Thanh Hóa: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp cấp nước cho trại nuôi lợn

Khu vực Thạch Tượng, huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa đang đầu tư xây dựng dự án chăn nuôi lợn quy mô lớn vài nghìn con. Vì thế, việc tìm nguồn khai thác và cung cấp nước phục vụ dự án là rất quan trọng. Do khu vực dự án là vùng núi cao, hiếm nước nên việc tìm giải pháp cấp nước tối ưu rất quan trọng, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tác giả dựa trên việc nghiên cứu cấu trúc địa chất thủy văn để tìm nguồn nước dưới đất và đặc điểm thủy văn để tìm nguồn nước mặt nhằm xác định vị trí khai thác nước hợp lý đáp ứng nhu cầu của dự án. Từ kết quả nghiên cứu cấu trúc, phân tích tài liệu, đo đạc, khảo sát thực địa bài báo đề xuất giải pháp cấp nước phục vụ dự án là từ nước sông Ngang, hoặc sông Bưởi do nguồn nước ngầm không đủ đáp ứng nhu cầu dự án.

Từ việc khảo sát, đo đạc, tính toán trên các dòng mặt, các tác giả thấy rằng có thể khai thác nguồn nước tại sông Ngang và sông Bưởi từ các vị trí cách dự án 3 – 3,5 km để phục vụ mục đích cấp nước, lưu lượng 3.000m3/ ngày, đêm và lớn hơn. Việc chọn vị trí cấp nước được lựa chọn trên các tiêu chí đủ đáp ứng, dễ khai thác, gần dự án, thuận lợi, giá thành dự kiến rẻ hơn các nơi khác.

Từ khóa: Điều tra, khảo sát, cung cấp nước, trại lợn, Thạch Thành.

1. Đặt vấn đề

Thực hiện chủ trương phát triển kinh tế – xã hội, phát triển chăn nuôi lợn tập trung quy mô lớn đang là một nhiệm vụ quan trọng, đóng góp vào nền kinh tế- xã hội của đất nước và địa phương. Trại chăn nuôi lợn tại xã Thạch Tượng, huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa là một dự án lớn. Vì vậy, vấn đề quan trọng là cung cấp đủ nước phục vụ chăn nuôi, bởi nếu không có nước thì không thể thực hiện dự án. Do vậy, việc nghiên cứu tìm kiếm nguồn nước và đề xuất giải pháp cấp nước cho dự án là một nhiệm vụ cấp bách, quan trọng.

Với yêu cầu cấp nước lưu lượng 3.000m3/ngày, tập thể tác giả đã khảo sát và đánh giá khả năng cấp nước, cả từ nguồn nước mặt và nước dưới đất. Kết quả nghiên cứu, tính toán cho thấy, phương án cấp nước ngầm tại chỗ không khả thi do nguồn nước ngầm khá nghèo nàn, không đủ đáp ứng nhu cầu của dự án. Kết quả khảo sát nước mặt cho thấy, sông Ngang, sông Bưởi có đủ khả năng và điều kiện cung cấp nước cho dự án. Vì vậy, bài báo lựa chọn và đề xuất giải pháp cấp nước cho dự án là từ sông Ngang, sông Bưởi nằm cách dự án khoảng 3 và 3,5km.

Để đạt được mục tiêu là tìm giải pháp cấp nước hợp lý cho dự án, chúng tôi đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

• Phương pháp thu thập và xử lý tài liệu: Thu thập, tổng hợp và thống kê các tài liệu liên quan đến khu vực nghiên cứu thuộc vùng núi, xã Thạch Tượng, huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Tài liệu đã thu thập và phân tích đánh giá gồm đặc đểm kinh tế – xã hội, địa chất, thủy văn, địa chất thủy văn… phục vụ đánh giá các nhân tố liên quan đến tài nguyên nước của khu vực để tìm kiếm thăm dò nguồn nước cho dự án [7].
• Phương pháp Địa vật lý: Tiến hành 3 phương pháp đồng thời là đo sâu điện trở, đo mặt cắt điện và đo phân cực kích thích nhằm nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, đặc điểm chứa nước dưới đất của khu vực, tìm vị trí tối ưu nhất có thể khoan lấy nước ngầm cấp cho dự án.
• Phương pháp nghiên cứu thủy văn: Tiến hành đo đạc, phân tích đánh giá khả năng cấp nước từ các dòng mặt trong khu vực (sông Mã, sông Bưởi, sông Ngang, một số suối nhỏ chảy trong khu vực dự án). Nhóm tác giả đã nghiên cứu dòng chảy, đo lưu tốc, mặt cắt ngang, tính toán lưu lượng, đánh giá khả năng cung cấp, khảo sát địa hình dự kiến đặt trạm bơm, lấy mẫu nước phân tích chất lượng tại 3 vị trí khả thi nhất để đề xuất đầu tư.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận xã Thạch Tượng, huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. Đây là một dải thung lũng đá vôi nằm ở khu vực giáp ranh giữa xã Thạch Tượng và xã Thạch Lâm, cách đường Hồ Chí Minh khoảng 2,5km về phía Tây Bắc. Sơ đồ khu vực vị trí dự án được thể hiện tại Hình 1.

Hình 1. Sơ đồ vị trí và địa hình khu dự án

3.2. Đặc điểm địa hình, khí hậu, thủy văn, giao thông

Khu vực dự án có địa hình đồi núi và các thung lũng với sự chia cắt mạnh, rất phức tạp. Xen giữa các đồi núi cao là thung lũng kéo dài. Khu khảo sát là các lòng chảo thuộc thung lũng của núi đá vôi. Hình ảnh vệ tinh địa hình khu vực dự án được thể hiện tại Hình 1.

Vùng nghiên cứu nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm. Mùa hè chịu ảnh hưởng của gió Tây khô nóng (gió Lào), mùa đông chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 22oC, cao hơn nhiệt độ trung bình của cả nước là 0,5oC; lượng mưa trung bình năm từ 1.500 – 1.700 mm [7].

Nằm trong khu vực dự án có 1 suối nhỏ nhưng bị cạn vào mùa khô, có nước vào mùa mưa và lượng nước cũng thay đổi cả lượng lẫn chất, nên không có khả năng cấp nước.

Nằm ngoài và tương đối xa dự án (từ 3 – 3,5 km) có sông Bưởi ở phía Đông, sông Ngang ở phía Bắc và sông Mã ở phía Đông Nam. Trong 3 con sông này thì sông Ngang là một nhánh của sông Bưởi và sông Bưởi lại là 1 nhành của sông Mã. Sông Mã có nguồn nước dồi dào, nhưng nằm xa khu vực dự án nên không phải là đối tượng cấp nước. Vì vậy, sông Ngang và sông Bưởi sẽ được xem xét để lựa chọn khai thác phục vụ dự án.

Khu vực dự án có giao thông kém phát triển. Giao thông chủ yếu là đường mòn do quá trình di chuyển phục vụ khai hoang, canh tác của nhân dân tạo thành. Vào mùa mưa, đường bị bùn nên rất khó khăn cho việc di chuyển.

3.3. Đặc điểm địa chất thủy văn

Kết quả nghiên cứu và tổng hợp tài liệu cho thấy, khu vực dự án có điều kiện địa chất thủy văn phức tạp với nhiều thành tạo đất đá chứa nước, cách nước có tuổi từ cổ tới trẻ. Nước dưới đất phân bố trong các thành tạo đá vôi có tuổi Triat (t2), hoặc các đới chứa nước có liên quan đến đứt gãy địa chất phát triển theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Đặc điểm địa chất và thành tạo đất đá khu vực dự án thể hiện ở Hình 2.

Hình 2. Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực dự án [8]

Quá trình khảo sát đã phát hiện nhiều điểm lộ với lưu lượng tự chảy khoảng từ 5 – 15m3/ngày. Đây là những tiền đề quan trọng để đánh giá khả năng tìm nước dưới đất trong khu vực. Khi đi sâu nghiên cứu thực địa lượng nước ở các mạch lộ xuất lộ trong các thành tạo đá vôi tuổi t2. Đặc điểm của các mạch lộ này là lưu lượng nhỏ, động thái không ổn định, nước nhiều hơn về mùa mưa và rất nhỏ, hoặc không có nước vào mùa khô. Bởi vậy, không thể khai thác nước với lưu lượng lớn từ các mạch lộ này cho dự án.

4. Khối lượng nghiên cứu và kết quả thảo luận

4.1.Công tác khảo sát địa chất – địa chất thủy văn tổng hợp

Công tác khảo sát được thực hiện trên toàn bộ diện tích của dự án. Đây là nơi địa hình và diện tích đất hẹp về chiều ngang nhưng kéo rất dài dọc theo thung lũng. Vì vậy, chúng tôi chọn khảo sát theo tuyến và mở rộng ra 2 phía tùy vào phân bố của thung lũng. Đặc biệt, tại 3 khu vực mà diện tích đất mở rộng đã tiến hành khảo sát kỹ thành phần đất đá, địa hình, địa mạo và nghiên cứu phương pháp phát triển của đất đá, đo sâu điện trở nhằm tìm kiếm các đới chứa nước. Một số hình ảnh thực địa thể hiện như Hình 3.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khu vực dự án phân bố các trầm tích bở rời đa nguồn gốc eluvi, deluvi phủ trên các thành tạo đá vôi nứt nẻ có các hang hốc Karst tuổi t2. Tuy nhiên, các hang Karst phân bố khá sâu, có kích thước nhỏ, khả năng chứa nước kém. Nghiên cứu chi tiết toàn bộ khu vực dự án cho thấy, khả năng tích tụ nước không khả quan. Đá vôi trong vùng có độ nứt nẻ lớn nhưng do địa hình cao nên không tạo thành những tầng chứa nước phong phú.

4.2. Công tác Địa vật lý

Công tác này được thực hiện trên toàn bộ diện tích của dự án, đối tượng lựa chọn thăm dò là nguồn nước dưới đất. Mục đích của công tác này là [1;2;3]:

• Xác định cấu trúc địa chất, địa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu.
• Xác định vị trí có triển vọng chứa nước, làm cơ sở cho việc lựa chọn vị trí khoan thăm dò và thiết kế các lỗ khoan thăm dò, khai thác nước dưới đất trong giai đoạn điều tra nguồn nước.
• Xác định đới dập vỡ của đất đá, bề dày, chiều sâu chứa nước để thiết kế khối lượng công tác khoan thăm dò, khai thác nước, kết cấu các giếng khai thác nước sau này.

Phương pháp nghiên cứu Địa vật lý được thực hiện gồm: Đo mặt cắt điện (100 điểm), đo sâu điện (20 điểm) và đo sâu phân cực kích thích (5 điểm). Đây là các phương pháp có nhiều ưu điểm khi thực hiện trong khu vực miền núi, mực nước nằm sâu, có độ tin cậy tốt và giá thành hợp lý, thực hiện tốt trong điều kiện địa hình phức tạp.

Việc khảo sát Địa vật lý tại 3 khu vực chính đã xác định các vị trí có triển vọng chứa nước hơn cả. Khối lượng khảo sát địa vật lý ở 3 khu vực dự án được đưa ở Bảng 1.

Bảng 1. Khối lượng thực hiện khảo sát Địa vật lý

Sau khi xử lý tài liệu đo Địa vật lý, địa tầng khu vực được phân chia theo đặc điểm lát cắt địa điện thành 3 lớp đất đá [4;6] là:

• Lớp đất phong hóa, có điện trở suất ₁ < 500 Ωm, dày 1 ÷ 8m;
• Lớp đá vôi nứt nẻ kém có điện trở suất ₂ = 500 ÷ 1800 Ωm, dày 10 ÷ 15m;
• – Lớp đá vôi rắn chắc có điện trở suất cao ₃  2000 Ωm.

Hình 5. Kết quả đo sâu điện tuyến 2

Hình 6. Kết quả đo sâu điện tuyến 3

Kết quả xử lý theo các tuyến khảo sát cho thấy, cấu trúc địa chất ổn định, dấu hiệu đới dập vỡ, nứt nẻ yếu, khả năng chứa nước kém, thể hiện ở giá trị điện trở suất biểu kiến của lớp 2 và 3 khá lớn (> 500 Ωm), lớp 1 có điện trở suất biểu kiến thấp (< 500 Ωm), nhưng thành phần là đất đá phong hóa không chứa nước và bề dày mỏng.

Quá trình khảo sát đã đo 5 điểm phân cực kích thích (khu vực 1 đo 2 điểm; khu vực 2 đo 2 điểm; khu vực 3 đo 1 điểm) để xác định đối tượng chứa nước thông qua tham số dẫn điện giá trị phân cực ηk(%) và điện trở suất biểu kiến k(Ωm).

Kết quả xử lý tài liệu đo phân cực cho thấy, giá trị phân cực tại các điểm khảo sát biển đổi từ 0,42 ÷ 1,62%; giá trị điện trở suất biến đổi từ 450 ÷ 3750 Ωm. Với giá trị điện trở cao như trên và đường cong đo Địa vật lý phát triển khá đồng đều, liên tục cho thấy, tại khu vực khảo sát khả năng chứa nước ngầm là kém. Giá trị điện trở suất k(Ωm) và tham số phân cực ηk(%) thể hiện ở Hình 7.

Hình 7. Đường cong đo phân cực kích thích tại các điểm trong khu vực dự án

Phân tích các đường cong đo phân cực kích thích theo các điểm khảo sát cho thấy, cấu trúc địa chất ổn định, có dấu hiệu đới dập vỡ, nứt nẻ yếu nhưng khả năng chứa nước kém.

Như vậy, sau khi xử lý tài liệu đo Địa vật lý có thể đánh giá tổng quát khu vực dự án khó khăn về nước ngầm vì:

• Lớp đất phong hóa bở rời nằm trên cùng có bề dày mỏng, dao động từ 1 – 8m, với điện trở suất ₁ < 500 Ωm, thoát nước tốt nhưng không chứa nước.
• Lớp đá vôi nứt nẻ kém nằm dưới lớp phong hóa, ít hang hốc và chủ yếu là hang khô với điện trở suất thay đổi từ ₂ = 500 ÷ 1800 Ωm, bề dày mỏng từ 10 ÷ 15m. Khả năng chứa nước kém [5; 6].
• Lớp đá vôi rắn chắc nằm phía dưới có điện trở suất cao ₃  2000 Ωm, chiếm phần lớn khối lượng đất đá khu vực dự án. Đây là phần chứa nước rất kém và thực tế không chứa nước.

Tài liệu đo Địa vật lý cũng cho thấy, có một số điểm có triển vọng hơn các điểm xung quanh, nhưng so với các nơi khác cũng vẫn là khó khăn về nước ngầm, đó là điểm 06 – Khu 1, Hình 8a và Hình 8b. Các điểm này cũng rất hạn chế về khả năng chứa nước.

Hình 8: Những điểm có khả năng triển vọng chứa nước nhưng lưu lượng nhỏ trong phạm vi dự án [5]

+ Hai vị trí đã xác định có triển vọng chứa nước ở độ sâu 30 – 40m, nhưng lưu lượng không lớn (điểm 6 và điểm 7). Đường cong điện trở suất như Hình 8a và điểm 07 – Khu 1, Hình 8b.