Theo nguyên tắc dạng tồn tại nước dưới đất, từ trên xuống dưới vùng nghiên cứu có mặt các đơn vị địa chất thuỷ văn như sau: - Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích bở rời hệ Đệ tứ k
Trang 1MỞ ĐẦU
Cùng với sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước thì vấn để sử dụng nước cả về chất và lượng đòi hỏi ngày càng cao, do đó tài nguyên nước nói chung cũng như nước dưới đất nói riêng càng có vị trí đặc biệt Nó là nhân tố không thể thiếu đối
với cuộc sống con người và là cơ sở nền tảng phát triển nền kinh tế xã hội.
Sau 5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, chúng tôi đã được trang bị những kiến thức rất cơ bản về khoa học Địa chất và chuyên ngành Địa chất thuỷ văn Thực hiện chương trình đào rạo của nhà trường, Bộ môn địa chất thuỷ văn đã giao cho chúng tôi thực tập tại công ty CPĐT phát triển ngành nước và môi trường Hà Nội trong khoảng thời gian từ ngày 17/1/2008 đến ngày và hoàn
thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Đánh giá điều kiện địa chất thuỷ văn vùng La Hiên – Thái Nguyên Lập phương án thăm dò Địa chất thuỷ văn bổ sung nâng công suất phục vụ cấp nước cho nhà máy xi măng Thái Nguyên lên them 1000
m 3 /ngày Thời gian thi công phương án là 12 tháng.”
Đồ án là kết quả tổng hợp của các tài liệu vùng nghiên cứu cùng với những tài liệu mà sinh viên thu thập được trong quá trình thi công tại công trình Toàn bộ nội dung đồ án được trình bày với 105 trang đánh máy cùng với 70 biểu bảng và bản vẽ Bốcục của đồ án bao gồm 3 phần, phần I gồm 5 chương, phần II gồm 8 chương và phầm III gồm 2 chương, khônng kể phần mở đầu và kết luận
Phần I: Phần chung và chuyên môn
Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên vùng nghiên cứu
Chương 2: Lịch sử nghiên cứu địa chất, địa chất thuỷ văn
Chương 3: Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu
Chương 4: Đặc điểm địa chất thuỷ văn vùng nghiên cứu
Chương 5: Đánh giá trữ lượng, chất lượng nước dưới đất
Phần II: Phần thiết kế
Chương 1: Thu thập tài liệu
Chương 2: Công tác địa vật lý
Chương 3: Công tác khoan
Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Thảo 1
Trang 2Chương 4: Công tác hút nước
Chương 5: Công tác quan trắc động thái nước dưới đất
Chương 6: Công tác lấy mẫu
Chương 7: Công tác trắc địa
Chương 8: Công tác chỉnh lý tà liệu va viết báo cáo
Đồ án được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất thuỷ văn, khoa địa chất, trường Đại học Mỏ - Địa chất duới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Đoàn văn Cánh
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi luôn được sự quan tâm vaàtạo điều kiện thuận lợi của thầy giáo huớng dẫn, thầy cô trong bộ môn và các bạn sinh viên trong lớp
Nhân đây, tôi xin bày tỏ long biết ơn tới các thầy cô trong bộ môn địa chất thuỷ văn và các bạn Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đoàn Văn Cánh đã giành nhiều thời gian hướng dẫn, góp ý khi biên soạn đề cương và hiệu chỉnh, bổ sung cho toàn bộ nôi dung đồ án
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2009
Sinh viênNguyễn Thị Thanh Thảo
Trang 3Từ 21040’58” đến 21043’09” vĩ độ Bắc.
Từ 105051’01” đến 105054’30” kinh độ Đông
1.2 Địa hình địa mạo
Vùng nghiên cứu chủ yếu phát triển địa hình đồi núi thấp đến trung bình Trong
đó phát triển cả địa hình bóc mòn, địa hình tích tụ và địa hình Karst
Địa hình vùng nghiên cứu có xu hướng thấp dần từ Đông sang Tây và từ Bắcxuống Nam Hướng phát triển của địa hình trùng với hướng phát triển của dòng chảynước mặt trong vùng như suối Đồng Thu (từ Bắc xuống Nam) và suối Khe Mo (từĐông sang Tây) Cao độ địa hình dao động trong khoảng từ 36m đến 64m Dựa vàohình thái và nguồn gốc trong vùng nghiên cứu có các địa hình sau:
Kiểu địa hình bóc mòn: Phát triển rộng rãi ở phía Đông Bắc và phía Nam vùng
nghiên cứu Thành tạo nên dạng địa hình này là các trầm tích lục nguyên, lục nguyên cacbonat tuổi Cambri và Trias với các dải đồi núi thấp cấu tạo dạng vòm, đỉnh tròn,sườn thoải, cao từ vài chục mét đến 300m
-Kiểu địa hình tích tụ: Phát triển trong các thung lũng suối, thung lũng giữa núi
và có diện phân bố nhỏ Đây là địa hình tích tụ đa nguồn gốc, cấu tạo bởi các trầm tích
Đệ Tứ với thành phần sét, bột lẫn sạn sỏi, bề mặt tương đối bằng phẳng hoặc hơinghiêng, cao độ tuyệt đối từ 36m đến 45m
Kiểu địa hình Karst: Phân bố chủ yếu phía Bắc vùng nghiên cứu, kéo dài theo
hướng Đông Tây nhưng không liên tục, có vách dựng đứng, đỉnh nhọn Kiểu
Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Thảo 3
Trang 4Bản đồ hành chính ví trí vùng nghiên cứu
Vùng nghiên cứu
Trang 5địa hình này phát triển trên loại đá vôi của trầm tích Cacbon – Pecmi hệ tầng Bắc
Sơn Độ cao thường từ 250m đến 300m
1.3 Khí tượng, thuỷ văn
1.3.1.Khí hậu, khí tượng
Vùng nghiên cứu có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm Hàng năm có hai mùa
rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10 mùa khô từ 11 đến tháng 3 năm sau
Theo tài liệu quan trắc nhiều năm (1995 – 2007) của trạm khí tượng thuỷ văn VõNhai (xem bảng 1.1)cho thấy:
- Nhiệt độ trung bình năm của vùng nghiên cứu là 22,40C, thời gian nhiệt độ thấpnhất vào tháng 1(trung bình là 13,10) và cao nhất vào tháng 7 (trung bình là 32,80C)hàng năm Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là 39,50C (tháng 6 - 1998), nhiệt độ thấp nhấttuyệt đối là 3,00C (tháng 1- 1995)
- Độ ẩm không khí tương đối ổn định trong năm, có giá trị trung bình là 82% Độ
ẩm trung bình tháng cao nhất là 88% (tháng 3), độ ẩm trung bình tháng thấp nhất là56% (tháng 11)
- Hàng năm lượng mưa tập trung chủ yếu vào mùa lũ chiếm khoảng 83,5% tổnglượng mưa của cả năm Tháng có lượng mưa trung bình lớn nhất là tháng 8, lượng mưagần bằng 20% lượng mưa trung bình của cả năm Ngược lại vào mùa khô rất ít mưa,đặc biệt là tháng 12, lượng mưa chỉ chiếm 1,0% lượng mưa cả năm Tổng lượng mưatrung bình cả năm lớn, lượng mưa năm cao nhất là 2201mm (năm 2001), lượng mưanăm nhỏ nhất là 864mm (năm 1997) và lượng mưa trung bình nhiều năm là 1941,5mm
Lượng bốc hơi thay đổi theo mùa, vào mùa mưa lượng bốc hơi cao thay đổi từ
78 mm đến 99 mm, vào mùa khô lượng bốc hơi thấp hơn thay đổi từ 62 mm đến 75
mm Tháng có lượng bốc hơi cao nhất là tháng 5 (trung bình là 99,9 mm), tháng cólượng bốc hơi thấp nhất là tháng 3 (trung bình là 62,7 mm) Tổng lượng bốc hơi trungbình năm là 1941,5 mm
Tốc độ gió trung năm là 1,6 m/s Từ tháng 12 đến tháng 3 có gió Bắc và giúĐông Bắc với tốc độ gió thay đổi từ 1,5 m/s đến 1,6 m/s Tháng có tốc độ gió lớn nhất
là tháng 5 (trung bình là 1,8m/s), tháng có tốc độ gió thấp nhất là tháng 11 (trung bình
là 1,4 m/s)
Đặc điểm các yếu tố khí hậu của vùng được trình bày chi tiết trong bảng 1.1
Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Thảo 5
Trang 6Bảng 1.1 Bảng tổng hợp khí tượng thuỷ văn (các năm 1995 – 2007)
tại trạm khí tượng thuỷ văn
STT Các yếu tố
1 Nhiệt độ T (0C) 14.9 16.3 19.6 23.2 26.5 27.5 27.8 27.3 26.1 23.4 19.6 16.5 22.4
5 Tốc độ gió
V (m/s) 1.5 1.6 1.6 1.7 1.8 1.5 1.6 1.4 1.4 1.5 1.4 1.6 1.6
Nguồn cung cấp tài liệu: Công ty CP đầu tư phát triển ngành nước và môi trường
Trang 7Hình I.1.3 Biểu đồ lượng bốc hơi, lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm trạm khí tượng
Võ Nhai – Thái Nguyên (1995 – 2007)
Trang 81.3.2 Đặc điểm mạng lưới thuỷ văn
Mật độ sông suối trong vùng không lớn Trong vùng nghiên cứu có suối ĐồngThu, suối Khe Mo là đáng chú ý, còn lại là một số dòng chảy nhỏ và một số ao hồ dânsinh phân bố rải rác với diện tích mặt nước từ 50m2 đến 500m2 trong vùng suối ĐồngThu là có ý nghĩa nhất về mặt địa chất thuỷ văn Dòng chảy chính của suối được bắtnguồn từ các dãy núi cao ở khu vực phía Bắc chảy qua vùng nghiên cứu và hợp lưu vớisuối Khe Mo ở Làng Cháy – nông trường Sông Cầu Suối có chế độ dòng chảy không
ổn định theo mùa, uốn lượn quanh co theo bề mặt địa hình, dòng chảy theo hướng từBắc xuống Nam Mùa mưa nước suối đục, dòng chảy mạnh, bề rộng dòng chảy từ 3÷4m, chiều cao cột nước 2,5m Vào mùa khô nước suối trong dòng chảy nhỏ, bề rộngdòng chảy có nơi đạt 0,5÷1m, cột nước nhiều nơi chỉ còn 0,3m và có thể đi lại dễ dàng.
Suối Khe Mo chảy ở phía Nam vùng nghiên cứu Dòng chảy chính của suối bắtnguồn ở khu vực dãy núi cao phía Đông Bắc của huyện Võ Nhai, đến khu vực dòngchảy xã La Hiên dòng chảy suối chuyển sang hướng Đông Tây rồi hợp lưu với suốiĐồng Thu chảy ra sông Cầu ở phía Nam Suối Khe Mo có chế độ dòng chảy tương đối
ổn định hơn, lưu lượng dòng chảy thường lớn gấp 2 lần lưu lượng của suối Đồng Thu
Nhìn chung chế độ dòng chảy không ổn định, phụ thuộc vào chế độ mưa ở phíaBắc các suối chảy từ các dải núi đồi về phía thung lũng uốn lượn quanh co theo bề mặtđịa hình, còn ở phía Nam có dòng chảy theo hướng Đông – Tây, có chế độ dòng chảytương đối ổn định
Khả năng hấp thụ của dòng mặt trong khối đất đá nhìn chung đồng đều Nếu ởphía Bắc, nơi phân bố các trầm tích cacbonat và trầm tích lục nguyên có sự đan xen dọctheo dòng chảy và chịu sự chi phối của các yếu tố kiến tạo cũng như phân cắt địa hình ởphía Nam, dọc theo dòng chảy thường có ít sự thay đổi về đặc điểm địa hình và thànhphần đất đá Có thể nhận định khát quát rằng khả năng hấp thu nước mặt của đất đá ởphía Bắc có phần lớn hơn ở phía Nam, nơi phân bố chủ yếu các trầm tích thấm nướcyếu Các dòng chảy này là nguồn bổ sung cho nước ngầm trong quá trình khai thác
1.4 Giao thông
Quốc lộ 1B là mạch máu giao thông quan trọng trong vùng, chỉ cách thành phốThái Nguyên 15 km nên việc giao thông và chuyên chở hang hoá bằng các phương tiệnđường bộ tương đối thuận lợi Từ đây, có thể theo quốc lộ 1B đi Bắc Sơn, Lạng Sơnhoặc xuôi về Thái Nguyên để theo quốc lộ 3 đi Bắc Cạn, Cao Bằng, Hà Nội
Trang 91.5 Kinh tế nhân văn
Dân cư phân bố không đồng đều, tập trung chủ yếu theo quốc lộ 1B và vùngthung lũng giữa núi
Các dân tộc gồm người Kinh, người Tày, người Nùng, người Mông… sống chủyếu bằng nghề nông và buôn bán nhỏ Đồng bào địa phương có thể huy động tham giacác công tác dẫn đường thi công các dạng công tác phổ thông trong quá trình điều tra
Nhìn chung với sự phát triển của tỉnh Thái Nguyên, kinh tế La Hiên đang ngàymột phát triển Hiện tại trong vùng đang có các cơ sở kinh tế nhà nước hoạt động là:Nông trường chè Đồng Mỏ, công ty chè Sông Cầu, nhà máy xi măng La HIên và xínghiệp khai thác đá vôi La Hiên Ngoài ra còn có các công trình phục vụ đời sống, vănhoá, xã hội: Như trường học, bệnh viện… đang được quan tâm, phát triển
Trang 10Hình I.1.4 Bản đồ mạng lưới giao thông vùng thăm dò
Vùng thăm dò
Trang 11CHƯƠNG 2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT - ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN
Cấu trúc địa chất và điều kiện địa chất thuỷ văn vùng nghiên cứu đã được nghiêncứu từ lâu liên quan đến việc nghiên cứu Mỏ than Đông Bắc và Mỏ sắt ở Trại Cau –Thái Nguyên Lịch sử địa chất vùng nghiên cứu chúng tôi phân ra làm hai thời kỳ:
2.1 Thời kỳ trước năm 1975
Vùng nghiên cứu đã được tiến hành một số nghiên cứu địa chất, địa chất thuỷvăn do các cơ quan khác thực hiện Các nghiên cứu này nhìn chung mới ở mức độ sơ
bộ, phạm vi điều tra không liên tục với diện nhỏ và mục đích nghiên cứu hạn hẹp Đa
số các công trình điều tra không bao phủ hết diện tích của vùng Đến đây điểm qua một
số công trình nghiên cứu:
Từ năm 1965 – 1967, trong công trình nghiên cứu lập bản đồ tỷ lệ 1:200000 tờTuyên Quang, Phạm Đình Long và các tác giả khác đã tiến hành xác lập và phân chiaranh giới các địa tầng, làm rõ đặc điểm kiến tạo trên diện tích điều tra khá rộng lớn, baoquát cả vùng nghiên cứu Song ở tỷ lệ này kết quả nghiên cứu còn khá sơ lược
2.2 Thời kỳ từ năm 1975 cho đến nay
Từ năm 1976 – 1980, Đoàn địa chất 54 (nay là Đoàn Quy hoạch và điều tra tàinguyên nước 54) đã thi công phương án “ Tìm kiếm nước dưới đất vùng La Hiên - BắcThái ” Đây là công trình chuyên nghiên cứu về địa chất thuỷ văn có ý nghĩa nhất trongđịnh hướng thăm dò, khai thác nước dưới đất
Ngày 17/9/1982, báo cáo kết quả thăm dò tỷ mỷ nguyên liệu xi măng La Hiên đãđược hội đồng xét duyệt trữ lượng khoáng sản nhà nước phê duyệt
Từ năm 1994 – 1995, Đoàn Địa chất 54 đã tiến hành khoan khai thác nước ngầmphục vụ khai thác nước cho nhà máy xi măng La Hiên với lưu lượng 300 m3/ngđ Đốitượng khai thác là nước ngầm trong các trầm tích cacbonat của hệ tầng Bắc Sơn Tuynhiên công trình có quy mô nhỏ, chủ yếu để đáp ứng nhu cầu sử dụng của nhà máy
Năm 2003, để phục vụ cấp nước cho khu tái định cư thị trấn Quang Sơn, công ty
tư vấn xây dựng Thái Nguyên đã tiến hành khoan thăm dò 01 lỗ khoan có nước tại khuvực xóm Đồng Thu Tuy nhiên, do vị trí lỗ khoan nằm trong quy hoạch đường giaothông chạy qua nên đã được lấp
Trang 12Từ năm 2005 – 2006, để phục vụ cấp nước cho nhà máy xi măng Thái Nguyên,Công ty Cổ phần đầu tư và phát triển ngành nước và môi trường đã tiến hành thi công
đề án “ Thăm dò kết hợp với khai thác nước dưới đất phục vụ cấp nước cho nhà máy ximăng Thái Nguyên ” với 08 lỗ khoan thăm dò kết hợp khai thác Kết quả thăm dò chothấy có 06 lỗ khoan có nước và 02 lỗ khoan rất nghèo nước hoặc không có nước Báocáo kết quả thực hiện đề án là cơ sở chính cho chúng tôi thực hiện phần chung vàchuyên môn của đồ án Tốt nghiệp này
Như vậy các kết quả điều tra trước đã xác định sự có mặt các địa tầng, phạm viphân bố và thành phần của chúng xác định được triển vọng chứa nước của các loại đất
đá trong các trầm tích cacbonat hệ tầng Bắc Sơn(c– p1bs) là hệ tầng có triển vọng chứanước Tuy nhiên, đây là tầng chứa nước có tính bất đồng nhất cao (có những lỗ khoanrất giàu nước, có những lỗ khoan rất nghèo nước hoặc không có nước) Mặt khác, dotính cục bộ thiếu hệ thống khai thác của các công trình nên việc sử dụng các kết quảnghiên cứu trước đây chỉ mang tính định hướng cho các dạng công tác điều tra tronggiai đoạn thăm dò địa chất thuỷ văn
Trang 13CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU
3.1 Mô tả đặc điểm địa tầng địa chất
Dựa vào tài liệu những nghiên cứu đã biết về mô tả địa tầng vùng ghiên cứu có mặt các trầm tích từ già đến trẻ như sau:
Giới Paleozoi
Hệ Cambri thống trung- Hệ tầng Mỏ Đồng (ε 2 mđ)
Các trầm tích hệ tầng Mỏ Đồng phân bố chủ yếu phía Nam vùng nghiên cứu, ranh giới kéo dài theo quốc lộ 1B theo hướng Đông – Tây và chiếm toàn bộ diện tích phía Nam của vùng
Thành phần thạch học bao gồm đá phiến sét, bột kết, cát kết, cát kết dạng
quarzit, bột kết vôi xen kẹp đá vôi, sét vôi, đá phiến sét có màu tím nâu, tím gụ, xám xanh cấu tạo phân phiến mỏng Các đá bột kết, cát kết bị phong hoá, bề mặt có màu xám trắng xám vàng Các đá có thành phần cacbonat có cấu tạo phân lớp mỏng màu xám xanh, xám đen đôi khi xám trắng đôi chỗ bị phong hoá mạnh
Trong vùng nghiên cứu chưa quan sát được quan hệ phía dưới của hệ tầng Mỏ Đồng, phía trên có quan hệ tiếp xúc kiến tạo với hệ tầng Bắc Sơn hoặc bị các trầm tích khác có tuổi trẻ hơn phủ bất chỉnh hợp lên trên
Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 150m đến 300m
Hệ Cacbon, Pecmi - Hệ tầng Bắc Sơn (C – P 1 bs)
Các trầm tích hệ tầng Bắc Sơn phân bố khá rộng rãi trong vùng nghiên cứu ngoàiphần bị ảnh hưởng bởi các hoạt động kiến tạo, tạo nên thung lũng chạy dọc quốc lộ 1B, chúng còn tạo nên các dãy núi đá vôi với độ cao tuyệt đối từ 200m đến 300m chạy dọc rìa phía Bắc quốc lộ 1B, kéo dài tới tận La Hiên - Đình Cả Ngoài ra hệ tầng Bắc Sơn còn lộ ra ở xóm Đồng Chuỗng và xóm Xuân Quang thuộc địa phận xã Quang Sơn
Thành tạo nên hệ tầng Bắc Sơn chủ yếu là đá vôi khá đồng nhất, màu xám trắng, xám phớt hồng, đôi nơi có màu xám xanh, xám đen bị đolomit hoá, hoa hoá từng phần
Ở các đứt gãy kiến tạo, mức độ hoa hoá của các đá vôi xảy ra mạnh mẽ hơn Đá vôi có cấu tạo dạng khối hoặc phân lớp dày từ 2m đến 3m,một số nơi có cấu tạo phân lớp mỏng hoặc phân phiến
Trang 14Hệ tầng Bắc Sơn có quan hệ dưới tiếp xúc kiến tạo với các trầm tích của hệ tầng
Mỏ Đồng và bị các hệ tầng sông Hiến phủ bất chỉnh hợp lên trên
Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 500m đến 1200m
Giới Mesozoi
Hệ Trias, thống hạ - Hệ tầng Sông Hiến (T 1 sh)
Các trầm tích hệ tầng Sông Hiến trong vùng nghiên cứu chỉ tồn tại ở tập dưới, phân bố khá rộng rãi ở phía Bắc, tạo thành các dải núi có độ cao tuyệt đối từ vài chục mét đến hơn 300 mét, kéo dài về phía Đông Bắc của vùng
Thành phần chủ yếu là các trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào bao gồm các đá phiến sét, đá phiến silic, bột kết, cát kết tuf, dăm kết tuf màu xám vàng, xám trắng, nâu đỏ, một số nơi có xám trắng loang lổ Đá có cấu tạo phân lớp từ 0,5 ÷1,0m đôi khi tới vài mét
Các trầm tích hệ tầng Sông Hiến có quan hệ dưới bất chỉnh hợp với hệ tầng Bắc Sơn và bị các trần tích Đệ tứ phủ bất chỉnh hợp
Bề dày hệ tầng thay đổi từ 200m đến 500m
Giới Kainozoi
Hệ Đệ tứ không phân chia (Q)
Các trầm tích hệ Đệ tứ không phân chia phân bố chủ yếu là các thung lũng giữa núi hoặc trước núi, ven bờ các suối Các trầm tích này có nguồn gốc hỗn hợp bao gồm: Bồi tích, sườn tích, lũ tích Thành phần hỗn tạp gồm các vật liệu từ sét, bột, cát, đến mảnh đá, cuội tảng độ chọn lọc kém
Trang 15- Đứt gãy F3 là đứt gãy dự đoán phát triển kéo dài từ xóm Cây Cọ ở phía Đông Bắc đến xóm Đồng Chuỗng (gần như song song với đứt gãy F2) Đây có thể là đứt gãy phân tầng.
Ngoài ra trong vùng còn phát triển đứt gãy F4 giả định theo phương Đông Bắc – Tây Nam, kéo dài từ xóm Xuân Quang tới phía Tây Nam xóm Đồng Thu, cắt gần vuông góc với đứt gãy F1, F2, F3
Trang 16CHƯƠNG 4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN VÙNG NGHIÊN CỨU
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu địa chất thuỷ văn, các tài liệu thu thập được,chúng tôi thấy vùng có đặc điểm địa chất thuỷ văn khá phức tạp, đặc trưng bởi sự cómặt của đơn vị chứa nước với mức độ phong phú khác nhau Thành phần thạch học,tính thấm của đất đá thay đổi lớn theo diện và chiều sâu, bị phức tạp hoá bởi các yếu tốkiến tạo, điều kiện biên cũng như thành phần cung cấp và thoát chưa hoàn toàn sáng tỏ
Theo nguyên tắc dạng tồn tại nước dưới đất, từ trên xuống dưới vùng nghiên cứu
có mặt các đơn vị địa chất thuỷ văn như sau:
- Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích bở rời hệ Đệ tứ không phân chia(q)
- Tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào
Về khả năng chứa nước, qua đặc điểm địa chất với thành phần chủ yếu là cáctrầm tích hạt mịn và thực tế múc nước thí nghiệm ở các giếng đào cho thấy đây là tầngchứa nước không áp, khả năng chứa nước không lớn (Q = 0,02 ÷0,48 l/s) Mực nướctĩnh dao động theo mùa, thay đổi từ 0,6 m đến 2,99 m Nguồn cung cấp là nước mưa,nước mặt thoát vào mạng xâm thực địa phương và thấm xuống các tầng chứa nước lâncận
Trang 17Về chất lượng nước, kết quả phân tích thành phần hoá học mẫu nước lấy từgiếng đào trong tầng cho thấy nước có chất lượng khá tốt, NO2- = 0,17 mg/l, NO3- = 22mg/l, riêng pH = 5,84 thấp hơn tiêu chuẩn cho phép của Bộ y tế Nước thuộc loạibicacbonat canxi, có thành phần giống như nước mặt, độ tổng khoáng hoá thay đổi từ0,1÷0,4 g/l
Như vậy, tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích bở rời hệ Đệ Tứ khôngphân chia (q) có khả năng chứa nước không lớn, chỉ có ý nghĩa cung cấp nước với nhucầu sử dụng nước nhỏ Nước trong tầng dễ bị nhiễm bẩn do nước mưa nước mặt ngấmxuống
4.2 Tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào, hệ tầng Sông Hiến (t1sh)
-Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào hệtầng Sông Hiến lộ ra ở phía Bắc, Tây Bắc vùng nghiên cứu, có diện lộ phân bố khárộng khoảng 10 km2, phần khác nằm chìm dưới lớp phủ Đệ tứ Thành phần thạch họcchủ yếu là trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào bao gồm các đá phiến sét, đáphiến silic, bột kết, cát kết, cát kết tuf, dăm kết tuf Cấu tạo phân lớp mỏng, bị vò nhàu,uốn nếp mạnh do ảnh hưởng của hoạt động các đứt gãy theo phương Đông – Tây và cácđứt gãy nhỏ theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Có chỗ đá nứt nẻ mạnh theo mặt lớp vàcắt ngang mặt lớp Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 20 m đến 30 m
Về khả năng chứa nước, theo kết quả nghiên cứu “Thăm dò kết hợp khai thác vàđánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất – dự án nhà máy xi măng Thái Nguyên”.Đây là tầng không áp, động thái thay đổi theo mùa và có quan hệ thuỷ lực với nướcmặt Biên độ dao động mực nước đo được giữa 2 mùa tại lỗ khoan LK5 là 3,13 m vàLK6 là 15,2 m Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa, nước mặt, thoát bằng bốc hơithấm sang tầng chứa nước xung quanh
Kết quả bơm thí nghiệm tại lỗ khoan LK5 và LK6 được thực hiện trong bảngI.4.1 cho thấy tầng chứa nước (t1sh) có mức độ chứa nước trung bình, lưu lượng lỗ
khoan Q = 2,3 l/s÷6,1 l/s, trị số hạ thấp mực nước, tỷ lưu lượng q = 0,15 l/s.m ÷0,86l/s.m
Trang 18Kết quả phân tích thành phần hoá học của mẫu nước trong bảng I.4.2 cho thấynước trong tầng (t1sh) thuộc loại bicacbonat canxi, tổng độ khoáng hoá thay đổi từ
Chiều dàytầng chứanước
Lưu lượng
Q (l/s)
Trị số hạthấp mựcnước S(m)
Tỷ lưulượng q(l/s.m)
Hệ số dẫnnước Km(m2/ngay)
Bảng I.4.2 Kết quả phân tích thành phần hoá
học mẫu nước trong tầng (t1sh)
Độ tổngkhoánghoá M(g/l)
-=0,15
0,226
LK6 7,13 0,012 0,072 0,004 0,008 0,018 0 0,232
NO 2
-=0,02
NO 3
3 85 202
,
Ca
HCO M
+ LK6 (24/3/2006):
13 , 7 18 76
85 3 224
, 0
)(Na K pH Ca
HCO M
+Tóm lại, tầng chứa nước khe nứt (t1sh) có khă năng cấp nước trung bình cần phải
chú ý đến vấn đề bảo vệ môi trường khi khai thác và cần sử lý khi sử dụng
4.3 Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst trong các trầm tích cacbonat
hệ tầng Bắc Sơn (c – p1bs)
Trang 19Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst trong các thành tạo cacbonat hệ tầngBắc Sơn (c – p1bs) có diện phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu, chạy dọc rìa phía Bắc
quốc lộ 1B kéo dài tới tận La Hiên, Đình Cả, ngoài ra, chúng con lộ ra ở Đồng Chuỗng,
Xuân Quang xã Quang Sơn Địa hình đá vôi có bề mặt lởm chởm, độ dốc sườn lớn,mức độ phân cắt địa hình mạnh
Thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi màu xám xanh, xám trắng, xám phớthồng Cấu tạo phân lớp dày hoặc dạng khối Đá nứt nẻ mạnh mẽ, dạng hang hốc karst
và ven đới phá huỷ kiến tạo Chiều sâu phát triển các đới nứt nẻ và hang hốc karst thayđổi theo từng vùng, thường từ 20 m đến 100 m
Theo báo cáo kết quả “Thăm dò kết hợp khai thác và đánh giá trữ lượng khaithác nước dưới đất” có 16 lỗ khoan nghiên cứu tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst
hệ tầng Bắc Sơn khá lớn Q = 5,6 l/s÷16,8 l/s, tỷ lưu lượng q = 1,86 l/s.m÷3,64 l/s.m.Kết quả hút nước thí nghiệm tại lỗ khoan trong tầng này được thể hiện trong bảng I.4.3
Bảng I.4.3 Kết quả hút nước thí nghiệm
STT Số hiệu
lỗ khoan Chiềusâu lỗ
khoan(m)
Chiềudàytầng chứanước (m)
Lưulượng Q(l/s)
Trị số hạthấp mựcnước S(m)
Tỷ lưulượng q(l/s.m)
Hệ số dẫnnước Km(m2/ng)
Đặc điển tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst hệ tầng Bắc Sơn (c – p1bs) là
tầng chứa nước áp lực yếu, mực nước tĩnh thay đổi theo mùa, có quan hệ mật thiết với
hệ tầng Mỏ Đồng (ε 2mđ) tại nơi tiếp xúc kiến tạo và tầng chứa nước lỗ hổng trong cáctrầm tích bở rời hệ Đệ tứ không phân chia (q) Nguồn cung cấp là nước mưa, nước mặt
và các tầng chứa nước liền kề, thoát ra sông suối và các tầng chứa nước lân cận
Kết quả phân tích thành phần hoá học của các mẫu lấy từ lỗ khoan LK1, LK3,LK6, LK8 trong tầng chứa nước (c – p1bs) được trình bày trong bảng I.4.4 cho thấy
nước trong tầng này thuộc loại bicacbonat canxi – magie, độ tổng khoáng hoá thay đổi
từ 0,19 g/l đến 0,245 g/l, độ pH thay đổi từ 7,7 đến 8,4
Bảng I.4.4 Kết quả phân tích thành phần hoá
Trang 20học mẫu nước trong tầng (c – p1bs)
Độ tổng khoáng hoá M (mg/l)
,
Mg Ca
HCO M
Như vậy tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst hệ tầng Bắc Sơn là tầng giàunước khả năng chứa nước lớn, nhưng mức độ chứa nước lại không đồng đều theo diện
và chiều sâu Đây là tầng chứa nước có chất và lượng có triển vọng khai thác phục vụcấp nước cho nhà máy xi măng Thái Nguyên
4.4 Tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyên cacbonat hệ tầng Mỏ Đồng (ε2mđ)
Tầng chứa nước trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyên cacbonat hệ tầng MỏĐồng (ε2mđ) phân bố phía Nam rộng rãi vùng nghiên cứu Tầng có diện lộ khoảng 9
km2, còn lại bị các đơn vị địa chất thuỷ văn có tuổi trẻ hơn phủ lên trên Thành phầnthạch học bao gồm cát, bột kết, cát kết dạng quaczit Đá có cấu tạo phân lớp mỏng, bị
vò nhàu, uốn nếp, nứt nẻ, đặc biệt ở ven đứt gãy F1 đất đá chứa nước chủ yếu là cátkết, đá vôi phong hoá, nứt nẻ và phát triển hang hốc karst
Tầng chứa nước khe nứt (ε2mđ) có mức độ chứa nước từ trung bình đến giàu,
nhưng mang tính cục bộ trong đới nứt nẻ, đặc biệt là ven đứt gãy xuất hiện các mạch lộvới lưu lượng lớn Q = 0,3 l/s Khả năng chứa nước trong tầng giảm theo chiều sâu.Nước tồn tại dưới dạng không áp, mực nước tĩnh thay đổi từ
Trang 213,55 m ÷6,1 m, được cung cấp từ nước mưa, nước mặt và thoát ra sông suối, các tầnglân cận.
Kết quả phân tích thành phần hóa học của mẫu nước lấy từ tầng chứa nước khenứt hệ tầng Mỏ Đồng (ε2mđ) cho thấy nước thuộc loại hình bicacbonat canxi – magie.
Công thức Cuôclôp biểu diễn thành phần hoá học của nước có dạng:
6 , 8 34
59
4 13
3 82 250
,
Mg Ca
SO HCO M
Tóm lại, tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyêncacbonat hệ tầng Mỏ Đồng có mức độ chứa nước từ trung bình đến giàu, song mangtính chất cục bộ và chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng để có thể đạt mục tiêu cấp nước chonhà máy xi măng Thái Nguyên
Trang 22CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT
5.1 Đánh giá chất lượng nước phục vụ cho nhu cầu khác nhau
5.1.1 Nước dưới đất
Nước dùng trong ăn uống sinh hoạt có tầm quan trọng đối với sức khoẻ conngười và phát triển nguồn lực Bên cạnh đó nước phục vụ sản xuất cho nhà máy cầnđược chú ý, vì vậy để đánh giá chất lượng nước phục vụ cho nhà máy xi măng TháiNguyên, chúng tôi dựa trên các kết quả phân tích thành phần hoá học của mẫu nướcnghiên cứu lấy trong tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst hệ tầng Bắc Sơn tại các lỗkhoan LK1, LK3, LK4, LK5, LK6, LK8 đem so sánh với tiêu chuẩn vệ sinh chất lượngnước của Bộ Y Tế 1329/2002/BYT/QĐ
Căn cứ vào kết quả phân tích thành phần hoá học của mẫu nước, chúng tôi tiếnhành đánh giá chất lượng nước cho tầng chứa nước khe nứt (c-p1bs) dựa trên các chỉ
tiêu thể hiện ở bảng I.5.1 như sau:
Bảng I.5.1 Kết quả phân tích thành phần hoá học nước dưới đất
trong tầng chứa nước khe nứt hệ tầng Bắc Sơn (c-p1bs)
tại lỗ khoan LK1, LK3, LK4
STT Chỉ tiêu sosánh Đơn vị
Kết quả phân tích thànhphần mẫu nước 1329/2002/BYT/Giá trị giới hạn
QĐ
Ghichú
màu Khôngmàu Khôngmàu 15 Đạt
3 Mùi, vị - Không Không Không Không có mùi lạ Đạt
Trang 23Bảng I.5.2 Kết quả phân tích thành phần hoá học nước dưới đất
trong tầng chứa nước khe nứt hệ tầng Bắc Sơn (c-p1bs)
tại lỗ khoan LK5, LK6, LK8
STT Chỉ tiêu sosánh Đơn vị
Kết quả phân tích thànhphần mẫu nước 1329/2002/BYT/Giá trị giới hạn
QĐ Ghi chú
2 Màu TCU Khôngmàu Khôngmàu Khôngmàu 15 Đạt
3 Mùi, vị - Không Không Không Không có mùi lạ Đạt
Trang 245.1.2 Nước dùng trong công nghiệp
Việc đánh giá chất lượng nước dùng trong công nghiệp được đánh giá qua cácchỉ tiêu: Sự tạo váng, sự gặm mòn, độ sủi bọt
a Sự tạo váng, sự gặm mòn và độ sủi bọt
Những tính chất này của nước dưới đất có ý nghĩa rất quan trọng đối với việccung cấp nước cho các nồi hơi Để làm rõ các tính chất của tầng chứa nước khe nứt tatiến hành đánh giá qua một số chỉ tiêu: Váng lắng đọng, sự gặm mòn, sự sủi bọt
*Váng lắng đọngNếu trên vành nồi hơi tồn tại một lớp muối đặc sẽ làm giảm hiệu suất của nồi hơi
và làm tăng lượng tiêu hao nhiên liệu Người ta đã xác định rằng nếu váng dày 1mmlàm tăng lượng tiêu hao nhiên liệu gần 1,5 ÷2,0% Ngoài ra váng còn làm cho thànhnồi hơi nóng quá, điều đó đôi khi có thể làm chảy kim loại và nổ nồi hơi
Váng được tích tụ trong nồi hơi gồm váng cứng và bùn bởi rời Để đánh giáđược chỉ tiêu lắng đọng của váng ta đánh giá qua chất lượng tạo thành váng cứng(Kh) Chất lượng tạo thành váng cứng là tỷ số giữa khối lượng váng cứng tạo thành vàtrọng lượng tổng cộng của váng cứng và bùn bởi rời, được xác định theo công thức:
Trang 25+ Xác định trọng lượng tổng cộng của váng cứng và bùn bởi rời (Hh)
Trọng lượng tổng cộng của váng cứng và bùn bởi rời xác định theo công thứcsau:
H = s + c + 36rFe2+ + 17rAl3+ + 20rMg2+ + 59rCa2+, (g)Trong đó:
H: Trọng lượng của váng cứng và bùn bởi rời trong 1m3 nước, g
s: Trọng lượng vật chất lơ lửng trong một lít nước, s = 0(g)
c: Trọng lượng chất keo (SiO2 + Fe2O3 + Al2O3) trong một lít nước,
823,0
<
=
=
Kh
Trang 26Vậy nước trong tầng khe nứt (c-p1bs) là nước lắng tụ mềm do đó ít ảnh hưởng
xấu đến nồi hơi
b Sự gặm mòn
Sự gặm mòm phụ thuộc vào nồng độ hyđrô cũng như các khí hoà tan trongnước: Ôxy, hyđrôsunfua, khí cacbonic và một số các muối Để xác định sự gặm mòncủa nước đối với nồi hơi cần xác định hệ số gặm mòn Do tầng chứa nước nghiên cứu
có tính bazơ yếu do đó có khả năng phản ứng với axit nên hệ số gặm mòn xác địnhtheo công thức:
Kk = 1,008.(H++ rAl3+ + rFe2+ + rMg2+ - rCO3- + rHCO3-)
Hệ số gặm mòn được phân biệt:
1 Nước không gặm mòn nếu Kk + 0,0503Ca2+ <0
2 Nước nửa gặm mòn nếu Kk <0 nhưng Kk + 0,0503Ca2+ >0
Ta thấy hệ số gặm mòn mang giá trị âm do đó ta đi đánh giá biểu thức
Kk + 0,0503Ca2+ (hàm lượng của Ca2+ = 84,2 mg/l) Thay vào biểu thức ta được
Kk + 0,0503Ca2+ = 4,033 >0, vậy nước trong tầng chứa nước khe nứt hệ tầng Bắc Sơn
có khả năng nửa gặm mòn
c Sự sủi bọt
Để đánh giá sự sủi bọt của nước trong nồi hơi cần xác định hệ số sủi bọt (kí hiệu
là F) Hệ số sủi bọt được xác định theo công thức:
F = 62rNa+ + 78rK+
1 Nếu F < 60 nước không sủi bọt
2 Nếu 60 < F < 200 nước nửa sủi bọt
3 Nếu F > 200 nước sủi bọt
Trang 275.1.3 Nước dùng trong xây dựng
Để đánh giá nước dùng trong xây dựng cần đánh giá qua tính ăn mòn bê tông và
bê tông cốt thép của nước dưới đất Ở đây, trong giai đoạn này tiến hành đánh giá quatính ăn mòn sunfat, tính ăn mòn magie, tính ăn mòn rửa lũa, tính ăn mòn tổng axit, tính
ăn mòn cacbonic Tuy nhiên do chưa có điều kiện và một số tài liệu nghiên cứu ở giaiđoạn trước chưa phân tích một số chỉ tiêu hoá học trong tầng chứa nước nghiên cứu vì
vậy trong phương án này chúng tôi chỉ tiến hành đánh giá tính ăn mòn sunfat, tính ănmòn magie
a Tính ăn mòn sunfat
Tính ăn mòn sunfat đánh giá qua độ dẫn nước của tầng chứa nước Theo tài liệunào nghiên cứu độ dẫn nước của tầng chứa nước khe nứt, khe nứt - karst hệ tầng BắcSơn là kém Ở đây chúng tôi đánh giá tính ăn mòn sunfat đối với nước có độ dẫn nướckém và được thể hiện trong bảng I.5.3
Bảng I.5.3 Đánh giá khả năng ăn mòn sunfat của tầng chứa nước khe nứt Bắc
Sơn (c-p1bs) tại lỗ khoan LK1
STT Đơn vị Đối tượng Chỉ tiêu đánh giáSO
4
2-Giớihạn Ghi chú
1 mg/l Ximăngpoolăng 2,264 1000 Không có tính ănmòn
2 mg/l Ximăngpyzolan, xỉ sắt 2,264 1000 Không có tính ănmòn
3 mg/l Puzolan - cát 2,264 1000 Không có tính ă mòn
b Tính ăn mòn magie
Tính ăn mòn magie được xác định theo sự có mặt của ion Mg2+ trong nước Mặtkhác giới hạn của hàm lượng ion Mg2+ trong nước không được vượt quá 5000 mg/l,theo kết quả phân tích thành phần hoá học của mẫu nước (LK1) thì hàm lượng của ion
Mg2+ là 9,7 mg/l do đó nước trong tầng nghiên cứu không có tính ăn mòn magie
Trang 285.1.3 Nước mặt
Đánh giá chất lượng nước mặt vùng nghiên cứu trong giai đoạn này tiến hành lấymẫu nước tại suối Khe Mo và mẫu nước suối Đồng Thu tại cầu Đồng Thu được trìnhbày trong bảng I.5.5
Bảng I.5.5 Kết quả phân tích mẫu nước mặt
Hiện nay, nước mặt đang được người dân trong vùng khai thác và sử dụng chotưới và sản xuất Kết quả quan trắc suối Đồng Thu và suối Khe Mo có thể thấy nước cóchất lượng và lưu lượng thay đổi theo mùa, do đó việc đánh giá chất lượng chỉ có giá trịtại thời điểm lấy mẫu
Trang 295.2 Đánh giá trữ lượng nước dưới đất
5.2.1 Đánh giá trữ lượng khai thác tiềm năng
Qua việc phân tích đặc điểm địa chất thuỷ văn vùng La Hiên – Thái Nguyên, cóthể thấy rằng tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst trong thành tạo cacbonat hệ tầngBắc Sơn (c-p1bs) là tầng chứa nước triển vọng khai thác phục vụ cấp nước cho nhà máy
xi măng Thái Nguyên
Xác định trữ lượng khai thác tiềm năng nước dưới đất để phục vụ quy hoạch vàphát triển nhà máy Với đặc điểm địa chất thuỷ văn khá phức tạp của vùng nghiên cứutrong phương án này chúng tôi tiến hành đánh giá trữ lượng khai thác tiềm năng chotầng chứa nước (c-p1bs) bằng phương pháp cân bằng Dựa vào điều kiện địa lý tự nhiên,
ở đây trữ lượng khai thác tiềm năng chỉ được hình thành từ hai nguồn trữ lượng: Trữlượng động tự nhiên, trữ lượng tĩnh tự nhiên Do đó trong phương án này trữ lượng khaithác tiềm năng được tính theo công thức:
t
V Q
tn
kt = +α (m3/ngày)Trong đó:
Qkt: Trữ lượng khai thác tiềm năng, m3/ngày
Qtn : Trữ lượng động tự nhiên, m3/ngày
Vtn: Trữ lượng tĩnh tự nhiên, m3
α : Hệ số sử dụng trữ lượng tĩnh tự nhiên, α lấy bằng 0,3
t : Là thời gian khai thác, t = 104 ngày (27 năm)
a Xác định trữ lượng động tự nhiên
Trữ lượng động tự nhiên của nước dưới đất có thể tính theo giá trị cung cấp hoặcgiá trị thoát của chúng Do vùng nghiên cứu có mạng sông suối thưa thớt chỉ có một vàicon suối nhỏ có thể coi nguồn cung cấp chủ yếu cho nước dưới đất là nước mưa Vìvậy, trữ lượng động tự nhiên của nước dưới đất có thể tính theo lượng mưa rơi dựa vàocông thức sau:
Qtn = Wa.F (m3/ngày)Trong đó:
Qtn: Trữ lượng động tự nhiên, m3/ngày
F: Diện tích tầng chứa nước, F = 9.106 m2
Trang 30Wa: Cường độ thấm của nước mưa được lấy bằng 18% tổng lượng mưa trungbình năm (1941,5mm/năm), Wa = 350mm/năm.
Vậy trữ lượng động tự nhiên là:
863010
.9.365
10
Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst hệ tầng Bắc Sơn (c-p1bs) là tầng áp lực
yếu do đó trữ lượng tĩnh tự nhiên là khối lượng (thể tích) nước trọng lực chứa trong lỗhổng khe nứt của tầng chứa nước và xác định theo công thức:
V
V tn =µ (m3)Trong đó:
Vtn: Thể tích nước trọng lực, m3
μ : Hệ số nhả nước trọng lực, μ = 0,01
V : Thể tích tầng chứa nước, V = htb.F
F : Diện tích của tầng chứa nước, F = 9.106 m2
htb : Chiều dày trung bình của tầng chứa nước, htb = 50 m
Vậy trữ lượng tĩnh tự nhiên là:
Vtn = 0,01.9.106.50 = 45.105 (m3)Trữ lượng khai thác tiềm năng:
t
V Q
tn
kt = +α (m3/ngày)Thay các kết quả đã tính ở trên ta có trữ lượng khai thác tiềm năng là:
876510
10.45.3,0
8630+ 4 5 =
=
kt
5.2.2 Đánh giá trữ lượng công trình
* Chọn đối tượng khai thác
Trong phạm vi vùng nghiên cứu có mặt 4 đơn vị địa chất thuỷ văn :
+ Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích bở rời hệ Đệ tứ không phân chia(q)
+ Tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào
hệ tầng Sông Hiến (t1sh).
Trang 31+ Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt – karst trong trầm tích cacbonat hệ tầng BắcSơn(c-p1bs).
+ Tầng chứa khe nứt trong các trầm tích lục nguyên, lục nguyên cacbonat hệtầng Mỏ Đồng (ε2mđ).
Dựa vào kết quả đánh giá đặc điểm địa chất thuỷ văn của từng đơn vị địa chấtthuỷ văn ở chương trước, trong phương án này chúng tôi lựa chọn tầng chứa nước khenứt, khe nứt – karst hệ tầng Bắc Sơn là đối tượng khai thác chính
* Lựa chọn phương pháp đánh giá
Tầng chứa nước nghiên cứu trong phương án này là tầng chứa nước khe nứt, khenứt - karst hệ tầng Bắc Sơn (c-p1bs), có điều kiện địa chất thuỷ văn khá phức tạp thành
phần thạch học và tính thấm thay đổi theo diện và chiều sâu, môi trường thấm bất đồngnhất Mặt khác chúng tôi có tài liệu bơm giật cấp với nhiều cấp lưu lượng trong các lỗkhoan ở giai đoạn trước Vì vậy trong phương án này để dự báo chính xác trị số hạ thấpmực nước tại các lỗ khoan vào thời gian khai thác thì phương pháp đánh giá có hiệuquả nhất là phương pháp thuỷ lực kết hợp với phương pháp thuỷ động lực
* Diện tích bố trí bãi giếng
Hiện nay nhà máy xi măng Thái Nguyên sử dụng nguồn nước chính được cungcấp từ 06 lỗ khoan với công suất 2200 m3/ngày (xem bảng I.5.6) Ngoài ra theo tài liệunghiên cứu của giai đoạn trước, dựa vào mặt cắt địa chất thuỷ văn, bản đồ địa chất thuỷvăn, trong phương án này để nâng công suất lên thêm 1000 m3/ngày phục vụ cấp nướccho nhà máy xi măng Thái Nguyên, chúng tôi dự kiến bố trí thêm 02 lỗ khoan vàohành lang khai thác cũ với diện tích bãi giếng khoảng 1,7km2
bố trí dọc theo các đứt gãy kiến tạo nơi mà đất đá dập vỡ, nứt nẻ mạnh, có khả năngchứa nước lớn Khoảng cách giữa các lỗ khoan thể hiện trong bảng I.5.7.
Trang 32Lỗ khoan thăm dò giai đoạn trước đang khai thác
Lỗ khoan khai thác dự kiến
F1- Ký hiệu đứt gãy dự kiến
Hình I.5.8 Sơ đồ bố trí công trình khai thác trên mặt cắt
Tỷ lệ ngang: 1:10.000Đứng: 1:1.500
F1
270m
270m
B
Trang 33* Giả thiết về kết cấu lỗ khoan
Để phục vụ tính toán cho các giai đoạn sau chúng tôi đưa ra giả thiết sơ bộ về kếtcấu lỗ khoan, giả thiết sơ bộ về kết cấu lỗ khoan dựa trên các tài liệu từ giai đoạn trước
và lưu lượng yêu cầu của mỗi khoan thiết kế 500 m3/ngày Vì vậy kết cấu của lỗ khoanthiết kế như sau:
Trang 34Căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ văn vùng nghiên cứu và đặc điểm tính chấtcủa tầng chứa nước mà trong phương án này trị số hạ thấp mực nước cho phép xác địnhtheo công thức:
H m
S cp = tb +∆3
1
(m)Trong đó:
Scp: Trị số hạ thấp mực nước cho phép, m
mtb: Bề dày trung bình của tầng chứa nước, mtb = 50m
ΔH: Chiều cao cột áp lực trên mái tầng chứa nước, ΔH = 9m
Vậy trị số hạ thấp mực nước cho phép là:
7,25950.3
* Dự báo trị số hạ thấp mực nước tại các lỗ khoan trong hành lang khai thác
- Dự báo trị số hạ thấp mực nước trong hành lang khai thác bằng phương phápthủy lực kết hợp với phương pháp thủy động lực:
Trang 35Phương pháp này xác định được hạ thấp mực nước trong lỗ khoan vào cuối thờigian khai thác, chưa tính đến can nhiễu giữa các lỗ khoan Mực nước hạ thấp tại các lỗkhoan khai thác được xác định từ các thành phần:
)(
0 0
S tt = +∆Trong đó:
Stt’: Trị số hạ thấp mực nước tính toán trong lỗ khoan ứng với lưu lượng thiết kế
Qkt vào cuối thời gian khai thác, m
So: Trị số hạ thấp mực nước xác định theo đường cong lưu lượng với lưu lượng
dự kiến vào cuối thời gian thí nghiệm, m
ΔSo(t): Trị số hạ thấp mực nước bổ sung theo thời gian khi lỗ khoan làm việc vớilưu lượng khai thác cuối thời gian khai thác,m
+ Xác định So
Để xác định trị số hạ thấp So qua phương trình đường cong lưu lượng được thànhlập dựa trên tài liệu bơm hút nước thí nghiệm với nhiều lần hạ thấp mực nước Trongphương án này tiến hành xác định phương trình đường cong lưu lượng của từng lỗkhoan theo tài liệu bơm giật cấp tại các lỗ khoan giai đoạn trước
Bảng I.5.8.Tổng hợp lưu lượng, trị số hạ thấp mực nước của các lỗ khoan LK1, LK3,
LK4, LK5, LK6, LK8 theo tài liệu hút nước
Trang 37Hình I.5 Dạng đường cong lưu lượng tại lỗ khoan LK1, LK3, LK4, LK5, LK6, LK8
được thành lập theo tài liệu hút nước
Từ những đồ thị biểu diễn ở trên ta nhận thấy mối quan hệ giữa lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước tại lỗ khoan LK1 là tuyến tính Vì vậy phương trình đường cong lưu lượng tại lỗ khoan LK1 có dạng Q = qS, còn mối quan hệ giữa lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước tại các lỗ khoan LK3, LK5, LK6, LK8 là phi tuyến tính
Qua kết quả nhận định ở trên ta có phương trình đường cong lưu lượng của từng
lỗ khoan được trình bày trong bảng I.5.9
Bảng I.5.9 Tính toán trí số hạ thấp mực nước So theo
tài liệu hút nước thí nghiệm
Số hiệu lỗ
khoan
Lưu lượng khaithácQ(m3/ngày)
Phương trình đường cong
15 ,
Q= Q = 11,339lgS + 0,5
Trang 38Trị số hạ thấp mực nước bổ sung theo thời gian khi lỗ khoan được xác định theomối quan hệ giữa trị số hạ thấp mực nước theo thời gian được thành lập theo tài liệubơm hút nước thí nghiệm được trình bày trong bảng I.5.10.
Bảng I.5.10 số liệu hút nước thí nghiệm bơm giật cấp tại
các lỗ khoan giai đoạn trước
Trang 39
Hình I.5.11 Dạng đường cong và phương trình trị số hạ thấp mực nước
theo thời gian tại lỗ khoan LK1, LK3, LK4, LK5, LK6, LK8
Trang 40Qua kết quả biểu diễn ở trên dạng đường cong và phương trình biểu diễn mốiquan hệ giữa trị số hạ thấp mực nước theo thời gian được trình bày trong bảng I.5.12.
Bảng I.5.12 trị số hạ thấp mực nước bổ theo thời gian ΔSo
Số hiệu lỗ
khoan Lưu lượng Q(m3/ngày)
Phương trình trị số hạ thấp mực nước theo thời gian
hạ thấp tính toán Stt của các lỗ khoan này ta tính theo phương trình đường cong lưu
lượng và phương trình trị số hạ thấp mực nước theo thời gian tại lỗ khoan gần nhất (lỗkhoan LK1)
Vậy trị số hạ thấp mực nước tính toán (Stt) được trình bày trong bảng I.5.12
Bảng I.5.13 Trị số hạ thấp tính toán Stt (m)
Số hiệu
lỗ khoan
Lưu lượng Q(m3/ngày)
Trị số hạ thấpmực nước So
Dựa vào bảng trên cho thấy tại lỗ khoan LK3 có trị số hạ thấp tính toán lớn nhất
là 25,34 m không vượt quá trị số gới hạn cho phép Do đó cho thấy hành lang bố tríkhai thác thết kế là hợp lý đảm bảo khai thác trong 27 năm Như vậy hành lang khai