Zoning groundwater potential recharge using remote sensing and GIS technique in the Red river delta plain

Abstract

The Red River delta plain is the second largest delta in Vietnam and is located in the North of the country with an area of 14,860 km2 and residing more than 22.5 million inhabitants. Groundwater is mainly exploited in Quaternary sedimentary aquifers with a total discharge of about 3 million m3/day. Some localities have shown signs of over-exploitation such as in Hanoi and in Nam Dinh, which may lead to related problems such as depletion, subsidence, saltwater intrusion, and water pollution. In order to be able to sustainably exploit groundwater, the groundwater potential recharge needs to be estimated. There have been many studies using different methods to estimate the groundwater recharge and to zone potential recharge. In the study area, there are several studies for groundwater recharge, but some are still uncertain because of using indirect methods, some are locally estimated in specific areas. Therefore, the objective of this study is to apply remote sensing and GIS to zone the groundwater potential recharge and its verification by using radioactive isotope 3H analysis in the Red River delta plain. Various types of satellite images have been used and interpreted to detect the different thematic layers which concern the groundwater potential recharge. GIS has been applied as a platform for analysis and integration of thematic layers for zonation, finally. Field trip and water sampling for chemical and radioactive 3H analysis were also conducted. Zones with low, moderate, and high groundwater potential recharge have been delineated with good agreement from the direct estimation of groundwater recharge by radioactive isotopes 3H.

Ứng dụng mô hình MODFLOW xác định lượng bổ cập cho khai thác nước dưới đất vùng đồng bằng sông Hồng

“…Gần đây nhất, việc xác định lượng bổ cập và lượng thoát biên đá gốc phần Tây Nam, thành phố Hà Nội bằng phương pháp mô hình MODFLOW cho thấy lượng bổ cập này là rất nhỏ [14]. Kết hợp GIS và viễn thám để phân tích các yếu tố để xây dựng bản đồ phân vùng bổ cập nước ngầm ở ĐBSH [15], nghiên cứu lượng bổ cập được định lượng bằng phương pháp định tuổi bằng đồng vị 3H. Tuy nhiên, vai trò trong cân bằng đối với hệ thống TCN trong nghiên cứu này vẫn còn chưa rõ ràng.…”

“…Các nghiên cứu trước đây mới chỉ tập trung theo khu vực nhỏ hay theo điểm, chưa có phân vùng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất trên toàn vùng ĐBSH. Việc kết hợp phương pháp viễn thám, GIS và thủy văn đồng vị để phân vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất và xác định lượng bổ cập vùng ĐBSH là phương pháp mới, khả thi [15]. Từ các kết quả phân vùng tiềm năng bổ cập [15], ứng dụng mô hình MODFLOW là phương pháp hiệu quả và toàn diện trong xác định vai trò của nước mưa, nước sông trong thành phần cung cấp thấm đối với sự hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất các trầm tích Đệ tứ ĐBSH.…”

“…Việc kết hợp phương pháp viễn thám, GIS và thủy văn đồng vị để phân vùng tiềm năng bổ cập từ nước mưa cho nước dưới đất và xác định lượng bổ cập vùng ĐBSH là phương pháp mới, khả thi [15]. Từ các kết quả phân vùng tiềm năng bổ cập [15], ứng dụng mô hình MODFLOW là phương pháp hiệu quả và toàn diện trong xác định vai trò của nước mưa, nước sông trong thành phần cung cấp thấm đối với sự hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất các trầm tích Đệ tứ ĐBSH. Mô hình MODFLOW được phát triển bới tổ chức US Geological Survey (USGS) [16]…”

“…-Dữ liệu về phân tầng địa chất thủy văn: Dữ liệu được sử dụng để phân chia các lớp của mô hình bao gồm các 728 lỗ khoan điều tra giai đoạn trước [15]. Cấu trúc phân tầng ĐCTV được chia thành 4 lớp trong mô hình, trong đó gồm lớp thấm nước yếu bề mặt (lớp 1), TCN Holoxen (qh) (lớp 2), lớp thấm nước yếu bề mặt (lớp 3) và TCN Pleistoxen (qp) (lớp 4).…”

“…-Các thông số ĐCTV: Các thông số ĐCTV bao gồm hệ số thấm (K) và hệ số nhả nước (S) được gán trong mô hình dựa theo các nghiên cứu trước đó đã được cập nhật gần đây nhất [15]. -Biên bổ cập (RECHARGE): dựa trên nghiên cứu của [15] bằng cách dựa trên kết quả ảnh viễn thám đối với các yếu tố ảnh hưởng đến bổ cập cho NDĐ và chồng chập các lớp ảnh bằng kỹ thuật GIS. Và để xác định trọng số một cách khác quan các yếu tố ảnh hưởng đến bổ cập NDĐ thông qua mô hình phân tích thứ bậc AHP [22].…”