Chương III: Tài nguyên nước ngầm
- Tầng ngậm nước có áp: xuất hiện ở những nơi nước ngầm bị nén ép dưới áp suất lớn
hơn áp suất khí quyển. Sự thay đổi mực nước trong giếng có áp trước hết phụ thuộc
vào sự thay đổi áp suất. Tầng ngậm nước có áp sẽ trở thành tầng ngậm nước không áp
khi mực thủy áp hạ thấp hơn đáy trên của tầng ngậm nước có áp. Đường thủy áp là
đường tưởng tượng trùng với đường cột nước thủy tĩnh của tầng ngậm nước.

Nhập ngầm
Mặt thủy áp
Tầng có áp
Tầng không áp
Mực nước
ngầm
Giếng có áp
Giếng phun
Tầng không thấm








Hình 3.1. Sơ đồ mô tả loại tầng ngậm nước
-
Tầng ngậm nước không áp: tầng ngậm nước trong đó có mực nước ngầm biến đổi
dưới dạng sóng và dưới dạng dốc. Nó phụ thuộc vào diện tích của vùng bổ sung nước
ngầm, lưu lượng thoát ra và tính thấm nước của vùng ngậm nước. Sự nâng lên và hạ
xuống của mực nước ngầm tương ứng với sự thay đổi tổng lượng nước trữ trong tầng
ngậm nước. Trong trường hợp đặc biệt, một tầng ngậm nước không có áp có thể xuất

hiện nước ngầm treo (túi nước ngầm) khi bộ phận ngậm nước ngầm bị tách biệt với
vùng nước ngầm chính do các địa tầng không thấm nước. Nước ngầm treo thường có
ở vùng trầm tích cuội sỏi, phía dưới là các dãy sét. Tuy nhiên nguồn nước ngầm ở các
túi nước ngầm thường nhỏ và chỉ là tạm thời.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
81
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
- Tầng ngậm nước bán áp: tầng ngậm nước có áp nhưng địa tầng phía trên của nó
không hoàn toàn là tầng ngậm nước không áp. Nước trong tầng bán áp có thể trao đổi
với bên ngoài tùy thuộc vào tương quan giữa mực nước ngầm và bề mặt thủy áp.

Mặt đất
Mực nước ngầm
Tầng ngậm nước yếu
Tầng không thấm









Hình 3.2. Sơ đồ mô tả tầng ngậm nước bán áp

Mực nước
ngầm treo
Mặt đất
Mực nước ngầm

Tầng ngậm nước không áp
Tầng không thấm










Hình 3.3. Sơ đồ mô tả nước ngầm treo
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
82
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
III.1.3. Dòng chảy ngầm
Khi các vùng đất khô có mưa thì lượng nước mưa chỉ làm ướt đất mà không chảy sang
nơi khác hoặc ngấm sâu vào đất được. Nếu trời tiếp tục mưa thì khi bề mặt đất đã đủ ướt,
trọng lực sẽ kéo lượng nước thừa ngấm sâu xuống đất xuyên qua lớp cát đá phía dưới. Sự
ngấm này chỉ dừng lại nếu gặp lớp đá hoặc đất sét không có lỗ rỗng; khi đó nước sẽ tích
tụ trong các lỗ rỗng phía trên tạo thành một khu vực bão hòa nước và giới hạn phía trên
của khu vực bão hòa nước gọi là mực thủy cấp. Nước trong khu vực bão hòa gọi là nước
ngầm. Đôi khi nước được giữ lại giữa hai tầng đất hay đá không có lỗ rỗng tạo thành túi
nước ngầm. Nước ngầm sau một thời gian khá dài thấm ngang qua các lớp đất vào sông
hình thành dòng chảy ngầm.
Lượng nước mưa ngấm vào đất sẽ bổ sung nước ngầm có trong đất làm cho mực nước
ngầm tăng lên. Tuy nhiên không phải tất cả nước ngầm đều chảy vào sông, trong quá
trình vận động có một phần bị rễ cây ăn sâu dưới đất hút mất, một phần do hiện tượng
mao dẫn hút nước lên mặt đất rồi bốc hơi. Ngoài ra cũng có một phần chảy sang lưu vực

khác. Trong mùa khô nước ngầm là nguồn bổ sung chủ yếu cho dòng chảy trong sông.


Hình 3.4. Sự hình thành dòng chảy ngầm
[Nguồn: Cục Khảo sát Địa chất Hoa kỳ (7/2008)]
Những sông có dòng chảy mạnh lòng sông bị bào mòn rất sâu, mực nước ngầm cao hơn
mực nước sông nên luôn chảy vào sông, do đó sau khi tạnh mưa rất lâu trên sông vẫn có
dòng chảy. Ở những sông suối nhỏ cạn, đáy sông cao hơn mực nước ngầm không được
bổ sung nước thường xuyên, sau khi mưa tạnh một thời gian nước sông cạn rất nhanh.
Ngoài ra nước ngầm vận chuyển về hệ thống sông với thời gian tập trung lớn tùy thuộc
vào tương quan giữa mực nước sông và mực nước ngầm. Do đó sự tồn tại dòng chảy
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
83
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
ngầm trên hệ thống sông ngòi kéo dài sau một khoảng thời gian khá dài. Đối với các sông
nhỏ hoặc khe suối, thời gian duy trì dòng chảy ngầm có thể chỉ một vài tháng, còn trên
các sông lớn dòng chảy ngầm sẽ kéo dài suốt cả năm.

III.2. PHÂN BỐ NƯỚC NGẦM THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG
Nước dưới đất có thể được phân chia thành hai vùng là vùng thoáng khí và vùng bão
hòa nước.
III.2.1. Vùng thoáng khí
Vùng thoáng khí (không bão hòa) bao gồm các lỗ rỗng trong đó nước chiếm một phần,
các phần còn lại là không khí.
a) Vùng rễ cây
Nước trong vùng này tồn tại ở mức độ nhỏ hơn độ bão hòa. Trừ trường hợp bão hòa tạm
thời do nước ngầm dâng cao hoặc do mưa - tưới, vùng này kéo dài từ bề mặt mặt đất đến
chiều sâu hoạt động của rễ cây. Bề dày của tầng này thay đổi tùy thuộc vào loại đất và
loại cây trồng. Do tầm quan trọng đối với nông nghiệp, nước ở vùng rễ cây được nghiên
cứu rất nhiều về quy luật phân bố cũng như chuyển động.


Tầng không thấm
Mực nước ngầm
Vùng mao dẫn
Vùng trung gian
Vùng rễ cây
Mặt đất
Vùng thoáng khí
Vùng bão hòa











Hình 3.5. Sơ đồ phân bố theo phương thẳng đứng của nước ngầm
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
84
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Độ ẩm của đất trong tầng rễ cây phụ thuộc vào các yếu tố khí tượng. Dưới điều kiện nóng và
khô, bốc hơi và thoát hơi mạnh làm giảm độ ẩm trong vùng rễ cây. Nước trong đất giảm đến
mức độ chỉ còn những màng nước mỏng bao quanh các phân tử đất, ta gọi là nước màng.
Nước trong vùng rễ cây cũng có thể ở dạng nước mao quản. Trong những trường hợp có cấp
nước trên mặt vượt quá khả năng giữ ẩm của đất thì nước trọng lực sẽ xuất hiện.
b) Vùng trung gian

Vùng trung gian kéo dài từ biên giới của tầng rễ cây đến biên trên của tầng mao dẫn. Độ
dày của tầng này có thể bằng 0 khi nước mao dẫn tới sát tầng rễ cây và cũng có thể đạt
tới hàng trăm mét khi mực nước ngầm ở sâu.
Vùng này đóng vai trò nối tiếp giữa vùng sát mặt đất và vùng kề sát nước ngầm. Nước
chuyển động từ trên xuống vùng bão hòa bắt buộc phải qua vùng này. Nước được giữ lại
do lực mao dẫn và lực hút phân tử. Nước trọng lực sẽ di chuyển từ trên xuống dưới khi
độ ẩm đất vượt quá khả năng giữ ẩm của đất.
c) Vùng mao dẫn
Vùng mao dẫn kéo dài từ mực nước ngầm đến giới hạn trên của vùng mao dẫn của nước.
Phía trên mực nước ngầm hầu hết các lỗ rỗng trong đất chứa nước mao dẫn. Càng lên cao
lượng nước trong lỗ càng giảm. Độ dày của tầng mao dẫn tỷ lệ nghịch với kích thước của
các lỗ rỗng trong đất đá.

III.2.2. Vùng bão hòa
Trong vùng bão hòa nước lấp đầy tất cả các lỗ rỗng của đất đá dưới áp lực thủy tĩnh. Do
vậy độ rỗng (hữu ích) sẽ cho biết lượng nước trữ trong một đơn vị thể tích đất đá. Một bộ
phận nước có thể được chuyển ra khỏi địa tầng do tiêu hoặc do bơm hút. Tuy nhiên do
lực hút phân tử và lực hút bề mặt, một phần nước sẽ bị giữ lại trong đất.
Các đặc trưng của vùng bão hòa bao gồm hệ số giữ nước, hệ số thoát nước và hệ số chứa nước.
a) Hệ số giữ nước
Hệ số giữ nước của đất đá Sr là tỷ số giữa lượng nước còn lại (sau khi bão hòa) sau khi
thoát nước do trọng lực đối với thể tích của nó.

(3.1)
trong đó Wr: thể tích nước còn giữ lại (m³)
V: thể tích mẫu đất đá (m³)


Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
85

Chương III: Tài nguyên nước ngầm
b) Hệ số thoát nước
Hệ số thoát nước của đất hay đá Sy là tỷ số giữa lượng nước (sau khi bão hòa) có thể
thoát ra do trọng lực và thể tích của nó.

(3.2)
trong đó Wy: trọng lượng nước có thể tích thoát ra (m³)
Các giá trị của hệ số thoát nước Sy phụ thuộc vào kích thước hạt, hình dạng hạt, sự phân
bố các lỗ rỗng, sự nén chặt của các địa tầng và thời gian thoát nước. Vật liệu có kích
thước hạt nhỏ thì hệ số thoát nước càng nhỏ. Trong trường hợp các vật liệu pha trộn với
nhau, hệ số thoát nước giảm đi từ 7 ÷ 15%.
Giá trị của Sr và Sy có thể biểu thị dưới dạng %.
Quan hệ giữa độ rỗng của đất đá (α) với hệ số giữ nước và thoát nước:
α = Wr + Wy (3.3)
c) Hệ số chứa nước
Nước chảy ra hay nhập vào một tầng ngậm nước biểu thị qua sự thay đổi tổng lượng
nước chứa trong tầng ngậm nước. Đối với tầng ngậm nước không áp, nó được biểu thị
bởi sự thay đổi lượng nước ngầm nằm trong khoảng mực nước ngầm ở đầu và cuối thời
điểm tính toán. Tuy nhiên giả thuyết trong tầng ngậm nước có áp vẫn duy trì trạng thái
bão hòa, sự thay đổi áp suất chỉ gây ra thay đổi nhỏ trong lượng trữ. Do vậy áp suất thủy
tĩnh có trong tầng ngậm nước gây ra bởi trọng lượng của nước. Khi áp suất thủy tĩnh
giảm (trường hợp bơm hút từ giếng) thì lực nén của địa tầng sẽ tăng lên. Sự nén ép của
tầng ngậm nước gây ra những tác động lên phân tử nước.
Hệ số chứa nước xác định bằng tổng lượng nước thoát ra hay nhập vào trong tầng ngậm
nước trên một đơn vị diện tích bề mặt của tầng ngậm nước khi thay đổi một đơn vị thủy
áp. Trong thực tế người ta thường xác định hệ số chứa nước bằng các thực nghiệm bơm
hút từ giếng.

III.3. CÁC HỆ TẦNG ĐỊA CHẤT NGẬM NƯỚC
Một hệ địa chất sản sinh ra một lượng nước đáng kể gọi là một hệ tầng ngậm nước.

Nhiều loại hệ địa chất hoạt động như một tầng ngậm nước. Yêu cầu chủ yếu là khả năng
trữ nước trong các lỗ rỗng của đất đá. Độ rỗng có thể hình thành do các đứt gãy, nứt nẻ
của đất đá. Dưới đây là một vài loại hệ địa chất ngậm nước:
III.3.1. Bồi tích phù sa
Hầu như 90% các tầng ngậm nước phát triển bao gồm đá sỏi, cuội, cát không nén chặt.
Những loại ngậm nước này dựa trên trạng thái xuất hiện của nó có thể được chia thành:
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
86
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
- Hệ kề sát nguồn nước: gồm các bồi tích phù sa hình thành nằm dưới lòng dẫn nước
hoặc hình thành cạnh các bãi tràn lũ. Những giếng nước ở đây có địa tầng thấm nước
tốt giáp với dòng chảy nên có một lượng nước khá lớn do lượng thấm từ dòng chảy
mặt vào đất.
- Hệ thung lũng chôn vùi: những thung lũng do dòng sông đổi hướng chảy hoặc bị
cướp dòng hình thành nên. Hệ này gần giống hệ kề sát nguồn nước nhưng độ thẩm
thấu và lượng nước ngầm ít, lượng bổ sung nước ngầm ít hơn. Những đồng bằng rộng
phía dưới là những lớp cuội, sỏi, cát không bị nén chặt là nơi chứa nhiều nước ngầm.
Những thung lũng kề sát sườn núi nơi trầm tích nhiều là nơi chứa nước ngầm khá lớn.
Nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước mưa hoặc thẩm thấu từ các dòng chảy không
thường xuyên.

III.3.2. Đá vôi
Đá vôi có mật độ, độ rỗng và tính thấm nước thay đổi trong một phạm vi khá lớn tùy
thuộc vào mức độ kết cấu và phát triển của các vùng có khả năng thấm sau khi tích tụ.
Những lỗ rỗng trong đá vôi có thể là các lỗ nhỏ li ti nhưng cũng có thể là các hang động
lớn hình thành nên các dòng sông ngầm. Sự hòa tan CaCO
3
do nước đã gây ra nước ngầm
rất cứng. Cũng do hòa tan mà các hang động, lỗ rỗng trong đá ngày càng phát triển, đó là
hiện tượng Karst.


III.3.3. Đá do núi lửa hình thành
Đá hình thành do hoạt động của núi lửa có thể tạo nên một tầng ngậm nước tốt, đặc biệt là
đá bazan. Những lớp cuội, sỏi cát hoặc những vật liệu khác nằm xen kẽ giữa hai lớp dung
nham làm cho đá bazan chứa và chuyển nước tốt. Ngoài ra do hiện tượng phong hóa, do
các vận động nội sinh ra đứt gãy mà đá bazan cũng có khả năng chứa và chuyển nước tốt.

III.3.4. Đá cát
Đá cát và đá dăm kết là các dạng bị xi măng hóa của cát và cuội sỏi. Do đó độ rỗng, khả
năng sản sinh nước ngầm của chúng bị giảm nhỏ do ciment liên kết. Các tầng ngậm đá
cát tốt nhất sản sinh nước ngầm qua các chỗ nối, liên kết của các phân tử cứng (hạt cát).
Đá dăm kết không có ý nghĩa lớn lắm trong việc chứa và chuyển nước ngầm.

III.3.5. Hóa thạch và đá biến chất
Các dạng đá cứng của hóa thạch và đá biến chất không thấm nước nên có thể xem chúng
là những tầng ngậm nước rất kém. Những nơi loại đá này xuất hiện kề sát mặt đất sẽ bị
phong hóa mạnh, dần dần phát triển thành tầng ngậm nước chứa một lượng nước tương
đối nhỏ đủ dùng cho sinh hoạt của một số hộ gia đình.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
87
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
III.3.6. Đất sét
Đất sét có độ rỗng tương đối lớn nhưng từng lổ rỗng của chúng lại quá nhỏ nên được xem
là vật liệu không thấm nước. Các tầng đất sét nằm trong một hệ ngậm nước tốt có thể
hình thành nên các tầng ngậm nước bán áp.
III.3.7. Lưu vực nước ngầm
Một lưu vực nước ngầm có thể được xác định như là một đơn vị địa chất thủy văn chứa
một tầng ngậm nước rộng lớn hoặc một vài tầng ngậm nước liên thông và quan hệ qua lại
với nhau. Trong một thung lũng giữa các dãy núi, lưu vực nước ngầm có thể chỉ ở phần
trung tâm của lưu vực dòng chảy mặt. Trong vùng đá vôi và vùng đồi cát, lưu vực nước

ngầm và lưu vực dòng chảy mặt hoàn toàn khác nhau. Khái niệm lưu vực nước ngầm trở
nên rất quan trọng vì tính liên tục thủy lực trong khu vực chứa nước ngầm.
Để xác định lưu vực nước ngầm cần phải có các bản đồ địa chất của khu vực cần nghiên
cứu kết hợp với các tài liệu về địa lý tự nhiên.

III.4. PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN NƯỚC NGẦM
III.4.1. Định luật thấm
Trong trường hợp môi trường đất đồng nhất về nhiệt độ, nồng độ muối thì các lực tác
dụng lên phần tử nước bao gồm lực hút mao quản, áp lực bên ngoài và trọng lực. Xét
trong một quá trình nào đó các lực trên thay đổi dẫn đến sự xuất hiện gradient thế của
nước trong đất. Đó chính là nguyên nhân gây ra sự chuyển động của nước trong đất.
Với một môi trường xốp đồng nhất về mặt cấu trúc, tốc độ chuyển động đủ nhỏ để đảm
bảo trạng thái chuyển động là chảy tầng. Quy luật cơ bản về sự chuyển động của dòng
thấm được biểu thị bằng công thức Darcy:
v = k.J (3.4)
trong đó v: vận tốc thấm (cm/s)
J: gradian thấm (độ dốc thủy lực)
k: hệ số thấm của môi trường (cm/s)
Trị số v là vận tốc trung bình của dòng thấm “tượng trưng” khi xem toàn bộ dòng thấm
chứa đầy chất lỏng. Vận tốc v còn được gọi là tốc độ Darcy do giả thiết rằng dòng chảy
qua toàn bộ mặt cắt ngang mà không xem xét đến các phần tử rắn và lỗ rỗng trong đó.
Vận tốc trung bình dòng thấm trong lỗ rỗng của đất hoặc đá tính theo công thức:

(3.5)
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
88
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
trong đó v’: vận tốc thấm trung bình trong lỗ rỗng của môi trường thấm
n: độ rỗng của môi trường (đất hoặc đá nứt nẻ)
Công thức xác định độ rỗng của môi trường:


(3.6)
trong đó W’: thể tích phần rỗng
W: thể tích tổng của môi trường thấm
Lưu lượng thấm q xác định theo công thức:
q = v.A (cm
3
/s) (3.7)
trong đó A: diện tích mặt cắt ngang của dòng thấm (cm
2
)

III.4.2. Phương trình thấm cơ bản
Đối với trường hợp thấm ổn định, nghĩa là vận tốc, áp lực thấm không phụ thuộc thời
gian thì thành phần vận tốc thấm có dạng:

(3.8)
trong đó h: cột áp thấm
Mặt khác, nước thấm trong đất phù hợp với điều kiện liên tục của chuyển động chất lỏng
không nén được cho nên thỏa mãn phương trình liên tục.

(3.9)
Kết hợp (3.8) và (3.9) ta có:

(3.10)
Nếu gọi thế lưu tốc thấm là ϕ ta có công thức:
ϕ = -k.h (3.11)
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
89
Chương III: Tài nguyên nước ngầm

Dựa vào (3.8) và (3.11) ta có:

(3.12)
Lấy đạo hàm (3.12) và thay vào (3.9) ta có :

(3.13)
Từ (3.9) và (3.13) cho thấy các hàm số cột áp h và thế lưu tốc ϕ là những hàm điều hòa.
Giải các phương trình này với những điều kiện biên cụ thể, ta có thể xác định được cột áp
h và thế lưu tốc ϕ tại bất kỳ điểm nào trong môi trường thấm và từ đó xác định được các
đường đẳng áp h = const và đường đẳng thế ϕ = const. Trên cơ sở đó có thể tính được áp
lực và vận tốc thấm.

III.5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MỰC NƯỚC NGẦM
III.5.1. Yếu tố khí tượng
a) Áp suất khí quyển
Sự thay đổi áp suất khí quyển gây ra do sự dao động mực nước thủy áp trong tầng ngầm
nước có áp. Mối quan hệ đó là mối quan hệ nghịch biến có nghĩa là khi tăng áp suất khí
quyển sẽ dẫn đến giảm thủy áp và ngược lại. Khi sự thay đổi áp suất khí quyển được biểu
thị bằng cột nước, tỷ lệ sự thay đổi mực thủy áp với sự thay đổi của áp suất được gọi là
hiệu ứng áp suất của tầng ngậm nước.

(3.14)
trong đó B: hiệu ứng áp suất (nằm trong khoảng 20 ÷ 70%)
γ: trọng lượng riêng của nước
Δh: sự thay đổi mực thủy áp
Δpa: sự thay đổi áp suất khí quyển
Xem tầng ngậm nước như là một vật thể đàn hồi. Nếu Δpa là sự thay đổi áp suất khí
quyển, Δp
ω
là kết quả thay đổi áp suất thủy tĩnh ở đỉnh của tầng ngậm nước có áp và ΔSc

là ứng suất nén được tăng lên trên tầng ngậm nước thì:
Δpa = Δp
ω
+ ΔSc (3.15)
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
90
Chương III: Tài nguyên nước ngầm

Δpa
Tầng có áp
Biên trên tầng
ngậm nước
Tầng ngậm nước
Δp
ω
ΔSc
Hạt cát






Hình 3.6. Minh họa tầng ngậm nước và các thông số tính toán
Tại giếng hút nước từ tầng ngậm nước có áp
p
ω
= pa + γh (3.16)
Cho áp suất khí quyển tăng thêm Δpa thì
p

ω
+ Δp
ω
= pa + Δpa + γh (3.17)
Ta thấy rằng Δp
ω
< Δpa do đó h’ < h. Như vậy mực nước trong giếng hạ thấp xuống khi
áp suất khí quyển tăng lên.

p
ω
h
pa
p
ω
+ Δ p
ω
h'
pa + Δpa
Tầng ngậm nước
Mực thủy áp
Mặt đất










Hình 3.7. Độ chênh mực nước và áp suất khí quyển trong giếng nước
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
91
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
b) Mưa
Mưa không phải là một chỉ thị chính xác của lượng bổ sung nước ngầm do tổn thất trên
và dưới mặt đất cũng như thời gian vận chuyển của thấm thẳng đứng. Thời gian này có
thể biến đổi từ vài phút khi mực nước ngầm ở gần mặt đất hoặc đến vài tháng hay hàng
năm đối với mực nước ngầm nằm sâu và thấm sâu rất chậm. Mực nước ngầm có thể chỉ
ra sự biến động theo mùa do mưa nhưng thông thường bao gồm cả xuất lưu tự nhiên và
ảnh hưởng của bơm hút.
Ở vùng không bão hòa phía trên mực nước ngầm có độ ẩm nhỏ hơn hệ số giữ nước, nước
ngầm sẽ không nhận được lượng nước bổ sung cho đến khi độ ẩm hút được thỏa mãn.
c) Gió
Gió thổi trên mặt giếng gây ra ảnh hưởng thứ yếu đến mực nước ngầm và ảnh hưởng này
lại thông qua ảnh hưởng của áp suất không khí.

III.5.2. Ảnh hưởng của thủy triều
Trong những tầng ngậm nước tiếp giáp với biển, sự dao động của thủy triều cũng dẫn đến
sự biến động của nước ngầm. Đây là một vấn đề rất phức tạp nên trong phạm vi giáo
trình này chỉ trình bày một cách khái quát những phương trình tính toán dòng triều.
Xét trường hợp đơn giản đối với dòng chảy một phương trong tầng ngậm nước có áp,
phương trình vi phân mô tả chuyển động của nước ngầm:

(3.18)
Lấy mặt chuẩn là mực nước biển trung bình, giả thiết các điều kiện biên:

(3.19)
Ta có

(3.20)
trong đó ω: vận tốc góc
t
0
: chu kỳ triều
Nghiệm của bài toán là:

(3.21)

Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
92
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Biên độ dao động tại mặt cắt x kể từ bờ biển:

(3.22)
Thời gian truyền sóng:

(3.23)
Tốc độ truyền sóng:

(3.24)
Chiều dài sóng:
(3.25)
Lượng dòng chảy vào tầng ngậm nước trong nửa chu kỳ:

(3.26)
Mức độ ảnh hưởng của thủy triều được biểu thị qua hệ số thủy triều C
C = 1 – B (3.27)
Như đã nói ở trên, sự thay đổi áp suất không khí dẫn đến sự biến đổi mực thủy áp. Sự dao
động thủy triều cũng dẫn đến sự thay đổi mực thủy áp trong tầng ngậm nước có áp.

Ngược lại với ảnh hưởng của áp suất khí quyển, dao động của thủy triều hạ thấp. Do đó
khi mực nước biển tăng thì mực nước ngầm cũng tăng.
III.5.3. Ảnh hưởng đô thị hóa
Quá trình đô thị hóa thường gây ra những sự thay đổi mực nước ngầm do kết quả của
việc làm giam lượng bổ sung nước ngầm và tăng cường việc khai thác nước ngầm. Ở
những vùng nông thôn nước dùng thường được lấy từ các giếng nông, trong khi đó hầu
hết nước thải của đô thị lại trở về đất thông qua các hồ chứa bẩn thỉu làm cho sự nhiễm
bẩn tăng lên. Nhiều giếng của các hộ dùng riêng phải bỏ đi. Sau này người ta phải xây
dựng các hệ thống xử lý nước cống, nước thải, nước mưa trong khu vực.
Ba điều kiện làm cho mực nước ngầm giảm:
- Giảm lượng bổ sung nước ngầm do lát bề mặt đất bằng những loại vật liệu không
thấm.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
93
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
- Lượng bơm hút nước tăng.
- Giảm lượng bổ sung nước ngầm tự nhiên do hệ thống cống ngầm thu nhận nước từ
trên xuống.
Ngoài ra còn những ảnh hưởng khác như ảnh hưởng của động đất, ảnh hưởng của tải
trọng bên ngoài

III.6. TÀI NGUYÊN NƯỚC NGẦM Ở NƯỚC TA
III.6.1. Trữ lượng nước ngầm
Bên cạnh nguồn tài nguyên nước mặt như đã trình bày trong chương 2, Việt Nam cũng có
một tiềm năng trữ lượng lớn về nước ngầm, đặc biệt ở vùng đồng bằng Bắc Bộ và Nam
Bộ. Tổng trữ lượng có tiềm năng khai thác được trên cả nước của các tầng trữ nước trên
toàn lãnh thổ, chưa kể phần hải đảo, ước tính gần 2000m
3
/s, tương ứng khoảng 60 tỷ
m

3
/năm. Trữ lượng này thay đổi nhiều theo các vùng: dồi dào nhất ở Đồng bằng sông
Hồng, Đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ; khá nhiều ở Tây Nguyên và ít hơn tại
các vùng núi Tây Bắc, Đông Bắc và duyên hải Bắc và Nam Trung Bộ.
Trữ lượng nước ngầm ở giai đoạn tìm kiếm và thăm dò sơ bộ mới đạt khoảng 8 tỷ m
3
/năm tức khoảng 13% tổng trữ lượng. Theo kết quả điều tra, khảo sát và nghiên cứu đã có
đến năm 1999 thì trữ lượng nước ngầm thuộc loại có thể khai thác ngay với độ tin cậy
cao (cấp A) vào khoảng 736.205m
3
/ngày; thuộc loại có thể khai thác với độ tin cậy khá
(cấp B) vào khoảng 939.625m
3
/ngày; thuộc loại đã được dự báo là có khả năng khai thác
(cấp C1) 2.007.165 và (cấp C2) 10.848.451m
3
/ngày. Tổng lượng đã khai thác chỉ mới
vào khoảng 5% tổng trữ lượng. Trong các năm tới lượng khai thác có thể lên tới khoảng
12 tỷ m
3
/năm. Nếu so sánh với các nước trên thế giới thì trữ lượng nước ngầm của Việt
Nam ở vào mức trung bình.
Tuy nhiên, tại nhiều vùng ở Việt Nam với 6 tháng mùa khô thì việc khai thác, sử dụng và
quản lý nước ngầm lại gặp rất nhiều khó khăn. Sông ngòi, ao hồ… cạn kiệt vào mùa khô
đã gây ra những cạnh tranh trong vấn đề khai thác nước ngầm giữa các loại hình sử dụng
nước. Thêm vào đó việc phá rừng trên diện rộng đã ảnh hưởng đáng kể đến việc tái tạo
nguồn nước ngầm. Những vùng đất phải đối mặt trầm trọng với tình trạng thiếu cả nước
ngầm như vùng đồng bằng duyên hải miền Trung, khu vực Tây Nguyên, vùng Đông Nam
bộ, các tỉnh duyên hải Nam bộ. Một nghiên cứu của Nguyen Vo Chau Ngan (2006) cho
biết vào mùa khô tại Rừng đặc dụng Vồ Dơi (nay là Vườn quốc gia U Minh Hạ), Cà Mau

đã xảy ra hiện tượng giảm áp cục bộ của nguồn nước ngầm trong khu vực. Nguyên nhân
chính là do tình trạng bơm hút nước ngầm từ hai giếng khoan của Hạt Kiểm lâm với công
suất 150m
3
/giờ và 100m
3
/giờ. Việc hút nước diễn ra 24 giờ/ngày trung bình từ đầu tháng
12 dương lịch cho đến cuối tháng 5 năm sau (phụ thuộc vào mực nước trong kênh nội
đồng) khiến cho các giếng khoan của các hộ dân sống xung quanh Hạt Kiểm lâm không
thể bơm lấy nước sinh hoạt được.
Để chủ động khai thác nguồn tài nguyên nước ngầm phục vụ cho nhiều nhu cầu sử dụng
nước khác nhau, Nhà nước đã đầu tư nhiều khoản kinh phí lớn cho công tác thăm dò,
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
94
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
điều tra, quản lý nguồn nước ngầm tại nhiều địa phương trên cả nước. Hội nghị giao ban
vùng Nam Trung bộ về công tác quản lý nhà nước trong lĩnh vực tài nguyên và môi
trường ngày 28/11/2008 ghi nhận trong giai đoạn 2002 ÷ 2010, ngân sách trung ương đầu
tư cho các địa phương là 9.396 triệu đồng để thực hiện các nhiệm vụ về quản lý tài
nguyên nước. Nổi bật là các dự án điều tra nguồn nước ngầm vùng núi Trung bộ và Tây
Nguyên (giai đoạn 3 với 2.355 triệu đồng), điều tra nguồn nước ngầm một số vùng đặc
biệt thiếu nước sinh hoạt thuộc các tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuân (3.600 triệu đồng),
lập bản đồ địa chất thủy văn tỷ lệ 1/50.000 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận (1.500 triệu
đồng), điều tra đánh giá tài nguyên nước ngầm và lập bản đồ nước dưới đất tỷ lệ 1/50.000
vùng Ba Tơ - Hoài Nhơn tỉnh Quảng Ngãi và Bình Định (1.055 triệu đồng)…
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong công tác quản lý nguồn tài nguyên nước ngầm, thực
trạng hiện nay là các tài liệu điều tra cơ bản, đánh giá nguồn nước ngầm còn thiếu và có
nhiều hạn chế. Tài liệu tập bản đồ địa chất thủy văn, đánh giá nguồn nước ngầm chủ yếu
ở tỷ lệ nhỏ và mới lập được cho các khu vực đô thị, khu tập trung phát triển kinh tế. Các
bản đồ trước đây đều lập theo mảnh khu vực, chưa lập theo lưu vực sông và theo địa

phương nên hầu hết các địa phương chưa có bản đồ nước ngầm.
Bên cạnh đó việc chưa có quy hoạch khai thác, sử dụng, bảo vệ nước ngầm cũng là tình
trạng chung hiện nay của hầu hết các địa phương. Tình hình nhiễm bẩn, ô nhiễm, cạn kiệt
nguồn nước ngầm; xu hướng diễn biến tài nguyên nước ngầm và trữ lượng khai thác của
nước ngầm ở các vùng vẫn chưa được điều tra, đánh giá đầy đủ. Hệ thống pháp luật về tài
nguyên nước vẫn chưa hoàn chỉnh, chưa đủ mạnh (còn thiếu nhiều nội dung về cơ chế
chính sách, nhất là chính sách tài chính, chế tài xử phạt chưa đủ mạnh, trách nhiệm chưa
rõ ràng…). Hầu hết các lưu vực sông, các địa phương chưa xây dựng được quy hoạch, kế
hoạch khai thác sử dụng, bảo vệ, phát triển nguồn nước. Mặt khác, đội ngũ cán bộ làm
công tác quản lý tài nguyên nước ở hầu hết các tỉnh còn thiếu về số lượng, yếu về nghiệp
vụ, chuyên môn và thiếu các trang thiết bị cần thiết cho công tác quản lý, giám sát. Việc
nắm bắt và thực hiện pháp luật về tài nguyên nước của các cấp, các ngành và nhân dân
còn hạn chế. Vì vậy rất khó khăn trong quá trình cấp phép khai thác sử dụng hay định
hướng cho việc bảo vệ nguồn nước ngầm.
Dựa vào mức độ thăm dò, chất lượng nước và điều kiện khai thác, trữ lượng khai thác
nước dưới đất phân làm 4 cấp:
- Trữ lượng cấp A là trữ lượng được nghiên cứu đến mức cho phép dự đoán chính xác
số lượng, chất lượng và điều kiện khai thác nước dưới đất
- Trữ lượng cấp B là trữ lượng được nghiên cứu đến mức độ cho phép đánh giá một
cách tin cậy về số lượng và dự đoán gần đúng sự thay đổi chất lượng của nước hoặc
điều kiện khai thác
- Trữ lượng cấp C1 là trữ lượng được nghiên cứu đến mức độ cho phép đánh giá gần
đúng số lượng, chất lượng và điều kiện khai thác nước dưới đất trong thời gian tính
toán dùng nước
- Trữ lượng cấp C2 là trữ lượng xác định trên cơ sở các tài liệu địa chất, địa chất thủy
văn một cách sơ bộ về số lượng và chất lượng, chưa có luận chứng về hệ thống khai
thác cụ thể. Ở cấp trữ lượng C1, C2 có thể có những sai lệch nhất định về số lượng
của nước dưới đất. Khi tính toán ở cấp trữ lượng C1, C2 người ta cần nêu định hướng
để nâng cấp trữ lượng (lên B hoặc A).
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA

95
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Bảng 3.1. Trữ lượng nước ngầm nhạt ở một số vùng đến năm 1995
Trữ lượng theo các cấp (m
3
/ngày)
Vùng
A B C1 C2
Đông Bắc bộ 80.923 82.061 460.057 582.803
Đồng bằng Bắc bộ 379.377 429.769 1.004.460 2.520.143
Ven biển Trung bộ 26.280 24.596 266.200 1.568.614
Đông Nam bộ 12.000 150.800 232.211 1.417.830
Tây Nguyên 8.281 26.820 137.242 2.532.263
Tổng 506.861 714.946 2.108.188 8.721.653
[Nguồn: Nguyễn Kim Ngọc, Nguyễn Thượng Hùng. Trích từ Lê Quý An và CSV (2004)]

III.6.2. Động thái tầng nước ngầm
3
a) Đồng bằng Bắc bộ
Mực nước bình quân (tính bằng độ cao tuyệt đối) của hai tầng chứa nước Holocen
4
(qh)
và Pleistocen
5
(qp) năm 2007 được thống kê trong bảng 3.2.

3
Chi tiết tham khảo: Liên đoàn Địa chất Thủy văn - Địa chất Công trình miền Bắc.
4
Tầng chứa nước Holocen là lớp trầm tích được hình thành trong thế Toàn Tân bắt đầu vào khoảng 11.550 năm

trước và tiếp tục cho đến ngày nay.
5
Tầng chứa nước Pleistocen là lớp trầm tích được hình thành trong thế Canh Tân kéo dài từ khoảng 1.806.000 đến
11.550 năm trước.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
96
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Bảng 3.2. Độ cao tuyệt đối mực nước bình quân tháng năm 2007 đồng bằng Bắc bộ
Đơn vị: m
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB
Tầng chứa nước Holocen (qh)
Năm 2007 2.60 2.57 2.63 2.57 2.85 3.17 3.71 3.87 3.81 3.69 3.03 2.69 3.10
Lệch 2006 -0.23 -0.19 -0.11 -0.13 0.05 0.01 0.02 -0.16 0.24 0.34 0.01 -0.09 -0.02
Tầng chứa nước Pleistocen (qp)
Năm 2007 -0.23 -0.18 -0.08 -0.15 -0.03 0.04 0.34 0.50 0.51 0.51 -0.01 -0.29 0.08
Lệch 2006 -0.41 -0.37 -0.23 -0.19 -0.09 -0.15 -0.20 -0.39 -0.10 0.17 -0.02 -0.18 -0.18
Tại các vùng khai thác mạnh, mực nước dưới đất tiếp tục giảm dần. Tại Hà Nội, mực
nước sâu nhất cách mặt đất tại lỗ khoan quan trắc P.41a ở trung tâm bãi giếng Hạ Đình là
- 34,9m. Dự báo mực nước tháng 6 năm 2008 là - 35,02m.
-38
-36
-34
-32
-30
-28
-26
01/1996 01/1998 01/2000 01/2002 01/2004 01/2006 01/2008
Thời gian
Độ sâu mực nước,m


Hình 3.8. Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc P.41a, tầng chứa nước Pleistocen
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
97
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Vùng Kiến An - Hải Phòng, mực nước sâu nhất cách mặt đất tại lỗ khoan quan trắc
Q.167a là - 10,65m. Dự báo mực nước tháng 6 năm 2008 là - 10,37m.
-11.0
-10.0
-9.0
-8.0
-7.0
-6.0
-5.0
-4.0
-3.0
-2.0
1/95 1/96 1/971/98 1/99 1/00 1/01 1/021/03 1/04 1/05 1/06 1/071/08
Thời gian
Độ sâu mực nước (m)

Hình 3.9. Dao động mực nước lỗ khoan quan trắc Q.167a, tầng chứa nước Pleistocen
Bên cạnh việc hạ thấp mực nước ngầm, chất lượng nguồn nước ngầm cũng đã có nhiều
dấu hiệu ô nhiễm. Các kết quả đo đạc thành phần hóa học của nước ngầm trong tầng chứa
nước Pleistocen năm 2007 như sau:
Bảng 3.3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học nước ngầm đồng bằng Bắc bộ
Đơn vị: mg/L
Đặc trưng TDS Mn As Cr Se Hg NH
4
+
TCVN 5944-1995 1000 0,50 0,05 0,05 0,01 0,001 3,00

Mùa khô
Số mẫu vượt/Tổng số mẫu 8/44 9/25 11/25 0/25 0/25 0/25 17/44
Giá trị trung bình 654 0,50 0,046 0,001 0,001 0,000 11,47
Giá trị cực tiểu 112 0,04 0,001 0,001 0,001 0,000 0,00
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
98
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Đặc trưng TDS Mn As Cr Se Hg NH
4
+
Giá trị cực đại 3122 1,85 0,608 0,002 0,001 0,000 97,50
Mùa mưa
Số mẫu vượt/Tổng số mẫu 7/44 13/25 10/25 0/25 0/25 0/25 10/44
Giá trị trung bình 761 0,62 0,036 0,001 0,001 0,000 6,99
Giá trị cực tiểu 121 0,05 0,001 0,001 0,001 0,000 0,00
Giá trị cực đại 3948 2,27 0,517 0,005 0,001 0,000 110,0
b) Đồng bằng Nam Bộ
Mực nước bình quân của các tầng nước ngầm chính ở đồng bằng Nam bộ được thống kê
trong bảng 3.4. Mực nước các tầng chứa nước Pleistocen thượng (qp
3
), Pleistocen trung
thượng (qp
2-3
), Pleistocen hạ (qp
1
), Pliocen
6
trung trung (n
2
2

), Pliocen trung hạ (n
2
1
) năm
2007 đều thấp hơn giá trị trung bình cùng kỳ năm 2006.

6
Tầng chứa nước Pliocen là lớp trầm tích được hình thành trong thế Thượng Tân kéo dài kéo dài từ khoảng 5,332
đến 1,806 triệu năm trước.
Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
99
Chương III: Tài nguyên nước ngầm
Bảng 3.4. Độ cao tuyệt đối mực nước bình quân tháng năm 2007 đồng bằng Nam bộ
Đơn vị: m
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TB
Tầng chứa nước Pleistocen thượng (qp
3
)
Năm 2007 4,14 3,82 3,15 2,98 3,77 3,48 4,28 4,60 4,88 5,27 5,17 4,65 4,18
Lệch 2006 -0,31 -0,36 -0,70 -0,63 0,15 0,13 0,44 0,09 0,04 0,25 0,45 0,20 -0,02
Tầng chứa nước Pleistocen trung - thượng (qp
2-3
)
Năm 2007 -3,89 -3,98 -4,20 -4,41 -4,11 -3,86 -3,62 -3,79 -3,54 -3,85 -3,53 -3,78 -3,88
Lệch 2006 -0,93 -0,75 -0,58 -0,59 -0,29 0,25 0,21 -0,23 -0,20 -0,85 -0,50 0,07 -0,37
Tầng chứa nước Pleistocen hạ (qp
1
)
Năm 2007 -0,53 -0,78 -1,03 -1,31 -1,15 -0,99 -0,80 -0,48 -0,28 0,04 0,13 -0,14 -0,61
Lệch 2006 -0,21 -0,26 -0,32 -0,27 -0,05 -0,01 -0,02 0,18 0,18 0,18 0,45 0,46 0,03

Tầng chứa nước Pliocen trung trung (n
2
2
)
Năm 2007 0,94 0,82 0,67 0,58 0,52 0,50 0,59 0,67 0,89 1,07 1,13 0,87 0,77
Lệch 2006 -0,01 0,02 -0,01 0,06 0,23 0,24 0,26 0,19 0,22 0,08 -0,02 -0,18 0,09
Tầng chứa nước Pliocen trung hạ (n
2
1
)
Năm 2007 0,94 0,82 0,67 0,58 0,52 0,50 0,59 0,67 0,89 1,07 1,13 0,87 0,77
Lệch 2006 -0,01 0,02 -0,01 0,06 0,23 0,24 0,26 0,19 0,22 0,08 -0,02 -0,18 0,09
Độ sâu mực nước lớn nhất cách mặt đất tầng chứa nước Pliocen (n
2
2
) ở vùng Cà Mau tại
lỗ khoan quan trắc Q17704T là - 17,72m, thấp hơn năm 2006 là 1,61m. Dự báo tháng 6
năm 2008 mực nước có thể hạ thấp xuống độ sâu - 18,3m.

Giáo trình TÀI NGUYÊN NƯỚC LỤC ĐỊA
100