Tài liệu Luận văn đánh giá hiện trạng tài nguyên nước ngầm khu vực nội đô thành phố hà nội​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Lương Thị Phương Thảo ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM KHU VỰC NỘI ĐÔ THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Lương Thị Phương Thảo ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM KHU VỰC NỘI ĐÔ THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Nguyễn Xuân Cự Hà Nội – 2019 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn và sự kính trọng sâu sắc đến người hướng dẫn - GS.TS. Nguyễn Xuân Cự – Bộ môn Tài nguyên và Môi trường Đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở Bộ môn Tài nguyên và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập cũng như làm luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn quan tâm động viên và đóng góp ý kiến giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 30 tháng 11 năm 2019 Học viên Lương Thị Phương Thảo i MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................3 1.1. Tổng quan tình hình khai thác, sử dụng và suy thoái tài nguyên nước ngầm trên thế giới và Việt Nam .............................................................................3 1.1.1. Khái niệm nước ngầm ...............................................................................3 1.1.2. Tình hình khai thác, sử dụng và suy thoái tài nguyên nước ngầm trên thế giới ......................................................................................................................4 1.1.3. Tình hình khai thác, sử dụng và suy thoái tài nguyên nước ngầm tại Việt Nam .....................................................................................................................9 1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm thành phố Hà Nội .........................13 1.2.1. Bãi chôn lấp chất thải ..............................................................................13 1.2.2. Các khu nghĩa trang ................................................................................15 1.2.3. Các nguồn nước thải và sự ô nhiễm các nguồn nước mặt ......................16 1.2.4. Ô nhiễm môi trường đất ..........................................................................20 1.3. Điều kiện địa lý tự nhiên – kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội ..................21 1.3.1. Điều kiện địa lý tự nhiên .........................................................................21 1.3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ........................................................................25 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................30 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................30 2.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................30 2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................30 2.3.1. Phương pháp thu thập, phân tích và hệ thống hóa tài liệu, số liệu .........30 2.3.2. Phương pháp điều tra khảo sát, lấy mẫu và phân tích bổ sung ...............31 2.3.3. Phương pháp kế thừa các kết quả điều tra, khảo sát và nghiên cứu, đánh giá tài nguyên nước ngầm hiện có ....................................................................33 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..............................................................34 3.1. Đặc điểm cấu trúc các tầng chứa nước cần bảo vệ thành phố Hà Nội ......34 3.1.1. Tầng chứa nước Holocen (qh) ................................................................34 ii 3.1.2. Tầng chứa nước Pleistocen trên (qp2) .....................................................36 3.1.3. Tầng chứa nước Pleistocen dưới (qp1) ....................................................37 3.1.4. Tầng chứa nước khe nứt hệ tầng Vĩnh Bảo (n2) .....................................39 3.2. Hiện trạng chất lượng nước ngầm khu vực nội đô thành phố Hà Nội ......41 3.2.1. Hiện trạng chất lượng nước năm 2019 theo khảo sát .............................41 3.2.2. Chất lượng nước ngầm tại các vị trí quan trắc thuộc mạng Hà Nội .......44 3.2.3. Diễn biến chất lượng nước ngầm khu vực nội đô thành phố Hà Nội .....49 3.3. Quản lý, khai thác và sử dụng nước ngầm nội đô thành phố Hà Nội .......65 3.3.1. Hiện trạng khai thác và sử dụng nước ngầm...........................................65 3.3.2. Các vấn đề về khai thác, sử dụng tài nguyên nước ngầm .......................72 3.3.3. Dự báo nhu cầu sử dụng nước ................................................................78 3.4. Đề xuất các giải pháp khai thác bền vững và sử dụng hợp lý tài nguyên nước ngầm thành phố Hà Nội .............................................................................80 3.4.1. Giải pháp quản lý ....................................................................................80 3.4.2. Giải pháp kỹ thuật ...................................................................................81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................86 PHỤ LỤC .................................................................................................................91 iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐCCT Địa chất công trình ĐCTV Địa chất thủy văn IWMI (International Water Viện quản lý tài nguyên quốc gia Management Institute) n2 Tầng chứa nước Neogen QCVN Quy chuẩn Việt Nam qh Tầng chứa nước Holocen qp Tầng chứa nước Pleistocen TCN Tầng chứa nước TNN Tài nguyên nước TTTVKTTV - MT Trung tâm Tư vấn Khí tượng Thủy Văn và Môi trường iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân chia mức độ giàu nước của các tầng chứa nước ................................4 Bảng 1.2. Quy mô dân số thành phố Hà Nội năm 2018 ...........................................25 Bảng 2.1. Vị trí các mẫu thu thập..............................................................................31 Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng 5 mẫu nước ................................................43 Bảng 3.2. Hiện trạng khai thác nước ngầm quy mô lớn ...........................................66 Bảng 3.3. Hiện trạng khai thác nước ngầm quy mô trung bình ................................70 Bảng 3.4. Hiện trạng khai thác nước ngầm quy mô nhỏ...........................................71 Bảng 3.5. Hiện trạng khai thác nước ngầm theo đơn vị hành chính .........................72 Bảng 3.6. Kết quả quan trắc lún mặt đất tại các trạm trên địa bàn Hà Nội...............77 Bảng 3.7. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước thành phố Hà Nội .................................78 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hiện trạng nước toàn cầu ............................................................................5 Hình 1.2. Bản đồ thể hiện sự bền vững khi khai thác nước dưới đất ..........................6 Hình 1.3. Bản đồ hành chính thành phố Hà Nội .......................................................21 Hình 3.1. Bản đồ đẳng bề dày TCN qh .....................................................................36 Hình 3.2. Bản đồ ĐCTV TCN qh .............................................................................36 Hình 3.3. Bản đồ đẳng bề dày TCN qp2 ....................................................................37 Hình 3.4. Bản đồ ĐCTV TCN qp2 ............................................................................37 Hình 3.5. Bản đồ đẳng bề dày TCN qp1 ....................................................................39 Hình 3.6. Bản ĐCTV TCN qp1 .................................................................................39 Hình 3.7. Điểm lấy mẫu chất lượng nước .................................................................41 Hình 3.8. Biến động mực nước tầng qh tại khu vực Đống Đa..................................49 Hình 3.9. Biến động mực nước tầng qh tại khu vực Hoàng Mai ..............................49 Hình 3.10. Biến động mực nước tầng qh tại khu vực Tây Hồ ..................................50 Hình 3.11. Biến động mực nước tầng qh tại khu vực Hà Đông................................50 Hình 3.12. Biến động mực nước tầng qp2 tại khu vực Bắc Từ Liêm .......................51 Hình 3.13. Biến động mực nước tầng qp2 tại khu vực Hà Đông ..............................51 Hình 3.14. Biến động mực nước tầng qp1 tại khu vực Cầu Giấy..............................52 Hình 3.15. Biến động mực nước tầng qp1 tại khu vực Đống Đa ..............................52 Hình 3.16. Biến động mực nước tầng qp1 tại khu vực Hoàng Mai ...........................53 Hình 3.17. Biến động mực nước tầng qp1 tại khu vực Tây Hồ .................................53 Hình 3.18. Diễn biến hàm lượng sắt tầng qh trong mùa khô ....................................54 Hình 3.19. Diễn biến hàm lượng sắt tầng qh trong mùa mưa ...................................55 Hình 3.20. Diễn biến hàm lượng Nitrat tầng qh trong mùa khô ...............................56 Hình 3.21. Diễn biến hàm lượng Nitrat tầng qh trong mùa mưa ..............................56 Hình 3.22. Diễn biến hàm lượng Clorua tầng qh trong mùa khô..............................57 Hình 3.23. Diễn biến hàm lượng Clorua tầng qh trong mùa mưa ............................57 Hình 3.24. Diễn biến hàm lượng sắt tầng qp2 trong mùa khô ...................................58 Hình 3.25. Diễn biến hàm lượng sắt tầng qp2 trong mùa mưa .................................59 vi Hình 3.26. Diễn biến hàm lượng Clorua tầng qp2 trong mùa khô ............................60 Hình 3.27. Diễn biến hàm lượng Clorua tầng qp2 trong mùa mưa ...........................60 Hình 3.28. Diễn biến hàm lượng sắt tầng chứa nước qp1 mùa khô ...........................61 Hình 3.29. Diễn biến hàm lượng sắt tầng chứa nước qp1 mùa mưa .........................62 Hình 3.30. Diễn biến hàm lượng Nitrat tầng chứa nước qp1 mùa khô .....................62 Hình 3.31. Diễn biến hàm lượng Nitrat tầng chứa nước qp1 mùa mưa ....................63 Hình 3.32. Diễn biến hàm lượng Clo tầng chứa nước qp1 mùa khô .........................63 Hình 3.33. Diễn biến hàm lượng Clo tầng chứa nước qp1 mùa mưa ........................64 Hình 3.34. Công nghệ giếng thu nước đường kính lớn Nagaoka .............................82 vii MỞ ĐẦU Thành phố Hà Nội là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá xã hội của cả nước, là một trong các khu vực nằm ở trung tâm đồng bằng sông Hồng và vùng kinh tế trọng điểm đồng bằng Bắc Bộ. Ở đây tập trung số lượng lớn dân số có mật độ dân cư cao nhất cả nước. Các ngành kinh tế công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ phát triển mạnh có nhu cầu về nước cho ăn uống sinh hoạt và sản xuất rất lớn. Tuy nhiên, quá trình đô thị hoá trên địa bàn thành phố Hà Nội đang phát triển mạnh đã làm biến đổi mạnh mẽ các điều kiện môi trường nói chung và tài nguyên nước ngầm nói riêng. Tình trạng suy giảm nguồn nước ngầm (ô nhiễm, cạn kiệt) đã diễn ra tại một số nơi, gây ảnh hưởng tới cuộc sống của người dân và các ngành kinh tế trên địa bàn thành phố. Ở vùng trung tâm nội thành do ảnh hưởng bởi việc khai thác nước mạnh mẽ hàng chục năm nay cộng với việc bố trí các giếng khai thác nước chưa hợp lý, xa nguồn bổ cập đã dẫn đến hình thành phễu hạ thấp mực nước với diện tích lớn hàng trăm kilomet vuông, góp phần thúc đẩy các tác động tiêu cực đến môi trường như cạn kiệt tài nguyên nước, gia tăng quá trình ô nhiễm nguồn nước ngầm, sụt lún mặt đất... Khu vực nội thành Hà Nội với mật độ dân số lớn khoảng 12.000 người/km2, vì vậy lượng nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất là rất lớn. Hiện nay, nước cung cấp cho Hà Nội gồm khoảng 800.000m3/ngày, nước được khai thác từ nước ngầm tại các nhà máy lớn (không kể khai thác đơn lẻ, khai thác khu vực nông thôn) và khoảng 300.000m3/ngày lấy từ nước mặt. Nguồn nước ngầm của thành phố Hà Nội đang ngày càng bị suy giảm cả về lượng và chất. Sự suy thoái về lượng biểu hiện rõ nhất ở sự suy giảm công suất khai thác ở các bãi giếng khu vực nội thành thành phố và sự giảm mực nước ngầm theo thời gian, sự mở rộng phễu hạ thấp mực nước ngầm. Nước ngầm ở vùng Hà Nội biểu hiện ở sự nhiễm bẩn của một số yếu tố ở một số khu vực. Biểu hiện rõ nhất là nhiễm bẩn các hợp chất nito, cụ thể là amoni ở khu vực phía nam thành phố, nơi có các bãi giếng Hạ Đình, Pháp Vân. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là do sự phát triển đô thị hóa, nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, việc quản lý khai thác nước ngầm còn chưa được chặt chẽ. Từ những vấn đề nêu trên cho thấy cần phải có nghiên cứu về suy thoái tài nguyên nước ngầm đầy đủ, để sử dụng hợp lý và bền vững 1 tài nguyên nước ngầm. Đề tài “Đánh giá hiện trạng tài nguyên nước ngầm khu vực nội đô thành phố Hà Nội” được đặt ra với mục tiêu nhằm đánh giá hiện trạng chất lượng nước, thực trạng khai thác và mức độ suy thoái nước ngầm khu vực nội đô thành phố Hà Nội. Trên cơ sở đó đề xuất một số giải pháp để quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên nước ngầm khu vực nội đô thành phố Hà Nội. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan tình hình khai thác, sử dụng và suy thoái tài nguyên nước ngầm trên thế giới và Việt Nam 1.1.1. Khái niệm nước ngầm Nước dưới đất là nước chứa trong các tầng nước dưới đất [12]. Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều , phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. theo không gian phân bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có 3 vùng chức năng : vùng thu nhận nước, vùng chuyển tải nước, vùng khai thác nước có áp. Phần lớn nước ngầm hình thành theo một nhánh trong vòng tuần hoàn nước cùng với các yếu tố thủy văn khác. Có bốn con đường hình thành nước ngầm. Nguồn gốc khí quyển: do nước mưa, nước mặt trong sông hồ, đầm lầy,... ngấm xuống các tầng đất đá bên dưới khi những tầng này có đới độ rỗng cao. Phần lớn nước ngầm thuộc dạng này. Nguồn gốc trầm tích: khi lắng đọng thì ở dạng bùn ướt. Quá trình trầm tích tiếp theo tạo ra lớp đè lên trên, gây nén kết đá và nước bị tách ra thành vỉa. Các vỉa nước dưới đáy mỏ dầu khí thuộc dạng này. Nguồn gốc magma (Nguyên sinh): do magma nguội đi thì quá trình kết tinh xảy ra, lượng dư hydro và oxy nếu có sẽ tách ra, rồi kết hợp thành nước. Nguồn nước từ magma đã giảm nhiều, do vỏ rắn Trái Đất hiện dày hơn, và hydro là nguyên tố nhẹ nên ít nằm lại trong lòng Trái Đất. Nguồn gốc biến chất (Thứ sinh): các hoạt động xâm nhập làm nóng đất đá, gây biến chất các lớp trầm tích bên trên, dẫn đến thải nước từ trầm tích [24]. 3 Tầng chứa nước là thành tạo địa chất đất đá có tính thấm đủ để nước có thể chứa và vận động trong chúng và có thể khai thác được một lượng nước có ý nghĩa kinh tế từ các nguồn lộ, hoặc từ các công trình nhân tạo như giếng, lỗ khoan. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước là các thành tạo địa chất có tính hấp phụ và khả năng thấm nước rất nhỏ, không đủ để tạo ra một lượng nước có ý nghĩa kinh tế khai thác từ các nguồn lộ tự nhiên hoặc từ các công trình nhân tạo như giếng, lỗ khoan. Trong phân loại chúng thường được xếp vào nhóm các tầng không chứa nước. Các thành tạo địa chất không chứa nước là các thành tạo địa chất không có khả năng hấp phụ hay thấm nước. Đất đá có hệ số thấm nhỏ hơn 10-9 m/s. Trong mặt cắt địa tầng, các thành tạo này đóng vai trò của một tầng cách nước. Các tầng chứa nước lỗ hổng là các tầng chứa nước mà nước được chứa và vận động trong lỗ hổng giữa các hạt đất đá. Các tầng chứa nước khe nứt là các tầng chứa nước mà nước được chứa và vận động trong các khe nứt, kẽ hổng hoặc hang động karst. Căn cứ vào khả năng chứa nước các thành tạo địa chất được chia thành hai dạng chủ yếu: các tầng chứa nước và các tầng không chứa nước. Phân chia mức độ giàu nước cụ thể trong bảng 1.1: Bảng 1.1. Phân chia mức độ giàu nước của các tầng chứa nước Lưu lượng điểm Mức độ giàu nước Tỷ lưu lượng (l/m.s) Rất giàu q>3 Q>5 1 - Xem thêm -