NGUYÔN V¡N §¶N, TèNG NGäC THANH,

NGUYÔN THÞ H¹, TRIÖU §øC HUY, NGUYÔN V¡N §øC

Thµnh phè Hµ Néi cã nhu cÇu vÒ n­íc dïng cho ¨n uèng, sinh ho¹t rÊt lín vµ ngµy cµng ph¸t triÓn theo thêi gian. Do cã nguån n­íc d­íi ®Êt phong phó nªn c«ng t¸c ®iÒu tra ®Þa chÊt thuû v¨n ®· ®­îc tiÕn hµnh víi khèi l­îng lín. §Õn nay, viÖc cung cÊp n­íc cho thµnh phè ®­îc lÊy hoµn toµn tõ nguån n­íc d­íi ®Êt. Tõ n¨m 1987 ®Õn 1992, Liªn ®oµn 2 §CTV (nay lµ Liªn ®oµn §CTV-§CCT MiÒn B¾c) ®· thùc hiÖn th¨m dß tæng thÓ ë phÝa nam s«ng Hång theo yªu cÇu cña quy ho¹ch. §iÓm ®¸ng chó ý trong quy ho¹ch lµ ph¶i duy tr× c¸c b·i giÕng ®ang ho¹t ®éng. KÕt qu¶ th¨m dß ®· ®­îc Héi ®ång XÐt duyÖt tr÷ l­îng kho¸ng s¶n nhµ n­íc phª duyÖt n¨m 1992 víi tr÷ l­îng khai th¸c n­íc d­íi ®Êt cÊp c«ng nghiÖp (cÊp A+B) ë phÇn phÝa nam s«ng Hång thuéc ®Þa phËn thµnh phè Hµ Néi lµ 708.700 m3/ng [6]. Còng vµo n¨m 1992, giai ®o¹n 3 cña Ch­¬ng tr×nh N­íc Hµ Néi do ChÝnh phñ PhÇn Lan tµi trî ®­îc thùc hiÖn ®· x©y dùng quy ho¹ch chñ ®¹o vÒ n­íc cho thµnh phè Hµ Néi phÝa nam s«ng Hång ®Õn 2010. PhÇn ®¸nh gi¸ nguån cña quy ho¹ch chñ ®¹o nµy chñ yÕu dùa vµo kÕt qu¶ th¨m dß m« t¶ trªn ®©y, song do cã chó ý ®Õn t¸c ®éng m«i tr­êng do khai th¸c g©y nªn, nªn c«ng suÊt cña mét sè b·i giÕng nh­ Mai DÞch, Ngäc Hµ, H¹ §×nh.. ®· ®­îc ®Ò nghÞ gi¶m. KÕt qu¶ tÝnh to¸n nguån n­íc ë phÝa nam s«ng Hång lµ 673.000 m3/ng [4]. Quy ho¹ch chñ ®¹o vÒ n­íc nµy ®· ®­îc ChÝnh phñ phª duyÖt n¨m 1992.

§Ó thùc hiÖn dù ¸n 1A, Ch­¬ng tr×nh N­íc Hµ Néi do Ng©n hµng thÕ giíi cho vay, Ban qu¶n lý Ch­¬ng tr×nh n­íc Hµ Néi c¸c n¨m 1998, 1999 ®· ®Æt hµng víi Liªn ®oµn §CTV-§CCT MiÒn B¾c x©y dùng m« h×nh n­íc d­íi ®Êt vµ ®¸nh gi¸ nguån n­íc cho toµn bé diÖn tÝch thµnh phè. V× kh«ng cã yªu cÇu cô thÓ trong ®¬n ®Æt hµng, nªn khi ®¸nh gi¸ nguån n­íc Liªn ®oµn §CTV-§CCT MiÒn B¾c ®· ®iÒu chØnh chót Ýt c«ng suÊt mét sè b·i giÕng theo quy ho¹ch ë phÝa nam s«ng Hång, cßn ë phÝa b¾c s«ng Hång th× chØ tÝnh to¸n s¬ bé theo mét ph­¬ng ¸n mµ c¸c t¸c gi¶ cho lµ hîp lý. KÕt qu¶ tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o ë phÝa b¾c s«ng Hång lµ 415.000 m3/ng [5]. VÊn ®Ò tiÒm n¨ng n­íc d­íi ®Êt ë Hµ Néi lµ bao nhiªu? kh¶ n¨ng khai th¸c theo ph­¬ng ¸n hîp lý nhÊt sÏ ®­îc bao nhiªu? th× Ýt ®­îc quan t©m ®Õn. Duy nhÊt gÇn ®©y khi tham gia biªn so¹n chuyªn kh¶o "§Þa chÊt vµ Tµi nguyªn Kho¸ng s¶n thµnh phè Hµ Néi" [7] n¨m 2003, NguyÔn V¨n §¶n ®· lÇn ®Çu tiªn ®­a ra con sè vÒ tiÒm n¨ng n­íc d­íi ®Êt toµn thµnh phè Hµ Néi lµ gÇn 6 triÖu m3/ng. N¨m 2000, khi x©y dùng quy ho¹ch chñ ®¹o vÒ n­íc ®Õn 2020 cho toµn bé thµnh phè, l­îng n­íc yªu cÇu cÇn ph¶i cã lµ 1.400.000 m3/ng. Nguån n­íc d­íi ®Êt kh«ng ®­îc ®Çu t­ ®¸nh gi¸ mµ lÊy kÕt qu¶ nghiªn cøu 1992 ë phÝa nam s«ng Hång vµ 1999 ë phÝa b¾c s«ng Hång, tæng céng lµ 1.100.000 m3/ng. PhÇn cßn thiÕu (300.000 m3/ng) ®­îc ®Ò nghÞ theo h­íng sö dông c¸c nguån n­íc mÆt.

C¸c t¸c gi¶ bµi b¸o nµy kh«ng cã ý ®Þnh nghiªn cøu nguån n­íc d­íi ®Êt ë Hµ Néi cã bao nhiªu mµ chØ ®Ò cËp ®Õn kh¶ n¨ng x©y dùng c«ng tr×nh khai th¸c d¹ng thÊm läc n­íc d­íi ®Êt, c«ng suÊt lín ë vïng Th­îng C¸t (Tõ Liªm, Hµ Néi).

C«ng tr×nh khai th¸c thÊm läc thùc chÊt lµ mét d¹ng bæ sung nh©n t¹o ®¬n gi¶n n­íc d­íi ®Êt víi môc ®Ých lµm t¨ng tr÷ l­îng khi khai th¸c. Ph­¬ng ph¸p nµy ®· ®­îc ¸p dông réng r·i ë nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi, song ë n­íc ta v× ch­a ®­îc lµm nªn vÉn coi lµ míi mÎ, ®­îc ®Ò cËp ®Õn trong mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu [1, 2].

§Ó x©y dùng c¸c c«ng tr×nh khai th¸c thÊm läc cÇn ph¶i cã c¸c ®iÒu kiÖn nh­ s½n cã c¸c nguån n­íc tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o bªn c¹nh (nh­ s«ng, hå), cã cÊu tróc ®Þa chÊt thuû v¨n vµ quan hÖ thuû lùc gi÷a n­íc mÆt vµ n­íc d­íi ®Êt thuËn lîi. C¸c b·i giÕng ®ang khai th¸c nh­ Yªn Phô (khu míi), L­¬ng Yªn, Gia L©m còng cã thÓ coi lµ c«ng tr×nh khai th¸c thÊm läc cho c«ng suÊt khai th¸c rÊt lín mµ Ýt t¸c ®éng ®Õn m«i tr­êng.

S«ng Hång nh×n ¶nh chôp tõ vÖ tinh (H×nh 1) cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc mét sè ®o¹n uèn khóc, cã c¸c cöa sæ ®Þa chÊt thuû v¨n ë ven bê nh­ ë Th­îng C¸t thuéc huyÖn Tõ Liªm #, H¶i Bèi thuéc huyÖn §«ng Anh #, vïng NhËt T©n – Qu¶ng B¸ thuéc quËn T©y Hå #. Vïng H¶i Bèi vµ NhËt T©n – Qu¶ng B¸ ®­îc nghiªn cøu bëi hµng lo¹t c¸c lç khoan ®Þa chÊt thuû v¨n (P17, Q67, P72…). Riªng vïng Th­îng C¸t míi chØ ®­îc nghiªn cøu qua cÆp lç khoan quan tr¾c P55: lç khoan P55b cho tÇng chøa n­íc Holocen (qh) bªn trªn vµ lç khoan P55a cho tÇng chøa n­íc Pleistocen (qp) bªn d­íi (xem H×nh 2). MÆc dï gi÷a hai tÇng chøa n­íc tån t¹i líp thÊm n­íc yÕu (tõ 23 ®Õn 29 m), song theo kÕt qu¶ quan tr¾c mùc n­íc tõ 1994 ®Õn nay (H×nh 3) cho thÊy chóng cã chung mét mùc n­íc vµ dao ®éng ®ång pha víi mùc n­íc s«ng Hång. §iÒu ®ã cho phÐp suy diÔn lµ líp thÊm n­íc yÕu bÞ v¸t vÒ phÝa s«ng Hång, t¹o thµnh cöa sæ ®Þa chÊt thuû v¨n nh­ ®­îc vÏ néi suy ë H×nh 2. Còng theo kÕt qu¶ quan tr¾c ®ång thêi gi÷a mùc n­íc s«ng Hång vµ mùc n­íc d­íi ®Êt nh­ biÓu thÞ trªn H×nh 3 cho thÊy mùc n­íc d­íi ®Êt dao ®éng ®ång pha víi mùc n­íc s«ng Hång. HÖ sè t­¬ng quan so s¸nh gi÷a mùc n­íc s«ng vµ mùc n­íc d­íi ®Êt rÊt cao (R=0,95, xem H×nh 4) chøng tá n­íc d­íi ®Êt cã quan hÖ chÆt chÏ víi s«ng Hång. MÆt kh¸c, mùc n­íc s«ng Hång lu«n lu«n cao h¬n mùc n­íc d­íi ®Êt, chøng tá n­íc s«ng Hång lu«n lu«n cung cÊp cho n­íc d­íi ®Êt. Nã thuéc d¹ng quan hÖ 2 ®· ®Ò cËp ®Õn trong c«ng tr×nh nghiªn cøu cña NguyÔn V¨n §¶n [2].

VÒ ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, khu vùc dù kiÕn x©y dùng b·i giÕng lµ b·i båi ven s«ng Hång, dµi gÇn 4 km, thuéc ®Þa phËn huyÖn Tõ Liªm. B·i båi réng, t­¬ng ®èi b»ng ph¼ng, kho¶ng c¸ch tõ mÐp n­íc (vÒ mïa kh«) ®Õn ®ª tõ 500 ®Õn 1000 m rÊt thuËn tiÖn cho viÖc x©y dùng c¸c giÕng khai th¸c n­íc d­íi ®Êt.

TÝnh to¸n tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o ®­îc thùc hiÖn b»ng ph­¬ng ph¸p m« h×nh sè trªn c¬ së phÇn mÒm Visual Modflow (version 3.0) cña C«ng ty Waterloo Hydrology. CÊu tróc ®Þa chÊt thuû v¨n ®­îc m« pháng thµnh 4 líp:

Líp 1 lµ tÇng chøa n­íc Holocen (qh)

Líp 2 lµ líp thÊm n­íc yÕu (Q13-Q21)

Líp 3 lµ tÇng chøa n­íc Pleistocen (qp)

Líp 4 lµ tÇng chøa n­íc khe nøt kh«ng ®ång nhÊt c¸c trÇm tÝch tr­íc §Ö tø

Tµi liÖu dïng ®Ó chØnh lý lµ mùc n­íc ®­îc quan tr¾c trªn m¹ng l­íi cè ®Þnh gåm 70 tr¹m quan tr¾c ph©n bè ®Òu trªn toµn bé diÖn tÝch thµnh phè tõ 1/1996 ®Õn 6/2002, trong ®ã mùc n­íc ®­îc tÝnh trung b×nh cho mét b­íc thêi gian lµ 1 quý, tæng sè 26 b­íc thêi gian.

ViÖc chØnh lý m« h×nh ®­îc thùc hiÖn tèt thÓ hiÖn sù phï hîp gi÷a mùc n­íc tÝnh to¸n vµ mùc n­íc thùc tÕ ë tÊt c¶ c¸c lç khoan quan tr¾c, trong ®ã tr¹m quan tr¾c P55 ë vïng Th­îng C¸t (H×nh 5) lµ mét vÝ dô minh ho¹.

H×nh 2. MÆt c¾t ®Þa chÊt thuû v¨n theo ®­êng II II’

H×nh 3. §å thÞ dao ®éng mùc n­íc d­íi ®Êt theo thêi gian lç khoan quan tr¾c P55a (tÇng chøa n­íc qp), lç khoan quan tr¾c P55b (tÇng chøa n­íc qh) vµ n­íc s«ng Hång (tr¹m quan tr¾c QSH1) vïng Th­îng C¸t

H×nh 4. §å thÞ biÓu diÔn mèi t­¬ng quan gi÷a n­íc s«ng Hång t¹i tr¹m QSH1 vµ n­íc d­íi ®Êt t¹i lç khoan quan tr¾c P55a (tÇng qp) vïng Th­îng C¸t

Sau khi m« h×nh ®· chØnh lý tèt, tiÕn hµnh tÝnh to¸n tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o. ViÖc tÝnh to¸n tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o ®­îc thùc hiÖn cho vïng phÝa nam s«ng Hång theo ba ph­¬ng ¸n nh­ sau:

Ph­¬ng ¸n 1: theo l­u l­îng khai th¸c thùc tÕ hoÆc sÏ khai th¸c theo quy ho¹ch (C¸o §Ønh, Nam D­) nh­ thèng kª ë cét 3 b¶ng 1. KÕt qu¶ dù b¸o h¹ thÊp mùc n­íc ®Õn n¨m 2020 biÓu diÔn ë H×nh 6 vµ cét 4 B¶ng 1.

H×nh 5. §å thÞ so s¸nh dao ®éng mùc n­íc theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn m« h×nh víi thùc tÕ quan tr¾c. a) Lç khoan P55a (tÇng qp); b) Lç khoan P55b (tÇng qh) vïng Th­îng C¸t

B¶ng 1. B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o ND§ vïng nam Hµ Néi theo c¸c ph­¬ng ¸n kh¸c nhau

H×nh 6. B¶n ®å dù b¸o ®­êng thuû ®¼ng ¸p tÇng chøa n­íc qp ®Õn 2020 vïng nam s«ng Hång theo ph­¬ng ¸n khai th¸c1

Ph­¬ng ¸n 2: nh­ ph­¬ng ¸n 1, nh­ng cã thªm b·i giÕng khai th¸c thÊm läc vïng Th­îng C¸t cã c«ng suÊt nh­ thèng kª ë cét 5 B¶ng 1, trong ®ã c«ng suÊt b·i giÕng Th­îng C¸t ®¸p øng yªu cÇu giai ®o¹n 1 lµ 150.000 m3/ng. KÕt qu¶ dù b¸o sù h¹ thÊp mùc n­íc ®Õn n¨m 2020 biÓu diÔn ë H×nh 7 vµ cét 6 B¶ng 1.

H×nh 7. B¶n ®å dù b¸o ®­êng thuû ®¼ng ¸p tÇng chøa n­íc qp ®Õn 2020 vïng nam s«ng Hång theo ph­¬ng ¸n khai th¸c2

Ph­¬ng ¸n 3: nh­ ph­¬ng ¸n 1, nh­ng cã thªm b·i giÕng khai th¸c thÊm läc vïng Th­îng C¸t më réng cã c«ng suÊt nh­ thèng kª ë cét 7 B¶ng 1, trong ®ã c«ng suÊt b·i giÕng Th­îng C¸t më réng lµ 300.000 m3/ng. KÕt qu¶ dù b¸o sù h¹ thÊp mùc n­íc ®Õn n¨m 2020 biÓu diÔn ë H×nh 8 vµ cét 8 B¶ng 1.

B·i giÕng khai th¸c vïng Th­îng C¸t (theo ph­¬ng ¸n 2) ®­îc bè trÝ tõ ranh giíi Hµ Néi - Hµ T©y trë xuèng gåm 15 giÕng. C¸c giÕng c¸ch nhau 100 m vµ c¸ch mÐp n­íc s«ng Hång (vÒ mïa kh«) kho¶ng 30 m. C«ng suÊt mçi giÕng 10.000 m3/ng. KÕt qu¶ dù b¸o h¹ thÊp mùc n­íc ®Õn n¨m 2020 biÓu diÔn ë H×nh 9 vµ B¶ng 2 cét 5.

Tõ c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o theo c¸c ph­¬ng ¸n trªn ®©y cã thÓ ®­a ra c¸c nhËn xÐt vµ khuyÕn nghÞ sau:

• C¸c b·i giÕng gÇn s«ng (Th­îng C¸t, Yªn Phô, Nam D­, C¸o §Ønh) ®Òu cã c«ng suÊt lín vµ ®é h¹ thÊp nhá, cµng gÇn s«ng th× ®é h¹ thÊp mùc n­íc cµng nhá, trong ®ã mùc n­íc h¹ thÊp ë giÕng khoan s©u nhÊt vïng Th­îng C¸t còng chØ ®Õn cèt cao -4,5 m ( ph­¬ng ¸n 2) vµ -4,98 m ( ph­¬ng ¸n 3), trong khi cao tr×nh mùc n­íc h¹ thÊp ë vïng nµy cho phÐp ®Õn –20 m.

H×nh 8. B¶n ®å dù b¸o ®­êng thñy ®¼ng ¸p tÇng qp ®Õn n¨m 2020 vïng phÝa nam s«ng Hång theo ph­¬ng ¸n khai th¸c 3

B¶ng 2. Tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n tr÷ l­îng khai th¸c dù b¸o ND§ b·i giÕng Th­îng C¸t trong ph­¬ng ¸n khai th¸c 2

H×nh 9. B¶n ®å dù b¸o mùc n­íc tÇng qp b·i giÕng Th­îng C¸t ph­¬ng ¸n 2

- ViÖc ®­a thªm b·i giÕng Th­îng C¸t vµo ho¹t ®éng víi c«ng suÊt 150.000 m3/ng (giai ®o¹n 1) hoÆc 300.000 m3/ng (giai ®o¹n 2) ®Òu kh«ng ¶nh h­ëng ®¸ng kÓ ®Õn c¸c b·i giÕng kh¸c. §é h¹ thÊp thªm mùc n­íc ë c¸c b·i giÕng ghi ë cét 9 B¶ng 1 (ph­¬ng ¸n 2) vµ cét 10 B¶ng 1 (ph­¬ng ¸n 3), trong ®ã ®é h¹ thÊp thªm lín nhÊt ë b·i giÕng C¸o §Ønh lµ 1,1 m (ph­¬ng ¸n 2) vµ 1,6 m (ph­¬ng ¸n 3); ë Mai DÞch t­¬ng øng lµ 0,4 m vµ 0,55 m...

- C¸c b·i giÕng xa s«ng (H¹ §×nh, Mai DÞch, Ngäc Hµ, T­¬ng Mai,…) khai th¸c víi c«ng suÊt hiÖn t¹i ®ang cã ®é h¹ thÊp mùc n­íc rÊt s©u, dù b¸o ®Õn n¨m 2020 h¹ xuèng s©u h¬n (xem c¸c cét 4, 6, 8 B¶ng 1) trong ®ã b·i giÕng H¹ §×nh, Mai DÞch xuèng d­íi møc cho phÐp, c¸c b·i giÕng kh¸c tuy cßn cã thÓ cho phÐp nh­ng sÏ cã t¸c ®éng lín ®Õn m«i tr­êng nh­ lón mÆt ®Êt, nhiÔm bÈn n­íc d­íi ®Êt… cÇn nghiªn cøu theo h­íng gi¶m bít c«ng suÊt.

1. Vïng Th­îng C¸t (Tõ Liªm, Hµ Néi) cã ®ñ c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó x©y dùng c¸c c«ng tr×nh khai th¸c thÊm n­íc d­íi ®Êt c«ng suÊt lín do:

- S½n cã nguån n­íc trªn mÆt tù nhiªn lín (s«ng Hång).

- Cã cÊu tróc ®Þa chÊt thuû v¨n vµ mèi quan hÖ thuû lùc gi÷a n­íc d­íi ®Êt vµ n­íc mÆt thuËn lîi cho viÖc x©y dùng c«ng tr×nh khai th¸c thÊm.

2. ViÖc nghiªn cøu vµ x©y dùng b·i giÕng nªn chia lµm hai giai ®o¹n: giai ®o¹n 1 x©y dùng b·i giÕng phÝa t©y b¾c thuéc ®Þa phËn x· Th­îng C¸t, giai ®o¹n 2 ph¸t triÓn vÒ phÝa ®«ng nam thuéc ®Þa phËn x· Liªn M¹c.

3. C«ng t¸c ®iÒu tra nghiªn cøu nªn chia thµnh hai b­íc víi c¸c néi dung sau:

- B­íc 1: Nghiªn cøu tiÒn kh¶ thi, tËp trung lµm râ cÊu tróc ®Þa chÊt thuû v¨n vïng b·i båi vµ lßng s«ng b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p nh­ kh¶o s¸t ®Þa vËt lý, khoan, thÝ nghiÖm,… mÆt kh¸c cÇn nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò cã liªn quan nh­ ®¸nh gi¸ t¸c ®éng m«i tr­êng (¶nh h­ëng båi l¾ng, xãi lë bê ¶nh h­ëng ®Õn hÖ thèng ®ª ®iÒu..), kü thuËt khoan vµ kÕt cÊu giÕng khai th¸c c«ng suÊt lín,…

- B­íc 2: Nghiªn cøu kh¶ thi (th¨m dß ®¸nh gi¸ tr÷ l­îng) ®Ó x©y dùng b·i giÕng.

1. Ch©u V¨n Quúnh, 2003. Nh÷ng vÊn ®Ò bæ cËp nh©n t¹o n­íc d­íi ®Êt vµ triÓn väng øng dông ë ViÖt Nam. B¸o c¸o Héi th¶o khoa häc "Bæ sung nh©n t¹o tr÷ l­îng n­íc d­íi ®Êt ë ViÖt Nam", Hµ Néi.

2. NguyÔn V¨n §¶n, 2003. VÒ kh¶ n¨ng x©y dùng c¸c c«ng tr×nh khai th¸c n­íc thÊm läc ven c¸c s«ng hå ë n­íc ta. TC CÊp tho¸t n­íc, 2 / 2003, Hµ Néi.

3. NguyÔn V¨n §¶n (Chñ biªn), 2000. B¸o c¸o kÕt qu¶ quan tr¾c ®éng th¸i n­íc d­íi ®Êt vïng ®ång b»ng B¾c Bé giai ®o¹n 1996-2000. L­u tr÷ §Þa chÊt, Hµ Néi.

4. NguyÔn V¨n §¶n, TrÇn V¨n Minh, 1992. B¸o c¸o ®¸nh gi¸ nguån n­íc d­íi ®Êt vïng Hµ Néi. L­u tr÷ §Þa chÊt, Hµ Néi.

5. Tèng Ngäc Thanh, NguyÔn ThÞ H¹, 1999. B¸o c¸o ®¸nh gi¸ nguån n­íc d­íi ®Êt thµnh phè Hµ Néi. L­u tr÷ §Þa chÊt, Hµ Néi.

6. TrÇn V¨n Minh (Chñ biªn), 1992. B¸o c¸o kÕt qu¶ th¨m dß tæng thÓ n­íc d­íi ®Êt vïng phÝa nam Hµ Néi. L­u tr÷ §Þa chÊt, Hµ Néi.

7. Vò NhËt Th¾ng, NguyÔn V¨n §¶n vµ nnk, 2003. §Þa chÊt vµ tµi nguyªn kho¸ng s¶n thµnh phè Hµ Néi. Côc §Þa chÊt vµ Kho¸ng s¶n ViÖt Nam, Hµ Néi (in litt).