Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van Download luận án tiến sĩ ngành địa lí tài nguyên môi trường với đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, môi trường và kinh tế xã hội đến tài nguyên nước dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị có xét đến tác động của BĐKH-NBD

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
TRẦN THÀNH LÊ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN,
MÔI TRƯỜNG VÀ KINH TẾ XÃ HỘI ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG GIO LINH, QUẢNG TRỊ CÓ XÉT ĐẾN
TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG
LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
Hà Nội - 2018

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
TRẦN THÀNH LÊ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN,
MÔI TRƯỜNG VÀ KINH TẾ XÃ HỘI ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG GIO LINH, QUẢNG TRỊ CÓ XÉT ĐẾN
TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG
Chuyên ngành: Địa lý tài nguyên môi trường
Mã số: 9.44.02.20
LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Phạm Quý Nhân
2. PGS.TS. Đặng Xuân Phong
Hà Nội - 2018

3. ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu độc lập của tôi dưới
sự hướng dẫn của các nhà khoa học có uy tín, nội dung luận án không trùng lặp với
các công trình khoa học khác trước đây. Nếu có gì sai phạm, tôi xin hoàn toàn chịu
trách nhiệm trước pháp luật Nhà nước.
Tác giả luận án
Trần Thành Lê

4. iii
LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành tại Khoa Địa lý- Học viện Khoa học và Công nghệ-
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong sự cố gắng nỗ lực của
Nghiên cứu sinh dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phạm Quý Nhân
(Trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội) và PGS.TS. Đặng Xuân Phong
(Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại Khoa Địa lý, NCS luôn được sự
động viên giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Khoa Địa lý- Học viện
KHCN, Ban chủ nhiệm đề tài hợp tác Việt- Bỉ, Khoa Tài nguyên nước- Trường đại
học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài
nguyên nước quốc gia và các bạn đồng nghiệp.
Qua đây, nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn đến Khoa Địa lý (Học viện
Khoa học và Công nghệ), Khoa Tài nguyên nước (Trường Đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội), Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước quốc gia
(Bộ Tài nguyên và Môi trường), Quỹ Nafosted, Quỹ FWO (Vương quốc Bỉ), Đề tài
KHCN cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường Mã số TNMT2016.02.20” và Học viện
Khoa học và Công nghệ (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).
Đặc biệt, nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến sự
giúp đỡ tận tình và quý báu của thầy giáo PGS.TS Phạm Quý Nhân, PGS.TS Đặng
Xuân Phong, TS. Vũ Thanh Tâm, PGS.TS Lại Vĩnh Cẩm, TS Đào Đình Châm đã
tạo điều kiện giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Xin
gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp, anh chị đã giúp đỡ nghiên cứu sinh trong quá
trình làm luận án: ThS. Đỗ Dương Quảng, ThS. Nguyễn Thế Chuyên, ThS. Trần Vũ
Long, ThS. Phạm Hoàng Anh, TS. Tạ Thị Thoảng, NCS. Ine Beyen, GS.TS. Okke
Batelaan và nnk.

5. iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................................iii
MỤC LỤC.............................................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ..........................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU....................................................................................................xii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết luận án ...................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu................................................................2
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................2
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu...............................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn......................................................................4
4.1 Ý nghĩa khoa học .....................................................................................4
4.2 Ý nghĩa thực tiễn......................................................................................4
5. Các luận điểm bảo vệ ....................................................................................4
6. Điểm mới của luận án ...................................................................................4
7. Cơ sở tài liệu, số liệu nghiên cứu của Luận án ...........................................4
7.1. Tài liệu tham khảo, cập nhật có nội dung liên quan đến luận án............4
7.2. Các đề tài nghiên cứu, công trình khoa học NCS tham gia thực hiện có
liên quan đến luận án...................................................................................................5
7.3. Tài liệu, số liệu do luận án bổ sung, tính toán trực tiếp..........................5
8. Cấu trúc luận án............................................................................................6
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN
DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT.........................................................................7
1.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu ảnh hưởng tự nhiên, môi trường
BĐKH và NBD đến nước dưới đất. .........................................................................7
1.1.1. Trên thế giới.........................................................................................7

6. v
1.1.2. Trong nước.........................................................................................12
1.2 Cơ sở lý luận ..............................................................................................15
1.2.1 Các vấn đề khoa học cần giải quyết trong bài toán đánh giá ảnh hưởng
điều kiện tự nhiên, môi trường, KTXH và BĐKH-NBD đến tài nguyên nước dưới
đất..............................................................................................................................15
1.2.2 Tổ hợp các công cụ và kỹ thuật được sử dụng để giải quyết bài toán
đánh giá ảnh hưởng điều kiện tự nhiên, môi trường, KTXH và BĐKH-NBD đến tài
nguyên nước dưới đất................................................................................................17
1.3 Quan điểm, phương pháp và các bước nghiên cứu................................27
1.3.1 Quan điểm nghiên cứu ........................................................................27
1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu .............................................................30
1.3.3 Các bước nghiên cứu ..........................................................................31
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA
CÁC YẾU TỐ ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KTXH, MÔI TRƯỜNG, BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ
NƯỚC BIỂN DÂNG VÙNG GIO LINH, QUẢNG TRỊ............................................................33
2.1 Đặc điểm tài nguyên nước dưới đất.........................................................33
2.1.1 TCN lỗ hổng trầm tích gió biển Holocen trên (qh2) ...........................33
2.1.2. TCN lỗ hổng trầm tích sông biển Holocen dưới- giữa (qh1). ............34
2.1.3. TCN lỗ hổng trầm tích sông biển Pleistocen giữa - trên (qp)............34
2.1.4. Lớp cách nước Pleistocen giữa trên...................................................37
2.1.5. TCN lỗ hổng trầm tích hỗn hợp Pleistocen dưới - giữa (qp).............37
2.1.6. Phức hệ chứa nước khe nứt hệ tầng Đồng Hới (Nđh). ......................37
2.1.7. Phức hệ chứa nước trầm tích Ocdovic trên - Silua dưới....................37
2.1.8 Tính toán tài nguyên nước dưới đất vùng nghiên cứu. .......................38
2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố địa lý tự nhiên tới tài nguyên nước dưới đất
...................................................................................................................................42
2.2.1 Địa chất ...............................................................................................42
2.2.2 Vị trí địa lý ..........................................................................................47
2.2.3 Địa mạo...............................................................................................48
2.2.4 Khí hậu................................................................................................50

7. vi
2.2.5 Thủy văn .............................................................................................52
2.2.6 Thảm phủ thực vật ..............................................................................55
2.2.7 Đặc điểm thổ nhưỡng..........................................................................56
2.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường ..............................................59
2.3.1 Diễn biến mực nước các tầng chứa nước Đệ tứ trong vùng ...............59
2.3.2 Diễn biến xâm nhập mặn ....................................................................60
2.4 Ảnh hưởng của các yếu tố kinh tế- xã hội...............................................64
2.4.1 Dân số .................................................................................................64
2.4.2 Các hoạt động kinh tế .........................................................................65
2.4.3 Hiện trạng sử dụng đất........................................................................68
2.4.4 Hiện trạng khai thác sử dụng nước dưới đất.......................................71
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ CÁC ẢNH HƯỞNG ĐẾN NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỢP LÝ, BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG
GIO LINH, QUẢNG TRỊ..................................................................................................................75
3.1 Mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng của BĐKH- NBD ............................75
3.1.1 Tạo chuỗi dữ liệu mưa vùng Gio Linh bằng phương pháp chi tiết hóa
thống kê.....................................................................................................................75
3.1.2 Mô phỏng xác định lượng bổ cập bằng mô hình số thủy văn Wetspass
theo các kịch bản BĐKH-NBD.................................................................................86
3.2 Đánh giá lượng bổ cập. .............................................................................93
3.2.1 Xác định hệ số thấm bề mặt và đới thông khí bằng thí nghiệm đổ nước
hố đào........................................................................................................................93
3.2.2. Xác định quan hệ thủy lực nước mặt với nước dưới đất bằng thí
nghiệm thấm Seepage. ..............................................................................................95
3.2.3. Xác định quan hệ nước mưa với nước dưới đất bằng phương pháp
cân bằng Clo..............................................................................................................96
3.2.4. Xác định con đường bổ cập và hướng di chuyển nước dưới đất bằng
mô hình số 3D .........................................................................................................101
3.3 Mô phỏng và dự báo sự biến đổi mực nước, xâm nhập mặn theo các
kịch bản BĐKH- NBD. .........................................................................................106

8. vii
3.3.1. Xây dựng đầu vào mô hình..............................................................106
3.3.2. Kết quả mô hình dòng chảy và mô hình dịch chuyển biên mặn nước
dưới đất....................................................................................................................111
3.3.3. Kết quả hiệu chỉnh bài toán ổn định ................................................113
3.3.4 Kết quả dự báo dự báo mực nước và sự dịch chuyển biên mặn nước
dưới đất ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu ......................................................115
3.4 Đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất.
.................................................................................................................................117
3.4.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn cho đề xuất ..........................................117
3.4.2 Định hướng không gian sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới
đất............................................................................................................................118
3.4.3. Định hướng các giải pháp sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước
dưới đất....................................................................................................................131
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................................137
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN............................................a
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................b
PHỤ LỤC...........................................................................................................................................- 1 -

9. viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nghĩa đầy đủ
BĐKH Biến đổi khí hậu
BĐKH-NBD Biến đổi khí hậu- nước biển dâng
BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường
CMB Cân bằng Clo
ĐC Địa chất
ĐCTV Địa chất thủy văn
DEM Bản đồ số độ cao
ĐKTN Điều kiện tự nhiê
KHXH Kinh tế xã hội
KTSD Khai thác sử dụng
KTTV Khí tượng thủy văn
LCN Lớp cách nước
M Modul dòng ngầm
NBD Nước biển dâng
NCS Nghiên cứu sinh
NDĐ Nước dưới đất
PTBV Phát triển bền vững
QCVNXD Quy chuẩn xây dựng Việt Nam
qh Holocen
QL1A Quốc lộ 1A
qp Pleistocen
QT Quảng Trị
SD Phương pháp chi tiết hóa thống kê
TCN Tầng chứa nước
TCN qh Tầng chứa nước Holocen
TCN qp Tầng chứa nước Pleistocen
TDS Độ tổng khoáng hóa
TNN Tài nguyên nước
TNTN Tài nguyên thiên nhiên
VBqh Lỗ khoan Việt-Bỉ tầng chứa nước Holocen
VBqp Lỗ khoan Việt-Bỉ tầng chứa nước Pleistocen
XNM Xâm nhập mặn
XTCĐ Xáo trộn chỉ định
XTMĐ Xáo trộn mặc định
XTTH Xáo trộn tổng hợp

10. ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Cấu trúc và các quá trình thủy văn được mô phỏng trong mỗi ô vuông tính toán của
mô hình WetSpasss..............................................................................................................................20
Hình 1.2. Sơ đồ khối mô tả tiến trình xâydựng xây dựng mô hình khối 3D địa tầng ĐCTV..27
Hình 1.3. Sơ đồ quytrình các bước nghiên cứu...............................................................................32
Hình 2.1. Bản đồ tài nguyên nước dưới đất và mặt cắt ĐCTV vùng nghiên cứu.......................41
Hình 2.2. Cấu trúc mặt cắt trầm tích Đệ tứ vùng biển Vĩnh Linh (Băng địa chấn nông T93-36
vuông góc với bờ), La Thế Phúc (2002) [64]...................................................................................42
Hình 2.3. Trầm tích sông cấu tạo thềm bậc 1 thống Pleistocen phân bố dọc phần trên cùng
đồng bằng giáp núi...............................................................................................................................44
Hình 2.4. Thành phần chủ yếu cuội sạn sỏi, dàytừ 3-10m, phần đáylà đá gốc tuổi O3-S1.......44
Hình 2.5. Bản đồ và mặt cắt địa chất vùng Gio Linh [5]................................................................46
Hình 2.6. Sơ đồ vị trí vùng đồng bằng Gio Linh, Quảng Trị.........................................................48
Hình 2.7 Đồ thị tương quan giữa độ cao địa hình với mực nước ngầm tầng qh đồng bằng Bắc
bộ và Bắc Trung bộ năm 1994 đến nay............................................................................................49
Hình 2.8 Đồ thị tương quan giữa độ cao địa hình với mực nước ngầm tầng qp đồng bằng Bắc
bộ và Bắc Trung bộ năm 1994 đến nay............................................................................................50
Hình 2.9. Đồ thị lượng mưa trung bình trạmĐông Hà từ năm2010 đến 2017.[7],[68]...........51
Hình 2.10. Đồ thị đặc trưng quan hệ nước mưa - bốc hơi vùng Gio Linh- QT [7]....................52
Hình 2.11. Dao động mực nước sông Thạch Hãn tại trạm Cửa Việt với mực nước quan trắc
TCN qh tại giếng VBqh thời kỳ2012-2016 [63]............................................................................53
Hình 2.12. Bản đồ đất khu vực Gio Linh- Quảng Trị [69].............................................................58
Hình 2.13. Đồ thị quan hệ nước dưới đất TCN Holocen với lượng mưa....................................59
Hình 2.14. Đồ thị quan hệ nước dưới đất TCN Pleistocen với lượng mưa .................................60
Hình 2.15. Biểu đồ đo TDS sông Thạch Hãn theo chiều rộng và sâu..........................................61
Hình 2.16. Biểu đồ đo TDS sông Bến Hải theo chiều rộng và sâu...............................................61
Hình 2.17. Sơ đồ hiện trạng XNM tại hệ thống sông Bến Hải, Thạch Hãn đo tháng 8/2016
theo độ sâu.............................................................................................................................................62
Hình 2.18. Sơ đồ phân bố XNM TCN qh theo tài liệu ĐVL và khảo sát thực tế Gio Linh[63]
.................................................................................................................................................................63

11. x
Hình 2.19. Cơ cấu kinh tế năm2016 và năm2017. [68]................................................................65
Hình 2.20. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực Gio Linh, Quảng Trị [69]............................70
Hình 3.1. So sánh lượng mưa (tính bằng mm) ngày lớn nhất, lượng mưa trung bình tháng và
độ lệch chuẩn của chuỗi dữ liệu quan trắc, chuỗi dữ liệu tính theo 2 phương án XTMĐ và
XTCĐ cho giai đoạn cơ sở 1961 - 2000...........................................................................................78
Hình 3.2. So sánh độ dài trung bình (tính bằng ngày) của một đợt mưa trong tháng và độ lệch
chuẩn của đợt mưa của chuỗi dữ liệu quan trắc, chuỗi dữ liệu tính theo 2 phương án XTMĐ và
XTCĐ cho giai đoạn cơ sở 1961 - 2000...........................................................................................79
Hình 3.3. So sánh độ dài trung bình (ngày) của một thời kỳ không mưa trong tháng và độ lệch
chuẩn của thời kỳ không mưa của chuỗi dữ liệu quan trắc, chuỗi dữ liệu tính theo 2 phương án
XTMĐ và XTCĐ cho giai đoạn cơ sở 1961 - 2000.......................................................................79
Hình 3.4. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) theo kịch bản RCP4.5 trong các giai đoạn
của thế kỷ21 .........................................................................................................................................82
Hình 3.5. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) theo kịch bản RCP6.0 trong các giai đoạn
của thế kỷ21 .........................................................................................................................................82
Hình 3.6. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) theo kịch bản RCP8.5 trong các giai đoạn
của thế kỷ21 .........................................................................................................................................83
Hình 3.7. Độ dài trung bình một đợt mưa trong tháng (ngày) theo kịch bản RCP8.5 trong các
giai đoạn của thế kỷ21........................................................................................................................83
Hình 3.8. So sánh lưu lượng dòng chảysông quan trắc với kết quả tính toán được tại vị trí trạm
thủyvăn Gia Vòng sau khi đã hiệu chỉnh mô hình WetSpass Tháng/Ngày/Năm.....................87
Hình 3.9. Sơ đồ lượng bổ cập nước dưới đất tính trung bình theo ngày tính cho mùa khô tháng
I – VII năm 1981 (hình phải) và diện tích phân bổ lượng bổ cập đến từng tầng chứa nước (hình
phải)........................................................................................................................................................87
Hình 3.10. So sánh lượng mưa trung bình tháng (hình trái), độ dài trung bình một thời kỳ mưa
(hình giữa) và độ dài trung bình một thời kỳkhông mưa (hình phải) của giai đoạn 1981 – 2010
với 3 kịch bản BĐKH của giai đoạn 2011 – 2035 ..........................................................................91
Hình 3.11. Đồ thị suygiảm mực nước TCN qp tại giếng G11 Nhà máynước Gio Linh.........92
Hình 3.12. Biểu đồ quan hệ lượng bổ cập với lượng khai thác các TCN ....................................93
Hình 3.13. Sơ đồ vị trí bãi thí nghiệm................................................................................................96

12. xi
Hình 3.14. Sự biến đổi hàmlượng Clo trong nước khu vực Gio Linh, Quảng Trị....................97
Hình 3.15. Sơ đồ vị trí lấy mẫu phân tích hàm lượng Clo TCN qh khu vực Gio Linh..............98
Hình 3.16. Lượng mưa trung bình các tháng trong nămtại trạm Đông Hà.................................99
Hình 3.17. Mối quan hệ nước mưa với NDĐ TCN Holocen năm 2012- 2016........................101
Hình 3.18 Kết quả phân tích nhóm đối với các khoảng chiều sâu khoan của các lỗ khoan được
lựa chọn................................................................................................................................................103
Hinh 3.19. Mặt cắt khối 3D địa tầng ĐCTV toàn vùng nghiên cứu...........................................103
Hình 3.20. Mực nước TCN Pleistocen (qp)- Holocen (qh) với mưa..........................................105
Hình 3.21. Độ dẫn điện TCN Pleistocen (qp) và Holocen (qh)...................................................105
Hình 3.22. Mặt cắt khối 3D địa tầng ĐCTV vùng nghiên cứu....................................................106
Hình 3.23. Mô hình số địa hình DEM độ phân giải 50m được xây dựng cho diện tích nghiên
cứu và các vùng phụ cận...................................................................................................................107
Hình 3.24. Phân vùng hệ số thấmtầng chứa nước qh trên mô hình...........................................108
Hình 3.25. Phân vùng hệ số thấmtầng chứa nước qp trên mô hình...........................................108
Hình 3.26. Sơ đồ lượng bổ cập nước dưới đất từng TCN khu vực Gio Linh............................108
Hình 3.27. Các loại biên trong lớp 1 qh...........................................................................................109
Hình 3.28. Các loại biên trong lớp 2,3qp........................................................................................109
Hình 3.29. Lưới sai phân của mô hình đặt trên ảnh vệ tinh..........................................................110
Hình 3.30. So sánh kết quả chỉnh lý mô hình hiện trạng với tài liệu quan trắc..........................112
Hình 3.31. So sánh mực nước trên mô hình và mực nước tại các công trình quan trắc VBqh và
VBqp....................................................................................................................................................112
Hình 3.32 Mực nước TCN qh năm 2016.......................................................................................114
Hình 3.33 Mực nước TCN qp năm 2016.......................................................................................114
Hình 3.34 Xâmnhập mặn TCN qh năm2016...............................................................................114
Hình 3.35. Kết quả xác định tổn thương tầng chứa nước dựa vào chỉ số GOD........................121
Hình 3.36: Bản đồ khoanh vùng dễ bị tổn thương nước dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị123
Hình 3.37. Bản đồ phân vùng khai thác bền vững nước dưới đất khu vực nghiên cứu...........130

13. xii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Một số đặc trưng của tầng chứa nước Pleistocen...........................................................34
Bảng 2.2. Kết quả hút nước thí nghiệm một số công trình trong khu vực nghiên cứu .....35
Bảng 2.3. Kết quả hút nước thí nghiệm các giếng trong phức hệ chứa nước O3-S1lđ...............38
Bảng 2.4. Kết quả tính toán trữ lượng khai thác tiềm năng NDĐ khu vực..................................40
Bảng 2.5. Đặc trưng mưa, bốc hơi và mưa -bốc hơi vùng Gio Linh thời kỳ1974-2017.........51
Bảng 2.6. Một số đặc trưng dòng chảynămcác lưu vực sông vùng Gio Linh...........................53
Bảng 2.7 Đặc trưng tổng hợp chiều sâu mực nước tầng qh năm 2012-2016..............................59
Bảng 2.8. Nhu cầu cấp nước cho sinh hoạt theo QCXDVN 01:2008/BXD...............................64
Bảng 2.9. Cơ cấu kinh tế ngành qua các năm..................................................................................65
Bảng 2.10. Sản phẩmchủ yếu của ngành công nghiệp trên địa bàn.............................................67
Bảng 2.11. Tình hình khai thác nước dưới đất huyện Gio Linh....................................................71
Bảng 3.1. Các đại lượng mưa cực trị theo các kịch bản BĐKH trong giai đoạn 2046 - 2065
tính theo phương án XTCĐ................................................................................................................80
Bảng 3.2. Các đại lượng mưa cực trị theo các kịch bản BĐKH trong giai đoạn 2080 - 2099
tính theo phương án XTCĐ................................................................................................................81
Bảng 3.3. Lượng mưa trung bình tháng (mm/tháng) ở vùng Gio Linh theo các kịch bản và giai
đoạn........................................................................................................................................................83
Bảng 3.4. Độ dài trung bình một đợt mưa trong tháng ở vùng Gio Linh theo các kịch bản
BĐKH và giai đoạn..............................................................................................................................84
Bảng 3.5 Lượng bổ cập trung bình ngày (m3
/ng) theo các giai đoạn và kịch bản BĐKH88
Bảng 3.6. Các thông tin cơ bản của vị trí thí nghiệm trong khu vực.............................................94
Bảng 3.7. Kết quả tính toán hệ số thấm khu vực.............................................................................94
Bảng 3.8. Hàm lượng Clo trong nước mưa khu vực Gio Linh theo mùa trong các năm 2012-
2014, mg/L............................................................................................................................................97
Bảng 3.9. Hàmlượng Clo trong các lỗ khoan của TCN Holocen................................................98
Bảng 3.10. Lượng mưa trung bình theo mùa trạmĐông Hà các năm2011- 2014....................99
Bảng 3.11. Kết quả tính toán giá trị bổ cập TCN Holocen bằng phương pháp cân bằng Clo100
Bảng 3.12. Biến động mực nước TCN Holocen và Pleistocen theo các kịch bản...................115

14. xiii
Bảng 3.13 Diện tích nước mặn tầng chứa nước Holocen từng năm và từng giai đoạn theo các
kịch bản phát thải................................................................................................................................116
Bảng 3.14. Xác định các giá trị trọng số theo GOD được phân theo vùng................................121
Bảng 3.15. Kết quả phân vùng bảo vệ nước dưới đất vùng nghiên cứu....................................121
Bảng 3.16 Tổ hợp các tiêu chí khoanh định các vùng khai thác NDĐ phục vụ ăn uống sinh
hoạt.......................................................................................................................................................126
Bảng 3.17. Kết quả phân vùng khai thác bền vững NDĐ vùng đồng bằngG io Linh, Quảng Trị
...............................................................................................................................................................128

15. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết luận án
Tài nguyên nước dưới đất chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố tự nhiên và kinh tế
xã hội: mở rộng vùng sản xuất nông nghiệp, chặt phá rừng, phát triển kinh tế xã hội,
ô nhiễm môi trường, thiên tai và biến đổi khí hậu ngăn cản sự di chuyển ảnh hưởng
tới quá trình thấm, chất lượng của nước dưới đất [1]. Trong bối cảnh hiện nay, các
yếu tố kể trên bị thay đổi nhanh chóng, kết hợp với những tác động tiêu cực của
biến đổi khí hậu và nước biển dâng, ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên nước dưới
đất và ảnh hưởng gián tiếp tới các đối tượng sử dụng nước [2]. Dải đồng bằng ven
biển Việt Nam trải dọc 3.260 km đường bờ biển, là khu vực chịu tổn thương do
thiên tai và BĐKH: tăng diện tích ngập lụt, khó khăn cho thoát nước, tăng xói lở bờ
biển, nhiễm mặn nguồn nước,....[3]. Thực tế tại dải ven biển Miền Trung, trữ lượng
nước ngọt có thể khai thác từ các tầng nông bị suy giảm, ảnh hưởng đến sinh hoạt,
sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, giao thông, xây dựng, các đô thị và khu vực dân
cư ven biển [4]. Về mặt khoa học và thực tiễn, nghiên cứu đánh giá sự suy giảm và
khả năng đáp ứng của các TCN này đối với nhu cầu cấp nước theo các kịch bản
BĐKH - NBD sẽ giúp các cơ quan hoạch định chính sách lập các quy hoạch phân
bổ sử dụng nguồn nước hợp lý và tìm kiếm các phương án, nguồn nước thay thế [5].
Đồng bằng Gio Linh (tỉnh Quảng Trị) thuộc dải ven biển miền Trung, có
chiều dài đường bờ biển là 15,5 km từ thị trấn Cửa Việt đến xã Trung Giang. Có
ranh giới tự nhiên phía Bắc là sông Bến Hải, phía Nam là sông Thạch Hãn, sông
Hiếu, phía Đông là biển Đông và phía Tây là đồi núi bazan. Đây là vùng đồng bằng
trước núi ven biển, chịu ảnh hưởng các chế độ thủy văn của các con sông lớn Thạch
Hãn, Bến Hải trong khu vực và chế độ hải văn của biển Đông [6]. Đặc điểm khí hậu
nhiệt đới gió mùa, thời kỳ thiếu hụt nước từ tháng 1 đến tháng 7, thời kỳ dư thừa
nước từ tháng 8 đến tháng 12 [7]. Sử dụng nước rất khác nhau giữa các ngành sản
xuất đặc thù: ngành nông nghiệp sử dụng 100% nguồn nước mặt; trong khi đó,
ngành công nghiệp sử dụng 11% nước mặt và 89% nước ngầm, sinh hoạt sử dụng
100% nước ngầm [8]. Với 2 tầng chứa nước (TCN) chính là Pleistocen (qp) và
Holocen (qh) hiện được khai thác phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, tài
nguyên nước dưới đất suy giảm trong giai đoạn gần đây. Thiếu hụt nước và xâm

16. 2
nhập mặn gia tăng vào mùa khô năm 2012-2013 do biến động lượng mưa ảnh
hưởng đến việc tích nước tại các hồ chứa lớn trên địa bàn (Sở TNMT tỉnh Quảng
Trị, 2014). Xác định được căn cứ khoa học cho đề xuất các giải pháp sử dụng hợp
lý và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất có ý nghĩa quan trọng trong tiến trình phát
triển bền vững của khu vực.
Tại vùng đồng bằng Gio Linh, để giải quyết được bài toán về sử dụng hợp lý
và bảo vệ tài nguyên NDĐ, cần thực hiện nghiên cứu, đánh giá tổng hợp về yếu tố
ảnh hưởng, tính toán lượng bổ cập, xâm nhập mặn, dự tính các tác động tiềm tàng
theo các kịch bản của BĐKH-NBD. Do đó, đề tài luận án tiến sỹ "Nghiên cứu ảnh
hưởng của điều kiện tự nhiên, môi trường và kinh tế xã hội đến tài nguyên nước
dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị có xét đến tác động của BĐKH-NBD" đã
được lựa chọn nghiên cứu và hoàn thành
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác lập được các luận cứ khoa học và thực tiễn trong đề xuất các biện pháp
sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên NDĐ trên cơ sở phân tích, đánh giá và dự tính tác
động của các yếu tố địa lý tự nhiên, KTXH, môi trường, BĐKH và NBD tại vùng
Gio Linh, Quảng Trị.
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu
Để thực hiện mục tiêu đề ra, các nhiệm vụ nghiên cứu sau đây cần hoàn
thành:
- Tổng quan và xây dựng cơ sở lý luận về phân tích, đánh giá và dự tính ảnh
hưởng của các điều kiện địa lý, môi trường, BĐKH và NBD đến tài nguyên NDĐ
tại vùng đồng bằng ven biển.
- Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên NDĐ vùng Gio Linh, Quảng Trị.
- Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố địa lý tự nhiên, KTXH, môi trường,
BĐKH và NBD đến tài nguyên NDĐ.
- Mô phỏng và dự báo lượng bổ cập cho NDĐ theo các kịch bản BĐKH-
NBD bằng mô hình số thủy văn.
- Xác định lượng bổ cập của nước mưa, nước sông, hồ cho các TCN.

17. 3
- Xác định mối quan hệ thủy lực giữa TCN Pleistocen và TCN Holocen, giữa
nước mưa, nước mặt với NDĐ.
- Sử dụng mô hình số NDĐ đánh giá định lượng và mô phỏng biến động mực
nước và chất lượng NDĐ theo các kịch bản ĐBKH và NBD
- Đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ vùng Gio
Linh phù hợp với những biến động về tự nhiên, KTXH, môi trường trong bối cảnh
BĐKH và NBD hiện nay.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: nước dưới đất trong 2 TCN Holocen và Pleistocen.
- Phạm vi nghiên cứu: khu vực được lựa chọn nghiên cứu là vùng đồng
bằng ven biển Gio Linh, tỉnh Quảng Trị có diện tích khoảng 204 km2
, dân số 73.588
người, mật độ dân số 160 người/km2
, các lĩnh vực kinh tế chủ yếu là nông nghiệp,
du lịch, dịch vụ và sản xuất công nghiệp. Phía bắc là sông Bến Hải, phía Nam là
sông Thạch Hãn, sông Hiếu, phía Đông là biển Đông và phía Tây là đồi núi, khối
bazan Vĩnh linh- Gio Linh.
- Phạm vi khoa học: trong phạm vi của luận án, những vấn đề khoa học sau
được giới hạn nghiên cứu, bao gồm:
+ Tập trung nghiên cứu tầng chứa nước đệ Tứ (Holocen và Pleistocen).
+ Diễn biến các yếu tố khí hậu trong quá khứ được đánh giá bằng chuỗi số
liệu 42 năm (1974-2016) của 3 ba trạm khí tượng (Đông Hà, Khe Sanh và A Lưới).
Số liệu quan trắc mực nước dưới đất tại công trình VB_qp, VB-qh từ năm 2012 đến
2016, mực nước sông Thạch Hãn từ năm 2012-2016. Đánh giá và dự tính tác động
tiềm tàng trên cơ sở sử dụng kịch bản BĐKH và NBD năm 2016 cho Việt Nam do
Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.
+ Biến động tài nguyên NDĐ vùng Gio Linh được đánh giá, mô phỏng thông
qua 3 đại lượng: lượng bổ cập, biến động mực nước và chất lượng nước.
+ Sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ vùng Gio Linh được đề xuất với
các không gian định hướng lồng ghép giải pháp sử dụng, giải pháp bảo vệ và giải
pháp thích ứng BĐKH và NBD.

18. 4
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của luận án đã bổ sung những luận chứng về mối quan
hệ giữa các TCN, các thành phần tham gia vào hình thành trữ lượng nước dưới đất
và tác động tổng hợp của các yếu tố tự nhiên, KTXH, môi trường đến NDĐ tại vùng
đồng bằng ven biển Gio Linh, Quảng Trị trong bối cảnh BĐKH và NBD
4.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của luận án cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý hoạch định
chính sách phát triển về việc quy hoạch, quản lý, khai thác và sử dụng TNN tại
vùng đồng bằng ven biển Gio Linh, Quảng Trị.
5. Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Tài nguyên nước dưới đất trong các TCN đệ Tứ vùng Gio
Linh, tỉnh Quảng Trị có trữ lượng hạn chế, dễ bị tổn thương.
Luận điểm 2: Lượng bổ cập NDĐ đóng vai trò quan trọng trong hình thành
trữ lượng các TCN Đệ tứ tại vùng Gio Linh, Quảng Trị. Trong bối cảnh các TCN
này dễ bị tổn thương do tác động của các yếu tố xâm nhập mặn, cạn kiệt, BĐKH và
NBD, việc duy trì và phát triển lượng bổ cập là các giải pháp chủ yếu trong định
hướng sử dụng hợp lý và bảo vệ tài nguyên NDĐ.
6. Điểm mới của luận án
Sử dụng tổ hợp các phương pháp (thực nghiệm, chi tiết hóa thống kê, mô hình
số, …) để đánh giá lượng bổ cập tự nhiên đến các TCN Đệ tứ ven biển Gio Linh,
Quảng Trị.
Chứng minh được sự biến động ranh giới mặn nhạt TCN Holocen trong vùng
nghiên cứu vẫn đang tiếp diễn do tác động BĐKH và NBD.
7. Cơ sở tài liệu, số liệu nghiên cứu của Luận án
7.1. Tài liệu tham khảo, cập nhật có nội dung liên quan đến luận án
- Các báo cáo tìm kiếm thăm dò NDĐ, thi công bãi giếng Gio Linh, bản đồ
địa chất, ĐCTV vùng Gio Linh, Đông Hà, Hồ Xá, Cam Lộ từ năm 1978 đến nay.
Gồm có: 3 Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất; 2 báo cáo nghiên cứu tài nguyên nước
dưới đất; 4 báo cáo thăm dò nước dưới đất; 2 báo cáo kết quả thi công công trình

19. 5
khai thác nước dưới đất; 2 Báo cáo lập bản đồ địa chất; 1 báo cáo lập bản đồ
ĐCTV; 1 báo cáo về Dioxin; 1 báo cáo quy hoạch sử dụng nước.
- Kịch bản BĐKH-NBD cho Việt Nam năm 2016 cho Việt Nam năm 2016 của
Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố.
- Chuỗi số liệu khí tượng tại các trạm: Đông Hà, Khe Sanh, Huế và A Lưới từ
năm 1974 đến 2017; Chuỗi số liệu thủy văn tại các trạm: Cửa Việt, Gia Vòng và Thạch
Hãn từ năm 1976 đến 2017; Số liệu trạm hải văn Cồn cỏ từ năm 1981 đến 2017.
- Niên giám thống kê tỉnh Quảng Trị 2012 và 2017; Báo cáo kinh tế xã hội
huyện Gio Linh năm 2017.
7.2. Các đề tài nghiên cứu, công trình khoa học NCS tham gia thực hiện có
liên quan đến luận án
- Đề tài: “Nghiên cứu xây dựng bộ công cụ đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu và nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất và khả năng đáp ứng nhu cầu sử
dụng nước cho người dân ở các vùng ven biển Việt Nam”. Đề tài NCKH cơ bản do
Quỹ Nafosted và FWO tài trợ, mã số FWO.2011.38 (Vũ Thanh Tâm chủ trì).
- Đề tài: “Ứng dụng kỹ thuật đồng vị trong điều tra đánh giá tài nguyên nước,
áp dụng vùng Gio Linh, Quảng Trị”. Đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường
(2016-2018) (Trần Thành Lê chủ trì).
7.3. Tài liệu, số liệu do luận án bổ sung, tính toán trực tiếp
Luận án tiến hành trực tiếp các công việc thí nghiệm hiện trường, quan trắc,
phân tích từ đó có kết quả tin cậy sử dụng cho việc định lượng các ảnh hưởng đến
NDĐ và đề xuất xây dựng bản đồ phân vùng khai thác bền vững nước dưới đất khu
vực tỷ lệ 1:50.000. Từ đó, đưa ra được định hướng các giải pháp khai thác sử dụng
hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất khu vực.
Bảng các số liệu do nghiên cứu sinh thực hiện:
TT Các nội dung thực hiện Đơn vị Số lượng
1 Khoan địa chất thủy văn Lỗ khoan 2
2 Quan trắc mực nước Năm 4
3 Phân tích mẫu Clo Mẫu 30
4 Đổ nước hố đào Điểm 6

20. 6
5 Thí nghiệm thấm seagage Điểm 28
6 Hút nước thí nghiệm Điểm 2
7 Đo địa vật lý (đo sâu điện) Tuyến/điểm
đo
3/116
8. Cấu trúc luận án
Luận án được trình bày trong 139 trang. Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến
nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án gồm 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện tự
nhiên môi trường và BĐKH-NBD đến tài nguyên nước dưới đất.
Chương 2. Đặc điểm tài nguyên nước dưới đất và ảnh hưởng của các yếu tố
địa lý tự nhiên, KTXH, môi trường và BĐKH- NBD vùng Gio Linh, Quảng Trị.
Chương 3. Đánh giá các ảnh hưởng đến nước dưới đất và đề xuất giải pháp
sử dụng hợp lý, bảo vệ tài nguyên nước dưới đất vùng Gio Linh, Quảng Trị.

21. 7
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN MÔI TRƯỜNG BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC
DƯỚI ĐẤT.
1.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu ảnh hưởng tự nhiên, môi trường
BĐKH và NBD đến nước dưới đất.
1.1.1. Trên thế giới
Trong lĩnh vực nghiên cứu biến động tài nguyên NDĐ do ảnh hưởng của
điều kiện tự nhiên, môi trường và BĐKH-NBD đã có nhiều công trình nghiên cứu
được tiến hành trên thế giới cũng như ở Việt Nam [9]. Sau đây là các nhóm và
hướng nghiên cứu điển hình:
a. Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng đến xâm nhập mặn TCN
Sherif và nnk, 1999, [10] khảo sát tác động có thể của BĐKH tới sự xâm
nhập mặn vào các TCN ven biển. Sử dụng hai TCN ven biển, một ở Ai Cập, một ở
Ấn Độ, nghiên cứu này khảo sát tác động của BĐKH tới sự xâm nhập mặn (XNM).
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, một trong các hậu quả rõ ràng của BĐKH tới tài
nguyên NDĐ là sự di chuyển nước mặn sâu vào đất liền trong các TCN ven biển.
Groen và nnk, 2000, [11] xác định quá trình muối hóa TCN ven biển qua
việc phân tích thành phần đồng vị và mô hình khuếch tán. Quá trình XNM bởi nước
biển cổ phân bố trong trầm tích ven biển ở Suriname được phân tích bằng việc sử
dụng phương pháp đồng vị 37
Cl và mô hình khuếch tán.
Bobba và nnk, 2002 [12] phân tích các tác động của các hoạt động con người
và thay đổi mực nước biển tới biên mặn nhạt ở đồng bằng Godavari (Ấn Độ). Quá
trình XNM được mô phỏng bằng mô hình SUTRA (Saturated-Unsaturated
TRAnsport). Các thông số tự nhiên, mực nước ban đầu và các điều kiện biên của
đồng bằng được xác định dựa vào số liệu thực địa. Mô hình NDĐ trạng thái ổn định
được xây dựng và hiệu chỉnh dựa vào giá trị mực nước quan trắc. Các điều kiện ban
đầu và điều kiện biên sau khi hiệu chỉnh mô hình được dùng để đánh giá mực nước
trạng thái ổn định. Những thay đổi trong phân bố mực nước áp lực dưới các điều
kiện bổ cập và thoát được tính toán và vị trí biên mặn nhạt hiện hữu được dự báo.
Phân bố mực nước áp lực được đánh giá thông qua sự mô phỏng kéo dài 20 năm.

22. 8
Kết quả chỉ ra rằng XNM tiến vào sâu trong đất liền liên tục và đáng kể nếu giữ
nguyên mức độ khai thác.
Ảnh hưởng của khai thác NDĐ đến XNM ở đồng bằng Burdekin, Australia
được Narayan (2004) xem xét. Kết quả nghiên cứu chỉ ra nguyên nhân chính là do
khai thác nước quá mức với 1.800 máy bơm hút nước phục vụ tưới [13].
Demirel, 2006, [14] chỉ ra nghiên cứu nguyên nhân chính của XNM NDĐ ở
một vùng công nghiệp ven biển ở Mersin (Thổ Nhĩ Kỳ) là do khai thác không hợp
lý. Kết quả phân tích cấu trúc ĐCTV, nguồn bổ cập và cân bằng giữa lưu lượng
khai thác cho phép và lưu lượng khai thác thống kê qua các năm là cơ sở tính toán
tốc độ XNM.
Khomine, 2011 [15] sử dụng phương pháp mô hình số nghiên cứu giải
pháp hạn chế quá trình XNM ở vùng ven biển Syria. Quá trình khai thác nước quá
mức đã làm cho nước biển xâm nhập vào các TCN. Trữ lượng tiềm năng và chất
lượng của NDĐ được đánh giá. Giải pháp đặt hệ thống lỗ khoan ép được đề xuất
nhằm cải thiện và hạn chế quá trình XNM vào nước biển.
b. Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng đến bổ cập cho NDĐ.
Fayer và nnk (1996) [16] đánh giá sự phân bố của lượng bổ cập tự nhiên ở
vùng Hanford, Tây Nam bang Washington, Hoa Kỳ. GIS được sử dụng để phân loại
đất, lớp phủ thực vật và xác định giá trị bổ cập thích hợp cho từng loại đất.
Nicholson và nnk (1997) [17] sử dung mô hình khí tượng Lettau tính toán
cân bằng nước ở Châu Phi. Bộ số liệu quan trắc trong 60 năm của gần 1400 trạm đo
mưa được sử dụng. Kết quả cho thấy sự thay đổi hàng năm của lượng bốc thoát hơi
nước, dòng chảy mặt và bốc hơi của đất.
Stone và nnk (2001) [18] kết hợp phân tích GIS, mô hình dòng chảy mặt thực
nghiệm và tính toán cân bằng nước để đánh giá lượng bổ cập trong lưu vực ở vùng
Great Basin, Tây Nam Hoa Kỳ.
Jyrkama và nnk (2002) [19] đã phát triển một phương pháp để kết hợp với
mô hình thủy văn HELP3 nhằm đưa ra điều kiện biên về lượng bổ cập chi tiết cho
mô hình NDĐ. Mô hình sử dụng lượng mưa và nhiệt độ hàng ngày cùng với các dữ
liệu về sử dụng đất, lớp phủ thực vật và thổ nhưỡng.

23. 9
Alemaw và nnk (2003) [20] đã ứng dụng mô hình thủy văn nền tảng GIS để
đánh giá lượng thoát hơi từ đất, bốc thoát hơi thực tế và dòng chảy mặt theo mùa ở
khu vực phía Nam Châu Phi. Mô hình được xây dựng dựa trên việc xem xét các quá
trình diễn ra ở lớp bề mặt và sát mặt cũng như đánh giá sự thay đổi theo không gian
và thời gian của các thành phần cân bằng nước của mỗi thành phần thủy văn tại mỗi
ô lưới trên toàn vùng nghiên cứu.
Brunner và nnk (2004) [21] phát triển phương pháp xây dựng bản đồ lượng
bổ cập cho 2 khu vực ở Botswana, Nam Phi. Sự phân bố tương quan của lượng bổ
cập thu được bằng cách sử dụng phương pháp cân bằng nước bề mặt, có hiệu chỉnh
lượng bổ cập bằng phương pháp cân bằng Clorua. Một thuật toán đơn giản được sử
dụng để đánh giá lượng bốc thoát hơi nước có tính đến tác nhân bức xạ hàng ngày
và hệ số bốc hơi. Các hệ số tương quan giữa các giá trị lượng bổ cập được xác định
dựa trên mô hình cân bằng nước và phương pháp cân bằng Clorua. Các hệ số tương
quan này là cơ sở để xây dựng bản đồ lượng bổ cập.
Allen và nnk (2004) [22] sử dụng TCN Grand Forks, ở phía Nam British
Columbia, Canada để mô phỏng tính nhạy cảm của TCN với những thay đổi của
lượng bổ cập và mực nước sông theo các kịch bản khí hậu của vùng này. Kết quả
chỉ ra rằng những thay đổi của lượng bổ cập vào TCN trong mô hình trạng thái ổn
định dưới các kịch bản BĐKH khác nhau có tác động nhỏ hơn tác động của thay đổi
cao độ mực nước trong các sông Kettle và Granby.
Brouyere, (2004) [23] sử dụng mô hình tích hợp thủy văn (MOHISE) để
nghiên cứu tác động của BĐKH tới chu kỳ thủy văn trong các bồn chứa nước ở Bỉ.
Mô hình này xem xét hầu hết các quá trình thủy văn theo cách phù hợp về mặt tự
nhiên, dòng chảy NDĐ được mô phỏng theo cách phần tử hữu hạn phân bố không
gian.
Szilagyi và nnk (2005) [24] đánh giá lượng bổ cập trung bình năm dài hạn
cho NDĐ ở Nebraska bằng giải pháp sử dụng các lớp bản đồ GIS về sử dụng đất,
địa hình, lượng bổ cập cơ sở, lượng bổ cập tiềm năng và các dữ liệu khí tượng
hàng tháng.
Holman (2006) [25] mô tả cách tiếp cận tổng hợp để đánh giá các tác động
của BĐKH và KTXH tới lượng bổ cập NDĐ tại Đông Anglia, Anh. Các yếu tố ảnh

24. 10
hưởng tới lượng bổ cập NDĐ được xác định bao gồm chế độ nhiệt độ và mưa, ngập
lụt ven biển, đô thị hóa và trồng rừng.
Mall (2006) [26] khảo sát tiềm năng phát triển bền vững tài nguyên nước mặt
và NDĐ dưới các áp lực của BĐKH và các nghiên cứu cần thiết trong tương lai ở
Ấn Độ. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, tại Ấn Độ, nhu cầu nước đã ra tăng nhiều
lần trong các năm do đô thị hóa, mở rộng nông nghiệp, phát triển công nghiệp và
kinh tế. Hiện nay, thay đổi trong cách thu hoạch, sử dụng đất, khai thác quá mức
NDĐ, tưới tiêu đang làm thay đổi chu kỳ thủy văn trong nhiều vùng khí hậu và lưu
vực sông ở quốc gia này.
Ranjan (2006) [27] đánh giá tác động của BĐKH tới tài nguyên NDĐ, đặc
biệt là sự XNM trong các TCN ven biển. Các đánh giá sử dụng mô hình khí hậu
Hadley Centre, HadCM3 với các kịch bản phát xạ cao và thấp (SRES A2 and B2)
trong giai đoạn 2000–2099. Các tác động do tổn thất tài nguyên NDĐ tới các hoạt
động kinh tế xã hội được xem xét theo hai kịch bản BĐKH.
c. Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng đến NDĐ bằng liên kết các mô hình
khí hậu với mô hình NDĐ.
Scibek và Allen (2006) [28] triển khai một phương pháp liên kết các mô hình
khí hậu với các mô hình NDĐ để đánh giá các tác động BĐKH tới tài nguyên NDĐ
tại vùng phía nam British Columbia, Canada. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, các
dự báo khí hậu tương lai được chi tiết hóa từ mô hình CGCM1 cho kết quả lượng bổ
cập nhiều hơn vào TCN không áp trong thời gian từ mùa xuân đến mùa hè. Tuy
nhiên tác động toàn bộ của lượng bổ cập tới cân bằng nước là nhỏ vì tương tác giữa
TCN với sông và lượng bổ cập từ sông chiếm ưu thế.
Woldeamlak và nnk (2007) [29] mô phỏng các tác động của BĐKH tới hệ
thống NDĐ ở lưu vực Grote-Nete, Vương quốc Bỉ. Kết quả nghiên cứu cho thấy
không có bổ cập trong mùa hè do lượng bốc hơi cao và lượng mưa thấp. Mực NDĐ
trung bình hàng năm giảm 0,5m, giảm lớn nhất 3,1m ở phần Đông của cao nguyên
Campine, đe dọa các hệ sinh thái thủy vực, rừng tự nhiên và sản xuất nông nghiệp.
Hsu và nnk (2007) [30] sử dụng cách tiếp cận mô hình số để đánh giá phản
ứng của hệ thống NDĐ với sự thay đổi của khí hậu để quản lý hiệu quản tài nguyên
NDĐ ở đồng bằng Pingtung, Đài Loan. Một mô hình ĐCTV được xây dựng dựa

25. 11
trên các thông tin địa chất, ĐCTV, và thủy địa hóa. Kết quả áp dụng mô hình hồi
quy tuyến tính của lượng mưa cho hai thập kỷ tới đã chỉ ra rằng việc giảm mực
NDĐ ở phần thượng lưu đồng bằng là một cảnh báo đối với việc giảm lượng NDĐ
dưới áp lực của BĐKH, và việc mở rộng của vùng mực NDĐ bị hạ thấp về phía
biển là dấu hiệu của sự suy giảm số lượng và chất lượng trong tương lai.
Fu và nnk (2007) [31] sử dụng ArcGIS Geostatistical Analyst đánh giá tác
động của BĐKH toàn cầu tới chế độ thủy văn lưu vực sông Spokane. Các kết quả
chỉ ra rằng tăng lượng mưa 30% làm lượng dòng chảy tăng 50% ở nhiệt độ bình
thường, tuy nhiên nếu nhiệt độ không khí trung bình năm cao hơn bình thường
1,5o
C thì lượng dòng chảy chỉ tăng 20–30%. Ngược lại, lượng mưa giảm 20% dẫn
đến giảm lượng dòng chảy nhỏ hơn 25–30% ở nhiệt độ bình thường, nhưng lượng
dòng chảy giảm 45% nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bình thường 1.5°C.
Toews (2007) [32] mô phỏng các tác động của BĐKH tới nguồn bổ cập
NDĐ tại vùng sa mạc và bán sa mạc nam Okanagan, British Columbia, Hoa Kỳ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy nhu cầu nước theo mùa và tưới tiêu nông nghiệp gia
tăng sẽ tạo thêm áp lực sử dụng nước trong vùng. Một mô hình NDĐ trạng thái
không ổn định xây dựng bằng MODFLOW mô phỏng sự gia tăng mực NDĐ trong
các giai đoạn thời gian tương lai chủ yếu do tưới gây ra. Lượng bổ cập theo không
gian cũng được sử dụng trong mô hình NDĐ để xác định vùng ảnh hưởng do khai
thác nước. Kết quả nghiên cứu được khuyến nghị lồng ghép trong quy hoạch vùng.
Nhận xét chung:
Kết quả tổng quan các công trình nghiên cứu trên thế giới có liên quan tới đề
tài luận án cho thấy:
- Các nghiên cứu XNM của TCN do ảnh hưởng điều kiện địa lý, môi trường
và BĐKH-NBD đã chỉ ra các nguyên nhân chính dẫn tới XNM cho TCN ven biển
là: cấu trúc địa chất, ĐCTV, do khai thác quá mức, thay đổi điều kiện bổ cập, miền
thoát. Hướng nghiên cứu này được thực hiện thử nghiệm tại Hà Lan, Úc, Ấn Độ,...
- Các nghiên cứu bổ cập NDĐ do ảnh hưởng điều kiện địa lý, môi trường và
BĐKH-NBD tập trung vào nghiên cứu phân loại đất, thảm phủ thực vật, mưa, nhiệt
độ, bốc thoát hơi nước, tính toán cân bằng, GIS và mô hình số độ cao. Tính toán

26. 12
lượng bổ cập cho các TCN dựa trên kết quả mô hình cùng với các kịch bản BĐKH
đã được sử dụng tại Bỉ, Hà Lan, Anh, Ấn Độ.
- Các nghiên cứu về liên kết mô hình NDĐ với mô hình khí hậu được nghiên
cứu khá chi tiết thông qua các mô hình CGCM1, mô hình mưa, bổ cập liên kết với
GIS, mô hình thủy văn HELP, WetSpass, mô hình NDĐ Modflow, GMS, mô hình
khí hậu GCMs. Việc liên kết các mô hình cho hiệu quả cao về đánh giá dự báo biến
động NDĐ thông qua các kịch bản BĐKH-NBD.
- Đánh giá chung, ba cách tiếp cận trên về ảnh hưởng của điều kiện địa lý,
môi trường, BĐKH-NBD đến tài nguyên NDĐ đều có chung một bản chất là đánh
giá vào các yếu tố động ảnh hưởng đến NDĐ từ đó có các giải pháp bảo vệ TCN
trước tác động tiêu cực của BĐKH-NBD. Ba cách tiếp cận này được phân biệt về
tính chất, nguồn tác động, mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố.
1.1.2. Trong nước
Tại Việt Nam, cho đến nay có một số tài liệu công bố về tác động của BĐKH
đến nhiều lĩnh vực chuyên ngành như khí tượng, thủy văn, tài nguyên nước mặt,
sinh thái.
Các kịch bản BĐKH-NBD cho Việt Nam được được xây dựng từ năm 1994
do Ngân hàng phát triển Châu Á tài trợ. Tiếp theo đó là các kịch bản BĐKH được
xây dựng bằng các phương pháp khác nhau cho Việt Nam được Viện Khoa học Khí
tượng Thủy văn, Môi trường và BĐKH thực hiện vào các năm 2003, 2006, 2007,
2008. Dựa trên nền tảng các kịch bản BĐKH đã xây dựng trước đây, Bộ Tài nguyên
và Môi trường công bố Kịch bản BĐKH- NBD cho Việt Nam vào các năm 2009,
2012 và 2016. [33].
Các tiêu chí để lựa chọn phương pháp tính toán xây dựng kịch bản BĐKH,
NBD cho Việt Nam bao gồm: (1) Mức độ tin cậy của kịch bản BĐKH toàn cầu; (2)
Độ chi tiết của kịch bản BĐKH; (3) Tính kế thừa; (4) Tính thời sự của kịch bản; (5)
Tính phù hợp địa phương; (6) Tính đầy đủ của các kịch bản; và (7) Khả năng chủ
động cập nhật [33]. Tác động của BĐKH đến các lĩnh vực KTXH và đến các vùng
khí hậu đồng thời đưa ra các giải pháp chiến lược ứng phó với BĐKH được trình
bày.

27. 13
Trong tài liệu về BĐKH và tác động ở Việt Nam (Viện Khoa học Khí tượng
thủy văn, Môi trường và BĐKH, 2010) [4]. Trong tài liệu Hướng dẫn Đánh giá tác
động của BĐKH và xác định các giải pháp thích ứng (Viện Khoa học Khí tượng
thủy văn và Môi trường, 2011), các tác động chính của BĐKH từng vùng địa lý và
theo ngành, lĩnh vực được xem xét: TNN, nông nghiệp, sức khỏe y tế, giao thông,
hạ tầng kỹ thuật, cấp thoát nước,… [34].
Các nghiên cứu đánh giá tác động trực tiếp của BĐKH tới tài nguyên NDĐ
còn hạn chế. Một số nghiên cứu được thực hiện làm cơ sở cho công tác nghiên cứu
tác động của BĐKH tới tài nguyên NDĐ như các kịch bản BĐKH- NBD. Dự án
DANIDA (Đan Mạch) “Tác động của BĐKH đến TNN ở Việt Nam và các biện
pháp thích ứng” do Viện Khoa học Khí tượng thủy văn, Môi trường và BĐKH
(2009) thực hiện hướng tới mục tiêu tăng cường năng lực của các ban ngành, tổ
chức và người dân Việt Nam trong việc thích nghi với tác động của BĐKH đến
TNN, giảm thiểu đến mức thấp nhất các tác động xấu cũng như thiệt hại do BĐKH
gây ra; khôi phục có hiệu quả các tác động này hoặc tận dụng các tác động tích cực
của BĐKH. Trong phạm vi của dự án, các tác động của BĐKH đến tài nguyên nước
mặt được đánh giá cho một số lưu vực sông của Việt Nam, làm cơ sở cho đề xuất
các giải pháp thích ứng với sự thay đổi TNN do BĐKH gây ra [3]. Đỗ Huy Cường
(2012) nghiên cứu các dạng tai biến tự nhiên tiềm năng do BĐKH và các giải pháp
chiến lược thích ứng đối với cộng đồng dân cư vùng lưu vực Sông Hồng. Kết quả
chỉ ra có ảnh hưởng của quá trình XNM đến tài nguyên nước ngầm. Các giải pháp
thích ứng cho cộng đồng dân cư được đề xuất phục vụ công tác quy hoạch tổng thể,
phát triển bền vững, phòng chống giảm thiểu thiên tai [35]. Trần Thanh Xuân
(2011) nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH đến TNN thành phố Hà Nội và
tỉnh Lạng Sơn. Biến đổi của các yếu tố khí hậu chính trong tương lai được tính toán
bao gồm: nhiệt độ không khí, lượng mưa, lượng bốc hơi tiềm năng, sự biến đổi chỉ
số khô đến sự biến đổi về lưu lượng và chế độ dòng chảy đối với TNN. Hạn chế của
công trình này là mới chỉ tập trung đánh giá cho tài nguyên nước mặt, các con sông
lớn trên địa bàn nghiên cứu và cũng chưa đề cập đến ảnh hưởng của NBD và quá
trình XNM do BĐKH đến các sông [36].

28. 14
Nguyễn Văn Hoàng, 2012, [2] đánh giá ảnh hưởng của NBD do BĐKH đến
tài nguyên nước mặt, nước ngầm, ổn định bờ sông, bờ biển và đê sông, đê biển. Mô
hình số độ cao được sử dụng để xác định chiều dài XNM vào sông Hồng ứng với
điều kiện NBD và thời gian XNM vào các công trình khai thác nước ngầm tầng
Pliestocen khu vực ven biển huyện Thái Thụy cách bờ biển khoảng trên dưới 1 km,
cụ thể là 2 công trình ở xã Thái Xuyên, Thụy Trường và Thụy An. Nghiên cứu còn
đánh giá nguy cơ trượt lở ở bờ sông Hồng dưới tác động của NBD, từ đó đề xuất
giải pháp thực hiện các biện pháp gia cố nhằm tăng cường độ ổn định bờ sông. Kết
quả nghiên cứu đã xây dựng được sơ đồ dự báo XNM do NBD theo 3 kịch bản
BĐKH với nước mặt, nước ngầm và sơ đồ phân vùng phân vùng mức độ dễ bị tổn
thương bờ biển, đê sông, đê biển.
Phạm Quý Nhân, 2014, [37] nghiên cứu ứng dụng phần mềm SUTRA để
tính toán xác định dịch chuyển của dòng thấm với mật độ vào tầng chứa nước, án
dụng cho vùng đảo Cồn Cỏ, Quảng Trị. Tác giả sử dụng phần mềm SUTRA xây
dựng mô hình dịch chuyển vật chất với mật độ thay đổi. . Ranh giới mặn nhạt xác
định theo tài liệu khảo sát địa vật lý, lấy mẫu nước tại các lỗ khoan trên đảo Cồn Cỏ
và tính toán theo lý thuyết cho thấy diện phân bố của nước mặt chỉ tập trung phần
ven biển phía nam của đảo. Diện tích phân bố nước nhạt chiếm khoảng 450.000m2,
chiếm khoảng 25% tổng diện tích đảo. Ranh giới mặn nhạt theo chiều sâu phân bố
tương đối phức tạp, biến đổi tương đối phức tạp, từ chiều sâu khoảng 20m ở phần
ven biển phía tây nam (lỗ khoan LK3) cho đến trên 40m tại các lỗ khoan ở trung
tâm khoảnh nước nhạt, giữa đồi 37 và đồi 63 (lỗ khoan HQ1, LK9), chiều sâu trung
bình khoảng 30m tại các lỗ khoan HĐ1, HĐ2, LK8, LKC. Kết quả tính toán và dự
báo dịch chuyển mặn nhạt bằng phương pháp giải tích và mô hình với mật độ thay
đổi cho thấy trữ lượng khai thác dự báo trên đảo Cồn Cỏ có thể đạt
1950,26m3/ngày, có thể đáp ứng cho nhu cầu phát triển của đảo trong thời gian hiện
tại và tương lai.
Bùi Trần Vượng, 2013 [38] đánh giá tác động và đề xuất giải pháp ứng phó
BĐKH đến tài nguyên NDĐ vùng đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu
chỉ ra rằng, dưới tác động của BĐKH, sự thay đổi về lượng mưa, lượng bốc hơi đã
gây ảnh hưởng đến lượng bổ cập các TCN cũng như mối quan hệ tương tác giữa

29. 15
NDĐ với các khối nước mặt như sông hồ... Sự thay đổi này đã làm cho các giai
đoạn mực NDĐ dâng cao hoặc hạ thấp, XNM vào các TCN ven biển kéo dài và
thường xuyên hơn.
Nhận xét chung:
- Nhìn chung ở nước ta hiện nay các công trình nghiên cứu đánh giá ảnh
hưởng của BĐKH đến tài nguyên NDĐ còn rất ít, hầu hết các nghiên cứu mới chỉ
tập trung nghiên cứu đến môi trường, kinh tế - xã hội và tài nguyên nước mặt.
- Các nghiên cứu đối với nước ngầm mới chỉ tập trung xác định ranh giới
mặn nhạt, XNM, tính toán thời gian và tốc độ dịch chuyển của ranh giới trên cơ sở
điều kiện ĐCTV của vùng nghiên cứu, lưu lượng khai thác yêu cầu cũng như mối
quan hệ giữa nước biển với nước ngầm ở những khu vực ven biển.
- Hầu hết các nghiên cứu chưa đề cập đến ảnh hưởng của lượng bổ cập tự
nhiên đến NDĐ do tác động của BĐKH-NBD. Đặc biệt việc sử dụng tổ hợp các
công cụ đánh giá lượng bổ cập, quan hệ thủy lực giữa nước mưa, nước mặt với
NDĐ dưới tác động của điều kiện địa lý tự nhiên môi trường KTXH và BĐKH-
NBD còn hạn chế.
1.2 Cơ sở lý luận
1.2.1 Các vấn đề khoa học cần giải quyết trong bài toán đánh giá ảnh hưởng
điều kiện tự nhiên, môi trường, KTXH và BĐKH-NBD đến tài nguyên nước dưới
đất.
Vấn đề đánh giá tác động của BĐKH-NBD đến NDĐ chỉ mới được nghiên
cứu trong thời gian gần đây. Đánh giá sự biến đổi lượng bổ cập và chất lượng NDĐ
được chú trọng trong nội dung đánh giá tác động của điều kiện tự nhiên, môi
trường, KTXH và BĐKH-NBD đến tài nguyên NDĐ. Để thực hiện được đánh giá
ảnh hưởng đến NDĐ Luận án sử dụng nhiều công cụ và kỹ thuật nghiên cứu khác
nhau. Từ đó, định lượng được các giá trị, mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tài
nguyên NDĐ.
Trong phạm vi luận án, các vấn đề khoa học cần giải quyết và các phương
pháp, kỹ thuật áp dụng bao gồm:

30. 16
- Nghiên cứu sự biến động lượng bổ cập cho NDĐ do các yếu tố ngoại cảnh:
các yếu tố môi trường, tự nhiên, tốc độ phát triển kinh tế, xã hội, đô thị hóa ngày
càng tăng thêm vào đó là các tác động của BĐKH làm thay đổi lượng bổ cập này;
- Nghiên cứu XNM NDĐ, xu thế biến đổi chất lượng NDĐ hiện nay so với
quá khứ: nhằm đánh giá, dự tính biến đổi ranh giới mặn - nhạt trong tương lai dưới
tác động của BĐKH-NBD;
- Nghiên cứu mối quan hệ giữa các tầng chứa NDĐ với nước mưa: trong đó
tập trung đánh giá mối quan hệ thủy lực giữa mực NDĐ với nước mưa theo thời
gian, xác định xu thế biến đổi mực NDĐ với nước mưa. Để thực hiện công tác này
cần tiến hành thu thập số liệu quan trắc lượng mưa theo thời gian cùng các số liệu
quan trắc về biến đổi mực NDĐ để so sánh, xác định mối quan hệ giữa chúng. Trên
cơ sở những biến đổi trong quá khứ xây dựng hàm quan hệ giữa NDĐ với nước
mưa, xác định lượng bổ cập của nước mưa cho NDĐ để từ đó làm cơ sở khoa học
đánh giá, dự báo trong tương lai;
- Nghiên cứu mối quan hệ của nước biển với NDĐ: trên cơ sở thu thập số liệu
đồng thời thực hiện các công tác thực địa cần thiết để tập hợp các số liệu về dao động
mực nước sông, nước biển và mực NDĐ theo chuỗi thời gian để nghiên cứu mối quan
hệ thủy lực giữa mực NDĐ với nước biển, nước sông. Thiết lập mối quan hệ giữa mực
NDĐ với nước biển, nước sông để xem xét vai trò của nước biển, nước sông trong sự
hình thành NDĐ. Trên cơ sở kết quả đánh giá này dự báo những ảnh hưởng của NBD
đến các TCN vùng ven biển trong tương lai;
- Sử dụng mô hình dòng 3 chiều toán học và mô hình số để nghiên cứu mức
độ XNM các TCN ven biển do lượng mưa bổ cập: xác định nguyên nhân do mực
nước ngầm dâng cao hay do sự ảnh hưởng của nước sông, nước biển. Để tính toán
cân bằng nước, luận án đã tính toán lượng bổ cập cho NDĐ. Khi lượng mưa vượt
quá lượng bốc hơi thực tế thì lượng nước ngầm được bổ sung sẽ là một phần chênh
lệch giữa lượng mưa và bốc hơi. Sự dịch chuyển trung bình hàng năm của ranh giới
mặn - nhạt đã được sử dụng để ước tính sự thay đổi chất lượng nước nhạt bị XNM
trong khoảng thời gian 100 năm. Việc nghiên cứu đã đề cập đến một cách nhìn mới
về biến đổi thời gian trong tài nguyên nước ngầm ven biển do các yếu tố khí hậu,
đặc biệt là lượng mưa. Lượng mưa, nguồn cơ bản bổ sung cho nước ngầm là một
yếu tố lớn nhất trong cân bằng nước, luôn biến đổi theo thời gian và không gian. Do

31. 17
đó, sự biến đổi lượng mưa trong tương lai sẽ quyết định sự biến đổi tài nguyên nước
ngầm. Sự gia tăng lượng mưa tạo điều kiện bổ sung thêm cho tài nguyên nước
ngầm và ngược lại. Để đánh giá vai trò của lượng mưa, luận án tiến hành tạo chuỗi
dữ liệu mưa vùng Gio Linh theo các kịch bản BĐKH dựa trên các trạm quan trắc
khí tượng khu vực.
1.2.2 Tổ hợp các công cụ và kỹ thuật được sử dụng để giải quyết bài toán
đánh giá ảnh hưởng điều kiện tự nhiên, môi trường, KTXH và BĐKH-NBD đến
tài nguyên nước dưới đất.
a. Xây dựng kịch bản BĐKH cho vùng nghiên cứu nhỏ
* Phương pháp chi tiết hóa thống kê (SD)
Chi tiết hóa là một phương pháp để thu thập những thông tin khí hậu hoặc
BĐKH phân giải cao từ mô hình khí hậu toàn cầu (GCMs) có độ phân giải tương
đối thô. Mặc dù GCM ngày càng được hoàn thiện trên phạm vi không gian và thời
gian, tuy nhiên vẫn chưa đảm bảo để đánh giá tác động của BĐKH cho một khu vực
nhỏ. Ví dụ như: có sự khác nhau quan trọng giữa thực tế với mô phỏng của các mô
hình toàn cầu GCM, điều kiện quy mô nhỏ như địa hình, mặt đệm có ảnh hưởng lớn
đến khí hậu địa phương nhưng ít được thể hiện trong GCM.
Chi tiết hóa thống kê là công cụ phát triển mối quan hệ định lượng giữa các
biến khí quyển quy mô lớn, đóng vai trò là các nhân tố dự báo và các biến lớp bề
mặt của địa phương - đối tượng dự báo. Cho đến nay chi tiết hóa thống kê đã phát
triển khá mạnh trong dự báo nói chung, dự báo hạn dài nói riêng. Ứng dụng SD vào
xây dựng các kịch bản về BĐKH được coi như một trường hợp đặc biệt của SD
trong dự báo hạn dài. Phát triển chi tiết hóa trong lĩnh vực xây dựng các kịch bản
BĐKH đang được sự quan tâm ở nhiều nước trong những năm gần đây. Có 3
phương pháp được nêu ra trong SD:
Các mô hình hồi quy (Regression models);
Các sơ đồ phân loại thời tiết (Weather Classification schemes hoặc Weather
Typing);
Các "máy" tạo thời tiết (Weather Generators);
* Các mô hình ứng dụng xây dựng kịch bản BĐKH cho vùng nhỏ
- Phần mềm SDSM:

32. 18
SDSM là một công cụ hỗ trợ, đánh giá sự thay đổi khí hậu ở quy mô địa
phương bằng cách sử dụng kỹ thuật ”downscaling” thống kê. Cấu trúc hoạt động
của SDSM bao gồm: kiểm soát chất lượng và chuyển đổi dữ liệu thống kê; kiểm tra
các nhân tố dự báo; hiệu chỉnh mô hình; tổ hợp các dữ liệu hiện tại bằng các nhân tố
trong quan trắc; đưa đầu ra của mô hình lên công cụ đồ họa; tổ hợp các dự tính khí
hậu tương lai (kịch bản BĐKH).
- Phần mềm SIMCLIM: SIMCLIM có 2 chức năng chính đó là chức năng tạo
các kịch bản (Scenarios Generation) và chức năng đánh giá tác động (Impact
model). Dựa trên sản phẩm của các mô hình toàn cầu (GCM) theo từng kịch bản và
chuỗi số liệu của các yếu tố khí hậu, mực NBD ở các địa phương, phần mềm
SIMCLIM có thể tạo các kịch bản về các yếu tố khí hậu và mực NBD cho các địa
phương đó.
Chức năng đánh giá tác động cho phép giải quyết các bài toán về đánh giá
tác động tới môi trường nước, nông nghiệp, xói lở đường bờ và tổng lượng nước.
- Mô hình AGCM/MRI: Mô hình được Viện Nghiên cứu Khí tượng Nhật Bản
và Cục Khí tượng Nhật Bản (JMA) phát triển. Mô hình này là sự kết hợp giữa mô
hình dự báo thời tiết thời đoạn ngắn với mô hình khí hậu thế hệ mới mô phỏng khí
hậu thời gian dài tại MRI. Mô hình độ phân giải 20km và 60km được chạy bằng hệ
thống mô phỏng trái đất (Earth Simulator) tại Cục Công nghệ và Khoa học Trái đất
- Đại dương, Nhật Bản (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
(JAMSTEC)). AGCM/MRI dùng số liệu 25 năm từ năm 1979 - 2003 để mô phỏng
khí hậu quá khứ nhằm tính toán các đặc trưng khí hậu cho thời kỳ cơ sở. Tương lai
gần được mô tả từ 2015 đến 2039 (25 năm) và tương lai xa được mô phỏng từ 2075
đến 2099 (25 năm). Sản phẩm của mô hình gồm khoảng 70 yếu tố khí hậu theo kịch
bản nồng độ khí nhà kính RCP4.5.
- Mô hình PRECIS: PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts
Studies) là mô hình động lực khí hậu khu vực, được xây dựng bởi Trung tâm
Nghiên cứu Khí hậu Toàn cầu Hadley và có thể chạy trên máy tính cá nhân (PC)
nhằm phục vụ việc xây dựng các kịch bản BĐKH cho khu vực nhỏ. Tiền thân của
mô hình PRECIS là mô hình HadRM3P xây dựng từ năm 1991 và được phát triển,
cải tiến để dự tính BĐKH.

33. 19
b. Mô phỏng và đánh giá lượng bổ cập cho NDĐ bằng mô hình số thủy văn.
Theo đặc điểm ĐCTV của vùng nghiên cứu, thông tin số liệu, phạm vi và
mức độ đánh giá, có nhiều phương pháp xác định lượng bổ cập cho NDĐ, bao gồm:
phương pháp thủy động lực (sai phân hữu hạn Kamenxki, dao động mực nước tại lỗ
khoan Bindeman, ...); phương pháp cân bằng (theo phương trình cân bằng nước trên
mặt đất, theo phương trình cân bằng độ ẩm trong đới thông khí, theo phương trình
cân bằng Clo); phương pháp thủy văn (theo phương pháp 2 mặt cắt trên sông, theo
dòng kiệt, theo phân chia thủy đồ, theo sự thay đổi chất lượng nước mặt và NDĐ,
lưu lượng); phương pháp đồng vị; phương pháp mô hình số.
Trong thực tế lượng bổ cập được xem là một biến số phụ thuộc vào thổ
nhưỡng, sử dụng đất, độ dốc, địa hình, các điều kiện khí tượng, thủy văn,…thông
qua các phương trình mô tả sự tác động của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo đến
lượng bổ cập, có thể đánh giá được diễn biến của lượng bổ cập theo không gian và
thời gian. Các nhà khoa học trên thế giới đã có nhiều nỗ lực trong việc xây dựng và
phát triển các công cụ mô hình số nhằm mô tả chi tiết các yếu tố trên.
WetSpass là một trong những mô hình số có nhiều ưu điểm: được tích hợp
trên nền GIS, mô tả được tác động của các yếu tố chính ảnh hưởng đến lượng bổ
cập (điều kiện khí hậu, thủy văn, thổ nhưỡng, độ dốc,…), cho phép đánh giá lượng
bổ cập trong tương lai với các kịch bản BĐKH khác nhau.
WetSpass là một mô hình thủy văn phân bố không ổn định theo lưới ô vuông
được tích hợp sử dụng trên nền phần mềm ArcView 3.2 do Khoa Thủy văn và Thủy
lực công trình Đại học VUB (Vương quốc Bỉ) phát triển (Liu và nnk, 2004) [39].
Mỗi ô vuông của mô hình theo chiều thẳng đứng được phân thành 4 lớp và đới như
sau: lớp thực vật (vegetation zone), lớp đất thổ nhưỡng (root zone), đới truyền dẫn
(transmission zone) và đới bão hòa (saturated zone); tương ứng với các lớp và đới
này là mô phỏng các quá trình thủy văn được thể hiện ở hình 1.1. Theo sơ đồ này
WetSpass tính cân bằng nước ở đới thổ nhưỡng và đới bão hòa; dòng chảy tràn
được tính theo phương pháp Modified Rational Method (Kuichling, 1889 [40];
Poertner, Herbert G [41]) và vận động trên toàn hệ thống theo lời giải xấp xỉ của
phương trình khuếch tán sóng (Liu và n.n.k, 2003) [42]; toàn bộ hệ thống nước
ngầm được đơn giản hóa bằng một TCN đặc trưng bởi một thông số duy nhất là sức

34. 20
chứa và NDĐ từ ô vuông này không vận chuyển sang ô vuông khác như các mô
hình số NDĐ chuyên sâu khác.
Hình 1.1. Cấu trúc và các quá trình thủy văn được mô phỏng trong mỗi ô vuông
tính toán của mô hình WetSpasss
WetSpass là mô hình dựa trên các quá trình vật lý vì các mô hình toán sử
dụng mô tả các thành phần dựa trên các nguyên tắc vật lý như bảo toàn khối lượng
và động lượng. Các quá trình được bắt đầu từ mưa, các con đường đi của nước mưa
sẽ được mô phỏng tính toán như sau:
Quá trình tổn thất do sự chặn lại của lớp phủ
(1.1)
Phương trình cân bằng cho tổn thất của lớp phủ
SI (t) = SI(t-1) + I (t) – EI (t) (1.2)
Trong đó: I(t) - Tổn thất do lớp phủ tại mỗi ô trong một bước thời gian (mm);
Io - Lượng tổn thất lớp phủ tối đa (mm) phụ thuộc vào mùa và thảm phủ; SI(t-s) -
Lượng trữ tổn thất lớp phủ tại bước thời gian trước đó (mm); P(t)- Tổng lượng mưa
rơi xuống mỗi ô (mm); EI(t)- Bốc thoát hơi từ lượng trữ tổn thất lớp phủ (mm).
Quá trình sinh dòng chảy mặt và tích đọng
(1.4)

35. 21
Trong đó: PE(t) – Lượng mưa vượt thấm; F(t) - Lượng nước thấm xuống lớp
đất; I(t) – Lượng tổn thất do làm ướt lá cây; θ(t)- Lượng ẩm trong lớp đất tại thời
gian t; θs - Độ rỗng của lớp đất; α - Hệ số mũ đặc trưng cho cường độ mưa
Tổn thất do tích đọng
(1.5)
Trong đó: SD(t) – Lượng tích đọng tại thời điểm t; SDo - Lượng tích động
tối đa phụ thuộc vào loại đất, độ dốc và thảm phủ; PC – Lượng mưa tích lũy trên bề
mặt đất. PE(t)– Lượng mưa vượt thấm; ∆SD (t) - Số gia của tổn thất tích đọng;
Lượng tích đọng tối đa phụ thuộc vào loại đất, độ dốc và thảm phủ.
Dòng chảy mặt
(1.6)
Trong đó: RS(t)- Dòng chảy mặt tại thời điểm t; PE(t)- Lượng nước vượt
thấm; SDo - Lượng tích đọng tối đa
Cân bằng nước trong lớp đất
(1.7)
Trong đó:
∆θ - Chênh lệch độ ẩm trong lớp đất; F(t) - Lượng nước thấm xuống lớp đất
RI(t) - Dòng chảy sát mặt; RG(t) - Lượng nước thấm xuống TCN; Es(t) – Lượng
bốc hơi từ đới thông khí.
Lượng nước thấm xuống tầng ngầm
(1.8)
Trong đó : K(θ(t)- Hệ số dẫn suất thủy lực hiệu quả tương ứng với lượng ẩm
trung bình của lớp đất tại thời gian t (mm/h) ; θs- Độ rỗng của lớp đất (m3
/m3
) ; θr-

36. 22
Lượng ẩm dư (m3
/m3
); Ks – Hệ số dẫn suất thủy lực bão hòa (mm/h); B – Chỉ số
phân bố kích thước độ rỗng ; ∆t – Bước thời gian (h).
Dòng chảy sát mặt
(1.9.)
Trong đó: RI(t) - Tổng lượng dòng chảy sát mặt ra khỏi mỗi ô trong khoảng
thời gian ∆t (mm); K(θ(t)- Hệ số thấm tương ứng với lượng ẩm trung bình của lớp
đất tại thời gian t (mm/h); So- Độ dốc của ô (m/m) ; D- Độ sâu lớp đất (m); Cs –
Hệ số đặc trưng cho tác động của mạng lưới sông, các vật chất hữu cơ và tác động
của hệ thống rễ cây đến hệ số thấm của lớp đất.
Bốc hơi trên mặt đất
(1.10)
Trong đó: E – Lượng bốc hơi thực tế trên lớp đất; Ep- Lượng bốc thoát hơi
tiềm năng; Ce– Hệ số thực vật được xác định theo các lớp phủ và biến đổi trong
năm; θ(t)- Lượng ẩm trong lớp đất tại thời gian t; θf - Lượng ẩm trong lớp đất lớn
nhất; θw- Lượng ẩm trong lớp đất tại điểm tính
Dòng chảy ngầm
Phương trình cân bằng vùng nước ngầm
(1.11)
(1.12)
Trong đó: Sg(t)– Trữ lượng nước ngầm của tiểu lưu vực tại thời điểm t
(mm); Sg(t-1)– Trữ lượng nước ngầm của tiểu lưu vực tại thời điểm t -1(mm); Qg
(t) – Lượng dòng chảy ngầm trung bình tại đầu ra của một lưu vực nhỏ; RG(t) –
Lượng nước thấm xuống tầng ngầm của mỗi ô; Eg(t) – Bốc thoát hơi từ tầng nước
ngầm của tiểu lưu vực; Ai - Diện tích của mỗi ô; As – Diện tích của tiểu lưu vực
Qg = (cg Sg As/1000)m
(1.13)
Trong đó: Qg – Lượng dòng chảy ngầm trung bình tại đầu ra của một tiểu
lưu vực (m3/s); Sg(t) – Trữ lượng nước ngầm của tiểu lưu vực tại thời điểm t (mm);

37. 23
cg – Hệ số triết giảm nước ngầm (1/s) có tính đến diện tích lưu vực; As – Diện tích
tiểu lưu vực; Công thức tính bốc hơi từ tầng ngầm
(1.14)
Trong đó: Eg(t)- Bốc thoát hơi từ tầng nước ngầm của tiểu lưu vực; Es(t)-
Lượng bốc hơi thực tế trên lớp đất; Ep- Lượng bốc thoát hơi tiềm năng; Ce- Hệ số
thực vật được xác định theo các lớp phủ và biến đổi trong năm; Sg(t)- Lượng nước
ngầm của tiểu lưu vực tại thời điểm t (mm); Smax- Trữ lượng nước ngầm lớn nhất
của tiểu lưu vực.
Dữ liệu đầu vào cho mô hình là chuỗi số liệu về khí tượng (lượng mưa, bốc
hơi tiềm năng, nhiệt độ, tỷ lệ che phủ, hệ số nhám bề mặt, hệ số thấm, hệ số dẫn
nước, hệ số nhả nước, đỗ lỗ rống đất đá, độ ẩm). Các loại bản đồ: Bản đồ loại đất;
Bản đồ địa hình (DEM); Bản đồ độ dốc; Bản đồ sử dụng đất; Bản đồ về nhiệt độ
không khí trung bình năm; Bản đồ về lượng mưa trung bình năm; Bản đồ về lượng
bốc hơi tiềm năng; Bản đồ tốc gió trung bình năm; Bản đồ độ sâu NDĐ tầng trên
cùng. Các bảng biểu: Bảng thông số về đất; Bảng hệ số dòng chảy mặt; Bảng thông
số sử dụng đất.
Số liệu đầu ra của mô hình: Bản đồ về lượng bổ cập; Bản đồ dòng chảy mặt;
Bản đồ bốc thoát hơi nước tổng cộng; Bản đồ lượng nước bị giữ lại; Bản đồ sai số;
Bản đồ lượng bốc hơi của đất; Bản đồ bốc thoát hơi nước của thực vật; Bản đồ của
bước thời gian trước.
c. Sử dụng mô hình số tài nguyên NDĐ tính toán dự báo mực nước, dịch
chuyển biên mặn theo thời gian và các kịch bản BĐKH-NBD.
Để xây dựng mô hình dòng ngầm và thay đổi độ mặn (một trường hợp trong
dịch chuyển vật chất hòa tan trong môi trường ngầm) trong môi trường lỗ rỗng, trên
thế giới sử dụng rất nhiều hệ phần mềm cơ sở khác nhau. Ví dụ như FEFLOW
(Hans-Jörg G. Diersch, 2014) [43] , MODFLOW (McDonald M.G. và Harbaugh,
A.W, 1988) [44] kết hợp với MT3D (Zheng and Wang, 1999) [45], SUTRA
(Clifford I. Voss, 1984) [46] hoặc SEAWAT (Weixing Guo, 1998) [47]. Các hệ
phần mềm cơ sở này chủ yếu khác nhau về giải thuật nhưng vẫn dựa trên công thức
vi phân tổng quát chung. Tới thời điểm hiện tại có thể nói hai hệ phần mềm cơ sở

38. 24
được sử dụng phổ biến nhất là FEFLOW, MT3D và SEAWAT trong việc mô phỏng
dịch chuyển biên mặn trong môi trường lỗ rỗng [48], [49], [50].
Tại Việt Nam, việc tiếp cận với mô hình số trong môi trường lỗ rỗng được
bắt đầu khá sớm vào những năm 90 của thế kỷ trước với hệ phần mềm cơ sở đầu
tiên là MODFLOW. Đến nay, MODFLOW cũng như module MT3D được sử dụng
phổ biến trong các công tác nghiên cứu ĐCTV. Trước đây, việc mô phỏng dịch
chuyển biên mặn được thực hiện bằng cách kết hợp mô hình dòng ngầm
MODFLOW với mô hình dịch chuyển vật chất hòa tan MT3D. Luận án đã lự chọn
và sử dụng mô hình MODFLOW - MT3D trên nền tảng phần phềm GMS.10.0 để
dự báo sự ảnh hưởng của BĐKH-NBD đến nước dưới đất trong các thành tạo Đệ tứ
vùng đồng bằng ven biển Gio Linh – Quảng Trị.
d. Thí nghiệm đổ nước hố đào
Sử dụng phương pháp Nesterov.
Mục đích: xác định hệ số thấm trong đới thông khí phục vụ phân vùng hệ số
thấm sử dụng cho mô hình số nước dưới đất và hiệu chỉnh mô hình số thủy văn
WetSpass
Nguyên lý: thí nghiệm đổ nước hố đào có hai vòng chắn đặt đồng tâm, vòng
to ngoài đường kính 50cm, vòng nhỏ trong đường kính 25cm; khống chế mực nước
không đổi 10cm, đo lưu lượng thấm qua đáy vòng nhỏ đến khi đạt lưu lượng ổn
định thì dừng lại. Áp dụng định luật Darcy có xét đến mao dẫn để tính hệ số thấm
của đất đá.
Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm: Hai bình định lượng, có van khóa khống chế
lưu lượng; đồng hố bấm giây, thước mét, phễu rót nước. Sơ đồ thí nghiệm và thí
nghiệm thực tế ngoài thực địa (Xem hình Phụ lục).
Khối lượng thực hiện: 6 hố đào đặc trưng cho các loại đất đá trong khu vực
đồng bằng Gio Linh, Quảng Trị: cát trắng nguồn gốc gió biển, cát pha, sét, sét pha,
bazan, cuội sỏi, sạn sỏi hạt thô lẫn sét.
e. Thí nghiệm thấm Seepage.
Mục đích: xác định quan hệ thủy lực giữa NDĐ và nước mặt sông Thạch
Hãn, Bến Hải, Cánh Hòm và hồ Trúc Kinh, vị trí các điểm thí nghiệm được lựa
chọn dựa trên những nguyên tắc sau:

39. 25
- Phân bố dọc theo bờ tả ngạn sông Thạch Hãn từ khu vực Trạm KTTV Cửa
Việt đến cầu Hiếu Giang trên sông Hiếu; hữu ngạn sông Bến Hải từ vị trí gần tiếp
giáp sông cụt tại xã Sơn Hải đến khu vực gần cầu Hiền Lương; tại sông Cánh Hòm
từ điểm đầu, giữa, cuối sông; tại hồ Trúc Kinh thực hiện tại vị trí gần cửa xả phục
vụ tưới cho nông nghiệp.
- Chiều sâu đáy sông thoải đảm bảo tiến hành lắp đặt thiết bị và cho kết quả
thí nghiệm chính xác;
- Không bị ảnh hưởng bởi các dòng chảy cục bộ như sông nhánh, những hệ
thống thoát nước ra sông;
- Thành phần thạch học đáy sông đồng nhất, không lẫn cuội sỏi, không có
cây và rễ cây;
- Mực nước sông tại vị trí thí nghiệm phải làm ngập bộ dụng cụ thí nghiệm
và thuận tiện thao tác, thông thường chọn những vị chí có chiều sâu mực nước
khoảng 60cm.
f. Sử dụng phương pháp cân bằng Clo
Cân bằng Clo, viết tắt là CMB (Chloride Mass Balance) sử dụng hàm lượng
ion Clo trong các nguồn nước khác nhau để xây dựng các phương trình cân bằng và
tính toán giá trị bổ cập cho TCN. [51]
Phương trình cân bằng giữa hàm lượng Clo trong nước mưa và nước ngầm
TCN Holocen được thiết lập như sau:
P = R*(Clp/Clgw) (1.15)
Trong đó: P: lượng bổ cập của nước mưa cho nước ngầm TCN Holocen
(mm/năm); R: lượng mưa trung bình năm (mm/năm); Clp: hàm lượng Clo trong
nước mưa (mg/l); Clgw: hàm lượng Clo trong nước ngầm TCN Holocen (mg/l).
CMB không chỉ được sử dụng một cách rộng rãi để tính toán giá trị bổ cập
cũng như tốc độ thấm mà nó còn được coi là một trong những phương pháp hiện đại
để giải quyết các bài toán liên quan tới sự bổ cập cho NDĐ. Sở dĩ như vậy là bởi
chính do bản chất “trơ” của ion này. Trong phạm vi đới thông khí, nó được thấm
qua đới thông khí đi vào TCN cùng với sự thấm thẳng đứng của nước mưa, một mặt
không bị hấp thụ bởi các vật liệu trầm tích kể cả vật liệu hữu cơ, mặt khác nó không
tham gia bất cứ phản ứng hoá học nào trong suốt quá trình thấm.

40. 26
Trên cơ sở nhận thấy tính hữu ích của phương pháp, cùng với các số liệu đo
hàm lượng Clo trong nước mưa theo tháng và nước ngầm theo mùa cũng như các số
liệu về khí tượng thủy văn ở khu vực nghiên cứu trong thời gian 3 năm từ 2012
2014, Luận án lựa chọn phương pháp này để tính toán lượng bổ cập của nước mưa
cho nước ngầm tầng chứa Holocen trên bằng việc sử dụng phương trình cân bằng
Clo đã nêu ở trên.
g. Xây dựng mô hình số 3D.
Phần lớn các mô hình mô phỏng quá trình mưa - ngấm bổ cập NDĐ - dòng
chảy mặt hiện nay đều mô hình hóa toàn bộ hệ thống NDĐ như là một TCN. Đối
với hệ thống gồm nhiều tầng chứa khác nhau, khi sử dụng kết quả ngấm bổ cập từ
các mô hình này cần phải hiểu rõ diện phân bố cũng như con đường bổ cập để phân
chia lượng bổ cập tính được đến từng tầng chứa [52], [53], [54]. Trong nghiên cứu
này, luận án xây dựng mô hình khối 3D địa tầng ĐCTV của vùng nghiên cứu và sử
dụng nó như là một công cụ để luận giải phân bố diện tích và con đường bổ cập của
nước mưa và nước mặt đến từng TCN. Tài liệu để xây dựng mô hình là bản đồ và
mặt cắt địa chất - ĐCTV, đặc biệt là tài liệu cột địa tầng lỗ khoan của các dự án đo
vẽ bản đồ địa chất, thăm dò, tìm kiếm NDĐ. [55]. Quá trình xây dựng mô hình 3D
được mô phỏng theo sơ đồ Hình 1.2 dưới đây.

41. 27
Hình 1.2. Sơ đồ khối mô tả tiến trình xây dựng xây dựng mô hình khối 3D địa tầng
ĐCTV
1.3 Quan điểm, phương pháp và các bước nghiên cứu
1.3.1 Quan điểm nghiên cứu
- Quan điểm hệ thống
Mọi sự vật, hiện tượng đều có mối liên hệ biện chứng với nhau, tạo thành
một thể thống nhất, hoàn chỉnh được gọi là một hệ thống. Mỗi hệ thống lại có khả