Giới thiệu một số phương pháp tăng cường bổ sung nước dưới đất từ nguồn nước mưa và nước mặt khả năng áp dụng ở vùng đồng bằng ven biển nam trung bộ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI BAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HỘI NGHỊ NCKH SINH VIÊN NĂM 2012 http://www.wru.edu.vn BÁO CÁO NCKH SINH VIÊN-NĂM 2012 “GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG BỔ SUNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI BAN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HỘI NGHỊ NCKH SINH VIÊN NĂM 2012

http://www.wru.edu.vn

BÁO CÁO NCKH SINH VIÊN-NĂM 2012

“GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG BỔ SUNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ NGUỒN NƯỚC MƯA VÀ NƯỚC MẶT KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN

NAM TRUNG BỘ ”

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Đỗ Tiến Khoa Sinh viên thực hiện: Bùi Xuân Khoa Lớp: S11- 50 CTN – Chuyên ngành Cấp Thoát Nước Trường Đại Học Thủy Lợi

TP HỒ CHÍ MINH: 06 – 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 1 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

MỤC LỤC 1 Đặt vấn đề

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

3 Phương pháp nghiên cứu

4 Phạm vi nghiên cứu

NỘI DUNG THỰC HIỆN:

I CÁC ĐIỀU KIỆN TÍCH TRỮ NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ NƯỚC MƯA:

1 Các điều kiện lý tưởng để thu gom nước mưa

2 Các khía cạnh cần cân nhắc khi tính toán thiết kế bổ cập nước dưới đất từ nước mưa và nước mặt

3 Các vùng có tiềm năng bổ cập

II CÁC PHƯƠNG PHÁP BỔ CẬP NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ NƯỚC MƯA VÀ NƯỚC MẶT:

1 Bổ cập nước dưới đất bằng các phương pháp trực tiếp:

1.1 Các phương pháp ép nước lỗ khoan, hầm mỏ

1.1.1 Ép nước qua lỗ khoan và hầm mỏ tự nhiên

1.1.2 Sử dụng các lỗ khoan ép nước

1.1.3 Bổ cập nước dưới đất trực tiếp bằng nguồn nước mưa dư thừa

1.1.3.1 Bổ cập nước mưa cho nước ngầm tại khu vực đô thị

a Xây dựng các hố bổ sung nước mưa

b Hầm bổ cập thẳng có giếng phun

2 Các phương pháp bổ sung gián tiếp nước dưới đất

III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG PHÁP BỔ SUNG NHÂN TẠO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẠI CÁC ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN NAM TRUNG BỘ

1 Các yếu tố khí hậu và thủy văn

1.1 Đặc điểm khí hậu

1.2 Đặc điểm thủy văn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 2 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

2 Các yếu tố địa hình

3 Các yếu tố địa chất - địa chất thủy văn

3.1 Các yếu tố địa chất

3.2 Các yếu tố địa chất thủy văn:

3.3 Các yếu tố khác

IV LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG PHÁP BỔ SUNG NHÂN TẠO NƯỚC DƯỚI ĐẤT CHO CÁC ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN NAM TRUNG BỘ

1 Vùng đá gốc nứt nẻ

2 Vùng đồng bằng ven sông

3 Vùng các đồng bằng ven biển

KẾT LUẬN:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 3 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG BỔ SUNG

NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ NGUỒN NƯỚC MƯA VÀ NƯỚC MẶT

KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN NAM TRUNG BỘ

GVHD: Th.S Đỗ Tiến Khoa SVTH: Bùi Xuân Khoa Chuyên ngành Cấp Thoát Nước Trường Đại Học Thủy Lợi

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm vừa qua cùng với sự đô thi hóa là vấn đề bê tông hóa cũng đang xảy ra ở nhiều thành phố lớn Vấn đề sử dụng nước ở các đô thị cũng đang là vấn

đề bức thiết bởi tài nguyên nước được đánh giá không phải là tài nguyên vô hạn Vấn

đề cấp nước và sử dụng nước an toàn đang được quan tâm hơn bao giờ hết Bài toán cấp nước lúc này không phải là chỉ lấy nước tại nguồn xử lý và đem ra sử dụng mà vấn

đề đặt ra ở chỗ lấy nước rồi cần phải bổ sung nước vào nguồn thì vấn đề cấp nước mới thực sự an toàn và hiệu quả

Hiện nay nguồn nước lấy làm nước thô cấp cho nguồn cũng có những lựa chọn phong phú, nhưng vấn đề quan tâm nhất hiện nay là nguồn nước thô lấy từ nguồn nước ngầm Với quá trình sử dụng nước ngày càng tăng, nhiều hộ gia đình hay các công ty cấp nước đang sử dụng các giếng khoan tập trung hay giếng lẻ để lấy nước cấp cho sinh hoạt, điều đó làm cho nguồn nước dưới đất bị cạn kiệt hoặc ô nhiễm gây ra những hậu quả nghiêm trọng, nhất là thay đổi chế độ địa chất thủy văn của nền đất cũng như gây ra tình trạng ô nhiễm nước và thiếu hụt nước trong tương lai

Đề tài này dừng lại ở việc phân tích và giới thiệu các điều kiện để tích trữ và một số phương pháp bổ cấp nước dưới đất bằng nguồn nước mặt và quan tâm nhất ở đây và vấn đề bổ cập nước dưới đất từ nguồn nước mưa

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài thực hiện nhằm phân tích và giới thiệu một số phương pháp bổ cập nguồn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 4 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

nước ngầm là điều kiện, tiền đề để đi sâu hơn vào nghiên cứu và lựa chọn được phương pháp bổ cập nước dưới đất thích hợp tại mỗi địa phương tùy thuộc vào địa hình, điều kiện khí tượng, địa chất và địa chất thủy văn Đề tài cũng nêu lên một số điền kiện có thể ứng dụng để bổ cập nước dưới đất cho khu vực ven biển Nam trung

bộ, nơi mà nguồn nước mặt thường xuyên khan hiếm cũng như nguồn nước ngầm có

độ nhiễm mặn cao

- Tận dụng nguồn nước sông hồ làm nước thô để bổ cấp cho nguồn nước ngầm khi các biện pháp bổ cập tự nhiên không đáp ứng đủ nhu cầu khai thác nước cấp của con người

- Kiểm soát xâm ngập mặn tai những vùng ven biển, tăng cường dòng chảy trên sông, giảm dòng chảy mặt và xói mòn đất, tận dụng nguồn nước mưa, nước lũ lụt để giảm khả năng phá hoại của chúng và kiểm soát sụt lún mặt đất

- Cải thiện chất lượng nước trong các tầng chứa nước

- Cải thiện lớp phủ thực vật

- Nâng cao mực nước trong các giếng khai thác đã bị khô

- Bổ cập nguồn nước ngầm từ nguồn nước mặt cũng là phương pháp tích trữ nước

mà không tốn diện tích chứa đựng trên bề mặt, bên cạnh đó lại giảm được khả năng nhiễm bẩn của nguồn nước mặt do quá trình thấm lọc qua các lớp vật liệu lọc tự nhiên qua các tầng địa chất

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Đề tài được thực hiện dựa trên việc tiếp cận và phân tích những tài liệu từ sách báo, tạp chí có liên quan và xuất phát từ những ý tưởng cá nhân dựa trên những nguyên tắc vận động của nguồn nước

4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài không thực hiện trên một vị trí địa lý hay không gian hoặc thời gian nào, mà chỉ phân tích, đánh giá và giới thiệu các phương pháp bổ cập nguồn nước ngầm, từ đó dựa vào điều kiện địa lý tự nhiên, khí tượng, điều kiện địa chất, điều kiện địa chất thủy văn, để chọn ra được phương pháp thực hiện tối ưu cho mỗi vùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 5 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

NỘI DUNG THỰC HIỆN

I CÁC ĐIỀU KIỆN TÍCH TRỮ NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ NƯỚC MƯA

1 Các điều kiện lý tưởng để thu gom nước mưa

- Nơi có lượng mưa bình quân hằng năm cao, khu vực hay bị bão, lũ mà không đủ không gian để xây các bể chứa trên mặt, đặc biệt đối với vùng đô thị

- Mực nước nằm đủ sâu thường là lớn hơn 8m và có sẵn không gian ngầm

- Địa tầng có tính thấm nằm nông hoặc sâu trung bình

- Nước dưới đất có chất lượng kém, và mục đích đặt ra là phải cải tạo chất lượng

nước

- Nơi có thể có sự xâm nhập của nước mặt, đặc biệt các vùng ven biển

- Tốc độ bốc hơi từ các khối nước mặt là cao

2 Các khía cạnh cần cân nhắc khi tính toán thiết kế bổ cập nước dưới đất từ nước mưa và nước mặt

- Đặc điểm ĐCTV của vùng, bao gồm bản chất và qui mô tầng chứa nước, lớp đất phủ, địa hình, độ sâu mực nước ngầm, đặc điểm hóa học của nước dưới đất

- Nguồn nước để bổ cập cho nước dưới đất đây là một trong những đòi hỏi đầu tiền để bổ cập cho nước dưới đất, được đánh giá dưới dạng dòng chảy mặt dư thừa theo mùa

- Hiện trạng sử dụng đất, các khu công nghiệp, các vành đai xanh, diện tích mái nhà, hình thái dòng chảy tại các sông, suối

- Đặc điểm khí hậu như thời gian mưa, kiểu mưa và cường độ mưa

3 Các vùng có tiềm năng bổ cập

- Vùng mực nước dưới đất thường xuyên bị giảm do cung vượt quá cầu

- Vùng có nhiều tầng chứa nước chưa bão hòa

- Vùng ven biển dễ bị xâm ngập mặn

- Vùng nước dưới đất không có đủ vào các tháng cạn kiệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 6 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

- Vùng đô thị hóa nhanh, thấm của nước mưa vào đất giảm mạnh và bổ cập cho nước dưới đất bị cạn kiệt để đảm bảo nước lấy cấp cho sinh hoạt và kiểm soát hiện tượng sụt lún nền trong các đô thị lớn hiện nay

II CÁC PHƯƠNG PHÁP BỔ CẬP NƯỚC DƯỚI ĐẤT TỪ NƯỚC MƯA VÀ

Phương pháp này được áp dụng tại những vùng có sẵn hầm mỏ hoặc các moong khai thác sỏi, đá, sét, quặng sắt… đã bỏ trống hoặc nơi cần thiết đặc biệt cho bảo vệ môi trường Do điều kiện chênh áp nên nước được thấm xuống lòng đất

và bổ cập cho nguồn nước ngầm mạch nông, hoặc trung nông Tuy nhiên để tránh hiện tượng tắc nghẽn tại các lỗ hổng thấm nước thì nước phải được sơ lắng, đặc biệt đối với nước mưa mùa bão lũ Phương pháp này lượng nước bổ cập nhanh so với tự nhiên tuy nhiên chất lượng nước dưới đất dễ bị nhiễm bẩn

do hàm lượng chất lơ lửng, các hóa chất trên mặt đất và cả các vi sinh vật

1.1.2 Sử dụng các lỗ khoan ép nước

Phương pháp này cho phép ép nước mặt vào đất thông qua các lỗ khoan ép nước và được khai thác thông qua các lỗ khoan nước khác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 7 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

Hình vẽ trên cho ta thấy nước được bổ cập trực tiếp thông qua các lỗ khoan có sẵn Nước sau khi được bổ cập được chứa trong các tầng xung quanh lỗ khoan

và được khai thác tại cùng một lỗ khoan để sử dụng Theo phương pháp này ta

gọi là hệ thống chứa và khai thác tầng chứa nước ( ASR) Hoặc nước được ép

vào một lỗ khoan và được khai thác tại 1 lỗ khoan khác gần lỗ khoan bổ cập để tăng thời gian di chuyển và tận dụng khả năng tự xử lý nước của tầng chứa

nước Phương pháp này gọi là phương pháp Chứa – Vận chuyển – Khai thác (

ASTR ) Phương pháp này cho chất lượng nước khai thác lên tốt hơn phương

pháp ( ASR ) do có thời gian di chuyển và tận dụng được khả năng tự xử lý của tầng chứa

Phương pháp bổ cập nước trực tiếp từ các giếng khoan được áp dụng tại địa chất tầng chứa bị phủ một lớp thấm yếu và cũng áp dụng tại những nơi diện tích đất nhỏ hẹp nhưng nguồn nước ngầm bị khai thác quá mức Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu chất lượng nước bổ cập cao hơn phương pháp ép nước từ hầm

mỏ tự nhiên

Đặc điểm của phương pháp này là có thể áp dụng cho từng hộ gia đình đang sử dụng các lỗ khoan để khai thác nước ngầm hoặc các lỗ khoan đã bị bỏ hoang Nước mưa được dẫn từ máng thu nước tới ống PVC sau đó được nối với ống hút của máy bơm Khi mưa tới mở van khóa nối giữa ống dẫn nước mưa và nước theo ống hút của máy bơm bổ cập trực tiếp vào nguồn: Theo mô hình sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 8 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 9 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 10 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

1.1.3 Bổ cập nước dưới đất trực tiếp bằng nguồn nước mưa dư thừa

Công nghệ chứa và thu gom nước mưa hợp lý để sử dụng cho mục đích trước

mắt đã trở thành quên thuộc và được áp dụng hầu hết ở các địa phương Tuy

nhiên thu gom nước mưa để bổ cấp cho tài nguyên nước dưới đất hiện nay đang

bị khai thác mất an toàn là một bài toán mới và không hề đơn giản Các biện

pháp thu gom và bổ sung nhân tạo nước dưới đất từ nước mưa được trình bày

trong đề tài bao gồm: Các hố bổ sung, các hào rãnh, các giếng đào, các lỗ khoan

bỏ hoang trong các hộ gia đình, các hầm thẳng đứng, các hào ngang kết hợp lỗ

khoan, các đạp chắn, hồ thấm và đập đất…

1.1.3.1 Bổ cập nước mưa cho nước ngầm tại khu vực đô thị

a Xây dựng các hố bổ sung nước mưa

Trong các vùng địa chất ven sông có tính thấm nằm ở độ sâu không lớn, ta thu

gom nước mưa và có thể thực hiện bổ cập cho nước ngầm thông qua các hố bổ cập

Công nghệ này thích hợp cho các toà nhà có diện tích mái 100 m2 , trong đô thị

có thể được xây dựng tại các khu chung cư, hội trường, nhà thi đấu, sân vận

động…Nước được thu trên mái nhà và dẫn xuống các hố bổ cập xây dựng tại khu vực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 11 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

xung quanh mà vẫn không ảnh hưởng tới diện tích hữu ích của ngôi nhà Và phương pháp này được xây dựng để bổ cập cho các tầng chứa nước nằm nông

Các hố bổ cập có hình dạng và kích thước bất kỳ ( có thể là tiết diện tròn, vuông, chữ nhật ) và thường có chiều rộng 1 đến 2 m và chiều sâu 2 đến 3m được lấp bằng cuội (kích thước 5 đến 20cm), sỏi (kích thước 5 đến 10mm) và cát thô (kích thước 1,5 đến 2mm) dưới dạng chọn lọc Cuội ở đáy hố, sỏi ở giữa và cát ở trên cùng

để hàm lượng bột trong dòng chảy mặt sẽ lắng đọng trên mặt của lớp cát thô và có thể loại bỏ dễ dàng Đối với diện tích mái nhà nhò, các hố này có thể được lấp bằng gạch,

đá vỡ và diện tích cũng có thể nhỏ hơn

Nên phủ một tấm lưới trên mái nhà để ngăn cản lá cây hoặc chất thải rắn đi vào

hố, cũng nên có một bể lắng ở mặt đất để ngăn cản các hạt mịn đi vào hố bổ cập Nên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 12 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

định kỳ vệ sinh bề mặt của lớp cát trên cùng để dy trì tốc độ bổ cập Cũng nên có bộ phận xả trước hố bổ cập để loại bỏ các cơn mưa đầu tiên

Ta có thể hình dung rõ nguyên tắc hoạt động của hố bổ sung thông qua hình vẽ

mô phỏng các hệ thống thu gom và bổ cập nước mưa:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 13 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 14 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

Với phương pháp bổ cập bằng hầm bổ cập có giếng tiêm, ta có thể bổ cập cho nguồn nước dưới đất một lượng nước lớn, gần như tức thì và có thể kiểm soát được chất lượng nước bổ cập nhờ vào hệ thống lọc được sử dụng trong hầm bổ cập Đồng thời có thể tăng lượng nước bổ cập bằng cách mở rộng hầm và tăng thêm số lượng giếng tiêm hay tăng thêm số lượng các hầm trong khu vực cần bổ cập

Nguồn nước dùng để bổ cập đa dang hơn có thể là nguồn nước mặt, nước mưa hay nước thải sinh hoạt sau khi qua xử lý

2 Các phương pháp bổ sung gián tiếp nước dưới đất

Thấm qua đáy sông là phương pháp bổ sung nước dưới đất gián tiếp được thực hiện bằng cách bố trí các công trình khai thác gần các con sông, hồ, kênh, suối Khi các công trình khai thác hoạt động sẽ tạo ra nguồn bổ sung từ nước sông, hồ, kênh, suối và tham gia một phần vào lượng nước được khai thác ( Theo như hình minh họa dưới đây )

Trong phương pháp này, ngoài các đặc điểm địa chất thủy văn không thể thay đổi, nguồn bổ sung cho tầng chứa nước bị chi phối bởi hai yếu tố:

- lưu lượng khai thác từ hành lang khai thác Q

- khoảng cách L giữa hành lang khai thác và sông

Bổ sung nhân tạo nước dưới đất bằng phương pháp này thường gặp các vấn đề như:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Trang 15 HỘI NGHỊ NCKH SV NĂM 2012

- Nước sông, hồ, kênh suối có thể bị nhiễm bẩn do nước thải công nghiệp,

Hình 2 - Thấm qua trầm tích đáy sông

III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG

PHÁP BỔ SUNG NHÂN TẠO NƯỚC DƯỚI ĐẤT TẠI CÁC ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN NAM TRUNG BỘ

Lựa chọn các phương pháp bổ sung nhân tạo bị chi phối bởi các yếu tố khí hậu, thủy văn, địa chất và địa chất thủy văn, địa hình địa phương, số lượng và chất lượng nguồn nước

III.1 - Các yếu tố khí hậu và thủy văn

Các điều kiện khí hậu và thủy văn ảnh hưởng tới khả năng ứng dụng các phương pháp

bổ sung nhân tạo vì chúng quyết định lượng nước sẵn có để tàng trữ

III.1.1 - Đặc điểm khí hậu

 Nhiệt độ

Khu vực Nam Trung Bộ có nhiệt độ cao quanh năm, nhiệt độ trung bình năm dao động

từ 26,5 đến 27,5 oC Nhiệt độ trung bình thấp nhất thường xảy ra vào tháng 1 (24,2