Nghiên cứu quá trình lan truyền chất ô nhiễm trong nước ngầm ở bãi rác Khánh Sơn

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ LỘC NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC NGẦM Ở BÃI RÁC KHÁNH SƠN CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ : 60 - 58 - 40 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG - 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN THẾ HÙNG Phản biện 1: PTS.TS NGUYỄN THƯỞNG Phản biện 2: TS TRẦN ĐÌNH QUẢNG Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 06 năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin Học liệu , Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết ñề tài Khi xã hội phát triển, tốc ñộ công nghiệp hóa, ñại hóa ngày cao ô nhiễm môi trường thách thức Tình trạng ô nhiễm môi trường không khí ñã ñề cập ñến nhiều Gần ñây, vấn ñề ô nhiễm môi trường ñất nguồn nước lên nghiêm trọng không Nước tài nguyên quan trọng thiếu, nguồn sống loài sinh vật trái ñất; ñịnh thành công chiến lược phát triển kinh tế xã hội, ñảm bảo quốc phòng, an ninh quốc gia tồn dân tộc Trước ñây người suy nghĩ nguồn nước vô hạn ñiều ñó ñã không ñúng, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý quan trọng ñang phải ñối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt biến ñổi khí hậu, lượng nước mặt ô nhiễm, khai thác nước ngầm bừa bãi ô nhiễm từ nguồn rác sinh hoạt, hoạt ñộng công nghiệp, nông nghiệp; Sự gia tăng dân số nhanh tạo nên áp lực lớn nhu cầu dùng nước Việt Nam có lợi hệ thống sông ngòi dày ñặc với hệ thống sông lớn Đây ưu ñiểm ñể phát triển kinh tế mà chúng cung cấp lượng nước lớn với mức chủ ñộng sử dụng 325x109 m3/ngày Ngoài có 460 hồ vừa lớn, lượng mưa trung bình 2.050 mm năm, ñây nguồn nước dồi bổ sung cung cấp cho nước sông rạch nước ñất Nhưng gần ñây xuất ”làng ung thư” ô nhiễm môi trường nước Hà Tây, Nghệ An, Quảng trị, Quảng Footer Page of 126 Header Page of 126 Nam…Rồi số báo ñộng tỷ lệ nhiễm giun sán Việt Nam ñược xem cao giới Khảo sát năm 2008 cho thấy 100% trẻ em từ 4-14 tuổi nông thôn nhiễm giun ñũa, từ 50-80% nhiễm giun móc "Vấn nạn" ô nhiễm nguồn nước môi trường trở nên cấp bách hơn, loại bệnh ỉa chảy, lỵ xảy ra, ngày có xu hướng gia tăng Rồi vào ngày 22/3/2009, ngày “Nước Thế giới”, Việt Nam ñã thức bị loại khỏi danh sách quốc gia giàu có nước Còn Thế giới - theo sách "Nước" ông Michel Camdessus, cựu giám ñốc Qũy tiền tệ giới (IMF) nói 1/4 người dân giới ñược nguồn nước có chất lượng Vì vậy, bệnh lây nhiễm qua nguồn nước nguyên nhân gây triệu ca tử vong/năm, ñó 50% trẻ em, với số tử vong liên quan ñến thuốc cao gấp lần so với ca tử vong thiếu lương thực Từ thực tế việc bảo vệ môi trường không riêng cấp bách bảo vệ nguồn nước ngầm, từ ñó có kế hoạch sử dụng phương pháp quản lý thích hợp Việc nghiên cứu vấn ñề truyền chất ô nhiễm môi trường nước ngầm xuất phát từ lý với tên ñề tài ”NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC NGẦM Ở BÃI RÁC KHÁNH SƠN” nhằm ñáp ứng yêu cầu trước mắt tạo sở cho nghiệp bảo vệ Tài nguyên môi trường nước tương lai vùng xã Khánh Sơn thành phố Đà Nẵng Đây tiền ñề cho việc xây dựng kịch ứng dụng cho công việc thiết kế bãi rác thải công trình chứa chất ô nhiễm Phạm vi nghiên cứu ñề tài Nghiên cứu trình vận chuyển vật ô nhiễm môi Footer Page of 126 Header Page of 126 trường nước ngầm từ nguồn thải mô hình lan truyền chất theo dòng thấm hai chiều ñứng Nội dung phương pháp nghiên cứu: Dùng phương pháp phân tích tổng hợp số liệu thực nghiệm Kết hợp với phương pháp mô hình mô dựa phần mềm có sẵn ñể giải toán lan truyền chất ô nhiễm môi trường nước ngầm Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiển 4.1 Ý nghĩa khoa học: Tiếp cận phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ñể giải toán lan truyền chất môi trường nước ngầm, lựa chọn mô hình hợp lý ñể kết tính toán có ñộ tin cậy cao phù hợp với ñiều kiện Việt Nam 4.2 Ý nghĩa thực tiễn: Sử dụng mô hình hợp lý xác ñịnh vành ñai an toàn cho bãi rác, ñề xuất phương án xử lý cho bãi rác hiên Cấu trúc ñề tài Ngoài phần mở ñầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục luận văn gồm có chương sau : Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết cho mô hình truyền chất Chương 3: Phân tích toán phương pháp phần tử hữu hạn Chương 4: Áp dụng phần mềm Geo-Slope ñể phân tích toán lan truyền chất ô nhiễm môi trường nước ngầm Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược nước ñất 1.1.1 Lịch sử phát triển Thủy văn nước ñất 1.1.2 Các thành tạo hệ ñịa chất chứa nước 1.1.3 Phân loại nước ñất 1.2 Nước ngầm 1.2.1 Khái niệm nước ngầm 1.2.2 Điều kiện cung cấp ñộng thái nước ngầm 1.2.3 Lưu vực nước ngầm 1.2.4 Phân bố nước ngầm Việt Nam 1.3 Tác ñộng người ñối với môi trường ñất nước 1.3.1 Khai thác tài nguyên 1.3.2 Sử dụng hóa chất 1.3.3 Sử dụng nhiên liệu 1.3.4 Đô thị hóa 1.3.5 Nguyên nhân khách quan 1.4 Thực trạng ô nhiễm môi trường ñất nước Việt Nam 1.4.1 Môi trường ñất 1.4.2 Môi trường nước Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH TRUYỀN CHẤT 2.1 Mô hình toán dòng nước ngầm 2.1.1 Giới thiệu Dòng nước ngầm phạm vi tầng chứa nước quan trọng hàng ñầu vấn ñề ta nghiên cứu Trong lĩnh vực ñịa kỹ thuật ta quan tâm ñến khả lỗ rỗng ñất vận chuyển biến ñổi chất ô nhiễm Vậy ta ñi nghiên cứu ñịnh luật tổng quát dòng nước lỗ rỗng cần ñể hiểu vận chuyển chất ô nhiễm ñất vận chuyển chất ô nhiễm dạng hòa tan trộn lẫn dòng thấm 2.1.2 Phương trình ñạo dòng thấm bão hòa Ta tiến hành dùng ñịnh luật Darcy khái niệm thấm ñể phát triển phương trình toán học ñạo trình bão hòa Khi biểu thị toán học phương trình (2.1) trở thành   ∂ ∂ ∂      ρVx − ∂x ( ρVx ) − ρVx +  ρVy − ∂y ( ρVy ) − ρVy +  ρVz − ∂z ( ρVz ) − ρVz   ∂ ∂ ∂ ( ρVx ) − ( ρVy ) − ( ρVz ) ∂x ∂y ∂z Hay Với ρ- dung trọng chất lỏng; Vx; Vy; Vz: vận tóc dòng thấm theo hướng x,y,z Kết hợp với ñịnh luật Darcy ñể viết thành phần vận tốc với thể áp lực ñược biểu diễn theo cột nước thủy tĩnh h: ∂  ∂h  ∂  ∂h  ∂  ∂h  ∂h  kx  −  ky  −  kz  = ρSs ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂z  ∂z  ∂t Footer Page of 126 (2.5) Header Page of 126 Trong ñó: kx, ky, kz - hệ số thấm theo phương x,y,z tương ứng; phương trình (2.5) loại trừ ρ biến ñổi thành phần vận tốc lớn nhiều biến ñổi ρ theo tọa ñộ không gian Điều cho phép loại bỏ thành phần Vx( ∂ρ / ∂x ), Vy( ∂ρ / ∂y ) Vz( ∂ρ / ∂z ), vế trái mở rộng nguyên tắc chuổi ∂ h ∂ h ∂ h Ss ∂h + + = ∂x ∂y ∂z k ∂t (2.6) 2.2 Khái niệm chế vận chuyển chất ô nhiễm môi trường ñất nước 2.2.1 Khái niệm 2.2.1.1 Vật ô nhiễm Vật ô nhiễm: vật chất nhiễm vào nước làm không giảm tính sử dụng nước cho mục ñích thông thường ñể uống, chuẩn bị thúc ăn, tắm rửa, vui chơi giải trí làm lạnh 2.2.1.2 Ô nhiễm nguồn nước Ô nhiễm nguồn nước: thay ñổi tính chất vật lý, hóa học, thành phần sinh học nước, vi phạm tiêu chuẩn cho phép (Luật TN nước số 08/1998/QH10) 2.2.2 Cơ cấu vận chuyển lan truyền chất ô nhiễm ñất Các yếu tố chi phối di cư chất gây ô nhiễm ñược xem xét ñiều kiện trình vận chuyển trình suy giảm Các trình vận chuyển biểu diển phương trình toán học dựa ñịnh luật dòng chảy Những phương trình ñược kết hợp thành phương trình cân khối lượng với trình gây suy giảm chất gây ô nhiễm, tức phương trình vi phân chung cho di chuyển Footer Page of 126 Header Page of 126 chất gây ô nhiễm Qúa trình vận chuyển nước ngầm bao gồm: bình lưu (advection), khếch tán (diffusion), phát tán (dispersion), hấp thụ (adsorption) phản ứng hóa học phân rã phóng xạ Hai trình vận chuyển bình lưu phân tán (Hình 2.1) 2.2.2.1 Quá trình bình lưu 2.2.2.2 Quá trình khuếch tán phân tán Quá trình trao ñổi chất ñất khuếch tán ñược mô tả Định luật Fick thứ nhất: J = − D * dC dx (2.8) Trong ñó C: nồng ñộ chất hòa tan (M/L3) D*: hệ số khuếch tán môi trường ñất(L2/T) dC/dx: gradient nồng ñộ, âm theo hướng khuếch tán 2.2.3 Quan hệ tương ñối bình lưu phân tán qua lớp dải chắn 2.3 Mô hình hóa vật ô nhiễm theo dòng thấm 2.3.1 Cơ cấu lan truyền khối Hình 2.6: Sơ ñồ trình ‘ pha loãng” vật ô nhiễm dọc theo ñường di chuyển mặt ñất theo Neolson Cherry Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 2.3.2 Phương trình chủ ñạo cho vận chuyển khối  ∂ 2C ∂C   ∂ C ∂C   ∂ 2C ∂C  r ∂C − Vz  Dx − Vx  + D y − V y  +  DZ ± = ∂x   ∂y   ∂z  n ∂t ∂x ∂y ∂z  (2.17) Ở ñây ta giả thiết ñộ rỗng môi trường số theo thời gian không gian Theo hướng, phương trình (2.17) biến ñổi thành phương trình phân tán – khuếch tán (ADE): Dx ∂ 2C ∂C r ∂C − Vx ± = ∂x n ∂t ∂x (2.18) 2.3.3 Phương trình phân tán - khuếch tán cho trường hợp vận chuyển khối có hút bám bề mặt phân hủy Khi trình lan truyền khối bao gồm phân hủy phóng xạ, phân hủy sinh hóa thủy phân trường hợp r= d (nC ) = −λnC , λ: dt tốc ñộ phân hủy bậc [T-1] Bây phương trình ADE trở thành Dx ∂ C V x ∂C λC γ ∂C − − + = R ∂x R ∂x R R ∂t (2.23) 2.4 Dòng thấm vận chuyển qua dải chắn 2.4.1 Dòng thấm qua vật chắn Ta ñơn giản dải chắn lớp ñất chắn nằm lớp nền, dùng ñịnh luật Darcy ñể tính lưu lượng thấm Vận tốc lỗ rỗng qua dải chắn Va cựa ñại ñiều kiện bão hòa hoàn toàn, vậy: Va = k si n (2.24) Trong ñó: ks: ñộ dẫn thủy lực bão hòa dãi chắn [L/T] i: gradien thủy lực n: ñộ rỗng dải chắn Khi ñó thời gian chuyển qua dải chắn t tính theo: Footer Page 10 of 126 10 Header Page 12 of 126 CHƯƠNG : PHÂN TÍCH BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PTHH 3.1 Khái quát chung phần tử hữu hạn 3.2 Nội dung phương pháp PTHH Phương pháp PTHH phương pháp ñể giải gần ñúng phương trình vi phân ñạo hàm riêng thay phải tìm nghiệm dạng giải tích hàm, ta tìm trị số hàm ñạo hàm (tùy theo yêu cầu cần thiết) số hữu hạn ñiểm miền xác ñịnh Vị trí số lượng ñiểm tính người tính qui ñịnh Các phần tử ñược xem nối với ñiểm nút (khi dùng phần tử thanh) ñỉnh phần tử (khi dùng phần tử phẳng khối) Các ñiểm ñó gọi chung nút phần tử Trong phạm vi phần tử, giả ñịnh hàm xấp xỉ với hàm phải tìm (ví dụ toán vận chuyển chất ô nhiểm nồng ñộ chất theo tọa ñộ) C={C} Với: : hàm nội suy (hàm dạng) {C}: vector nồng ñộ nút 3.3 Ứng dụng phương pháp PTHH học chất lỏng 3.3.1 Phương trình dòng chảy vận chuyển Phương trình dòng thấm bão hòa (2.5) ∂  ∂h  ∂  ∂h  ∂  ∂h  ∂h  kx  −  ky  −  kz  = ρSs ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂z  ∂z  ∂z Phương trình dòng thấm không bão hòa Footer Page 12 of 126 (3.1) 11 Header Page 13 of 126 ∂  ∂ψ  ∂  ∂ψ  K x (ψ )  −  K y (ψ ) ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂  ∂ψ  ∂ψ  −  K z (ψ )  = C (ψ ) ∂z  ∂t  ∂z  Phương trình vận chuyển chất tan (2.17)  ∂ 2C ∂C   ∂ C ∂C   ∂ C ∂C  r ∂C D − V + D − V +  DZ − Vz ± = x y y  x    2 ∂x   ∂y   ∂z  n ∂t ∂x ∂y ∂z  3.3.2 Điều kiện biên toán 3.3.2.1.Cột nước: ñiều kiện biên ñược mô cách thiết lập vị trí liên quan với có giá trị bằng: H(x,y,z)=Ho Cột nước ñại diện cho nguồn nước cung cấp vô tận 3.3.2.2 Lưu lượng: ñược xác ñịnh cách ñạo hàm cột nước ngang qua biên: qx = ∂H = constant ∂x Điều kiện biên ñược sử dụng ñể mô tả dòng chất tan bề mặt nước, nước nhảy thấm … 3.3.2.3 Nồng ñộ: ñối với biên này, dòng chảy ñi ngang qua ñược tính toán từ ñiều kiện biên cột nước có giá trị: ∂H + aH = C ∂x Với α C số Chẳng hạn nước rò rỉ từ dòng sông, mô hình hóa loại ñiều kiện biên 3.3.3 Các bước giải toán theo phương pháp PTHH Trình tự ñược tóm tắt theo sơ ñồ: Chọn ẩn số, chia kết cấu thành phần tử Chọn hàm xấp xỉ Footer Page 13 of 126 12 Header Page 14 of 126 Xây dựng phương trình phần tử Ghép phần tử Xây dựng hệ phương trình với ẩn nút Khai thác kết 3.4 Phân tích phương pháp PTHH ñối với toán truyền chất ô nhiểm môi trường thấm 3.4.1 Sơ ñồ tính toán 3.4.2 Hệ tọa ñộ, hàm nội suy 3.4.3 Phương trình 3.4.3.1 Phương trình cho dòng thấm Phương trình cho dòng thấm theo phương pháp PTHH là: ∫ [B] [C ][B]dv{H }+ ∫ λ T v (3.18) N T N dv{H }t = q ∫ N dA v T A [B]: ma trận gradient Với: [C]: ma trận hệ số thấm {H}: vector cột nước nút phần tử λ=mwλw T = [M]: ma trận khối lượng Dạng viết tắt phương trình PTHH [K]{H}+[K]{H},t ={Q} (3.21) Phương trình (3.21) phương trình PTHH tổng quát cho dòng thấm Đối với dòng thấm ổn ñịnh, cột nước ban ñầu không thay ñổi theo thời gian ñó ta bỏ qua thành phần [K]{H},t Phương trình PTHH trở thành: Footer Page 14 of 126 [K]{H}={Q} (3.22) Header Page 15 of 126 13 3.4.3.2 Phương trình cho trình vận chuyển chất ô nhiễm: PTHH dạng rút gọn: [K1]{C}+[K2]{C},t={Q}{K1}{C}+ K2}{C},t=Q (3.31) Với: {K1}: ma trận phần tử {K2}: ma trận dung tích phần tử {Q}: Dòng chất khối ñi vào ñi phần tử 3.4.4.1 Bài toán thấm Giải phương trình phần tử hữu hạn ñể cho việc phân tích chuyển tiếp hàm theo thời gian {H} theo t ta dùng phương pháp gần ñúng khác: ω∆t[K] + [M]{H1} = ∆t((1− ω){Q0} + ω{Q1}) + ([M] − (1− ω)∆t )[K]{H0} (3.32) Sử dụng phương pháp gần ñúng Backward Different ñặt ω=1, ñó (3.32) trở thành ∆t [K ] + [M ]{H } = ∆t{Q0 } + [M ]{H } Để giải phương trình ta phải biết giá trị cột nước ban ñầu, nói chung ñiều kiện biên ban ñầu ñưa vào ñể giải tiếp bước thời gian 3.4.4.2 Bài toán lan truyền chất Đối với phương trình PTHH phương trình vận chuyển nồng ñộ C hàm phụ thuộc thời gian C(t) Giải toán ta dùng phương pháp sai phân hữu hạn gần ñúng Phương trình PTHH viết dạng sai phân có dạng: ω∆t [K1 ] + K1{C1} = ∆t ((1 − ω ){Q0 } + ω{Q1}) + (K − (1 − ω )∆t )[K ]1{C0 } (3.34) Footer Page 15 of 126 14 Header Page 16 of 126 Để giải phương trình (3.34) ta cho nồng ñộ nút ñầu phần tử ñầu thời ñoạn giải tìm ñược nồng ñộ cuối thời ñiểm Trong trường hợp nồng ñộ không ñược thiết lập trước ta cho CHƯƠNG : ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEO-SLOPE ĐỂ TÍNH BÀI TOÁN VẬN CHUYỂN CHẤT Ô NHIỄM 4.1 Hiện trạng bãi rác Khánh Sơn 4.1.1 Khu chôn lấp rác Hiện tại, bãi rác Khánh Sơn có hộc chứa rác, ñó hộc 1-4 ñược xây dựng năm 1992 với tổng diện tích 4,5ha, hộc sâu 4-5m, thành ñáy hộc ñược ñầm kỹ ñắp lớp ñất sét, hộc ñược ngăn cách kè ñất bề mặt rộng 2,5-3,0m, ñộ dốc taluy 1:1 Năm 1996 bãi rác mở rộng diện tích lên 9,8 ha, ñó xây dựng thêm hộc rác hộc ñến hộc hồ xử lý nước rác (diện tích khoảng ha) Mỗi hộc rác sâu 4-5m ngăn cách bờ kè ñất kết cấu tương tự hộc rác cũ) ñầy ñủ hệ thống giao thông nội bãi, mương thoát nước mưa, kè, nhà làm việc Trong trình ñổ rác hộc số không chứa rác mà làm hồ thu nước rỉ rác (hồ số 1) ổn ñịnh nước rỉ trước chảy vào hệ thống xử lý nước rỉ rác hồ hồ 4.1.2 Hệ thống tách nước mưa Từ năm 1996, bãi rác ñược cải tạo xây dựng mương thoát nước mưa phía Bắc –Tây Bắc bãi rác ñể dẫn nước mưa từ sườn núi hồ Cà Na, Song Chầu chảy vào khe Thanh Khê, không cho nước mưa chảy qua bãi rác Hiện tại, hệ thống mương bao quanh bên bãi rác phía chân núi sử dụng ñược, nhiên trình ñóng bãi có Footer Page 16 of 126 15 Header Page 17 of 126 thiết kế thêm hệ thống mương thoát nước mưa bên bãi (dưới chân taluy) Chân tường rào phía bắc bãi rác (vị trí giáp với sườn núi) ñang chứa chất thải vệ sinh với ñộ ẩm cao Quá trình xử lý chủ yếu học sinh học tự nhiên kết hợp bổ sung chế phẩm sinh học Bảng 4.2 KQ phân tích chất lượng nước rỉ rác Bãi rác Khánh Sơn TCVN STT Chỉ tiêu Đơn vị 7733:2007 QCVN 09 : 2008/BTNMT Kết ño ñạc Ngày 05/03/10 (Cột B) M1 M2 COD mg/l 300 1.917 780 N tổng mg/l 60 15 565 340 * Ghi chú: - M1: mẫu nước rỉ rác trước vào hệ thống xử lý - M2: mẫu nước rỉ sau xử lý trước thải môi trường Nguồn: Công ty MTĐT Tp Đà Nẵng 4.2 Áp dụng phần mềm Geo-slope ñể tính toán vận chuyển chất ô nhiễm môi trường ñất nước 4.2.1 Tài liệu tính toán 4.2.1.1 Vị trí ñịa lý ñặc ñiểm tự nhiên Bãi rác Khánh Sơn nằm chân núi Khi Đa – Thôn Khánh Sơn – Phường Hoà Khánh - Quận Liên Chiểu – Tp Đà Nẵng, cách trung tâm Thành phố khoảng 15km phía Tây Ba mặt (Tây bắc, Tây nam, Đông nam) bãi rác ñược bao quanh ñồi núi cao Phước Tường, An Ngãi, Núi Sọ, lại phía Footer Page 17 of 126 16 Header Page 18 of 126 Đông bắc phẳng ñường giao thông từ Thành phố dẫn vào bãi rác Các ñỉnh núi xung quanh bãi rác có ñộ cao tuyệt ñối từ 324m365m tạo thành dãy với sườn dốc thoai thoải Phía Bắc bãi rác mương kè ñá, giáp sườn núi doanh trại quân ñội, phía Nam giáp khu kho Ban quản lý H84, phía Tây giáp khe suối chân ñồi (Vị trí bãi rác thể hình 4.1) 4.2.1.2 Địa hình 4.2.1.3 Địa chất công trình Cấu trúc ñịa tầng sau: Lớp lõi sét, lớp sét có ñôi chỗ lẫn dăm sạn với bề dày tối ña lên ñến 5m, chỗ mỏng có chiều dày 2m Tiếp theo lớp bán phong hóa lớp ñá phiến tươi hạt mịn, phân lớp mỏng có màu xám, xám sẫm với ñộ thẩm thấu Tiếp ñá phiến thạch anh – Biofit (mica) xen kẽ phiến thạch anh – plafioclas biofit, ñá phiến thạch anh – xerixit Hệ số thấm ñất ñây khoảng 2,5.10-8 m/s Lớp sét có màu vàng, vàng nhạt, xám trắng màu xám ñen lẫn chất hữu Lớp sét có lẫn dăm sạn, hạt thô tăng theo chiều sâu Độ gắn kết sét sét không ñồng ñều theo diện phân bố Do ñặc ñiểm cấu tạo biến ñổi nên ñặc ñiểm sét thay ñổi từ rắn ñến dẻo nhão (lớp phủ trên) Sét sét có cấu tạo chủ yếu hạt mịn, hạt ñều nên mang tính chất ñặc trưng ñộ thẩm thấu (k = 4,3.10-6 m/s) 4.2.1.4 Địa chất thủy văn Do cấu trúc ñịa chất ñơn ñiệu, rõ yếu Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 17 tố nếp uốn, khe nứt, ñứt gãy, phay trượt … nên ñặc ñiểm ñịa chất thủy văn khu vực nghiên cứu ñơn giản Tuy vậy, ñược phản ánh qua số dòng chảy mang tính chất ñịa phương, bao gồm: Dòng chảy chính, chảy theo hướng Nam – Bắc Dòng chảy phụ, chảy theo hướng từ Đông Nam lên Tây Bắc Hai dòng chảy phân bố cách khoảng không lớn chúng hội tụ phía Tây Bắc khu vực bãi rác chảy vào dòng Thanh Khê Hai dòng chảy chủ yếu hoạt ñộng mạnh vào mùa mưa, mùa khác mực nước thấp, chí có thời kỳ khô cạn Mùa mưa kéo dài không lâu có ảnh hưởng lớn ñến bào mòn, xâm thực ñồi núi Điển hình rửa trôi lớp ñệ tứ xuống vị trí thấp tạo nên lớp phủ ñệ tứ tái sinh có thành phần ña dạng Mực nước ngầm xuất nông thay ñổi từ vài tất ñến mét 4.2.2 Phân tích ô nhiễm môi trường ñất nước theo phần mềm CTRAN/W5 4.2.3 Kết tính toán 4.2.3.1 Kết Với số liệu ñã có ta tiến hành tính thấm phần mềm SEEP/W (xem phụ lục 1) sau ñó ghép ñôi với CTRAN/W ñể tính di trú bình lưu, khuếch tán hạt ô nhiễm Đối với toán theo dõi hạt ta xem di trú hạt tô màu vùng ô nhiễm (Phụ lục 2) Đồng thời ta chọn ñiểm dọc theo ñường di trú hạt ñể xem thời gian, khoảng cách hạt ñi tới Footer Page 19 of 126 18 Header Page 20 of 126 ñiểm ñó, vận tốc trung bình ñiểm ñó tọa ñộ hạt Việc tính toán theo dõi hạt ta xác ñịnh ñược nơi mà phần tử chất ô nhiểm kết thúc khoản thời gian hạt ñến vị trí có ích cho việc phân ñịnh ñường cong dẫn dòng chùm chất gây ô nhiễm từ nguồn biên Hình 4.1 : Kết toán thông tin hạt Đối với toán bình lưu - phát tán cho ta biết: Nồng ñộ vùng ô nhiễm, Tạo ñường ñẳng trị, hiển thị vector vận tốc, biểu thị hướng dòng thấm (ñược tính SEEP/W) Hình 4.2: KQ toán Advec-Disper: ñường ñẳng trị, hiển thị vector vận tốc, biểu thị hướng dòng thấm Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 19 Hình 4.3: Kết toán Advc-Disper: tích tụ khối - Hiển thị lưu khối mặt cắt xác ñịnh Nhấp nút phần tử ñể hiểm thị thông tin số khối tích tụ phần tử vẽ ñồ thị kết tính toán 4.2.3 Phân tích kết Với thứ tự hạt từ từ bên trái bãi rác biên tên số hạt chất ô nhiễm., kết ñược ñại diện số hạt thể bảng 4.3 trang 66 Tại ñây tác giả ñại diện phân tích hạt hạt số (kết hình vẽ xem phụ lục 2): - Trong lớp thứ 1: qua thời gian 4.861.106 s (tương ứng với1,8 tháng) hạt ñi ñược 0,49m với tốc ñộ trung bình 1,01.10-7 m/s Footer Page 21 of 126 20 Header Page 22 of 126 - Qua ñến lớp ñất thứ ñến bước thời gian 8,655.106 s (tương ứng với 3.3 tháng) hạt ñi ñược 0,84m với tốc ñộ trung bình 9,71.10-9 m/s - Kết thúc hết lớp thứ bước thời gian 1,74.107 s (tương ứng với 3.3 tháng) lúc hạt ñi ñược 1,64m với tốc ñộ trung bình 9,71.10-9 m/s - Trong lớp thứ hạt ô nhiễm ñi với vận tốc trung bình thay ñổi từ 1,23.10-7 m/s 1,52.10-7 m/s ñến bước thời gian 1.27.108s (tương ứng với 48.9 tháng hay 4.08 năm) hạt ñến biên tính toán Ở ñây kết hợp với phần ta xác ñịnh ñược nồng ñộ ñây 1.535.1011 mg/l Qua ñây ta nói qua khoản thời gian ñã vận hành bãi rác ñã dư thời gian ñể tất chất gây ô nhiễm ngấm vào lòng ñất qua dòng nước ngầm ñồng thời vận chuyển sâu vào khu vực khu dân cư trạng thực tế chứng minh cho ñiều Từ kết trường hợp tính toán chất ô nhiễm trường hợp giả ñịnh thể phụ lục ta ñược kết nồng ñộ chất ô nhiễm qua trình bình lưu phân tán Qua trường hợp tính toán chất ñại diện chất COD (kết tháng năm 2010 công ty Đô thị môi trường thành phố Đà Nẵng) nơi dân cư ñang sống chất ô nhiễm ñiều mức cho phép QCVN 09:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm Ngoài có trường hợp tính toán xem xét chất thấm Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 21 vật liệu lớp chặn (vải ñịa kỹ thuật), bỏ qua trình bình lưu giả thiết có trình phân tán khống chế vận chuyển chất rửa lũa Nếu bỏ qua bình lưu dẫn ñến sai số ñánh gia không thận trọng trình rửa lũa dòng hóa chất qua lớp sét lót dày 1m có ñộ dẫn thủy lực khoảng 10-8 m/s không hình thành bình lưu vận chuyển khối vận tốc trung bình 0,006 m/năm Trong hình thấy không tác ñộng nồng ñộ lớp lót lớn có xem xét tượng bình lưu gradien nồng ñộ (khống chế dòng rửa lũa) ñáy lớp lót lớn Nói chung, vận tốc thấm tăng lên với tất yếu tốt khác giữ không ñổi nồng ñộ lớp lót dòng rời lớp lót tăng lên Footer Page 23 of 126 22 Header Page 24 of 126 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ liệu thu thập ñược, tác giả tiến hành tính toán xác ñịnh phạm vi vùng nước ngầm ô nhiễm bãi rác Khánh Sơn gây ra, ñưa kết luận: nhiều hộ gia ñình nằm vùng nước ngầm có nồng ñộ chất ô nhiễm vượt qui ñịnh cho phép Vì vậy, nguy hiểm hộ gia ñình khai thác nước ngầm làm nước sinh hoạt mà không qua xử lý Bộ phần mền Geoslope Canada dùng ñể phân tích thiết kế ñịa kỹ thuật ưu việt Nó gồm nhiều mô ñun chương trình mô ñầy ñủ yếu tố tác ñộng vào công trình nhiều phương pháp khác Đặc biệt, ta kết nối hai mô ñun SEEPW CTRANW ñược xây dựng phương pháp phần tử hữu hạn, giải toán thấm vận chuyển chất ô nhiễm từ ñơn giản ñến phức tạp, có ñộ xác cao Mặt khác, thiết kế hệ chứa chất thải có hai chức quan trọng ngăn chặn hay giảm tối thiểu vận chuyển chất ô nhiễm vào môi trường ñất nước ngầm xung quanh ñồng thời trì tính toàn vẹn kết cấu suốt thời gian làm việc cần thiết Yêu cầu thứ nên áp dụng nguyên lí lan truyền vận chuyển khối, yêu cầu thứ hai ñòi hỏi việc áp dụng khía cạnh ñịa kỹ thuật, chủ yếu ổn ñịnh mái dốc nguyên lý cố kết Hai yêu cầu không trọng tâm ñể xác ñịnh vị trí kết cấu hệ chứa chất thải mà liên hệ mật thiết với thành phần khác lớp lót ñáy, hệ tiêu thoát nước… Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 23 Để ñáp ứng yêu cầu thứ cần phải ñặt giải vấn ñề sau:Tốc ñộ ngấm vào vật liệu phải nào;Tỷ lệ ngấm qua lớp chắn nhiều hay ít; Lượng chất lỏng tồn dãi chắn bao nhiêu? Còn việc thỏa mãn yêu cầu thứ hai liên quan ñến hệ số ñánh giá ñánh giá hệ số an toàn chống lại phá hoại mái dốc hệ chứa tính toán lún Đối với kịch ñể thiết kế bãi rác hay bể chứa chất thải ñảm bảo ñộ xác cao tính toán thiết kế vận hành, cần quan tâm vấn ñề sau: - Cân nước hệ chứa chất thải: tổng lượng nước rửa lũa tạo hệ chứa chất thải hàm số lượng nước ngầm vào hệ lượng chất lỏng tạo chất thải Lượng nước ngấm vào phụ thuộc vào cường ñộ trình khí hậu thủy văn, chủ yếu mưa, dòng chảy mặt lượng bốc - Bài toán thu gom chất rửa lũa lớp lót toán thấm toán kết hợp tách rời riêng Kiến nghị Về lâu dài cần thiết ñưa dân cư xa khu vực bãi rác khỏi vành ñai ô nhiễm Trước mắt chưa thể di dân cần thiết phải có dự án nước cho khu dân cư khu vực vùng bãi rác Trồng xanh phù hợp ñể giảm thiểu ô nhiễm xuống nguồn nước ngầm ñồng thời chúng có tác dụng tốt ñiều hòa cải thiện khí hậu Nước rỉ rác (NRR) thành phần phức tạp, số COD, BOD, hàm lượng cặn, kim loại nặng ñều cao Khí hậu vùng Footer Page 25 of 126 24 Header Page 26 of 126 khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều khiến nồng ñộ NRR không ổn ñịnh nên phải áp dụng công nghệ xử lý ñiều chỉnh theo ngày tất ñã ñược nghiên cứu cẩn thận, chi tiết công ñoạn mô hình cho mùa Ngoài theo ñịnh hướng xã hội cần nâng cao ý thức suy nghĩ ñến hành ñộng bảo vệ môi trường người dân vấn ñề thải rác hộ gia ñình ñến việc tổng thể khu vực hay tiến xa trái ñất xanh Hướng phát triển ñề tài Trong nghiên cứu sử dụng mô hình ñể dự báo nồng ñộ chất ô nhiễm lan truyền chưa minh chứng rõ ràng cho tượng khuếch tán, phân rã phóng xạ hấp thụ nên chưa phản ánh hết ñược thực tế Đồng thời thiết kế tính toán ô nhiễm cần xét ñến ổn ñịnh mái dốc ñặc biệt với xu hướng làm dãi chắn vải ñịa kỹ thuật nên cần kiểm tra mặt vải ñịa kỹ thuật ñất có làm phá vỡ cục hay hệ thống công trình Là kịch cho miền tính toán thực tế mô hình hai chiều; khảo sát ñộ nhạy thông số mô phân bố ñịa chất khác theo ñộ sâu, chế ñộ khai thác nước ngầm khác nhau, lan truyền chất ô nhiễm nước ngầm có công trình khai thác Cần nghiên cứu mô với ñiều kiện biên phù hợp với thực tế như: mực nước bãi rác thay ñổi theo thời gian, nồng ñộ chất ô nhiễm xâm nhập ñáy hố thay ñổi theo thời gian, mùn hóa rác thải ảnh hưởng ñến thấm lan truyền chất ô nhiễm Footer Page 26 of 126 ... ”NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC NGẦM Ở BÃI RÁC KHÁNH SƠN” nhằm ñáp ứng yêu cầu trước mắt tạo sở cho nghiệp bảo vệ Tài nguyên môi trường nước tương lai vùng xã Khánh Sơn. .. cho công việc thiết kế bãi rác thải công trình chứa chất ô nhiễm Phạm vi nghiên cứu ñề tài Nghiên cứu trình vận chuyển vật ô nhiễm môi Footer Page of 126 Header Page of 126 trường nước ngầm. .. vùng nước ngầm ô nhiễm bãi rác Khánh Sơn gây ra, ñưa kết luận: nhiều hộ gia ñình nằm vùng nước ngầm có nồng ñộ chất ô nhiễm vượt qui ñịnh cho phép Vì vậy, nguy hiểm hộ gia ñình khai thác nước ngầm