CÔNG TÁC ĐỊA VẬT LÝ TRONG TÌM KIẾM NƯỚC
DƯỚI ĐẤT MỘT SỐ VÙNG THUỘC TỈNH
CAO BẰNG
NGÔ VĂN MINH, NÔNG QUỐC KHÁNH, VŨ SỸ NGỌC
Liên đoàn Vật lý Địa chất, Km 9,
Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
Tóm tắt: Bài báo trình bày các phương pháp địa vật
lý đã áp dụng trong các vùng nghiên cứu thuộc tỉnh Cao Bằng. Hệ phương pháp,
thiết bị đo đạc, phương pháp xử lý số liệu đã được các tác giả giới thiệu sơ
lược, từ đó nêu lên vai trò quan trọng của công tác địa vật lý trong tìm kiếm
nước dưới đất với đối tượng chủ yếu là các tầng chứa nước khe nứt karst phát
triển trong đá vôi D-C.
MỞ ĐẦU
Cao Bằng là một trong những tỉnh miền núi phía bắc có
khó khăn đặc biệt về nguồn nước sinh hoạt. Tìm kiếm nước dưới đất là một trong những giải pháp quan trọng để
giải quyết tình trạng khan hiếm nước ở đây. Từ năm 2000 đến năm 2006,
Liên đoàn Vật lý Địa chất đã tham gia điều tra đánh giá và khai thác nước dưới
đất thuộc 4 huyện trong tỉnh, đó là: Hà Quảng, Trùng Khánh, Hạ Lang và Nguyên
Bình. Điểm đáng chú ý là tại các vùng này đã áp dụng tổ hợp
các phương pháp địa vật lý với các máy móc thiết bị hiện đại để xác định các
tầng chứa nước dưới đất. Dựa trên kết quả khảo sát địa vật lý, các lỗ
khoan địa chất thuỷ văn đã được bố trí, nên hiệu quả gặp nước khá cao, đặc biệt
là tại vùng khan hiếm nước như Lục Khu (Hà Quảng).
I. VÀI NÉT VỀ KẾT QUẢ CÁC
DỰ ÁN TÌM KIẾM NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẠI TỈNH CAO BẰNG
Trong
những năm qua, từ các nguồn vốn khác nhau, Liên đoàn Vật lý Địa chất đã thi
công 3 dự án ở tỉnh Cao Bằng, đó là:
- Dự
án Khoan kiểm chứng khai thác nước dưới đất xã Lũng Nặm và điều tra nước dưới
đất xã Kéo Yên, xã Vân An vùng Lục Khu, huyện Hà Quảng, Cao Bằng. Dự án thi
công trên địa bàn 3 xã Lũng Nặm, Vân An, Kéo Yên. Đã tiến hành khoan bơm địa
chất thuỷ văn tại 4 vị trí, trong đó 2 lỗ khoan đạt lưu lượng khai thác đã được
tiến hành khai dẫn đơn giản phục vụ nhân dân [2].
- Đề
án Điều tra, đánh giá nguồn nước dưới đất vùng Trùng Khánh, tỉnh Cao Bằng. Đề
án được thi công trên địa bàn 3 xã Đình Phong, Chí Viễn và Thông Huề. Đã thi
công 11 lỗ khoan địa chất thuỷ văn, trong đó có 6 lỗ
khoan đạt lưu lượng khai thác đã được khai dẫn đơn giản đưa vào sử dụng. Tổng
trữ lượng khai thác cấp C1 của 3 vùng là 1.852 m3/ngày
đêm và cấp C2 là 14.262 m3/ngày đêm [3].
- Đề
án Điều tra, đánh giá nguồn nước dưới đất 5 vùng trọng điểm tỉnh Cao Bằng. Đề
án được thi công trên 4 xã Thanh Nhật, Quang Long, Thắng Lợi, An Lạc thuộc
huyện Hà Quảng và xã Thái Học, huyện Nguyên Bình. Đã thi công 11 lỗ khoan địa
chất thuỷ văn, trong đó có 7 lỗ khoan đạt lưu lượng
khai thác đã được khai dẫn đơn giản đưa vào sử dụng. Tổng trữ
lượng khai thác cấp C1 của 4 vùng là 2.534 m3/ngày đêm
[4].
Bảng 1.
Tổng hợp kết quả các
lỗ khoan gặp nước
|
Vùng
nghiên cứu
|
Số hiệu lỗ khoan
|
Độ sâu lỗ khoan (m)
|
Độ sâu tầng chứa nước
(m)
|
Địa tầng chứa nước
|
Mực nước tĩnh H (m)
|
Lưu
lượng
Q (l/s)
|
|
Lũng Nặm
(Hà Quảng)
|
LN.1
|
56
|
10-22
|
C-P bs
|
11
|
3,5
|
|
LN.3
|
45
|
6-22,5
|
C-P bs
|
9,5
|
1,0
|
|
Chí Viễn
(Trùng Khánh)
|
LK-CV.1
|
60
|
36,6-47,5
|
D1-2 nq
|
14,30
|
4,5
|
|
LK-CV.2
|
50
|
21,5-36,0
|
D1-2 nq
|
2,35
|
7,6
|
|
Đình Phong
(Trùng Khánh)
|
LK-ĐP.1
|
62
|
30,5-47
|
D1-2 nq
|
13,2
|
3,6
|
|
LK-ĐP.2
|
56
|
21,5-40,6
|
D1-2 nq
|
14,4
|
0,33
|
|
LK-ĐP.3
|
60
|
27,5-53
|
D3 tt
|
16,5
|
3,0
|
|
Thông Huề
(Trùng Khánh)
|
LK-TH.2
|
58
|
12-39
|
C-P bs
|
0,7
|
2,4
|
|
An Lạc
(Hạ Lang)
|
LK1-AL
|
70,1
|
26-65
|
D1-2 nq
|
8,9
|
6,0
|
|
Quang Long
(Hạ Lang)
|
LK1-QL
|
80
|
31,5-64,0
|
D2 bcg
|
3,6
|
0,53
|
|
LK2-QL
|
75,1
|
21,6-57,8
|
D2-D3 nđ
|
5,3
|
7,2
|
|
Thanh Nhật
(Hạ Lang)
|
LK2-TN
|
53
|
36,3-45,5
|
D2-D3 nđ
|
1,2
|
7,8
|
|
LK3-TN
|
81,5
|
22,0-31,0
|
D3 tt
|
21,7
|
1,7
|
|
Thắng Lợi
(Hạ Lang)
|
LK1-TL
|
90
|
65-85
|
D1-2 nq
|
35,0
|
0,7
|
|
LK2-TL
|
76
|
23-61
|
D1-2 nq
|
13,5
|
5,4
|
Bảng
1 cho thấy các công trình khoan nước có độ sâu 45÷90 m, độ sâu tầng chứa nước lớn
nhất là 85 m, bề dầy tầng chứa nước là 10÷30 m. Nước dưới đất nằm trong tầng chứa
nước khe nứt và khe nứt karst phát triển trong đá vôi các hệ tầng Nà Quản (D1-2
nq), Nà Đáng (D2-D3
nđ), Bản Coóng (D2 bcg), Tốc Tát (D3 tt) và Bắc Sơn (C-P bs).
Bảng 2. Khối lượng công tác địa vật lý đã
đầu tư
|
Vùng
|
Đơn vị
|
MCĐXĐT
|
ĐSĐT
|
ĐSPCKT
|
Đo từ
|
Số LK/số LK gặp nước
|
|
Hà Quảng
|
điểm
|
2651
|
0
|
82
|
3091
|
4/2
|
|
Trùng Khánh
|
điểm
|
4647
|
376
|
80
|
5471
|
11/6
|
|
Hạ Lang
|
điểm
|
3737
|
708
|
79
|
0
|
11/7
|
MCĐXĐT = Mặt cắt đối xứng điện trở
ĐSĐT = Đo sâu đối xứng điện trở
ĐSPCKT = Đo sâu phân cực kích thích
Hình 1. Sơ đồ đẳng trị điện trở
suất biểu kiến vùng Kéo Si, Thanh Nhật, Hạ Lang, Cao Bằng
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT
LÝ ĐÃ ÁP DỤNG
Để đạt
hiệu quả cao trong điều tra đánh giá nước dưới đất tại Cao Bằng, Liên đoàn Vật
lý Địa chất xác định là các phương pháp địa vật lý đóng vai trò chủ đạo. Khối lượng công tác địa vật lý đã đầu tư cho các vùng được thể hiện
ở Bảng 2.
1. Phương pháp đo từ
Phương pháp được áp dụng nhằm nghiên cứu cấu trúc
địa chất, xác định các hệ thống phá huỷ lớn tồn tại trong phạm vi nghiên cứu. Đo từ thường được tiến hành theo diện trên hệ
thống tuyến phát sẵn với mạng lưới đo (100÷150) x 10 m. Kết quả được thể hiện trên các sơ đồ trường từ tỷ lệ 1:5.000
và các đồ thị địa vật lý. Các đới dập vỡ liên quan nước dưới
đất thường có dị thường âm tương đối.
2. Phương pháp đo mặt cắt đối
xứng điện trở (MCĐXĐT)
Được áp dụng để phát hiện và khoanh định một cách
tương đối chiều rộng của các đới dập vỡ, nứt nẻ, karst (đới có tiềm năng nước
dưới đất) theo diện tích. Phương pháp này cũng được
nghiên cứu theo diện theo hệ thống tuyến phát sẵn với mạng lưới đo (100÷150) x 10 m. Thiết bị đo AB = 160 m; MN = 20
m; d = 10 m. Kết quả được thể hiện trên các sơ đồ đẳng trị điện trở suất biểu kiến tỷ lệ 1:5.000
(xem Hình 1) và các đồ thị địa vật lý.
3. Phương pháp đo sâu đối xứng
điện trở (ĐSĐT)
Phương pháp này được áp dụng để nghiên cứu theo tuyến nhằm xác định độ sâu và cấu trúc tầng chứa nước
(đới dập vỡ, nứt nẻ, karst). Tuyến đo được lựa chọn dựa trên các sơ đồ trường
từ tỷ lệ 1:5.000 và sơ đồ đẳng trị điện trở suất biểu kiến tỷ lệ 1:5.000. Các
điểm đo trên tuyến cách nhau 20÷50
m. Thiết bị đo đạc AB/2max = 325 m. Tài liệu được xử lý bằng các phần mềm
chuyên dụng và thể hiện trên các mặt cắt địa điện làm cơ sở cho việc lựa chọn
vị trí khoan địa chất thuỷ văn (xem Hình 2, 3). Bảng 3 trình bày kết quả phân
tích đo sâu điện và đối sánh với thực tế khi khoan ở huyện Hạ Lang.
Hình 2. Thiết đồ tổng hợp địa điện tuyến 7 vùng Kéo Si,
Thanh Nhật,
Hạ Lang, Cao Bằng
4. Phương pháp đo sâu phân cực
kích thích (ĐSPCKT)
Phương pháp này được áp dụng để nghiên cứu theo điểm tại những vị trí dự kiến đặt lỗ khoan theo phương
pháp đo sâu đối xứng điện trở. Mục đích để xác định độ lấp
nhét của sét làm cơ sở xác định chính xác vị trí lỗ khoan. Tại một vị
trí khoan thường có 3÷5 điểm đo
sâu phân cực kích thích với thiết bị đo đạc AB/2max = 325 m.
III. TRAO ĐỔI Ý KIẾN
Qua thực tế nghiên cứu, ta thấy Cao Bằng là tỉnh tương
đối khan hiếm nước phục vụ sinh hoạt của nhân dân, đặc biệt là các xã vùng biên
giới. Giải pháp tối ưu là tìm kiếm nước
dưới đất. Nước dưới đất ở Cao Bằng tại những vùng đã
điều tra chủ yếu nằm trong tầng chứa nước khe nứt karst, phát triển trong đá
vôi dạng khối thuộc các hệ tầng D-C. Để đạt được hiệu
quả cao trong tìm kiếm nước trong đối tượng này, việc áp dụng các phương pháp
địa vật lý là vô cùng quan trọng. Kinh nghiệm rút ra
cho thấy, cần thiết phải đầu tư đủ mức cho công tác điều tra địa vật lý.
Hình 3.
Cột địa
tầng và cấu trúc lỗ khoan LK2-TN
Vị trí: Vùng Kéo Si, xã Thanh
Nhật, Hạ Lang Cao
Bằng
Toạ độ: X:186717100,
Y: 251000, Z: 370
1. Các
phương pháp nghiên cứu theo diện tích: Các phương pháp từ và
mặt cắt điện trở cần được điều tra ở mạng lưới 100 x 10 m. Diện tích các vùng
khảo sát nên chọn từ 1 đến 2 km2. Các đới chứa
nước thường được phản ánh bởi các dải dị thường từ có biên độ không lớn, các
dải dị thường điện trở suất thấp tương đối. Các dải dị
thường này có liên quan với các đới phá huỷ đứt gẫy.
2. Các
phương pháp nghiên cứu theo tuyến:
Gồm đo sâu điện trở và đo sâu phân cực kích thích. Các tuyến đo được chọn từ
các sơ đồ đẳng trị trường từ và đẳng trị điện trở suất. Khoảng cách các điểm đo
sâu khoảng 20¸25
m. Tại Cao Bằng, đa số các lỗ khoan gặp nước ở độ sâu không quá 60 m, do vậy hệ
thiết bị đo nên áp dụng với AB/2 max = 325 m. Các tài liệu sau khi được xử lý,
luận giải đã giúp xác định vị trí đặt lỗ khoan, dự kiến cột địa tầng lỗ khoan
và độ sâu đối tượng chứa nước. Các tầng chứa nước thường có
điện trở suất thấp tương đối, giá trị độ phân cực không cao (thường < 2%).
Bảng 3. Tổng hợp kết quả
phân tích đo sâu điện trở vùng Hạ Lang, Cao Bằng
|
TT
|
Vùng điều tra
|
Số hiệu lỗ khoan và vị
trí
|
Số lớp
|
Vị trí có nước (m)
|
Ghi chú
|
|
rK
(Wm)
|
H
(m)
|
Đáy lớp (m)
|
Dự kiến
|
Thực tế
|
|
1
|
An Lạc
|
LK1-AL
cọc+5, TI-3
(ĐS 16)
|
210
|
8
|
8
|
|
26¸65
|
Dập vỡ chứa nước
|
|
80
|
25
|
33
|
8¸33
|
|
210
|
|
|
|
|
4
|
Quang Long
|
LK1-QL
cọc+1, TI-5
(ĐS 8)
|
17
|
2,5
|
2,5
|
|
31,5¸64
|
Nứt nẻ chứa nước
|
|
1100
|
10
|
12,5
|
|
|
280
|
2
|
14,5
|
12,5¸18,5
|
|
500
|
4
|
18,5
|
|
1300
|
5
|
23,5
|
|
|
200
|
12
|
35,5
|
23,5¸35,5
|
|
7100
|
|
|
|
|
5
|
LK2-QL
cọc+18, TII-3
(ĐS 8pc)
|
100
|
1,5
|
1,5
|
|
21,6¸57,8
|
Dập vỡ karst chứa nước
|
|
90
|
1,5
|
3
|
|
|
70
|
5,5
|
8,5
|
|
|
350
|
9
|
17,5
|
8,5¸48,5
|
|
110
|
31
|
48,5
|
|
6000
|
15
|
63,5
|
|
|
120
|
|
|
|
|
6
|
Thanh Nhật
|
LK2-TN
Cọc-11, TI-7
(ĐS 37)
|
50
|
3,5
|
3,5
|
|
36,3-45,5
|
Hang karst chứa nước
|
|
350
|
30
|
33,5
|
|
|
80
|
25
|
58,5
|
33,5¸58,5
|
|
900
|
|
|
|
|
7
|
LK3-TN
Cọc+28, TII-2
(ĐS 5pc)
|
70
|
5
|
5
|
|
66,8¸80
|
Nứt nẻ chứa nước
|
|
35
|
8
|
13
|
|
|
4000
|
55
|
68
|
|
|
150
|
20
|
88
|
68¸88
|
|
15000
|
|
|
|
|
8
|
Thắng Lợi
|
LK1-TL
Cọc+19, TI-3
(ĐS 26)
|
420
|
3
|
3
|
|
63,2¸90
|
Dập vỡ, nứt nẻ chứa
nước
|
|
1000
|
13
|
16
|
|
|
300
|
60
|
76
|
16¸76
|
|
1500
|
|
|
|
|
9
|
LK2-TL
Cọc+1, TII-3
(ĐS 9pc)
|
1450
|
3
|
4,5
|
|
23,1¸61
|
Hang karst chứa nước
|
|
5500
|
27
|
31,5
|
|
|
200
|
20
|
51,5
|
31,5¸51,5
|
|
10000
|
|
|
|
3. Đối
chiếu thực tế: sau
khi khoan cần đối chiếu thực tế để lựa chọn mô hình phù hợp cho vùng nghiên
cứu, có những điều chỉnh kịp thời phù hợp với diễn biến địa chất.
Hệ phương pháp điều tra nước dưới đất nêu trên được
tiến hành tuần tự và kết hợp chặt chẽ với các tài liệu điều tra địa chất - địa
chất thuỷ văn. Sự điều chỉnh theo
các lỗ khoan thực tế sẽ nâng cao hiệu quả của công tác địa vật lý, tăng khả
năng phát hiện nước của công tác khoan, giảm chi phí điều tra đánh giá. Hiệu quả của công tác điều tra đánh giá nước dưới đất ở Cao Bằng là
kinh nghiệm tốt có thể áp dụng cho các khu vực khác ở miền núi phía Bắc có điều
kiện tự nhiên tương tự Cao Bằng.
VĂN
LIỆU
1. Liên đoàn
ĐCTV-ĐCCT miền Bắc, 1996. Báo cáo kết quả
điều tra nguồn nước dưới đất các tỉnh miền núi phía Bắc. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội.
2. Nguyễn Công Thuận (Chủ biên), 2003. Báo cáo kết quả
công tác đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Trùng
Khánh-Hạ Lang. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội.
3. Quách Văn Thực (Chủ biên),
2004. Báo cáo khoan kiểm chứng khai thác nước dưới đất xã
Lũng Nặm và điều tra nước dưới đấtxã Kéo Yên, xã Vân An vùng Lục Khu, huyện Hà
Quảng, tỉnh Cao Bằng. Lưu trữ sở Khoa học và
Công nghệ tỉnh Cao Bằng.
4. Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng
sản và Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Bắc, 2000. Tổ hợp các phương pháp địa vật lý để tìm kiếm nguồn nước trong các
đứt gẫy và trong các đới nứt nẻ karst. Lưu trữ Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội.
5. Vũ Sỹ Ngọc (Chủ biên),
2003. Báo
cáo kết quả điều tra, đánh giá nguồn nước dưới đất vùng Trùng Khánh, tỉnh Cao
Bằng. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội.
6.
Vũ Sỹ Ngọc (Chủ biên), 2007. Báo
cáo kết quả điều tra, đánh giá nguồn nước dưới đất 5 vùng trọng điểm, tỉnh Cao
Bằng. Lưu trữ Địa chất, Hà Nội.