Cơ sở lý thuyết của mô hình với tỷ trọng nước thay đổi SEAWAT

Trong nước dưới đất thường có độ mặn nhạt khác nhau. Nước mặn thường có tỷ trọng lớn hơn so với nước nhạt, dẫn đến có áp lực của nước mặn lớn hơn so với nước nhạt. Do đó, đối với những bài toán về mô hình dòng chảy cho hệ thống tầng chứa nước có độ mặn nhạt khác nhau cần nghiên cứu đến tỷ trọng thay đổi trong nước ngầm.

Nước càng mặn thì khi quy đổi ra chiều cao mực nước nhạt càng lớn. Do đó để mô phỏng dòng chảy của nước ngầm trong các tầng chứa nước cần phải chuyển đổi độ cao mực nước chứa trong các tầng chứa nước về độ cao mực nước nhạt (hoàn toàn).

Mô hình SEAWAT đầu tiên là sự kết hợp của MODFLOW và MT3D lại với nhau để mô phỏng mô hình dòng chảy có tỷ trọng thay đổi và được xuất bản đầu tiên bởi (Guo và Bennett 1998).

Sau đó mô hình SEAWAT được cải thiện, nâng cấp và được kiểm chứng bởi (Langevin và Guo, 1999; Guo và người khác 2001). Sau này mô hình SEAWAT được phát triển tiếp tục bằng sự kết hợp của MODFLOW và MT3DMS thành một chương trình để giải quyết các bài toán về dòng chảy với tỷ trọng của nước thay đổi và các bài toán về xâm nhập mặn hiện nay.

Mục đích xây dựng mô hình là đánh giá sự biến đổi mặn nhạt trong các tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Đệ Tứ đặc biệt là đối với các tầng chứa nước khai thác chính của tỉnh là tầng chứa nước Pleistocen trên – giữa (qp_2-3) và tầng chứa nước Pleistocen dưới (qp₁).

Các tầng chứa nước Pleistocen qp_2-3 và qp₁ do đặc điểm chiều sâu phân bố lớn, không có quan hệ thủy lực với nước mặt và biển, do đó nguy cơ xâm nhập mặn chủ yếu là xâm nhập mặn thẳng đứng từ các tầng chứa nước bên trên (qp₃) và các tầng chứa nước bên dưới Neogen (n) do quá trình khai thác nước dưới đất gây ra.

Thời gian qua, Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước quốc gia đã triển khai thực hiện Đề tài“Nghiên cứu ứng dụng nguyên lý dòng chảy phụ thuộc tỷ trọng của nước và mô hình SeaWat để đánh giá và dự báo quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ven biển. Áp dụng thử nghiệm tại tỉnh Sóc Trăng”. Khu vực Sóc Trăng có 08 tầng chứa nước, tuy nhiên tầng chứa nước Neogen nằm sâu, ít được khai thác, số lượng công trình nghiên cứu không nhiều do đó được mô phỏng chung thành 1 lớp. Như vậy, dựa theo đặc điểm địa chất thủy văn tỉnh Sóc Trăng mô hình dòng chảy được chia thành 10 lớp gồm 5 tầng chứa nước và 5 lớp thấm nước yếu như sau:

Các thông số địa chất thủy văn như hệ số thấm, hệ số nhả nước đàn hồi, hệ số nhả nước trọng lực được xác định dựa theo kết quả bơm thí nghiệm tại các lỗ khoan thăm dò giai đoạn trước, thành phần thạch học của đất đá.

(VPTT)