháp khác nhƣ: công thức thực nghiệm, phƣơng pháp chuyên

gia…. Các phƣơng pháp này dùng để nghiên cứu các tác động của BĐKH và nƣớc

biển dâng đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh. Phần mềm GMS là

phần mềm tích hợp của mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất Modflow và mô hình chất

lƣợng nƣớc MT3D giải quyết bài toán mô phỏng dòng chảy nƣớc dƣới đất và chất

lƣợng nƣớc dƣới đất. Luận văn đƣợc thực hiện theo quy trình sau:

1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu nhằm xác định mục tiêu, nội dụng,

nhiệm vụ và lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu.

2. Thu thập số liệu bao gồm:

- Số liệu địa hình với tỉ lệ 1:10.000 do Cục Đo đạc Bản đồ cung cấp;

- Số liệu lỗ khoan địa chất tại 9 huyện ven biển Hà Tĩnh từ Dự án: “Quy

hoạch thăm dò, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nƣớc tỉnh Hà Tĩnh đến năm

2020’’ thực hiện năm 2011 với tổng số 138 lỗ khoan;

28

- Số liệu khí tƣợng: mƣa và bốc hơi của 3 trạm: Vinh, Hà Tĩnh và Kỳ Anh từ

1968 đến 2016

- Kịch bản BĐKH cho tỉnh Hà Tĩnh với 2 kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 do

Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Biến đổi khí hậu xây dựng năm 2016

Với bộ số liệu đƣợc kế thừa trên, học viên sử dụng mô hình GMS để tiến

hành tính toán trữ lƣợng nƣớc ngầm hiện trạng và dự tính trữ lƣợng nƣớc ngầm

trong tƣơng lai theo kịch bản BĐKH. Cụ thể đƣợc biểu diễn bằng sơ đồ hình 8.

Hình 8. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu

29

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH

2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình

2.1.1. Mô hình dòng chảy nước dưới đất Modflow

Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nƣớc dƣới đất đƣợc mô tả bằng phƣơng

trình cơ bản đạo hàm riêng duy nhất sau:

(Kxx

(Kyy

+

(Kzz

– W = Ss

(1)

Trong đó: Kxx, Kyy, Kzz: hệ số dẫn nƣớc theo phƣơng x, y và z và là các

hàm số phụ thuộc không gian Kxx = Kxx(x, y, z), Kyy = Kyy(x, y, z), Kzz = Kzz(x,

y, z);

W=W(x, y, z, t): hàm lƣợng trữ: giá trị bổ cập nƣớc dƣới đất tại vị

trí (x, y, z) tại thời điểm t.

Ss: hệ số nhả nƣớc đàn hồi, Ss =Ss(x, y, z);

h: độ cao mực nƣớc

Phƣơng trình (1) mô tả động thái mực nƣớc trong điều kiện môi trƣờng

không đồng nhất và dị hƣớng. Phƣơng trình (1) cùng với điều kiện biên điều kiện

ban đầu của lớp chứa nƣớc tạo thành một mô hình toán về dòng chảy nƣớc dƣới đất.

Phương pháp giải phương trình vi phân

Để giải phƣơng trình (1) ngƣời ta phải tìm hàm số h(x,y,z,t) thỏa mãn

phƣơng trình và thỏa mãn các điều kiện biên. Sự biến động của các giá trị h theo

thời gian sẽ xác định bản chất dòng chảy từ đó có thể tính đƣợc trữ lƣợng của lớp

chứa nƣớc cũng nhƣ tính toán các hƣớng của dòng chảy. Việc tìm lời giải giải tích

h(x,y,z,t) của phƣơng trình (1) thực hiện đƣợc chỉ khi nào miền nghiên cứu đƣợc

mô phỏng bằng sơ đồ toán học. Thực tế miền thấm có điều kiện rất phức tạp do đó

ngƣời ta buộc phải giải bằng phƣơng pháp gần đúng. Một trong các phƣơng pháp

giải gần đúng đƣợc áp dụng rộng rãi là phƣơng pháp sai phân hữu hạn. Khi áp dụng

phƣơng pháp sai phân hữu hạn không gian nghiên cứu đƣợc phân ra hay rời rạc hóa

thành nhiều ô. Ở mỗi ô, các giá trị tham gia vào phƣơng trình đƣợc coi là không đổi.

Giá trị này xấp xỉ với giá trị thực tế. Kết quả h(x,y,z,t) sẽ là một lƣới ô các giá trị h.

30

Bằng cách này ngƣời ta đƣa phƣơng trình đạo hàm riêng (1) về một hệ phƣơng trình

tuyến tính. Số lƣợng phƣơng trình tƣơng đƣơng với số các ô lƣới chia. [7]

Hệ phƣơng trình sai phân nhận đƣợc từ phƣơng trình (1) đƣơc thành lập trên

cơ sở lý thuyết cân bằng của Buxines: Tổng dòng chảy đến và chảy đi từ một ô phải

bằng sự thay đổi thể tích nƣớc có trong ô. Giả thiết rằng khối lƣợng riêng của nƣớc

dƣới đất là không đổi thì quy tắc cân bằng dòng chảy cho một ô đƣợc thể hiện bằng

phƣơng trình:

∑ i = Ss

(2)

Trong đó: Qi là lƣợng nƣớc chảy vào ô (nếu chảy ra thì Q lấy giá trị âm)

Ss là giá trị của hệ số nhả nƣớc, nó chính là giá trị Ss(x,y,z)

ΔV là thể tích ô

Δh là giá trị biến thiên của h trong thời gian Δt tại ô lƣới đang

xét.

Hình 9 mô tả quá trình rời rạc hóa không gian. Không gian nghiên cứu đƣợc

phân theo chiều thẳng đứng z thành các lớp chứa nƣớc. Mỗi lớp chứa nƣớc lại đƣợc

chia thành các ô nhỏ hơn. Vùng hoạt động của nƣớc dƣới đất trong mỡi lớp chứa

nƣớc sẽ đƣợc đánh dấu là “ô trong miền tính”. Những ô cách nƣớc hoặc không có

dòng chảy thấm qua thì đƣợc đánh dấu là “ô ngoài miền tính”.

31

Hình 9: Ô lưới và các ô trong mô hình.

Hình 10: Ô lưới i, j, k và 6 ô bên cạnh

Hình 10 mô tả cho một ô lƣới (i, j, k) và 6 ô bên cạnh nó, dòng chảy từ ô (i, j,

k) sang các ô bên cạnh (nếu chảy vào mang dấu dƣơng, chảy ra mang dấu âm). Sự

vận động của nƣớc trong các tầng đất trong tự nhiên đƣợc mô tả (Hình 7) nhƣ sau:

nƣớc có thể bổ cập, thấm, ngấm từ 6 ô bên cạnh vào ô lƣới (i, j, k). Khi nƣớc trong ô

(i, j, k) đã bão hòa, nếu tiếp tục đƣợc bổ cập thì nƣớc sẽ dâng lên ô trên (i, j, k-1) hoặc

chảy lan sang các ô ngang tạo dòng chảy ngang dƣới đất. Nếu hệ số thấm của ô dƣới

(i, j, k+1) lớn thì nƣớc từ ô (i, j, k) sẽ thấm xuống dƣới theo chiều thẳng đứng.

Điều kiện biên trong mô hình

Có 3 loại điều kiện biên chính nhƣ sau:

+ Điều kiện biên loại I là điều kiện biên mực nƣớc đƣợc xác định trƣớc (còn

gọi là điều kiện biên Dirichlet). Đó là ô mà mực nƣớc đƣợc xác định trƣớc và giá trị

này không đổi trong suốt bƣớc thời gian tính toán.

+ Điều kiện biên loại II là điều kiện biên dòng chảy đƣợc xác định trƣớc (còn

gọi là điều kiện biên Neumann). Đó là các ô mà lƣu lƣợng dòng chảy qua biên đƣợc

xác định trƣớc trong suốt bƣớc thời gian tính toán. Trƣờng hợp không có dòng chảy

thì lƣu lƣợng đƣợc xác định bằng không.

+ Điều kiện biên loại III là điều kiện biên lƣu lƣợng trên biên phụ thuộc vào

mực nƣớc (còn gọi là điều kiện biên Cauchy hoặc biên hỗn hợp).

Các dạng biên thƣờng gặp:

+ Biên sông (River): biên loại này đƣợc mô phỏng cho dòng chảy giữa tầng

chứa nƣớc và nguồn chứa nƣớc thƣờng là sông hay hồ... Nó cho phép dòng chảy từ

32

tầng chứa vào trong nguồn chứa. Nƣớc cũng có thể chảy từ nguồn chứa vào trong tầng

chứa nƣớc nhƣng nguồn thấm này không phụ thuộc vào mực nƣớc của sông, suối.

(a) Mặt cắt biểu diễn điều kiện biên

sông

(b) Mô phỏng trên mô hình

Hình 11. Điều kiện biên sông (River)

Hệ số sức cản thấm của biên sông đƣợc thể hiện trong công thức:

CRIV = KrLW/M (3)

Trong đó: CRIV: là giá trị sức cản thấm, Kr: Hệ số thấm theo phƣơng thẳng

đứng của lớp trầm tích đáy lòng, L: Chiều dài lòng sông trong ô, W: Chiều rộng

lòng sông trong ô, M: Chiều dày của lớp trầm tích đáy lòng.

Lƣu lƣợng dòng thấm giữa sông và tầng chứa đƣợc tính theo công thức:

QRIV = CRIV (HRIV - h) khi -h>RBOT (4)

Trong đó: HRIV: mực nƣớc trong sông, h: mực nƣớc của tầng chứa ngay dƣới

đáy lòng sông, RBOT: cốt cao đáy sông. Trong trƣờng hợp mực nƣớc của tầng chứa

nằm dƣới đáy sông thì lúc đó lƣu lƣợng dòng thấm sẽ đạt ổn định và tính theo công

thức:

QRIV = CRIV (HRIV - RBOT) khi h <= RBOT (5)

+ Biên kênh thoát (Drain): cơ chế hoạt động của loại biên này không khác

mấy so với biên sông, ngoại trừ không cho phép nguồn thấm từ kênh vào tầng chứa

nƣớc. Điều này cũng có nghĩa rằng lƣợng nƣớc thoát ra kênh QD sẽ bằng 0 khi mực

nƣớc trong ô lƣới nhỏ hơn hoặc cốt cao đáy kênh:

QD = 0 khi h d. (6)

33

Khi mực nƣớc nằm cao hơn đáy kênh thì lƣu lƣợng dòng thoát ra kênh QD sẽ

đƣợc tính theo công thức:

QD = CD(h - d) khi h > d (7)

Đối với kênh thoát giá trị sức cản thấm CD đƣợc tính nhƣ đối với sức cản

thấm của biên sông (CRIV).

Hình 12. Điều kiện biên kênh thoát (Drain)

a. Biên mạch lộ

Loại biên này có thể mô phỏng bằng biên kênh thoát và chỉ hoạt động khi

mực nƣớc trong lớp chứa nƣớc nằm cao hơn mặt đất. Sức cản thấm đƣợc đánh giá

qua lƣu lƣợng và mực nƣớc của mạch lộ, mực nƣớc của lớp chứa nƣớc. [7]

b. Biên bốc hơi

Biên loại này đòi hỏi phải gán giá trị modun bốc hơi lớn nhất RETM

cho các ô xảy ra quá trình bốc hơi. Giá trị đạt đƣợc khi mực nƣớc trong ô bằng với

bề mặt địa hình (hs). Quá trình bốc hơi sẽ không xảy ra khi mực nƣớc trong ô nằm

dƣới mực nƣớc bốc hơi cho phép (d) (Hình 11). Từ hai giá trị này lƣợng bốc hơi

(QET) sẽ đƣợc nội suy tuyến tính theo công thức : [7]

QET = QETM khi h > hs (8)

Trong đó : QETM = RETM*Δx*Δy

QET = 0 khi h < (hs – d)

QET = QETM (h – (hs – d)) / d khi (hs – d) <= h <= hs

34

Hình 13: Điều kiện biên bốc hơi trong mô hình

c. Điều kiện biên tổng hợp

Điều kiện biên loại này cũng tƣơng tự nhƣ điều kiện biên sông hoặc biên

kênh thoát (Hình 12). Lƣu lƣợng dòng thấm qua biên đƣợc tính theo công thức: [7]

Qb = Cb (hb – h) (9)

Sức cản thấm Cb cũng tƣơng tự nhƣ sức cản thấm đáy lòng biểu thị sức cản

dòng chảy giữa biên và lớp chứa nƣớc.

Hình 14: Điều kiện biên tổng hợp trong mô hình

2.1.2. Mô hình chất lượng nước MT3D

Vận chuyển dung dịch trong môi trƣờng lỗ rỗng là quá trình cơ lý, hoá học

rất phức tạp, trong đó hai thành phần cơ bản của quá trình này là: vận chuyển của

các chất hoà tan dƣới tác dụng thuỷ động lực và khuyếch tán của các ion và phần tử

35

đƣợc hoà tạn trong nƣớc từ vùng có nồng độ cao tới vùng có nồng độ thấp. Khi

nƣớc bị nhiễm bẩn chảy qua môi trƣờng lỗ rỗng nó sẽ trộn lẫn với nƣớc không bị

nhiễm bẩn qua trình phân tán cơ học sẽ làm cho nó bị pha loãng và làm giảm nồng

độ của chúng.

Quá trình khuyếch tán phân tử và phân tán cơ học không thể tách rời nhau

trong một dòng ngầm và cả hai quá trình này đƣợc gọi là quá trình phân tán thuỷ

động lực.

Phƣơng trình vi phân phân tán thuỷ động lực một chiều có dạng:

t

C

x

CV

x

CD x2

2

L

(10)

ở đây: DL- Hệ số phân tán thuỷ động lực theo chiều dọc;

C - Nồng độ dung dịch;

VX- Tốc độ chuyển động trung bình của dòng ngầm theo phƣơng x;

t - Thời gian tính từ khi bắt đầu xảy ra quá trình khuyếch tán;

DL đƣợc xác định bởi công thức:

DL = aLVX + D*

trong đó: aL - hệ số phân tán động, theo nghiên cứu thực nghiệm của

Neuman(1990) khi chiều dài của dòng ngầm nhỏ hơn 3500m, aL đƣợc xác định bởi

phƣơng trình:

aL = 0.0175 L1.46

D* - hệ số khuyếch tán phân tử và có giá trị rất nhỏ có thể bỏ qua khi tốc độ

chuyển động của nƣớc ngầm khá lớn.

Trong trƣờng hợp đơn giản nồng độ dung dịch tại vị trí nguồn C0 không đổi

theo thời gian, tốc độ chuyển động của nƣớc ngầm cũng không đổi theo thời gian và

không gian thì nồng độ dung dịch ở thời điểm t tại vị trí cách nguồn khoảng cách L

đƣợc xác định bởi phƣơng trình:

(11)

Trong trƣờng hợp phức tạp phƣơng trình vi phân đƣợc giải bằng phƣơng

pháp số. Giải phƣơng trình phân tán thuỷ động lực bằng phƣơng pháp sai phân hữu

hạn. Phƣơng trình đƣợc viết dƣới dạng sai phân ẩn có dạng:

CC

erfcL V t

D t

V L

Derfc

L V t

D t

x

L

x

L

x

L

0

2 2 2

.

.

.

.

36

1k

1i

1k

1i

1k

i

1k

i

1k

i2

k

i

1k

i

CCxn

tv

CC2Cxn

D.tCC

(12)

Trong công thức trên i là số hiệu nút, k là chỉ số thời gian.

2.2. Thiết lập mô hình tính

2.2.1. Thiết lập miền tính, lưới tính

Bài toán mô phỏng đánh giá trữ lƣợng nƣớc ngầm là bài toán đòi hỏi số liệu

địa hình phải đủ độ chính xác, miền tính và lƣới tính có độ phân giải cao. Miền tính

trong nghiên cứu này bao gồm các huyện ven biển gồm: Nghi Xuân, Hồng Lĩnh,

Đức Thọ, Cam Lộc, Lộc Hà, Thạch Hà, TP. Hà Tĩnh, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh. Bởi

vậy, lƣới tính sử dụng để tính toán trong nghiên cứu là: 200 mét, với miền tính toán

đƣợc xây dựng trên tọa độ UTM-48 góc xoay -52.7285 độ (hình 15). Miền tính

nƣớc ngầm các hiệu ven biển Hà Tĩnh gồm: 3 tầng địa chất tính toán với 563060 ô

lƣới. Nguồn số liệu đƣợc sử dụng bao gồm: 1) Số liệu địa hình tỷ lệ 1:10.000 Cục

Đo đạc Bản đồ cung cấp; 2) Số liệu lỗ khoan địa chất tại 9 huyện ven biển Hà Tĩnh;

3) Số liệu đáy sông.

Hình 15. Miền tính và lưới tính khu vực nghiên cứu

37

2.2.2. Sơ đồ hóa các tầng chứa nước khu vực ven biển Hà Tĩnh

Theo báo cáo địa chất thủy văn khu vực ven biển Hà Tĩnh có 5 nhóm địa chất

chính theo thành phần thạch học, thời kỳ hình thành, và phân bố lộ diện (hình 16). Trong

đó trầm tích Holocen và đệ từ không phân chia đƣợc gộp vào một tầng có mầu xanh ra

trời; trầm tích Pleistocen màu xanh xẫm; Neogen lớp địa chất này không lộ diện; trầm

tích Triat mầu lá cây, trầm tích Ordovic-Silur màu vàng. Trong 5 tầng địa chất thì chỉ có

hai tầng địa chất đƣợc điều tra khảo sát, nghiên cứu tƣơng đôi là Holocen, Pleistocen.

Còn lại 3 tầng địa chất còn lại chƣa đƣợc điều tra hết. Bởi vậy, trong nghiên cứu này học

viên phân làm 3 tầng địa chất để nghiên cứu nhƣ sau:

a-Phân bố lộ diện địa chất b-Tầng mặt Holocen

c-Tầng mặt Pleistocen d-Tầng mặt Neogen, Triat, Ordovic-Silur

Hình 16. Phân bố địa chất khu vực ven biển Hà Tĩnh

38

2.2.3. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Bài toán mô phỏng nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh có các biên gồm:

biên biển khoảng 143km từ cửa sông Lam đến điểm cuối huyện Kỳ Anh giáp

Quảng Bình; biên sông có 4 sông chính gồm: sông Lam, sông Hạ Vàng, sông Lụi,

sông Quyền và các phu lƣu chính của chúng đƣợc đƣa vào mô hình tính từ mạng

lƣới sông đƣợc đo đạc mô phỏng trong mô hình thủy văn thủy lực Hà Tĩnh kế thừa

từ dự án “Tƣ vấn kỹ thuật về mô hình thuỷ văn/thủy lực lƣu vực sông Rào Cái và

mô hình thoát nƣớc tại thành phố Hà Tĩnh tỉnh Hà Tĩnh” (Hình 17). Điều kiện biên

phía Bắc, phía Nam và phía Tây trùng với ranh giới lƣu vực sông Lam, giả thiết

rằng đƣờng phân chia nƣớc mặt trùng với đƣờng phân chia nƣớc ngầm. Các thông

số của sông đƣa vào tính toán bao gồm cao trình đáy sông, mực nƣớc trong sông và

hệ số nhả nƣớc.

Biên biển đƣợc lấy bằng giá trị mực nƣớc trung bình nhiều năm tại trạm hải

văn Hòn Ngƣ (H=0 mét); Biên mặn đƣợc lấy theo số liệu khảo sát năm 2017 (hình

18);

Hình 17. Biên Biển và biên sông khu vực nghiên cứu

39

Hình 18. Số liệu phân bố độ mặn khu vực nghiên cứu

Biên phục hồi nƣớc ngầm đƣợc tính từ hiệu số giữa biên mƣa và bốc hơi kết

hợp tƣơng ứng với bề mặt lộ diện của các lớp địa chất khu vực nghiên cứu.

Bảng 7. Phân bố vùng phục hồi nước dưới đất khu vực ven biển Hà Tĩnh

TT Vùng

phục hồi

Tỷ lệ phục hồi từ mƣa

(%)

1 Holocen 35

2 Pleistocen 35

3 Neogen, Triat, Ordovic-

Silur 15

Lƣu lƣợng nƣớc khai thác từ giếng khai thác đƣợc xác định từ bản đồ phân

bố dân cự (năm 2015) với mỗi điểm (ứng với 50 hô x 4 ngƣời/hộ x 60

lít/ngƣời/ngày đêm)

40

Hình 19. Bản đồ phân bố giếng khai thác nước ngầm khu vực nghiên cứu

2.2.4. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm

Để hiệu chỉnh các thông số của mô hình, nhóm nghiên cứu sử dụng kết quả

quan trắc của 4 trạm đo mực nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu (hình 20; bảng 8), với

thời gian quan trắc từ 1/2014 đến 12/2016, lƣợng nƣớc ngầm khai thác theo bản đồ

phân bố dân cƣ (năm 2015) với mỗi điểm (ứng với 50 hô x 4 ngƣời/hộ x 60

lít/ngƣời/ngày đêm).

Sau khi cập nhật các số liệu đầu vào, mô hình sẽ hiệu chỉnh theo hai bƣớc:

- Bƣớc thứ nhất là giải bài toán ổn định nhằm kiểm tra lại các thông số địa

chất thủy văn và các điều kiện biên của mô hình. Bài toán kết thúc khi mực nƣớc

ban đầu trên mô hình đã đƣợc xác lập.

- Bƣớc thứ hai là giải bài toán không ổn định với mục đích hiệu chỉnh hệ số

thấm K, các điều kiện biên biến đổi theo thời gian và trị số nhả nƣớc của các tầng

chứa nƣớc. Bài toán chỉnh lý kết thúc khi ta lập lại đƣợc động thái mực nƣớc theo

thời gian khi sai số mực nƣớc quan trắc và mực nƣớc tính toán trên mô hình đạt giá

trị cho phép.

41

Hình 20. Sơ đồ vị trí các giếng quan trắc mực nước ngầm khi đưa vào mô hình

GMS

Bảng 8. Vị trí các giếng quan trắc mực nước ngầm tại khu vực nghiên cứu

TT Tên trạm Đơn vị chứa

nƣớc

Kinh độ

(m)

Vĩ độ

(m)

1 QT1-HT Holocen 591741.26 2046543.27

2 QT4-HT Holocen 607722.82 2025433.84

3 QT5-HT Holocen 600697.15 2020075

4 QT7-HT Holocen 598672.18 2035486.3

5 QT2a-HT Pleistocen 586120.49 2036670.38

6 QT5a-HT Pleistocen 600697.15 2020075.3

7 QT6b-HT Neogen 595206.57 2018344.47

Cấu trúc các giếng đƣợc thể hiện trong hình sau:

42

Hình 21. Cấu trúc giếng trong mô hình

Bảng 9. Bảng so sánh mực nước tính toán và thực đo tầng chứa nước Holocen,

Pleistocen và Neogen

Đơn vị chứa

nƣớc STT

Số hiệu lỗ

khoan

Chiều

dày

tầng

chứa

nƣớc

(m)

Mực

nƣớc

(thực

đo)

(m)

Mực

nƣớc

(tính

toán)

(m)

Sai số

tính

toán ∆

(m)

Sai số

tƣơng

đối (%)

Holocen

1 QT1-HT 17 3.07 2.91 0.16 5.21

2 QT4-HT 17 4.68 4.17 0.51 10.90

3 QT5-HT 12 1.7 1.69 0.01 0.59

4 QT7-HT 20 1.06 0.93 0.13 12.26

Pleistocen 5 QT2a-HT 35 0.43 0.42 0.01 2.53

6 QT5a-HT 50 1.62 1.69 0.07 4.45

Neogen 7 QT6b-HT 47 6.74 6.86 0.12 1.80

Nhận xét: Qua việc kiểm định bộ thông số mô hình có so sánh với số liệu

quan trắc cho thấy, số liệu tính toán từ mô hình trong trƣờng hợp chạy ổn định phù

43

hợp với số liệu thực đo, mặc dù sai số vẫn khá cao do quá trình mô phỏng còn một

số sai sót, tuy nhiên kết quả này vẫn có thể chấp nhận đƣợc. Từ kết quả đạt đƣợc

cho phép áp dụng mô hình vào tính toán và dự báo biến động trữ lƣợng nƣớc dƣới

đất cho vùng nghiên cứu. Do hạn chế về tài liệu quan trắc nên nghiên cứu này chỉ

kiểm định bộ thông số mô hình trong trƣờng hợp chạy ổn định. Kết quả hiệu chỉnh

và kiểm nghiệm cho thấy các thông số trong mô hình đã ổn định có thể dùng để

nghiên cứu nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh.

44

CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS MÔ PHỎNG HIỆN TRẠNG VÀ

TÍNH TOÁN TÀI NGUYÊN NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG HÀ

TĨNH THEO KỊCH BẢN BĐKH

3.1. Khôi phục số liệu nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh

Để phục vụ tốt cho việc nghiên cứu và quy hoạch khai thác nƣớc ngầm tại

khu vực ven biển Hà Tĩnh, nghiên cứu sử dụng các thông số của mô hình sau khi

đƣợc kiểm định để khôi phục số liệu nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu trong giai

đoạn từ năm 1986 đến năm 2005 (ứng với giai đoạn nền theo kịch bản biến đổi khí

hậu). Trong qua trình khôi phục số liệu nƣớc ngầm, lƣu lƣợng nƣớc ngầm khai thác

đƣợc tính từ bản đồ phân bố dân cƣ năm 2015 theo quy chuẩn sau: Tính trung bình

mỗi điểm x 50 hộ x 4 người/hộ x 60 l/người/ngày đêm.

Dƣới đây là một số kết quả tính toán mức nƣớc và độ mặn tại hai tầng nƣớc

Holocen và Pleistocen:

a- Holocen - tháng 1-2005

45





46


Hình 22. Trường mực nước ngầm và phân bố nhiễm mặn

tầng Holocen một số tháng trong năm 2005

a- Pleistocen - tháng 1-2005


47





Hình 23. Trường mực nước ngầm và phân bố nhiễm mặn

tầng Pleistocen một số tháng trong năm 2005

48

Kết quả khôi phục số liệu nƣớc ngầm cho thấy khu vực nghiên cứu trong quá

khứ nƣớc ngầm chƣa bị ảnh hƣởng nhiều của hiện tƣợng xâm nhập nặm. Từ kết quả

trên cho thấy hiện xâm nhập mặn chủ yếu diễn ra ở khu vực dọc bờ biển và ven các

triền sông. Có thể thấy mức độ nhiễm mặn ở khu vực phía Nam mạnh hơn ở khu

vực phía Bắc tỉnh. Tầng Holocen có mức độ nhiễm mặn ít hơn tầng Pleistocen.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng sử dụng công thức kinh nghiệm tính lƣợng trữ lƣợng

nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu từ năm 1986 đến 2005. Kết quả thể hiện trong bảng

1 phụ lục.

3.2. Tính toán trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh

Việc đánh giá trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh sử dụng số

liệu lƣu lƣợng nƣớc ngầm khai thác đƣợc tính từ bản đồ phân bố dân cƣ năm 2015

theo quy chuẩn sau: Tính trung bình mỗi điểm x 50 hộ x 4 người/hộ x 60

l/người/ngày đêm. Trong đó các thông số mô hình tính toán trữ lƣợng này ứng với

kịch bản nhƣ sau:

+ Các thông số của mô hình giữ nguyên theo quá trình hiệu chỉnh kiểm

nghiệm;

+ Sử dụng quá trình mƣa, bốc hơi trung bình tháng nhiều năm ứng với tần

xuất mƣa 50%;

+ Biên biển là mực nƣớc trung bình (H=0 mét);

+ Biên mặn đƣợc lấy theo số liệu khảo sát năm 2017 (hình 18);

+ Biên sông lấy theo các con sông chính tại khu vực gồm: sông Lam, sông

Hạ Vàng, sông Lụi, sông Quyền và các phu lƣu chính của chúng.

Kết quả tính toán đƣợc trình bày trong bảng 16 cho thấy trữ lƣợng tĩnh nƣớc

dƣới đất khu vực nghiên cứu vào khoảng 9.5 đến 9.6 Km3, trong đó có khoảng 0.69

đến 0,70 Km3

nƣớc bị nhiễm mặn chiếm khoảng 7.1% tổng trữ lƣợng tĩnh nƣớc

ngầm khu vực nghiên cứu. Tổng trữ lƣợng nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu vào

khoảng đến 8.8 đến 8.9 Km3 chiếm 92.7% tổng trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực

nghiên cứu.

Trong điều kiện bình thƣờng tổng lƣợng nƣớc bị nhiễm mặn chiếm khoảng

7.1% tổng lƣợng nƣớc dƣới đất (bảng 16). Việc khai thác hiện nay chƣa ảnh hƣởng

nhiều đến sự xâm nhập mặn của nƣớc biển đến nguồn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu.

49

Bảng 10. Trữ lượng nước ngầm trung bình nhiều năm của từng tháng khu vực ven biển Hà Tĩnh (103 m

3)

Trữ lƣợng Thời gian (10

3 m

3)

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Trữ lƣợng tĩnh

tầng Qh

3,384,49

8.0

3,381,18

4.3

3,378,40

8.3

3,373,10

9.5

3,367,64

2.5

3,360,64

4.8

3,355,64

5.5

3,356,10

4.0

3,371,27

0.5

3,385,88

8.0

3,388,96

9.5

3,386,21

7.8


tầng QP

6,221,37

6.0

6,221,29

5.8

6,221,10

7.8

6,220,90

2.5

6,220,61

7.5

6,220,33

6.3

6,219,84

4.5

6,219,21

4.0

6,218,52

0.5

6,218,72

8.0

6,219,46

2.5

6,220,07

4.3


tầng QP& QH

9,605,87

4.0

9,602,48

0.0

9,599,51

6.0

9,594,01

2.0

9,588,26

0.0

9,580,98

1.0

9,575,49

0.0

9,575,31

8.0

9,589,79

1.0

9,604,61

6.0

9,608,43

2.0

9,606,29

2.0

Trữ lƣợng nhiễm

mặn

697,884.

6

697,797.

4

697,996.

3

698,384.

4

699,317.

8

700,197.

1

701,540.

9

701,700.

4

701,667.

6

700,692.

1

699,185.

3

698,412.

2

Trữ lƣợng nƣớc

ngọt

8,907,98

9.4

8,904,68

2.6

8,901,51

9.8

8,895,62

7.6

8,888,94

2.2

8,880,78

3.9

8,873,94

9.1

8,873,61

7.6

8,888,12

3.4

8,903,92

3.9

8,909,24

6.8

8,907,87

9.8

Trữ lƣơng khai

thác

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

3,250.1

50

3.3. Kịch bản biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng khu vực nghiên cứu

Dự án “Tƣ vấn kỹ thuật về dữ liệu và phân tích khí hậu hiện tại và tƣơng lai

phục vụ công tác quản lý nguồn nƣớc tại tỉnh Hà Tĩnh” do Viện Khoa học Khí

tƣợng Thủy văn và Biến đổi khí hậu chủ trì thực hiện cũng thuộc dự án“Quản lý

nguồn nƣớc tổng hợp và phát triển đô thị liên quan đến biến đổi khí hậu tại tỉnh Hà

Tĩnh” đã tính toán, xây dựng kịch bản BĐKH cho tỉnh Hà Tĩnh với 2 kịch bản

RCP4.5 và RCP8.5 đối với nhiệt độ và lƣợng mƣa. Những dữ liệu về BĐKH phục

vụ cho tính toán đƣợc kế thừa từ các kết quả của dự án này.

Kịch bản BĐKH cho tỉnh Hà Tĩnh đƣợc triết xuất từ kịch bản BĐKH và

nƣớc biển dâng cho Việt Nam cập nhật năm 2016 trên cơ sở dữ liệu của Viện Khoa

học KTTV&BĐKH nhƣ sau:

- Kịch bản BĐKH đƣợc xây dựng theo hai kịch bản nồng độ khí nhà kính là

kịch bản trung bình RCP4.5 và kịch bản cao RCP8.5.

- Sự thay đổi trong tƣơng lai của các biến khí hậu và mực nƣớc biển là so với

giá trị thực đo của thời kỳ cơ sở (1986-2005).

a) Biến đổi về nhiệt độ

Do tỉnh Hà Tĩnh thuộc vùng Bắc Trung Bộ, nên xu thế về sự thay đổi nhiệt

độ và lƣợng mƣa ở các kịch bản biến đổi khí hậu của tỉnh Hà Tĩnh cũng giống nhƣ

của vùng Bắc Trung Bộ.

Tại Hà Tĩnh, nhiệt độ trung bình năm, nhiệt độ mùa đông, nhiệt độ mùa

xuân, nhiệt độ mùa hè, nhiệt độ mùa thu đều có xu thế tăng ở tất cả các thời kỳ của

cả hai kịch bản RCP4.5 và kịch bản RCP8.5 so với thời kỳ cơ sở (1986-2005). Tuy

nhiên sự gia tăng nhiệt độ theo kịch bản RCP8.5 là nhiều hơn, trong đó nhiệt độ

mùa hè là tăng nhiều hơn cả so với các mùa khác và so với nhiệt độ trung bình năm.

Bảng 11. Biến đổi của nhiệt độ (oC) so với thời kỳ cơ sở 1986-2005 theo các kịch

bản biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh

(Nhiệt độ

Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5

2016-2035 2046-2065 2080-2099 2016-2035 2046-2065 2080-

2099

Nhiệt độ TB năm 0,6 1,5 2,0 0,9 1,9 3,5

51

(Nhiệt độ Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5

(0,3 ÷ 1,0) (1,0 ÷ 2,1) (1,4 ÷ 2,9) (0,6 ÷ 1,3) (1,3 ÷ 2,8) (2,8 ÷ 4,8)

Nhiệt độ mùa đông 0,6

(0,3 ÷ 1,0)

1,3

(0,7 ÷ 1,8)

1,6

(1,0 ÷ 2,1)

0,9

(0,6 ÷ 1,2)

1,7

(1,2 ÷ 2,4)

2,8

(2,0 ÷ 3,7)

Nhiệt độ mùa xuân 0,6

(0,1 ÷ 1,2)

1,3

(0,7 ÷ 1,9)

2,0

(1,2 ÷ 2,9)

0,9

(0,5 ÷ 1,3)

1,8

(0,9 ÷ 2,8)

3,2

(2,0 ÷ 4,5)

Nhiệt độ mùa hè 0,8

(0,4 ÷ 1,3)

1,9

(1,2 ÷ 3,0)

2,6

(1,8 ÷ 3,6)

1,0

(0,5 ÷ 1,5)

2,3

(1,4 ÷ 3,6)

4,1

(3,2 ÷ 5,7)

Nhiệt độ mùa thu 0,6

(0,3 ÷ 1,1)

1,5

(1,0 ÷ 2,2)

2,0

(1,2 ÷ 2,9)

0,8

(0,4 ÷ 1,4)

2,0

(1,3 ÷ 3,0)

3,6

(2,7 ÷ 5,0)

Nhiệt độ trung bình năm

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21 (thời kỳ 2046-2065), nhiệt độ

trung bình năm tỉnh Hà Tĩnh tăng lên 1,5oC và tăng 2,0

oC vào cuối thế kỷ 21 (thời

kỳ 2080-2099), nhƣ vậy, nhiệt độ trung bình tỉnh Hà Tĩnh tăng 0,5 o

C từ giữa thể kỷ

đến cuối thế kỷ 21.

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm tỉnh Hà

Tĩnh có mức tăng 1,9oC. Đến cuối thế kỷ, nhiệt độ trung bình năm tăng 3,5

oC (tăng

1,6 oC từ giữa thế kỷ đến cuối thế kỷ 21)

Nhiệt độ mùa đông (tháng XII - II)

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa đông (tháng XII -

II) tỉnh Hà Tĩnh tăng 1,3oC và tăng lên 1,6

oC vào thời kỳ 2080-2099 (tăng 0,3

oC từ

giữa thế kỷ đến cuối thế kỷ 21)

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa đông (tháng XII -

II) tỉnh Hà Tĩnh tăng 1,7oC và tăng lên 2,8


oC từ


Nhiệt độ mùa xuân (tháng III - V)

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa xuân (tháng III - V)

tỉnh Hà Tĩnh tăng 1,3oC và tăng lên 2,0


oC từ


52

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa xuân (tháng III - V)



oC từ


Nhiệt độ mùa hè (tháng VI - VIII)

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa hè (tháng VI - VIII)



oC từ

giữa thế kỷ đến cuối thế kỷ 21).

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa hè (tháng VI - VIII)



oC từ

giữa thế kỷ cuối thế kỷ 21).

Nhiệt độ mùa thu (tháng IX - XI)

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa thu (tháng IX -

XI)tỉnh Hà Tĩnh tăng 1,5oC và tăng lên 2,0


oC từ


Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ mùa thu (tháng IX -

XI)tỉnh Hà Tĩnh tăng 2,0oC và tăng lên 3,6


oC từ


b) Biến đổi về lượng mưa

Bảng 12. Biến đổi của lượng mưa (%) so với thời kỳ cơ sở 1986-2005 theo các kịch

bản biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh

Lƣợng mƣa Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5

2016-2035 2046-2065 2080-2099 2016-2035 2046-2065 2080-2099

Lƣợng mƣa

TB năm

11,3

(6,0 ÷ 16,6)

16,3

(8,5 ÷ 24,4)

13,0

(3,4 ÷ 22,6)

12,9

(6,8 ÷ 18,9)

14,1

(8,9 ÷ 19,0)

17,4

(10,6 ÷ 24,4)

Lƣợng mƣa

TB mùa đông

12,0

(4,1 ÷ 19,5)

21,0

(11,4 ÷ 30,4)

12,8

(5,4 ÷ 20,0)

3,5

(-2,1 ÷ 9,2)

13,0

(1,6 ÷ 24,4)

19,8

(6,5 ÷ 33,2)

Lƣợng mƣa

TB mùa xuân

2,8

(-3,7 ÷ 9,2)

14,5

(4,3 ÷ 23,9)

9,4

(-1,8 ÷ 20,5)

-4,2

(-14,4 ÷ 5,8)

5,0

(-3,5 ÷ 13,0)

16,1

(2,1 ÷ 30,5)

Lƣợng mƣa

TB mùa hè

21,1

(-3,7 ÷ 44,7)

9,1

(-2,1 ÷ 20,3)

4,8

(-5,7 ÷ 16,1)

40,6

(5,0 ÷ 70,7)

18,6

(-6,5 ÷ 43,4)

22,2

(3,0 ÷ 41,8)

Lƣợng mƣa

TB mùa thu

9,9

(3,8 ÷ 16,1)

19,0

(5,2 ÷ 31,6)

17,6

(3,8 ÷ 30,3)

8,2

(-0,1 ÷ 15,8)

15,1

(6,6 ÷ 23,4)

17,6

(8,2 ÷ 27,0)

53

Dƣới tác động của BĐKH, trong thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình năm,

lƣợng mƣa trung bình mùa đông, lƣợng mƣa trung bình mùa xuân, lƣợng mƣa trung

bình mùa hè, lƣợng mƣa trung bình mùa thu đều có xu thế tăng ở tất cả các thời kỳ

của cả hai kịch bản RCP4.5 và kịch bản RCP8.5 so với thời kỳ cơ sở (1986-2005),

chỉ riêng lƣợng mƣa mùa xuân thời kỳ 2016-2035 lại có xu thế giảm với mức giảm

4,2%. Trong đó, sự gia tăng lƣợng mƣa mùa hè lớn nhất 40,6% ở thời kỳ 2016-2035

thuộc kịch bản RCP8.5.

Lượng mưa trung bình năm

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình năm ở tỉnh

Hà Tĩnh có xu thế tăng 16,3% so với thời kỳ cơ sở 1986-2005. Đến cuối thế kỷ 21,

mức biến đổi của lƣợng mƣa trung bình năm tăng lên 13,0% so với thời kỳ cơ sở.

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa và cuối thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình

năm có xu thế gia tăng ở tỉnh Hà Tĩnh với giá trị tăng là 14,1% và 17,4% so với thời

kỳ cơ sở.

Lượng mưa mùa đông

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa mùa đông ở tỉnh Hà

Tĩnh có xu thế tăng 21,0% so với thời kỳ cơ sở 1986-2005. Đến cuối thế kỷ 21,

lƣợng mƣa mùa đông có xu thế tăng với giá trị tăng lên 12,8% so với thời kỳ cơ sở.

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa đông

có xu thế tăng ở tỉnh Hà Tĩnh với giá trị tăng là 13,0%. Đến cuối thế kỷ 21, lƣợng

mƣa mùa đông lại tiếp tục tăng với giá trị tăng lên 19,8% so với thời kỳ cơ sở.

Lượng mưa mùa xuân

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa xuân

ở tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng với giá trị tăng là 14,5% so với thời kỳ cơ sở. Đến

cuối thế kỷ 21, mức biến đổi của lƣợng mƣa trung bình mùa xuân tăng với giá trị

tăng là 9,4% so với thời kỳ cơ sở.

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa xuân

ở tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng với giá trị tăng là 5,0% so với thời kỳ cơ sở. Đến cuối

thế kỷ 21, lƣợng mƣa mùa xuân lại tiếp tục tăng lên 16,1% so với thời kỳ cơ sở.

Lượng mưa mùa hè

54

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa hè ở tỉnh

Hà Tĩnh có xu thế tăng 9,1% so với thời kỳ cơ sở. Đến cuối thế kỷ 21, mức biến đổi của

lƣợng mƣa trung bình mùa hè tăng 4,8% so với thời kỳ cơ sở.

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa hè ở

tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng với giá trị tăng là 18,6% so với thời kỳ cơ sở. Đến cuối

thế kỷ 21, mức biến đổi của lƣợng mƣa trung bình mùa hè tăng lên 22,2% so với

thời kỳ cơ sở.

Lượng mưa mùa thu

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa thu ở

tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng 19,0% so với thời kỳ cơ sở. Đến cuối thế kỷ 21, lƣợng

mƣa trung bình mùa thu tăng 17,6% so với thời kỳ cơ sở.

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, lƣợng mƣa trung bình mùa thu ở

tỉnh Hà Tĩnh có xu thế tăng với giá trị tăng là 15,1% so với thời kỳ cơ sở. Đến cuối

thế kỷ 21, mức biến đổi của lƣợng mƣa trung bình mùa thu tăng lên 17,6% so với

thời kỳ cơ sở.

c) Kịch bản nước biển dâng

Theo kịch bản RCP4.5, vào giữa thế kỷ 21, mực nƣớc biển dâng ở khu vực

ven biển Hà Tĩnh là 22 cm so với thời kỳ nền (1986-2005). Đến cuối thế kỷ 21, mực

nƣớc biển dâng ở khu vực ven biển Hà Tĩnh tăng lên 53 cm so với thời kỳ nền (tăng

31 cm so với giữa thế kỷ).

Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, mực nƣớc biển dâng ở khu vực

ven biển Hà Tĩnh là 25 cm so với thời kỳ nền (1986-2005). Đến cuối thế kỷ 21, mực

nƣớc biển dâng ở khu vực ven biển Hà Tĩnh tăng lên 72 cm so vời thời kỳ nền (tăng

47 cm so với giữa thế kỷ).

Bảng 13. Kịch bản nước biển dâng ứng với nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5

Năm/ Thời kỳ Nƣớc biển dâng (cm)

RCP4.5 RCP8.5

Hiện trạng 0 0

Nhóm năm 2016-2035 15 15.5

Nhóm năm 2046-2065 30 36

Nhóm năm 2080-2099 52 71

55

3.4. Đánh giá ảnh hƣởng của BĐKH và NBD đến tài nguyên nƣớc ngầm

khu vực ven biển Hà Tĩnh

3.4.1. Nhóm kịch bản giai đoạn 2016 – 2035

Đối với kịch bản giai đoạn 2016 – 2035 theo nhóm RCP 4.5 và RCP 8.5, học

viên đã tiến hành chạy mô hình GMS với các thông số của mô hình sau khi đƣợc

kiểm định để đánh giá mức độ tác động của BDKH và nƣớc biển dâng đến sự thay

đổi của tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu với các thông số và số liệu đầu

vào nhƣ sau:

+ Các thông số của mô hình giữ nguyên theo quá trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm;

+ Sử dụng số liệu mƣa, bốc hơi trung bình tháng nhiều năm thay đổi theo

kịch bản biến đổi khí hậu giai đoạn 2016 – 2035 (kịch bản RCP4.5, RCP8.5);

+ Số liệu lƣu lƣợng khai thác đƣợc lấy theo kịch bản hiện trạng;

+ Biên biển là mực nƣớc trung bình giai đoạn 2016 – 2035 theo nhóm kịch

bản RCP4.5, RCP8.5;




Dƣới đây là một số kết quả tính toán ảnh hƣởng của BDKH và nƣớc biển

dâng đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu:

Hình 24. Biểu đồ trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP giai đoạn 2016 –

2035 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu

56

Bảng 14. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP thời kì theo

kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu

Kịch

bản

Tháng


RCP4.5 -0.27 -0.27 -0.26 -0.25 -0.22 -0.23 -0.28 -0.30 -0.33 -0.30 -0.28 -0.33

RCP8.5 -0.44 -0.43 0.43 -0.42 -0.41 -0.42 -0.47 -0.50 -0.53 -0.48 -0.46 -0.52

Hình 25. Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP giai đoạn 2016

– 2035 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu

Bảng 15. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP giai

đoạn 2016 – 2035 theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu

Kịch

bản I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

RCP4.5 1.14 1.17 1.16 1.14 0.99 0.94 0.78 0.84 0.90 1.00 1.09 1.19

RCP8.5 1.39 1.41 1.47 1.41 1.31 1.24 1.15 1.26 1.40 1.46 1.56 1.56

Kết quả tính toán với kịch bản giai đoạn 2016 – 2035 cho thấy phân phối trữ

lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu có xu hƣớng giảm đi trong tất cả các

tháng trong năm ứng với cả hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Mực giảm trữ lƣợng

57

nƣớc ngọt trung bình vào khoảng 0,28% với RCP4.5 và 0.46% với RCP8.5. Mực

giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt lớn nhất trong tháng 9, vào khoảng 0.33% với kịch bản

RCP4.5 và 0.53% với RCP8.5. Mức giảm trữ lƣợng nhỏ nhất vào khoảng 0.22% với

kịch bản RCP4.5 (tháng 5) và 0,41% với RCP8.5 (tháng 5). m3

Hình 30 và Bảng 15 cho thấy diễn biến nhiễm mặn của nƣớc ngầm tại khu

vực nghiên cứu trong giai đoạn 2016 – 2035 theo kịch bản BDKH. Trong giai đoạn

đầu thế kỉ, mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng lên trong tất cả các tháng trong

năm với cả hai nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Mức độ tăng trung bình vào

khoảng 1.03% với RCP4.5 và 1.39% với RCP8.5. Mực tăng lớn nhất trong tháng

12, vào khoảng 1,19% với kịch bản RCP4.5 và 1.56% với RCP8.5. Mức tăng trữ

lƣợng nhỏ nhất trong tháng 7, vào khoảng 0.78% với kịch bản RCP4.5 và 1.15%

với kịch bản RCP8.5. Hiện tƣợng này là do giả thuyết trong bài toán không thay đổi

lƣợng khai thác nƣớc ngầm so với kịch bản hiện trạng, lƣợng mƣa thay đổi ít dẫn

đến trữ lƣợng nƣớc ngầm giảm, tuy nhiên mực nƣớc biển tăng khá lớn (15cm –

15.5cm) dẫn đến trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tăng lên.


Tƣơng tự kịch bản giai đoạn 2016 - 2035, kịch bản giai đoạn 2046 – 2065

theo nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5, học viên đã tiến hành chạy mô hình GMS

với các thông số và số liệu đầu vào nhƣ sau:


nghiệm;











58

Hình 26. Biểu đồ trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP giai đoạn 2046 – 2065

theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu



Kịch

bản

Tháng


RCP4.5 -0.15 -0.14 -0.12 -0.11 -0.10 -0.09 -0.14 -0.18 -0.23 -0.14 -0.11 -0.19

RCP8.5 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 0.01 0.01 -0.03 -0.05 -0.09 -0.03 -0.02 -0.08



59

Bảng 17. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP năm


Kịch


RCP4.5 1.18 1.20 1.22 1.20 1.18 1.02 0.95 1.00 1.05 1.06 1.22 1.29

RCP8.5 1.11 1.11 1.09 1.07 1.03 0.93 0.81 0.91 0.92 1.00 1.14 1.21


lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu có xu hƣớng giảm đi ở kịch bản RCP

4.5 và tăng nhẹ ở kịch bản RCP 8.5. Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt trung bình vào

khoảng 0.14% với RCP4.5 và 0.03% với RCP8.5. Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt

lớn nhất trong tháng 9, vào khoảng 0.23% với kịch bản RCP4.5 và 0.09% với

RCP8.5. Mức tăng trữ lƣợng nhỏ nhất vào khoảng 0.09% với kịch bản RCP4.5

(tháng 6) và 0.01% với RCP8.5 (tháng 4,5,6).

Diễn biến nhiễm mặn của nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu trong giai đoạn

2046 – 2065 theo kịch bản BDKH có xu hƣớng tăng lên trong tất cả các tháng trong

năm với cả hai nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Mức độ tăng trung bình vào

khoảng 1.13% với RCP4.5 và 1.03% với RCP8.5. Mực tăng lớn nhất trong tháng

12, vào khoảng 1.29% với kịch bản RCP4.5 và 1.21% với RCP8.5. Mức tăng trữ

lƣợng nhỏ nhất vào khoảng 0.95% với kịch bản RCP4.5 (tháng 7) và 0.93% với

RCP8.5 (tháng 6).


Tƣơng tự kịch bản giai đoạn 2016 - 2035, kịch bản giai đoạn 2080 – 2099

theo nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5, học viên đã tiến hành chạy mô hình GMS

với các thông số và số liệu đầu vào nhƣ sau:


nghiệm;




60








Hình 28. Biểu đồ trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP giai đoạn 2080 – 2099

theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu



Kịch

bản

Tháng


RCP4.5 -0.22 -0.21 -0.20 -0.18 -0.16 -0.18 -0.23 -0.25 -0.28 -0.24 -0.21 -0.26

RCP8.5 -0.07 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 -0.04 -0.08 -0.11 -0.18 -0.07 -0.02 -0.11

61



Bảng 19. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP năm


Kịch


RCP4.5 1.87 1.88 1.82 1.82 1.77 1.67 1.55 1.56 1.58 1.79 1.83 1.90

RCP8.5 1.95 1.95 1.89 1.85 1.72 1.80 1.71 1.80 1.83 1.89 2.07 2.08


lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu có xu hƣớng giảm đi, tuy nhiên trữ

lƣợng nƣớc ngọt giảm mạnh ở với kịch bản RCP 4.5, sau đó tăng lên ở kịch bản

RCP8.5. Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt trung bình vào khoảng 0.22% với RCP4.5

và 0.07% với RCP8.5. Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt lớn nhất trong tháng 9, vào

khoảng 0.28% với kịch bản RCP4.5 và 0.18% với RCP8.5. Mức giảm trữ lƣợng nhỏ

nhất trong tháng 5, vào khoảng 0.16% với kịch bản RCP4.5 và 0.01% với RCP8.5.

Giai đoạn 2080 – 2099, mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng lên trong

tất cả các tháng trong năm với cả hai nhóm kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Mực tăng

lớn nhất trong tháng 12, vào khoảng 1.9% với kịch bản RCP4.5 và 2.08% với

RCP8.5. Mức tăng trữ lƣợng nhỏ nhất trong tháng 7, vào khoảng 1.55% với kịch

bản RCP4.5 và 1.71% với RCP8.5.

62

3.4.4. Nhóm kịch bản trung bình giai đoạn ứng với RCP4.5

Đối với nhóm kịch bản trung bình giai đoạn theo nhóm kịch bản RCP4.5,

học viên đã tiến hành chạy mô hình GMS với các thông số của mô hình sau khi

đƣợc kiểm định để đánh giá mức độ tác động của BDKH và nƣớc biển dâng đến sự

thay đổi của tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu với các thông số và số liệu

đầu vào nhƣ sau:


nghiệm;


kịch bản biến đổi khí hậu trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 2080-2099

(kịch bản RCP4.5);


+ Biên biển là mực nƣớc trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 2080-

2099 (kịch bản RCP4.5);






Hình 30. Biểu đồ trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch bản

RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu

63

Bảng 20. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm

kịch bản RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu

Thời kỳ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

2016-2035 -0.27 -0.27 -0.26 -0.25 -0.22 -0.23 -0.28 -0.30 -0.33 -0.30 -0.28 -0.33

2046-2065 -0.15 -0.14 -0.12 -0.11 -0.10 -0.09 -0.14 -0.18 -0.23 -0.14 -0.11 -0.19

2080-2099 -0.22 -0.21 -0.20 -0.18 -0.16 -0.18 -0.23 -0.25 -0.28 -0.24 -0.21 -0.26

Hình 31. Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch

bản RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu

Bảng 21. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo

nhóm kịch bản RCP4.5 tại khu vực nghiên cứu


2016-2035 1.14 1.17 1.16 1.14 0.99 0.94 0.78 0.84 0.90 1.00 1.09 1.19

2046-2065 1.18 1.20 1.22 1.20 1.18 1.02 0.95 1.00 1.05 1.06 1.22 1.29

2080-2099 1.87 1.88 1.82 1.82 1.77 1.67 1.55 1.56 1.58 1.79 1.83 1.90

Kết quả tính toán với nhóm kịch bản BDKH RCP4.5 cho thấy phân phối trữ

lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu nhìn chung có xu hƣớng giảm đi. Mực

giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt trung bình 0.28%, 0.14% và 0.22% tƣơng ứng các nhóm

năm 2016-2035; 2046-2065 và 2080-2099. Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt lớn nhất

64

trong tháng 12, vào khoảng 0.33% với kịch bản 2016-2035; với 0.19% với 2046-

2065 và 0,28% với 2080-2099 (tháng 9). Mức giảm trữ lƣợng nhỏ nhất trong tháng

7 vào khoảng 0.78% với kịch bản 2016-2035; 0.95% với 2046-2065 và 1.55% với

2080-2099.

Diễn biến nhiễm mặn của nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch

bản RCP4.5 diễn biến khá phức tạp. Trong những năm nửa đầu thế kỷ mức độ xâm

nhập mặn có xu hƣớng tăng, sau đó tăng mạnh vào cuối thế kỷ. Mức độ thay đổi trữ

lƣợng nhiễm mặn trung bình nhƣ sau: tăng 1.03% và 1.13% tƣơng ứng các nhóm

năm 2016-2035, 2046-2065; và 1.75% trong nhóm năm 2080-2099.

3.4.5. Nhóm kịch bản trung bình giai đoạn ứng với RCP8.5

Tƣơng tự nhƣ các kịch bản trình bày ở phần trên, nhóm kịch bản trung bình

giai đoạn theo nhóm kịch bản RCP8.5 đƣợc nhóm nghiên cứu đã tiến hành chạy mô

hình GMS với các thông số và số liệu đầu vào nhƣ sau:


nghiệm;


kịch bản biến đổi khí hậu trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 2080-2099

(kịch bản RCP8.5);


+ Biên biển là mực nƣớc trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 2080-

2099 (kịch bản RCP8.5);






65

Hình 32. Biểu đồ trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch bản

RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu

Bảng 22. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước ngọt tại 2 tầng QH và QP theo nhóm

kịch bản RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu


2016-2035 -0.44 -0.43 0.43 -0.42 -0.41 -0.42 -0.47 -0.50 -0.53 -0.48 -0.46 -0.52

2046-2065 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 0.01 0.01 -0.03 -0.05 -0.09 -0.03 -0.02 -0.08

2080-2099 -0.07 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 -0.04 -0.08 -0.11 -0.18 -0.07 -0.02 -0.11

Hình 33. Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo nhóm kịch

bản RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu

66

Bảng 23. Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tại 2 tầng QH và QP theo

nhóm kịch bản RCP8.5 tại khu vực nghiên cứu


2016-2035 1.39 1.41 1.47 1.41 1.31 1.24 1.15 1.26 1.40 1.46 1.56 1.56

2046-2065 1.11 1.11 1.09 1.07 1.03 0.93 0.81 0.91 0.92 1.00 1.14 1.21

2080-2099 1.95 1.95 1.89 1.85 1.72 1.80 1.71 1.80 1.83 1.89 2.07 2.08

Kết quả tính toán với nhóm kịch bản BDKH RCP8.5 cho thấy phân phối trữ

lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu nhìn chung có diễn biến phức tạp, giảm

mạnh vào nhóm năm đầu thế kỉ, sau đó tăng nhanh vào nhóm năm giữa và cuối thế

kỷ. Trong nhóm năm đầu thế kỉ, mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt lớn nhất trong

tháng 12, vào khoảng 0.52%, ngƣợc lại, mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt nhỏ nhất

trong tháng 5, vào khoảng 0.41%. Trong nhóm năm giữa và cuối thế kỉ, mức giảm

trữ lƣợng lớn nhất trong tháng 9 vào khoảng 0.09% với kịch bản 2046-2065; với

0.18% với kịch bản 2080-2099.

Diễn biến nhiễm mặn của nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch

bản RCP8.5 có xu hƣớng tăng. Mức tăng trữ lƣợng nƣớc mặn lớn nhất trong tháng

XII, vào khoảng 1,56% ứng với thời kỳ 2016-2035; tăng 1,21% ứng với thời kỳ

2046-2065 và tăng 2,08% ứng với thời kỳ 2080-2099. Trong từng thời kỳ, trữ lƣợng

nƣớc mặn có sự biến động qua các tháng. Trong cả 3 thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn

đều có xu hƣớng tăng từ tháng I đến tháng III, sau đó lại giảm từ tháng IV đến

tháng VII và tăng trong các tháng còn lại.

67

KẾT LUẬN

Học viên đã hoàn thành luận văn “Ứng dụng mô hình GMS dự tính trữ lƣợng

nƣớc ngầm khu vực đồng bằng tỉnh Hà Tĩnh theo các kịch bản Biến đổi khí hậu” với

khối lƣợng công việc nhƣ sau:

- Tổng quan về biến đổi khí hậu và điều kiện địa lý tự nhiên và đặc điểm khí

tƣợng thủy văn, đặc điểm địa chất của tỉnh Hà Tĩnh.

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết mô hình GMS.

- Thiết lập mô hình tính toán trữ lƣợng nƣớc ngầm hiện trạng và dự tính trữ lƣợng

nƣớc ngầm trong tƣơng lai theo các kịch bản BĐKH khu vực đồng bằng ven biển Hà Tĩnh.

Theo nghiên cứu tính toán nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu thì hiện nay nƣớc

ngầm vẫn đáp ứng đƣợc nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của ngƣời dân khu vực nghiên

cứu, trữ lƣợng nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu vào khoảng 9 km3, trong khi lƣợng khai

thác chỉ vào khoảng hơn 0.3 km3/tháng.

Hiện tƣợng nhiễm mặn xảy ra chủ yếu ở phần phía Đông (giáp với Biển Đông) và

ven theo các triều sông trong khu vực nghiên cứu. Vì vậy, khi bố trí khai thác nên tránh

khu vực sát biển và hệ thống sông Rào Cái vì ở những khu vực này nƣớc dƣới đất thƣờng

có độ khoáng hóa tăng cao do sự xâm nhập của nƣớc biển, không đảm bảo chất lƣợng

cho sinh hoạt và sản xuất.

Nghiên cứu tác động của BDKH đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà

Tĩnh nhóm nghiên cứu có một số kết luận nhƣ sau:

+ Với kịch bản BDKH dƣ báo cho 3 giai đoạn 2016 – 2035, 2046 – 2065 và 2080 –

2099 theo RCP4.5 và RCP8.5 cho thấy trữ lƣợng nƣớc ngọt có xu giảm đi trong các kịch

bản. Ngƣợc lại, trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn có xu hƣớng tăng lên trong cả 6 kịch bản.

+ Với kịch bản BDKH theo kịch bản trung bình nhóm năm RCP4.5 cho thấy phân

phối trữ lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu nhìn chung có xu hƣớng giảm đi.

Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt trung bình 0.28%, 0.14% và 0.22% tƣơng ứng các nhóm

năm 2016-2035; 2046-2065 và 2080-2099. Mực giảm trữ lƣợng nƣớc ngọt lớn nhất trong

tháng 12, vào khoảng 0.33% với kịch bản 2016-2035; với 0.19% với 2046-2065 và

0.28% với 2080-2099 (tháng 9). Bên cạnh đó, diễn biến nhiễm mặn của nƣớc ngầm tại

khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch bản RCP4.5 diễn biến khá phức tạp. Trong những

68

năm nửa đầu thế kỷ mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng, sau đó tăng mạnh vào cuối

thế kỷ. Mức độ thay đổi trữ lƣợng nhiễm mặn trung bình nhƣ sau: tăng 1,03% và 1,13%

tƣơng ứng các nhóm năm 2016-2035, 2046-2065; và 1,75% trong nhóm năm 2080-2099.

+ Với kịch bản BDKH theo kịch bản trung bình nhóm năm RCP8.5 cho thấy phân

phối trữ lƣợng nguồn nƣớc ngọt khu vực nghiên cứu nhìn chung có diễn biến phức tạp,

giảm mạnh vào nhóm năm đầu thế kỉ, sau đó tăng nhanh vào nhóm năm giữa và cuối thế

kỷ. Bên cạnh đó, diễn biến nhiễm mặn của nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu theo nhóm

kịch bản RCP8.5 có xu hƣớng tăng. Mức tăng trữ lƣợng nƣớc mặn lớn nhất trong tháng

XII, vào khoảng 1,56% ứng với thời kỳ 2016-2035; tăng 1,21% ứng với thời kỳ 2046-

2065 và tăng 2,08% ứng với thời kỳ 2080-2099. Trong từng thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn

có sự biến động qua các tháng. Trong cả 3 thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn đều có xu hƣớng

tăng từ tháng I đến tháng III, sau đó lại giảm từ tháng IV đến tháng VII và tăng trong các

tháng còn lại.

Hiện tƣợng trữ lƣợng nƣớc ngọt giảm và trữ lƣợng nƣớc mặn tăng trong 2 nhóm kịch

bản RCP4.5 và RCP8.5 là do giả thuyết trong bài toán không thay đổi lƣợng khai thác nƣớc

ngầm so với kịch bản nền, sự thay đổi này do sự biến đổi lƣợng mƣa và mực nƣớc biển

dâng. Trong cả 3 giai đoạn theo 2 nhóm kịch bản, lƣợng mƣa tăng không nhiều. Tuy nhiên,

mực nƣớc biển tăng khá nhanh ở cả 3 giai đoạn, từ 0.3 mét nên 0.71 mét.

Do hạn chế về thời gian nghiên cứu, thực tế số liệu nên trong nghiên cứu này vẫn

còn tồn tại một số nhƣợc điểm nhƣ: chƣa đánh giá đƣợc sự tác động của của các yếu tố

cực đoan ở hiện tại và tƣơng lai nhƣ: hạn hán, nƣớc biển dâng do gió mùa, nƣớc biển

dâng do sóng, nƣớc biển dâng do bão; chƣa đánh giá đƣợc sự ảnh hƣởng của chế độ thủy

triều đến nguồn nƣớc ngầm; khu vực nghiên cứu chƣa có nhiều nghiên cứu về các sông

nội tỉnh; khu vực nghiên cứu chƣa có thống kê đầy đủ số liệu khai thác nƣớc ngầm (trong

nghiên cứu sử dụng bản đồ phân bố dân cƣ để tính toán). Vì vậy, học viên kiến nghị cần

có thêm các nghiên cứu bổ sung với các lƣu vực sông nội tỉnh; và cần thêm các nghiên

cứu thông kê mức độ khai thác nƣớc ngầm trong toàn tỉnh.

69

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ tài nguyên môi trƣờng, 2016. Kịch bản biến đổi khí hậu và nƣớc biển

dâng cho Việt Nam.

2. Bùi Trần Vƣợng và Ngô Đức Chân, 2001; báo cáo “Mô hình dòng chảy

nƣớc dƣới đất khu vực Bà Rịa”. Lƣu trữ tại Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh BR -

VT và Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam.

3. Bùi Trần Vƣợng, 2004, báo cáo chuyên đề ”Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới

đất tỉnh Đồng Nai”, Lƣu trữ tại Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Đồng Nai và Liên

đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam.

4. Đào Bùi Din (2016), Liên đoàn Địa chất và Khoáng sản biển, “Đặc điểm địa

chất thành tạo sa khoáng vùng biển ven bờ Hà Tĩnh”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất.

5. Đào Thị Thủy (2018), “Ứng dụng mô hình Modflow đánh giá trữ lƣợng

nƣớc dƣới đất khu vực đồng bằng ven biển Hà Tĩnh”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học

Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

6. Đỗ Tiến Hùng và nnk, 2001; Báo cáo kết quả đề tài: "Quy hoạch khai thác và sử

dụng nƣớc ngầm TPHCM"; Lƣu Thƣ viện Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT Miền Nam.

7. Đoàn Văn Cánh và nnk (2005), “Tin học địa chất thủy văn ứng dụng”,

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

8. Đoàn Văn Cánh, Phạm Quý Nhân. 2001. Tin học ứng dụng trong địa chất

thủy văn (Giáo trình Cao học và Nghiên cứu sinh).; Trƣờng Đại Học Mỏ Địa chất.;

Hà Nội.

9. Huỳnh Văn Hiệp và nnk (2012), “Đánh giá tài nguyên nƣớc dƣới đất tỉnh

Trà Vinh sử dụng mô hình Modflow”, Tạp chí Khoa học 2012:23a 42-51, Đại học

Cần Thơ.

10. Lê Thị Thu Hiền (2008), Điều tra đánh giá tiềm năng nƣớc mặt vùng đồng

bằng ven biển Tỉnh Hà Tĩnh, đề xuất các giải pháp kinh tế - bảo vệ môi trƣờng trong

vịêc sử dụng hợp lý tài nguyên nƣớc, Sở TNMT Hà Tĩnh.

11. Mạc Thị Huyền (2016), Năng lực thích ứng với Biến đổi khí hậu của

cộng đồng xã Phúc Lộc, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn, luận văn Thạc sĩ khoa học.

70

12. Niên giám thống kê tỉnh Hà Tĩnh, 2009.

13. Ngô Đức Chân và Lê Văn Hải, 2005, báo cáo chuyên đề “Mô hình NDĐ

vùng Bạc Liêu - tỉnh Bạc Liêu” (kèm theo Báo cáo kết quả thăm dò khai thác với

mục tiêu trữ lƣợng 24.000m3/ngày); Lƣu trữ tại Ban quản lý Dự án cấp thoát nƣớc

và vệ sinh môi trƣờng của Công ty tƣ vấn GHD - Chính phủ Úc - Gutterdge Haskin

& Davey Pty. Ltd và Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam.

14. Ngô Đức Chân, 2006, báo cáo chuyên đề “Mô hình NDĐ vùng Côn

Đảo”; Lƣu trữ tại Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh BR - VT và Liên đoàn ĐCTV-

ĐCCT miền Nam.

15. Ngô Đức Chân, 2006, báo cáo chuyên đề “Mô hình NDĐ vùngTân

Hƣơng - Long An” (kèm theo Báo cáo kết quả thăm dò khai thác với mục tiêu trữ

lƣợng 12.000m3/ngày); Lƣu trữ tại Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc và Liên đoàn

ĐCTV-ĐCCT miền Nam.

16. Nguyễn Đức Núi (2014), “Nghiên cứu xâm nhập mặn nƣớc ngầm khu

vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh và đề xuất các giải pháp bảo vệ hợp lý”, Luận văn thạc sĩ

khoa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

17. Nguyễn Kim Cƣơng (1991), “Địa chất thủy văn”, Nhà xuất bản Khoa

học và Kỹ thuật, Hà Nội.

18. Nguyễn Thị Nguyệt (2011), “Đánh giá mức độ xâm nhập mặn do sử

dụng quá mức nƣớc ngầm trong vùng ven biển Nam Định bằng Mô hình visual

modflow”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc

gia Hà Nội.

19. Nguyễn Thị Sinh và Ngô Đức Chân, 2002; báo cáo khoa học đề tài cấp

Viện “Mô hình dòng nƣớc dƣới đất thành phố Hồ Chí Minh”; Lƣu trữ tại do Trung

tâm kỹ thuật hạt nhân TP. Hồ Chí Minh.

20. Phan Văn Trƣờng (2015), “Đặc điểm thủy địa hóa và thực trạng nhiễm

mặn nƣớc dƣới đất trong các trầm tích Đệ tứ vùng ven biển Hà Tĩnh”, Tạp chí Các

Khoa học về Trái đất.

21. Quy hoạch sửa đổi năm 2015 của tỉnh Hà Tĩnh.

71

22. Quy hoạch tổng thể PTKTXH tỉnh Hà Tĩnh đến 2020 - QĐ số 1786/QĐ-

TTg ngày 27/11/2012.

23. Trần Minh và nnk, 2000; Báo cáo “Mô hình quản lý nƣớc dƣới đất tỉnh

Cần Thơ”, Lƣu trữ tại Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Cần Thơ.

24. Trần Ngọc Anh và nnk (2009), “Khả năng áp dụng mô hình Modflow

tính toán và dự báo trữ lƣợng nƣớc dƣới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị”, Tạp

chí khoa học ĐHQGHN.

25. Trần Ngọc Quỳnh và nnk (2014), “Đánh giá trữ lƣợng khai thác tiềm năng các

tầng nƣớc dƣới đất tại thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam bằng phần mềm Visual

Modflow”, Tạp chí khoa học và công nghệ, trƣờng đại học khoa học Huế.

26. TS. Đặng Đình Phúc và nnk, 2000; Báo cáo "Kết quả xây dựng mô hình

nƣớc dƣới đất khu vực tỉnh Bình Dƣơng" do thực hiện năm 2000; Lƣu trữ tại Sở

Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Dƣơng.

ĐẠi hỌc quỐc gia hÀ nỘihmo.hus.vnu.edu.vn/uploads/hoadt/files/luan van - dang linh...

Documents