TRÇN MINH, NGUYÔN THÞ T¢M,
TRÇN HOµNG THIÖN, TRÞNH THóY H»NG

TrÇm tÝch Neogen ®ång b»ng s«ng Hång ph©n bè chñ yÕu trong vïng n»m gi÷a hai ®øt g·y S«ng Ch¶y vµ S«ng L«, tõ Tam §¶o ra biÓn §«ng, hÇu hÕt bÞ phñ bëi c¸c trÇm tÝch §Ö tø. Do ¶nh h­ëng cña ho¹t ®éng kiÕn t¹o, biªn ®é lón ch×m cña c¸c phÇn kh¸c nhau x¶y ra kh«ng ®ång ®Òu t¹o nªn c¸c ®Þa hµo vµ c¸c tròng chång gèi.

Thµnh phÇn th¹ch häc cña trÇm tÝch biÕn ®æi phøc t¹p c¶ theo diÖn tÝch lÉn chiÒu s©u. ë VÜnh T­êng, LËp Th¹ch, QuÊt L­u - Xu©n Hßa, S¬n T©y vµ d¶i ven r×a ®ång b»ng, ®Êt ®¸ chñ yÕu lµ t¶ng kÕt, cuéi kÕt, s¹n kÕt, c¸t kÕt xen bét kÕt, sÐt kÕt, sÐt than vµ c¸c vØa than n©u, chøa hãa th¹ch Trïng lç, thùc vËt vµ bµo tö phÊn hoa. Tõ Hµ Néi ra biÓn gåm c¸t kÕt, bét kÕt, sÐt kÕt, trong ®ã c¸t kÕt chiÕm ­u thÕ chøa Ýt Th©n mÒm biÓn, tµn tÝch thùc vËt ë phÇn trªn vµ cuéi kÕt, s¹n kÕt ë phÇn d­íi. BÒ dµy chung cña trÇm tÝch thay ®æi tõ vµi chôc mÐt ë r×a ®ång b»ng ®Õn 500-1000 m hoÆc h¬n ë trung t©m.

N­íc d­íi ®Êt (ND§) trong trÇm tÝch Neogen chñ yÕu lµ n­íc nh¹t ph©n bè tõ ®Ønh ®ång b»ng ®Õn Hµ Néi vµ mét sè thÊu kÝnh r¶i r¸c ë H¶i D­¬ng, H­ng Yªn. Riªng ë Hµ Néi cho ®Õn nay míi ph¸t hiÖn mét chám n­íc lî duy nhÊt víi diÖn tÝch 4 km² ë T©y Mç. N­íc cã tæng kho¸ng hãa 2,2 g/l øng víi hµm l­îng chlor trong n­íc lµ 1310 mg/l. PhÇn cßn l¹i tõ H¶i D­¬ng, H­ng Yªn, Th­êng TÝn (Hµ T©y) ra biÓn lµ n­íc lî. Do thµnh phÇn th¹ch häc thay ®æi vµ chÞu t¸c ®éng cña qu¸ tr×nh kiÕn t¹o, phong hãa… kh¸c nhau nªn tÝnh thÊm vµ ®é chøa n­íc còng kh¸c nhau: ë ®Ønh vµ r×a ®ång b»ng phÇn lín nghÌo n­íc, cßn vïng trung t©m cã ®é chøa n­íc trung b×nh trë lªn ®Õn giµu.

T¹i hai khu ®« thÞ Linh §µm, §Þnh C«ng tÇng trÇm tÝch Neogen n»m d­íi trÇm tÝch §Ö tø víi ®é s©u th­êng trªn 80 m. Thµnh phÇn th¹ch häc chñ yÕu lµ c¸t kÕt, c¸t kÕt xen bét kÕt, ®«i chç gÆp c¸c líp cuéi kÕt, s¹n kÕt. C¸c khe nøt trong ®Êt ®¸ chøa n­íc gåm khe nøt th«, hæng hèc t¹i c¸c ®o¹n nøt nÎ vµ c¸c vi khe nøt ph¸t triÓn trong c¸c khèi ®¸ cøng ch¾c. Tµi liÖu theo dâi c¸c lç khoan cho thÊy tõ ®¸y §Ö tø ®Õn ®é s©u 180 m th­êng gÆp nhiÒu ®o¹n ph¸t triÓn c¸c khe nøt th«, xen gi÷a chóng lµ ®Êt ®¸ Ýt nøt nÎ, ®Æc biÖt phÇn tiÕp gi¸p víi §Ö tø ®Êt ®¸ th­êng bÞ phong hãa m¹nh, vì vôn bë rêi, rÊt dÔ nhÇm víi trÇm tÝch §Ö tø. C¸c khe nøt th« lµ ®­êng dÉn n­íc chÝnh vµ quyÕt ®Þnh ®é thÊm chñ yÕu cña tÇng. HÖ thèng khe nøt nµy ®­îc ®Æc tr­ng bëi ®é dÉn n­íc cao, truyÒn ¸p lín, nh­ng ®é chøa thÊp, ®«i khi rÊt thÊp. C¸c khèi vi khe nøt cã ®é dÉn n­íc nhá, truyÒn ¸p thÊp, nh­ng ®é chøa cao quyÕt ®Þnh tÝnh chøa chñ yÕu cña tÇng.

TÇng chøa n­íc Neogen th­êng ®­îc ng¨n c¸ch víi tÇng chøa n­íc Pleistocen h¹ (qp¹) b»ng mét líp cuéi sÐt kh¸ dµy, tõ 4 ®Õn 10 m. ë vïng xung quanh Linh §µm vµ §Þnh C«ng nh×n chung líp cuéi sÐt cã chiÒu dµy lín h¬n nhiÒu, kho¶ng 7,5-8 m (lç khoan YL- Yªn L·ng, lç khoan H3 - Ph¸p V©n) ®Õn 29,2 m (lç khoan H10 - Ngò HiÖp).

Trªn ph¹m vi ®« thÞ, tÇng nµy kh¸ giµu n­íc: l­u l­îng b¬m thùc cña c¸c lç khoan thay ®æi tõ 737 m³/ng ®Õn 810 m³/ng ë khu §Þnh C«ng vµ tõ 218 m³/ng ®Õn 737 m³/ng ë b¸n ®¶o Linh §µm. Tuy nhiªn, cÇn nhÊn m¹nh r»ng tÊt c¶ c¸c lç khoan cña hai khu ®« thÞ ®Òu ®­îc bè trÝ èng läc tõ ®é s©u 85 ®Õn 90 m, cßn tõ ®ã lªn mÆt ®Êt ®­îc tr¸m xi m¨ng c¸ch li, tøc lµ lo¹i ®i phÇn phong hãa bë rêi rÊt giµu n­íc cña trÇm tÝch Neogen. Gi¶i ph¸p nµy tuy cã h¹n chÕ c«ng suÊt khai th¸c c¸c lç khoan, nh­ng l¹i gióp duy tr× ®­îc chÊt l­îng n­íc theo thêi gian khai th¸c tèt h¬n.

N­íc tµng tr÷ vµ l­u th«ng trong tÇng Neogen lµ n­íc nh¹t (tæng kho¸ng hãa thay ®æi tõ 0,25 ®Õn 0,31 g/l), rÊt mÒm (tæng ®é cøng tõ 1,24 ®Õn 1,48 mge/l, kiÓu bicarbonat natri-calci. N­íc rÊt s¹ch vÒ ph­¬ng diÖn vi sinh, tháa m·n c¸c tiªu chuÈn vÒ nguyªn tè vi l­îng, ®a l­îng, kh«ng cã dÊu hiÖu nhiÔm bÈn nit¬, nªn sö dông tèt cho ¨n uèng sinh ho¹t, trõ hµm l­îng s¾t cÇn xö lÝ. Hµm l­îng NH₄⁺ trong n­íc thay ®æi tõ 0,896 ®Õn 1,298 mg/l, trung b×nh 0,96 mg/l ®èi víi khu §Þnh C«ng vµ tõ 0,514 ®Õn 1,231 mg/l, trung b×nh 0,86 mg/l ®èi víi khu Linh §µm. Hµm l­îng nitrit tõ 0,008 ®Õn 0,012 mg/l (khu §Þnh C«ng) vµ tõ 0,007 ®Õn 0,796 mg/l (khu Linh §µm). N­íc nh×n chung chøa Ýt s¾t v× tuy nhiÒu lç khoan v­ît tiªu chuÈn cho phÐp (0,5 mg/l), nh­ng lín nhÊt còng chØ tíi 1,83 mg/l lµ kh¸ tèt so víi nguån n­íc ®ang cung cÊp cho Hµ Néi. Cã ba lç khoan ®¹t tiªu chuÈn dïng trùc tiÕp (Fe = 0,258-0,545 mg/l), 3 lç khoan (Fe = 0,61 mg/l ®Õn 0,688 mg/l) vµ 3 lç khoan trªn 1 mg/l (Fe = 1,62-1,83 mg/l ).

TÇng chøa n­íc Neogen cã thÕ n»m mùc n­íc kh¸ s©u kÓ tõ 18,4 ®Õn 20,35 m t¹i khu Linh §µm vµ tõ 24,14 ®Õn 24,56 m t¹i khu §Þnh C«ng.

Do tÇng chøa n­íc cã nguån cung cÊp tõ rÊt xa, ®éng th¸i hÇu nh­ kh«ng chÞu ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®iÒu kiÖn khÝ t­îng thñy v¨n cña vïng Hµ Néi nªn tuy mùc n­íc cã thay ®æi nh­ng biªn ®é dao ®éng trong n¨m nhá: chØ tõ 1,0 ®Õn 1,74 m. §ã lµ mét ­u thÕ rÊt lín cña tÇng v× tr¸nh ®­îc rñi ro « nhiÔm trùc tiÕp.

ChÊt l­îng n­íc ë c¸c lç khoan thuéc khu ®« thÞ míi §Þnh C«ng vµ khu ®« thÞ b¸n ®¶o Linh §µm cïng lo¹i víi n­íc lç khoan §C (§Þnh C«ng) do §oµn §Þa chÊt 64 ®¸nh gi¸ n¨m 1996, ®· ®­îc Héi ®ång §¸nh gi¸ tr÷ l­îng kho¸ng s¶n phª chuÈn lµ lo¹i n­íc kho¸ng thiªn nhiªn (quyÕt ®Þnh sè 336/ Q§H§ ngµy 15-6-1996). §©y lµ nguån n­íc cã chÊt l­îng cao, rÊt quý hiÕm.

Tr­íc khi tÝnh to¸n tr÷ l­îng khai th¸c nguån n­íc cÇn ph¶i tiÕn hµnh tÝnh kiÓm tra m¹ng l­íi c¸c lç khoan khai th¸c, bëi lÏ viÖc x©y dùng c¸c c«ng tr×nh khai th¸c ND§ ®ßi hái c¸c qu¸ tr×nh th¨m dß tØ mØ kho¶nh dù kiÕn khai th¸c, còng nh­ viÖc thiÕt kÕ, x©y dùng vµ ho¹t ®éng cña c«ng tr×nh lÊy n­íc ph¶i hîp lÝ. PhÇn rÊt quan träng lµ lùa chän s¬ ®å tèi ­u bè trÝ c¸c lç khoan khai th¸c. NhiÖm vô nµy ®­îc gi¶i quyÕt dùa vµo tµi liÖu th¨m dß ®· tiÕn hµnh ë n¬i dù kiÕn x©y dùng c«ng tr×nh lÊy n­íc. §©y lµ c«ng viÖc rÊt quan träng, v× nã sÏ ®¶m b¶o ®­îc l­îng n­íc khai th¸c suèt trong qu¸ tr×nh khai th¸c.

TÇng chøa n­íc Neogen khu §Þnh C«ng vµ Linh §µm lµ tÇng n­íc cã ¸p, v« h¹n, nªn ®Ó tÝnh to¸n m¹ng lç khoan khai th¸c (sè l­îng lç khoan, kho¶ng c¸ch gi÷a chóng), c¸c t¸c gi¶ tiÕn hµnh theo tr×nh tù sau: tÝnh ®¹i l­îng lùc c¶n thñy lùc cña hÖ thèng lç khoan (R); x¸c ®Þnh mùc n­íc h¹ thÊp cña hÖ thèng (S); tØ l­u l­îng cña hÖ thèng (q) vµ tØ l­u l­îng tÝnh to¸n lç khoan (qp); so s¸nh qp víi tØ l­u l­îng thùc tÕ (q_tt) cña c¸c lç khoan th¨m dß. DiÖn tÝch ®­îc chän ®Ó bè trÝ m¹ng lç khoan khai th¸c lµ 25 ha ®èi víi khu ®« thÞ §Þnh C«ng vµ 50 ha ®èi víi khu ®« thÞ b¸n ®¶o Linh §µm. KÕt qu¶ m¹ng lç khoan khai th¸c ë §Þnh C«ng víi c«ng suÊt 2000 m³/ng ®­îc lùa chän lµ 3 lç khoan (ch­a kÓ dù phßng), kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç khoan tõ 290 ®Õn 300 m, cßn ë Linh §µm ®Ó khai th¸c 2500 m³/ng cÇn bè trÝ 6 lç khoan (ch­a kÓ dù phßng). Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç khoan còng t­¬ng tù, bëi lÏ víi m¹ng nh­ vËy qp gÇn trïng víi qtt (®èi víi ®« thÞ §Þnh C«ng qp = 0,45 l/sm so víi q_tt = 0,44 l/sm; ®« thÞ b¸n ®¶o Linh §µm qp = 0,178 l/sm so víi q_tt = 0,179 l/sm).

TÇng chøa n­íc Neogen lµ tÇng chøa n­íc khe nøt, ¸p lùc, cã tÝnh thÊm vµ ®é chøa th­êng bÊt ®ång nhÊt c¶ theo b×nh ®å lÉn chiÒu s©u nªn c¸c t¸c gi¶ sö dông ph­¬ng ph¸p thñy lùc kÕt hîp thñy ®éng lùc ®Ó ®¸nh gi¸ tr÷ l­îng khai th¸c. Th«ng sè ®Þa chÊt thñy v¨n tÝnh to¸n lµ th«ng sè trung b×nh cho toµn kho¶nh. èng läc bè trÝ gÇn hÕt chiÒu dµy. ChiÒu s©u mùc n­íc ®éng cho phÐp ®­îc khèng chÕ kh«ng h¹ d­íi m¸i tÇng chøa. ChÝnh ®iÒu Êy ®· gi¶i quyÕt ®­îc hai vÊn ®Ò quan träng khi ®¸nh gi¸ tr÷ l­îng c¸c tÇng chøa n­íc khe nøt lµ sù kh«ng ®ång nhÊt vµ kh¶ n¨ng n­íc ch¶y vµo phÇn cßn l¹i cña lç khoan nªn tr÷ l­îng x¸c ®Þnh ®­îc sÏ gÇn víi ®iÒu kiÖn tù nhiªn nhÊt vµ ®¶m b¶o ®é an toµn cÇn thiÕt.

Tæng tr÷ l­îng khai th¸c ND§ ®­îc ®¸nh gi¸ cho hai khu ®« thÞ lµ 5184 m³/ng (2357 m³/ng cho §Þnh C«ng vµ 2827 m³/ng cho Linh §µm). Mùc n­íc h¹ thÊp c¸c lç khoan dao ®éng tõ 32 ®Õn trªn 50 m, b»ng 58-70,5 ®¹i l­îng mùc n­íc h¹ thÊp cho phÐp. Nh­ vËy vÒ mÆt khèi l­îng tr÷ l­îng khai th¸c ND§ trong tÇng Neogen hoµn toµn ®¸p øng yªu cÇu cÊp n­íc cho hai ®« thÞ (2000 m³/ng cho §Þnh C«ng vµ 2500 m³/ng cho Linh §µm).

ChÊt l­îng ND§ trong tÇng chøa n­íc Neogen theo tµi liÖu th¨m dß kÕt hîp khai th¸c lµ rÊt tèt, nh­ng liÖu cã sù thay ®æi theo chiÒu h­íng xÊu ®i khi c«ng tr×nh lÊy n­íc ho¹t ®éng l©u dµi hay kh«ng? §©y lµ vÊn ®Ò kh«ng ph¶i chØ c¸c nhµ khoa häc quan t©m mµ cßn lµ nçi b¨n kho¨n lín cña c­ d©n c¸c khu ®« thÞ Linh §µm, §Þnh C«ng, bëi hä ®· chÞu nhiÒu khæ së v× thiÕu n­íc s¹ch. Do tÇng chøa n­íc Neogen n»m rÊt s©u, cã nguån cung cÊp tõ rÊt xa, l¹i tr¸nh ®­îc rñi ro « nhiÔm trùc tiÕp nªn chÊt l­îng n­íc cña b¶n th©n tÇng cã ®é ®¶m b¶o cao. Tuy nhiªn, khi khai th¸c l©u dµi cã thÓ diÔn ra qu¸ tr×nh thÊm xuyªn, tøc lµ n­íc tõ trÇm tÝch §Ö tø bªn trªn thÊm xuèng. ChÝnh ®iÒu ®ã g©y nguy c¬ lµm xÊu chÊt l­îng n­íc khai th¸c. RÊt may lµ ND§ trong trÇm tÝch §Ö tø kh¸ tèt, trõ hµm l­îng NH⁺₄, Fe, ®«i n¬i c¶ Mn cao h¬n tiªu chuÈn cho phÐp cÇn xö lÝ, nªn vÊn ®Ò quan t©m hµng ®Çu lµ hµm l­îng ammoni trong n­íc b¬m lªn sÏ ra sao nÕu x¶y ra thÊm xuyªn. §©y lµ vÊn ®Ò cùc khã bëi mét mÆt chóng ta ch­a nghiªn cøu g× vÒ c¬ chÕ nhiÔm bÈn, c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi ion, hÊp phô, kh¶ n¨ng tù lµm s¹ch, tù b¶o vÖ, vai trß cña vi khuÈn, vi sinh vËt, vai trß cña c¸c tr­êng ®Þa hãa… MÆt kh¸c do hoµn c¶nh kh¸ch quan nªn kh«ng thÓ cã ®ñ tµi liÖu thùc tÕ cÇn thiÕt phôc vô dù ®o¸n nh­: hÖ sè thÊm trung b×nh vµ chiÒu dµy líp cuéi sÐt, ®é dÉn n­íc vµ hÖ sè truyÒn ¸p chÝnh x¸c cña toµn bé tÇng chøa n­íc Neogen…

Gi¶ thiÕt r»ng khi lÊy n­íc tõ tÇng chøa n­íc Neogen cã x¶y ra thÊm xuyªn tõ tÇng bªn trªn xuèng th× khèi l­îng n­íc thÊm xuyªn sau thêi gian t kÓ tõ lóc c«ng tr×nh lÊy n­íc ho¹t ®éng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc [1]:

V =

ë ®©y: b₁ = ; b₂ =

Q - l­u l­îng khai th¸c, m³/ng;

k₀ - hÖ sè thÊm líp ng¨n c¸ch, m/ng;

m₀ - chiÒu dµy líp ng¨n c¸ch, m;

a - hÖ sè truyÒn ¸p, m²/ng;

km₁, km₂ - ®é dÉn n­íc t­¬ng øng cña tÇng chøa n­íc Nogen vµ c¸c tÇng chøa n­íc Pleistocen h¹, Pleistocen th­îng, m²/ng.

C¸c sè liÖu dïng ®Ó tÝnh to¸n ®­îc c¸c t¸c gi¶ lÊy nh­ sau: Q = 2000 m³/ng; k₀ = 10^-5 m/ng (lÊy t­¬ng tù hÖ sè thÊm cña líp cuéi sÐt ë Gia L©m - Sµi §ång); m₀ = 10m; a = 1,4.10⁵ m/ng; km₁ = 843 m²/ng (theo tµi liÖu b¬m n­íc lç khoan 1HN ë Ngäc Håi); km₂ = 1449 m²/ng (®é dÉn n­íc trung b×nh tÇng chøa qp¹ [2]; hµm l­îng NH₄⁺ trong n­íc tÇng qp¹ lµ 10 mg/l cßn cña tÇng chøa Neogen lµ 1 mg/l.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy sau hai n¨m ho¹t ®éng, hµm l­îng NH₄⁺ trong n­íc b¬m lªn t¨ng ®Õn 0,5 mg/l, võa ®óng víi tiªu chuÈn 1329/2002/BYT/Q§. Nh­ng nÕu so víi TCVN 5501/1992 th× sau 5 n¨m khai th¸c, hµm l­îng NH₄⁺ trong n­íc míi ®¹t 2,17 mg/l, hoµn toµn tháa m·n (xem B¶ng 1). TÊt nhiªn ®iÒu ®ã ph¶i kÌm theo c¸c th«ng sè sö dông lµ phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ khu ®« thÞ.

B¶ng 1. Thö tÝnh to¸n sù thay ®æi hµm l­îng NH₄⁺ trong n­íc khai th¸c
khi x¶y ra thÊm xuyªn tõ tÇng qp¹

Gi¸ trÞ c¸c th«ng sè cÇn thiÕt cho dù ®o¸n chØ cã kh¶ n¨ng nhËn ®­îc khi cã ®Çu t­ nghiªn cøu tiÕp theo. Tr­êng hîp ng­îc l¹i, cã thÓ sö dông tµi liÖu chÊt l­îng n­íc khai th¸c theo thêi gian ®Ó gi¶i bµi to¸n ng­îc x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn tù nhiªn thùc tÕ cña mçi khu vùc.

M« h×nh th¨m dß kÕt hîp khai th¸c ND§ ®Ó cung cÊp n­íc ngay cho ®èi t­îng cã nhu cÇu ®ang ®­îc ­a thÝch bëi tÝnh thùc dông cao, tuy nhiªn còng béc lé nhiÒu h¹n chÕ do "®èt ch¸y giai ®o¹n", v× vËy rÊt cÇn c¸c c¬ quan qu¶n lÝ tæng kÕt ®¸nh gi¸ thùc tiÔn, vµ hoµn thiÖn c¬ së lÝ luËn vµ ®iÒu kiÖn ¸p dông.

Khi khai th¸c ND§ tÇng Neogen, rÊt nhiÒu ng­êi cho r»ng sÏ x¶y ra thÊm xuyªn, nh­ng khi thÊm ®Õn ®­îc tÇng Neogen th× hµm l­îng ammoni trong n­íc thÊm xuyªn sÏ thÕ nµo cßn lµ vÊn ®Ò bá ngá.

XuÊt ph¸t tõ ®ã, c¸c t¸c gi¶ xin cã mét sè kiÕn nghÞ sau:

1- §Ò nghÞ Nhµ n­íc cho më ®Ò ¸n ®iÒu tra ®¸nh gi¸ nguån ND§ trong trÇm tÝch Neogen khu vùc Hµ Néi vµ vïng phô cËn; ®Ò tµi tæng kÕt m« h×nh th¨m dß kÕt hîp khai th¸c ND§ phôc vô d©n sinh vµ giao cho Côc §Þa chÊt vµ Kho¸ng s¶n ViÖt Nam chñ tr× thùc hiÖn;

2- Tæ chøc quan tr¾c ®éng th¸i khai th¸c n­íc vïng Linh §µm vµ §Þnh C«ng nh»m ®Þnh ra chÕ ®é khai th¸c hîp lÝ vµ b¶o vÖ nguån n­íc, b¶o vÖ m«i tr­êng.

1. V. M. Golberg, 1976. Dù ®o¸n ®Þa chÊt thñy v¨n chÊt l­îng n­íc d­íi ®Êt ë c¸c c«ng tr×nh lÊy n­íc. Nedra, Moskva (b¶n tiÕng Nga).