Đang tải... (xem toàn văn)
Trong nuôi trồng thủy sản (NTTS) thì việc đảm bảo cấp nước mặn chủ động (đủ lưu lượng và chất lượng) đóng vai trò quan trọng quyết định. Hiện nay khu vực ven biển Nam Trung Bộ đang phát triển rất mạnh ngành NTTS do hiệu quả kinh tế mang lại rất lớn.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC MẶN PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN VÙNG NAM TRUNG BỘ BẰNG TRẠM BƠM VÀ GIẾNG LỌC NGẦM ĐẶT TRONG BỜ, ÁP DỤNG THÍ ĐIỂM CHO CƠNG TRÌNH HỊA AN, XÃ TAM HỊA, HUYỆN NÚI THÀNH, TỈNH QUẢNG NAM Hồng Ngọc Tuấn, Phạm Ngọc Phúc Viện Khoa học Thủy lợi miền Trung Tây Ngun Tóm tắt: Trong ni trồng thủy sản (NTTS) việc đảm bảo cấp nước mặn chủ động (đủ lưu lượng chất lượng) đóng vai trò quan trọng định Hiện khu vực ven biển Nam Trung Bộ phát triển mạnh ngành NTTS hiệu kinh tế mang lại lớn Tuy nhiên vấn đề cấp nước biển phục vụ NTTS gặp nhiều khó khăn phát triển ạt, khó kiểm sốt dẫn đến nước thải nhà xả xuống nguồn cấp nhà dưới, dẫn đến tính trạng ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng Cùng với chưa có khuyến cáo hướng dẫn người dân khu vực khai thác nước ngầm, vùng khai thác nước mặt tính tốn thiết kế cách Nhằm giải vấn đề cấp nước biển vùng ven bờ cho người dân Dưới xin giới thiệu kết nghiên cứu giải pháp ứng dụng tính tốn , thiết kế, thi cơng xây dựng cho cơng trình cụ thể tỉnh Quảng Nam, nơi bãi biển có mực nước ngầm cao, cát biển dạng hạt thô vùng nuôi xa bờ Từ khóa: Trạm bơm nước biển, giếng lọc ngầm, nuôi trồng thủy sản, Nam Trung Bộ Summary: Ensuring active supply of saltwater (enough flow and quality) plays an important rolein aquaculture development and raising At present, the coastal area of South Central is developing very strongly aquaculture because of the economic efficiency brought about However, the issue of supplying clean water for aquaculture is facing many difficulties due to the massive and unplanned development and difficult to control, leading to waste water discharged into the water supply of the lower house, resulting in serious water pollution weight Along with that, there are currently no recommendations guiding the people who can exploit groundwater, areas that exploit surface water as well as calculate the design in a way To address the issues of coastal clean water supply for the people, in the following sectionswe present the main findings of this solution as well as application of calculation, design and construction for a specific project in Quang Nam province, where the beach has high groundwater level , coarse-grained sand and offshore areas Key words: Sea water pump station, groundwater filtration wells, aquaculture, South Central ĐẶT VẤN ĐỀ* Để phát triển NTTS cách bền vững yêu cầu quan trọng đảm bảo cấp nước biển chủ động Tuy nhiên việc cung cấp nước biển phục vụ NTTS khu vực Nam Trung Bộ gặp nhiều bất cập như: Việc phát triển Ngày nhận bài: 26/9/2018 Ngày thông qua phản biện: 31/10/2018 NTTS theo hướng tự phát tăng nhanh nhanh diện tích hạ tầng kỹ thuật chưa theo kịp dẫn đến suất, sản lượng, chất lượng chưa cao Chất lượng nước cấp không đảm bảo lấy nước gần bờ nên bị ô nhiễm nguồn nước thải từ Ngày duyệt đăng: 30/11/2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ khu ao ni Chưa có giải pháp lấy nước biển cách chủ động người dân tự phát khai thác nước biển cách tùy tiện kinh nghiệm chủ yếu với nhiều loại hình khai thác khác nhau, mootj khu nuôi vừa lấy nước mặt gần bờ vừa lấy nước ngầm tầng nông (rất dễ ô nhiệm lan truyền dịch bệnh) Việc xây dựng cơng trình lấy nước khơng có khảo sát, tính tốn, thiết kế dẫn đến việc cơng trình hoạt động khơng hiệu quả, thường xuyên bị hư hỏng bị hư hỏng khó khắc phục, sửa chữa Như vậy, để đáp ứng yêu cầu chủ động nguồn nước biển phục vụ NTTS việc nghiên cứu, đề xuất giải pháp cấp nước phù hợp cần thiết cho người dân doanh nghiệp vùng Trong khuôn khổ báo này, xin giới thiệu giải pháp: Cấp nước biển trạm bơm giếng lọc ngầm đặt bờ để áp dụng cho khu vực ven biển Nam Trung Bộ kết tính tốn, thiết kế cho cơng trình cụ thể ứng dụng thơn Hòa An, xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thu thập, điều tra, khảo sát: thu thập tài liệu, số liệu, kết nghiên cứu có Trạm bơm cấp nước mặn bơm nước từ giếng lọc ngầm đặt bờ áp dụng vùng Nam Trung Bộ Trên sở tài liệu có, tiến hành điều tra để bổ sung, cập nhật thông tin, tài liệu số liệu phục vụ nghiên cứu Tổ chức khảo sát thực địa khu vực để đảm bảo tính xác, tính thực tiễn kết nghiên cứu Phương pháp tổng hợp, phân tích: từ tài liệu, số liệu kết nghiên cứu kế thừa điều tra cập nhật bổ sung kết hợp với việc khảo sát thực tế trường, sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích liệu để đạt kết theo mục tiêu nghiên cứu Phương pháp tham vấn chun gia: q trình nghiên cứu, nhóm nghiên cứu tổ chức tham vấn ý kiến chuyên gia nhà khoa học có kinh nghiệm lĩnh vực liên quan chuyên gia địa phương để lấy ý kiến góp ý cho nội dung kết nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu ứng dụng: Đã tiến hành khảo sát, tính tốn, thiết kế thi cơng xây dựng cho cơng trình cụ thể Quảng Nam KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Cơ sở đề xuất giải pháp Giải pháp cấp nước biển trạm bơm giếng lọc đặt bờ phù hợp với vùng bãi biển có mực nước ngầm nơng cách mặt đất từ - 5m; cát biển cát hạt thô, hàm lượng hạt mịn, hạt sét nhỏ để tăng khả lọc, giảm tắc ống lọc Biên độ mực nước thủy triều mùa khơng lớn, đưòng bờ biển tương đối ổn định, độ dốc thoải Quy mô cấp nước từ đến cho cấu thu nước (modul) phù hợp; cơng trình trạm bơm thường đặt sâu bờ cao mực nước biển lớn từ đến m Qua phân tích điều kiện giải pháp phù hợp cho tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Ninh Thuận Bình Thuận 3.1 Nghiên cứu giải pháp cấp nước biển trạm bơm giếng lọc đặt bờ 3.1.1 Sơ đồ bố trí nguyên lý hoạt động - Hệ thống ống lọc nước: Bố trí hệ thống ống lọc nước đặt ngầm giếng lọc thẳng đứng bao gồm ống vách, ống chống, ống dẫn bơm, ống lắng hệ thống sỏi chèn, lọc Hệ thống ống lọc phải đặt vị trí có mực nước ngầm ổn định, biến động đặc biệt độ mặn đảm bảo Hình Lấy nước giếng lọc ngầm thẳng đứng đặt bờ, bơm ly tâm hút nước trực tiếp qua ống lọc đặt thẳng đứng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC - Đường ống hút nước: Đường ống hút nối liền với hệ thống ống dẫn bơm giếng, làm nhiệm vụ chuyển nước vào ao nuôi thông qua hệ thống máy bơm chuyên dụng Ống hút làm loại vật liệu có khả chịu áp lực, chịu nước biển dễ vận chuyển lắp đặt, thay - Trạm bơm: Trạm bơm đặt vị trí khơ ráo, an tồn, thuận lợi nguồn điện, khơng ảnh hưởng đến giao thông công cộng Các máy bơm lựa chọn công suất phù hợp với yêu cầu ao nuôi - Nguyên lý hoạt động: Nước biển lọc qua hệ thống ống lọc nước ngầm giếng lọc, nước từ giếng lọc tập trung ống nối liền với ống hút máy bơm không qua bể hút, sử dụng trạm bơm cưỡng đưa nước vào khu vực ao nuôi 3.1.2 Thiết kế giếng lọc: Thơng thường giếng lọc hồn chỉnh bao gồm phận sau: - Ống vách bảo vệ (trám xi măng chỗ): để bảo vệ giếng khỏi bị ô nhiễm từ mặt đất - Ống vách khai thác: để bảo vệ máy bơm, chống sụt lở giếng tạo ống dẫn để dẫn nước lên từ ống lọc Ở phần chèn sét viên sấy khô - Ống lọc: để thu nước từ tầng chứa nước vào giếng, cấu tạo ống khoan lỗ, cắt khe, quấn dây, tùy thuộc vào cấu tạo tầng chứa nước - Ống lắng: đoạn ống thép đặc phía ống lọc đáy bịt kín để chứa phần mùn khoan dư sau thi cơng giếng vật liệu mịn lọt vào giếng trình khai thác - Sỏi chèn: để ngăn cát vào giếng q trình khai thác, chèn sỏi thạch anh tròn cạnh, phạm vi ống lọc CÔNG NGHỆ - Máy bơm cơng trình phụ trợ khác mặt đất 3.1.3 Thiết kế phận khác lọc giếng 3.1.3.1 Thiết kế ống khai thác Ống khai thác thành phần giếng lọc Trong giếng có cấp đường kính khoan cột ống có đường kính cột ống khai thác đoạn ống tính từ đầu ống lọc lên đến mặt đất Trong giếng có cấp đường kính ống khác nhau, cột ống khai thác đoạn ống mà có lắp đặt thiết bị bơm nước a) Lựa chọn vật liệu kiểu ống chống: Lựa chọn vật liệu ống giếng phụ thuộc vào chất lượng nước, độ sâu đường kính giếng Các loại ống chủ yếu dùng giếng khai thác nước gồm ống thép, ống nhựa (PVC HDPE) ống thép không rỉ Đối với công trình cấp nước mặn yêu cầu vật liệu sử dụng phải chống chịu môi trường nước mặn, vật liệu chủ yếu dùng ông nhựa PVC ống nhựa HDPE b) Lựa chọn đường kính ống khai thác: Lựa chọn đường kính ống khai thác yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới q trình kết cấu giếng phụ thuộc vào thiết bị thi công giá thành cơng trình Đường kính đoạn ống khai thác lựa chọn phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế giếng, qua kích thước thiết bị bơm nước sử dụng Kích thước máy bơm phù hợp với lưu lượng thiết kế yếu tố quan trọng việc lựa chọn đường kính đoạn ống khai thác Nói chung, đường kính ống khai thác thường lớn đường kính bơm cấp, nhiên, chênh lệch đường kính ống khai thác đường kính guồng bơm tối thiểu cấp TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Bảng Đường kính ống lưu lượng bơm Lưu lượng thiết kế, m3/ngày Đường kính trung bình guồng bơm, mm Đường kính tối ưu ống khai thác, mm Đường kính nhỏ ống khai thác, mm Nhỏ 545 102 152 ID 127 ID Từ 409 - 954 127 203 ID 152 ID Từ 818 - 1910 152 254 ID 203 ID Từ 1640 - 3820 203 305 ID 254 ID Từ 2730 - 5450 254 356 OD 305 ID Từ 4360 - 9810 305 406 OD 356 OD c) Tính tốn chiều sâu (chiều dài) đoạn ống khai thác: Chiều sâu đặt máy bơm, mà từ xác định chiều sâu đoạn ống khai thác, tính tốn từ kết đánh giá mực nước bơm khai thác thử liên quan đến yếu tố sau: + Chiều sâu mực nước tĩnh + Mực nước tĩnh nhỏ thu thập vùng + Xu hướng thay đổi mực nước vùng thời gian dài + Mực hạ thấp dự kiến ứng với lưu lượng thiết kế + Khả ảnh hưởng giếng khai thác khác điều kiện biên + Độ ngập bơm cần thiết Khi tính toán chọn chiều dài đoạn ống khai thác, cần lưu ý tuổi thọ giếng khai thác cần lấy tối thiểu 25 năm Dự đoán mực nước hạ thấp tương lai thường khó khăn thiếu xác ảnh hưởng nhiều yếu tố khác Tuy nhiên, thiết kế, ta áp dụng công thức sau để xác định mực độ hạ thấp tương đối giếng sau thời gian khai thác: S Q 2, 25 at ln 4 km r2 Trong đó: Q : lưu lượng thiết kế, (m3/ngày); k: hệ số thấm, (m/ngày); m: chiều dày tầng chứa nước, (m); a: hệ số truyền áp, (m2/ngày); t- thời gian khai thác, (ngày); r: bán kính giếng khoan, (m) Do đặt bờ biển nên cột ống khai thác phải đặt thấp đất tự nhiên ÷ 1,5m, để tránh tác động sóng biển lên giếng lọc 3.1.3.2.Thiết kế ống đổ sỏi: Trong số trường hợp cụ thể, để tăng tuổi thọ khai thác giếng theo yêu cầu khách hàng, giếng thiết kế với ống châm sỏi đặt vĩnh cửu giếng Đường kính ống châm sỏi 90mm Cột ống đặt tới chiều sâu mặt lớp sỏi giếng đổ đầy sỏi sau hồn thiện giếng Trong q trình khai thác giếng, sỏi đổ thêm lượng sỏi ống châm bị hao hụt 3.1.3.3 Thiết kế lớp cát đệm: Sau đổ sỏi bao quanh ống lọc lớp sỏi nằm vị trí cần thiết, cần tiến hành đổ lớp cát lên phần lớp sỏi lọc Mục đích việc đổ lớp cát đệm nhằm ngăn ngừa không cho dung dịch trám cột ống (dung dịch sét, xi măng) xâm nhập vào lớp sỏi lọc trình bơm trám Chiều dày lớp cát đệm lấy khoảng từ ÷ 5m 3.1.3.4 Thiết kế trám cách ly: Trám ống giếng có nghĩa lấp vào khoảng vành khăn cột ống chống thành vách lỗ khoan TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC loại dung dịch thích hợp Trám nhằm cách ly nước mặt nguồn nước có chất lượng từ mặt chảy xuống giếng Ngồi ra, trám nhằm cách ly tầng chứa nước có chất lượng xấu bảo vệ cột ống tránh tác động ăn mòn a) Thiết kế chiều dày chiều dài khoảng cần trám: Kích thước khoảng vành khăn cần trám phụ thuộc vào phương pháp trám, đường kính lỗ khoan cần phải lớn đường kính ngồi ống chống 100 – 200mm Chiều sâu trám cách ly ô nhiễm từ bề mặt phụ thuộc vào chiều sâu đoạn ống khai thác Nói chung, khơng bị giới hạn vấn đề tài tồn cột ống thép nên trám để bảo vệ tránh ăn mòn b) Lựa chọn vật liệu trám: Có hai loại vật liệu trám thường sử dụng sét bentonite xi măng Sét bentonite không nở vùng gần mặt đất bị khơ rút lại độ ẩm đất thấp Hơn trám dung dịch sét vùng có nước mặn nước mặn làm cho dung dịch sét kết bơng, làm giảm tính dẻo, dính Ngồi ra, axít hữu phá hủy khả ngăn cách nước dung dịch sét Vì vậy, dung dịch sét không nên dùng trám phần gần bề mặt cột ống vùng có nước mặn Tuy nhiên, dung dịch sét bentonite có nhiều ưu điểm thời gian lắng đọng ngắn, không tỏa nhiệt q trình hydrát hóa, tạo áp lực thủy tĩnh thấp Ngoài dung dịch sét bám tốt thành vách khoảng vành khăn Dung dịch xi măng dùng để trám phần lớn trường hợp, nhiên dùng ống PVC cần đặc biệt ý dung dịch xi măng tỏa nhiệt cao, tạo áp lực thủy tĩnh lớn, giá thành trám xi măng tương đối cao 3.1.3.5 Thiết kế chiều sâu đường kính lỗ CƠNG NGHỆ khoan a) Thiết kế đường kính khoan Đường kính khoan xác định phụ thuộc vào chiều dày lớp vật liệu trám cách ly, lớp vật liệu lọc phương pháp thi công trám cách ly đổ sỏi Căn vào yếu tố trên, đường kính khoan cần phải lớn đường kính cột ống từ 200 ÷ 400mm b) Thiết kế chiều sâu khoan Chiều sâu giếng khoan khai thác thường xác định sau hồn thành giếng khoan thăm dò từ thơng tin thu thập từ giếng khoan gần vùng khai thác tầng, tài liệu phân tích địa vật lý… Nói chung, giếng khoan thường thiết kế khoan hết chiều dày tầng chứa nước dự kiến khai thác Để thuận tiện cho việc chống ống chống, ống lọc, chiều sâu lỗ khoan thường lớn chiều dài tồn cột ống từ 1÷2m tùy theo chiều sâu giếng 3.1.3.6 Thiết kế thành phận phụ khác a) Thiết kế đoạn ống dẫn nước Bảng Chọn đường kính ống tuơng ứng với lưu lượng bơm Đường kính trong, mm 102 127 152 203 Lưu lượng max, m3/ngày 1090 1690 2450 4250 Trong trường hợp giếng khoan sâu khoảng từ chân ống khai thác đến đầu ống lọc thường đặt đoạn ống dẫn nước có đường kính nhỏ so với đường kính ống khai thác để tiết kiệm chi phí Đường kính đoạn ống dẫn nước chọn cho vận tốc chảy ống lưu lượng bơm vận tốc 1,5m/s, Vật liệu ống dẫn nước giống ống khai thác ống thép, nhựa HDPE TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nhựa PVC 3.1.3.7 Thiết kế ống lắng Ống lắng đoạn ống đặc đặt phần giếng, ống lọc Nhiệm vụ ống lọc tồn trữ, chứa hạt mịn thâm nhập vào giếng trình khai thác thổi lên khỏi giếng súc rửa bảo dưỡng giếng theo định kỳ Vật liệu đường kính ống lắng lấy tương tự ống dẫn nước Chiều dài ống lắng thường chọn từ 3m 3.1.3.8 Thiết kế bệ đặt máy bơm đầu miệng giếng Bệ đặt máy bơm đầu giếng thường đúc bê tơng có tác dụng để làm lắp đặt thiết bị khai thác nước ngăn ngừa nước lụt nước từ bề mặt ngấm xuống giếng theo khe hở thành lỗ khoan cột ống khai thác Bệ đặt máy bơm phải thiết kế chịu sức nặng thiết bị bơm nước có diện tích đủ lớn để khơng bị lún điều kiện đất đá khác 3.1.4.Tính tốn thơng số thiết kế trạm bơm: Nội dung trình bày chi tiết mục 3.2 3.1.5 Xác định thông số thiết kế ống lọc 3.1.5.1 Xác định đường kính đẳng hiệu lỗ lọc Trên thành ống bố trí lỗ thu nước có dạng hình tròn khe rãnh Có thể làm khung có dạng ống quấn xung quanh dây đồng inox để tạo thành ống lọc Cách bố trí lỗ thu nước thành ống lọc sau: Lỗ hình tròn bố trí theo lưới vng hoa mai; Lỗ hình chữ nhật bố trí thành hàng so le Với loại ống lọc sử dụng hình dạng khe, rãnh, mắt lưới sử dụng kích thước lỗ thu nước ống lọc theo bội số d50 loại đất bảng Bảng 3: Kích thước lỗ thu nước ống lọc Hình dạng lỗ Kích thước lỗ thu nước tính theo bội số d50 đất Cát đồng Cát khơng đồng Lỗ tròn Từ 2,5 đến 3,0 Từ 3,0 đến 4,0 Khe, rãnh Từ 1,25 đến 1,5 Từ 1,5 đến 2,0 Mắt lưới Từ 1,5 đến 2,0 Từ 2,0 đến 2,5 1) d50 đường kính hạt đất mà tổng khối lượng hạt có đường kính nhỏ chiếm 50 % khối lượng đất; 2) Trị số nhỏ cho bảng chọn đất có cỡ hạt nhỏ, trị số lớn dùng đất có cỡ hạt lớn; 3) Chiều rộng khe, rãnh có dạng chữ nhật số ghi bảng, chiều dài lấy từ đến lần chiều rộng 3.1.5.2 Tính tốn đường kính ống lọc Quan hệ lưu lượng cần bơm đường kính ống lọc tra từ bảng 4, giá trị lưu lượng khơng có bảng nội suy từ giá trị có Bảng Quan hệ lưu lượng cần bơm với đường kính ống lọc Q bơm, l/s 25 38 57 82 110 190 ĐK ống lọc, mm 254 305 356 406 508 610 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 3.1.5.3 Tính tốn chiều dài ống lọc thấm đất đá, m/ngày) Căn vào đường kính ống lọc, vận tốc nước ngầm qua lỗ có thành ống lọc lưu lượng cần bơm từ giếng tính chiều Qg dài ống lọc theo cơng thức sau: L DgVlo Sau tính tốn lựa chọn chiều dài, đường kính khe hở ống lọc, cần kiểm tra lại thơng số nói cách tính vận tốc trung bình dòng nước chảy qua khe hở ống lọc Q theo công thức : V , ( m / s ) ; (Q (m3/s) : lưu A lượng thiết kế giếng; A(m2) : tổng diện tích làm việc lỗ, khe hở); Hệ số thấm ứng với loại đặc tính đất đặc trưng thể bảng Trong : L chiều dài ống lọc, (m); Qg lưu lượng cần bơm từ giếng, (m3/s); Dg đường kính ống lọc, (m); Vlo vận tốc nước ngầm qua lỗ có thành ống lọc, (m/s); giá trị xác định theo đồ thị theo công thức sau : Vlo 65 K (với K hệ số Bảng 5: Hệ số thấm K với loại đặc tính đất Loại đất Hệ số thấm K m/ngày Đá nứt nẻ caster hóa, cuội sỏi không lẫn cát, cát vừa đồng > 30 Cuội sỏi có lẫn cát sét Từ 10 đến 30 Cát thô vừa không đồng Từ đến 10 Cát chặt Từ 0,5 đến 5; < 0,5 Từ điều kiện loại địa chất khu vực đặc trưng tính tốn thiết kế tra bảng 6, để xác định chiều dài ống lọc cần thiết cấp đủ lưu lượng cho ao nuôi Các giá trị bảng tra nội suy từ giá trị có Bảng Chiều dài ống lọc ứng với cấp lưu lượng từ loại đặc tính đất Hệ số thấm K ứng với loại đặc tính đất (m/ngày) Đá nứt nẻ caster hóa, cuội sỏi khơng lẫn cát, cát vừa đồng chất: K > 30 Cuội sỏi có lẫn cát sét: 30 ≥ K ≥ 10 Chiều dài ống lọc L (m) ứng với cấp lưu lượng Q (l/s) hệ số thấm K (m/ngày) 25 38 57 82 110 > 13 > 17 > 22 > 28 > 30 Từ 13 đến 19 Từ 17 đến 24 Từ 22 đến 31 Từ 28 đến 40 Từ 30 đến 43 Cát thô vừa không đồng chất: 10 ≥ K ≥ Từ 19 đến 24 Từ 24 đến 31 Từ 31 đến 40 Từ 40 đến 50 Từ 43 đến 54 Cát chặt ≥ K ≥ 0,5 Từ 24 đến 27 Từ 31 đến 66 Từ 40 đến 85 Từ 50 đến 108 Từ 54 đến 115 3.1.5.4 Tính tốn thiết kế lớp vật liệu ốp mặt ngồi ống lọc a) Kích thước hạt vật liệu lọc: Để ngăn ngừa hạt mịn chui qua lớp sỏi lọc, kích thước vật liệu lọc chọn lớn kích TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ thước hạt tầng chứa nước khoảng từ 2,4 - 6,5 lần Kích thước vật liệu lọc chọn cho tỷ lệ kích thước vật liệu lọc cát tầng chứa nước Df/D60 = 4,5 - 5,5 Đối với tầng đồng nhất, tỷ lệ lấy cao Tỷ lệ kích thước hạt vật liệu lọc, Df50, cần phải nhỏ so với Df thấp tính tốn cho lớp cụ thể bọc sỏi Bảng 7: Kích thước hạt tiêu chuẩn vật liệu lọc Df (mm) 0,7 – 1,2 1,5 – 2,0 2,0 – 3,0 3,5 – 5,0 5,0 – 7,5 Df50 (mm) 0,9 1,7 2,4 4,2 6,1 Từ việc phân tích thành phần kích thước hạt tầng chứa nước, có nhiều phương pháp lựa chọn kích thước vật liệu lọc, phương pháp áp dụng phổ biến dựa vào hệ số đồng Hệ số đồng Cu tỷ số D60 D10: Cu = D60/D10 Căn giá trị hệ số có trường hợp sau: + Khi hệ số Cu vật liệu tầng chứa nước nhỏ 2,5: Thường dùng vật liệu lọc có hệ số Cu khoảng từ ÷ 2,5 với kích thước D750 vật liệu lọc lớn gấp tối đa lần so với kích thước D750 vật liệu tầng chứa nước Nếu vật liệu lọc đồng nhất, dùng vật liệu lọc với hệ số Cu khoảng từ 2,5 ÷ với kích thước D750 khơng lớn lần so với kích thước D50 tầng chứa nước + Khi hệ số Cu vật liệu tầng chứa nước khoảng từ 2,5 ÷ 5: Thường dùng vật liệu lọc có hệ số Cu khoảng từ ÷ 2,5 với kích thước D50 vật liệu lọc khơng lớn lần so với kích thước D50 vật liệu tầng chứa nước Có thể tạm sử dụng vật liệu lọc với hệ số Cu khoảng từ 2,5 ÷ với kích thước D750 khơng lớn 12 lần so với kích thước D50 tầng chứa nước Một phương pháp đơn giản để định độ hạt lớp vật liệu lọc lấy kích thước 70% giữ lại trình phân tích rây nhân với hệ số từ 4,5 ÷ Đây kích thước 70% giữ lại vật liệu lọc sử dụng Hệ số đồng không lớn 2,5 Một phương pháp khác để lựa chọn kích thước sỏi lọc so sánh thành phần hạt tầng chứa nước với kích thước sỏi lọc phổ biến kích thước khe hở ống lọc phù hợp Bảng 15 tổng hợp kích thước vật liệu lọc so với kích thước khe hở ống lọc dựa số D50 tầng chứa nước b) Chiều dày vị trí lớp sỏi lọc: Theo lý thuyết độ dày lớp sỏi lọc cần từ đến lần đường kính hạt sỏi ngăn cản cát hạt mịn xâm nhập từ tầng chứa nước Bề dày lớp sỏi lọc khơng có ý nghĩa quan trọng việc giảm khả bơm có cát giếng yếu tố tỷ lệ kích thước hạt vật liệu lọc thành phần hạt tầng chứa nước Trong phần lớn trường hợp, chiều dày tốt lớp sỏi lọc từ 100 ÷ 200mm Nếu bề dày lớp sỏi lớn gây khó khăn việc súc rửa phục hồi tính thấm tầng chứa nước sau Với hình thức ống lọc đặt thẳng đứng vị trí lớp sỏi lọc phải bao đầy khoảng không xung quanh ống lọc phải cao đầu ống lọc 1m trình hoạt động, lớp sỏi bị xếp lại chặt chiều cao bị tụt xuống c) Tính tốn lượng sỏi cần thiết: Lượng sỏi cần thiết để bao quanh phần ống lọc tính tốn theo cơng thức: VS = V.k m3.Trong đó: VS: thể tích lượng sỏi cần thiết, (m3); V: thể tích khoảng vành xuyến cần phải lấp đầy sỏi, (m3); k: hệ số hao hụt, lấy 1,15 ÷ 1,2; Thể tích khoảng vành xuyến tính theo cơng 2 V thức: D d H k1 (m ) Trong đó: D: đường kính lỗ khoan, (m); d: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC đường kính ngồi đoạn ống chống ống lọc, (m); H: chiều dài đoạn cần đổ sỏi, (m); k1: hệ số mở rộng đường kính khoan, lấy từ 1,1 ÷ 1,2 3.1.5.4 Thiết kế đường ống hút từ giếng lọc đến máy bơm: Ống hút dẫn nước từ giếng lọc đến máy bơm chia làm hình thức: (1) Ống hút nối trực tiếp vào ống lọc dẫn máy bơm; (2) Ống hút ống lọc tách rời Với hình thức ống hút thả vào giếng lọc, cao trình trõ hút đặt sâu mặt phân cách mực ngước ngầm mặn vào để đảm bảo lấy nước nguồn nước ngầm mặn cấp vào ao ni Đường kính ống lấy theo catalog nhà sản xuất máy bơm Với hình thức ống lọc nối trực tiếp với ống hút liên kết mối nối, đường kính ống hút lấy theo catalog nhà sản xuất máy bơm èng v¸ch (èng chèng) èng v¸ch (èng chèng) cã vËt liƯu tr¸m c¸ch ly cã vËt liƯu tr¸m c¸ch ly mặt phân cách mặn - mặt phân cách mặn - ống lọc khoan lỗ dây ống lọc khoan lỗ dây bọc lưới CễNG NGH sỏi chèn dầy 100 mm bọc lưới sỏi chèn dầy 100 mm d70 = 12 mm Hình Hình thức lắp đặt ống hút nối trực tiếp với ống lọc Hình Hình thức lắp đặt ống hút tách rời khỏi hệ thống lọc 3.2 Ứng dụng kết nghiên cứu cho cơng trình trạm bơm cấp nước biển phục vụ ni tơm thơn Hòa An, xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam * Tài liệu phục vụ thiết kế 3.3.1 Giới thiệu cơng trình - Tài liệu địa chất: hình trụ lỗ khoan, tiêu lý đất vị trí xây dựng trạm bơm, thành phần hạt mực nước ngầm vị trí giếng lọc nước Cơng trình xây dựng Thơn Hòa An, X.Tam Hòa, H Núi Thành, T Quảng Nam với nhiệm vụ cấp nước mặn cho nuôi trồng thủy sản quy mô 2,5 doanh nghiệp nuôi tơm Phước Thành, thơn Hòa An, xã Tam Hòa, huyện Núi Thành tỉnh Quảng Nam Các hạng mục gồm: Hệ thống giếng lọc nước mặn; trạm bơm; ống hút + ống đẩy; Hệ thống cấp điện - Tài liệu địa hình: bình đồ khu đầu mối, tuyến ống khu ao nuôi; trắc dọc, ngang tuyến đường ống - Tài liệu khí tượng, thủy hải văn: mưa, nhiệt độ, sóng, gió, mực nước triều lớn nhất, nhỏ … - Tài liệu khu nuôi trồng tài liệu liên quan khác 3.3.2 Sơ đồ bố trí cơng trình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 5: Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình 3.3.3 Tính tốn lưu lượng thiết kế Lưu lượng thiết kế trạm bơm xác định từ lượng nước yêu cầu nhóm cấp ln phiên có diện tích ao ni lớn nhất, cơng thức tính tốn: QTK= Wyc/T (m3/h); Trong đó: nước bể hút lớn mực nước triều lớn Wyc - Lượng nước yêu cầu, xác định theo công thức sau: Cột nước thiết kế máy bơm xác định tổng chiều cao bơm nước địa hình bình quân với tổn thất cột nước đường dòng chảy từ bể hút lên bể xả theo công thức đây: Wyc = (Fao LP x Hthả) + Wtt + Wch (m3) Htk =Hđh + ΣHtt Với: Trong đó: Fao LP = 2500 m2 - Tổng diện tích nhóm ao ni cấp ln phiên lớn - HTK: Cột nước thiết kế trạm bơm; Hthả - Độ sâu nước ao yêu cầu thả tôm giống (Hthả = 1,0m) - Hđh: Cột nước địa hình; Hđh = CT bể xả max – CT bể hút = +1,60 – (-2,0) = +3,60 m Wtt - Lượng nước tổn thất ngấm, bốc hơi, rò rỉ q trình cấp, phụ thuộc vào tính chất đất, điều kiện khí hậu, biện pháp gia cố chống nước; sơ lấy 10% lượng nước cấp vào ao - ΣHtt: Cột nước tổn thất (bao gồm tổn thất qua ống hút máy bơm, ống đẩy thiết bị đường ống) Wch- Lượng nước sát đáy ao chứa không sử dụng được, chiều sâu lớp nước phụ thuộc biện pháp gia cố đáy ao, sơ lấy 10cm nước Với thông số tính tốn Q = 93,75 m3/h; Htk =11,94m; tra bảng thông số lựa chọn máy bơm: LT 150-20 với thơng số Q = (120 ÷180) m3/s; H = (19 ÷23,5) m phù hợp với thơng số tính tốn (có thiên an tồn) T- Thời gian bơm nước, tính bơm luân phiên ao 2500m3 khoảng thời gian 40h/ 2ngày Thay thông số ta có: Wyc = (2500x 1,0) + 10% x (2500x1,0) + 0,1x (4x2500) = 3750 m3 Với T=40h ta có: QTK= Wyc/T = 3750/40 = 93,75 m3/h Vậy lưu lượng bơm thiết kế QTK = 93,75m3/h 3.3.4 Xác định cột nước bơm thiết kế Trong tính tốn xem: mực nước bể hút nhỏ mực nước triều nhỏ mực 10 Htk =Hđh + ΣHtt = 3,6+8,34 = 11,94m 3.3.5 Lựa chọn máy bơm 3.3.6 Xác định cao trình đặt máy bơm Theo điều kiện khơng phát sinh khí thực cao trình đặt máy bơm tính theo cơng thức: Zđm = Zbh + [hS]; Với Zbh min: Cao trình mực nước bể hút nhỏ nhất; [hs] : Độ cao hút nước cho phép; Độ cao hút nước2 cho phép tính VV theo cơng thức: 2.g [ hs] = [Hck] -10+Hat + 0,24 - Hbh – htoh Trong đó: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hat: Cột nước áp lực khí trời mặt thoáng bể hút Hat =10,33 -= 10,3- (-2/900) = 10,332m số vào ta có: Ln = 0,45+0,75+1+2x0,22+0,2 = 2,8; chọn Ln =3,0m Hbh: Cột nước áp lực hóa của nước bơm lên; tra bảng giáo trình thiết kế trạm bơm; với t=30 độ chọn Hbh = 0,43m + Chiều cao nhà máy: H = Hbệ máy + Hmáy bơm + 0,3+ Htầng htoh: Tổn thất ma sát ống hút; từ kết tính tốn htoh = λ.Loh v2/(D.2.g) = 0,026 x 70 x 1,3^2/ (0,16 x 2x9,81) = 0,97m [hck]: Cột nước chân không cho phép máy bơm; với thông số máy bơm chọn; ta có [hck] = 6,2m Trong đó: Hbệ máy: Chiều cao bệ máy; chọn Hbệ máy =0,5m; Hmáy bơm: Chiều cao máy bơm; chọn Hmáy bơm =0,5m; 0,3m: khoảng cách tối thiểu từ MĐTN đến máy bơm; Htầng trên: Chiều cao tầng đảm bảo yêu cầu cho người vào làm việc tính từ mặt đất tự nhiên; chọn Htầng trên=2,2m; Thay thông số vào ta có H = 0,5+0,5+0,3+2,2 = 3,9m Vv: Vận tốc nước vào ống hút; V = 1,3 m/s 3.3.8 Tính tốn thiết kế giếng lọc Thay thơng số vào ta có: a) Kết cấu giếng lọc: [ hs] = 6,2-10+10,332+0,24-0,43-0,97 – 1,3^2/(2*9.81) = 5,27 m Hệ thống giếng lọc đứng đặt bờ giống hình thức cơng trình giếng khoan thu nước ngầm bờ Độ sâu giếng phụ thuộc vào độ sâu tầng chứa nước, dựa vào kết địa tầng lỗ khoan mực nước ngầm khảo sát điều kiện dừng khoan khảo sát, lựa chọn chiều dài ống lọc L=4m; ống lắng L =1,0m để không vượt giới hạn tầng chứa nước Chia giếng lọc thành chùm giếng lấy nước vào đường ống cấp nước cho máy bơm, để đảm bảo lưu lượng yêu cầu tránh trường hợp chiều sâu giếng lọc vượt giới hạn tầng chứa nước Thay thông số vào ta có: Zđm = (-2,0) + 5,27 = +3,27m chọn cao trình đặt máy bơm Zđm = +3.0m 3.3.7 Tính tốn thơng số nhà trạm + Chiều rộng nhà máy : B= t + a1 +L1 + L2 + Lb + Lk + a2 + t Trong đó: t chiều dài tường nhà máy: chọn t = 0,22m ; a1, a2 khoảng hở để lắp ráp; chọn a1 = a2 = 0,75m; L1, L2 chiều dài ống đệm dễ dàng théo lắp; chọn L1 = L2 = 0,2m; Lb kích thước máy bơm = 1,27m; Lk chiều dài khóa ỗng xả chọn Lk = 0,7m; Thay thơng số vào ta có B = 3,91, chọn B = 4m +Chiều dài nhà máy Chiều dài toàn nhà máy tính theo cơng thức: Ln=Dđc+L1+Lsc+2t+0,2 (m) Trong đó: Dđc: Đường kính động cơ, chọn Dđc = 0,45m; Lsc: Chiều dài gian sửa chữa; sơ chọn Lsc =1,0m; L1: Khoảng cách từ vỏ động tới tường đầu hồi, chọn L1=0,75m; t: Chiều dày tường nhà máy; chọn t= 0,22m; Thay thông Cấu tạo giếng lọc: - Ống vách bảo vệ (trám xi măng chỗ): để bảo vệ giếng khỏi bị ô nhiễm từ mặt đất - Ống vách khai thác: để bảo vệ máy bơm, chống sụt lở giếng tạo ống dẫn để dẫn nước lên từ ống lọc Ở phần chèn sét viên sấy khô - Ống lọc: để thu nước từ tầng chứa nước vào giếng, cấu tạo ống khoan lỗ, cắt khe, quấn dây, tùy thuộc vào cấu tạo tầng chứa nước - Ống lắng: đoạn ống PVC phía ống lọc đáy bịt kín để chứa phần mùn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 11 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ khoan dư sau thi cơng giếng vật liệu mịn lọt vào giếng trình khai thác đại lượng Dg ; L hợp lý - Sỏi chèn: để ngăn cát vào giếng trình khai thác, chèn sỏi thạch anh tròn cạnh, phạm vi ống lọc Chiều dài ống lọc đường kính ống lọc; lưu lượng cần bơm giếng tương quan với Qg qua công thức sau: L DgVlo - Máy bơm công trình phụ trợ khác mặt đất Trong đó: b) Xác định thông số giếng lọc L chiều dài ống lọc, (m); Qg lưu lượng cần bơm từ giếng, (m3/s); - Tính tốn đường kính ống lọc chiều dài ống lọc Dg đường kính ống lọc, (m); Từ yêu cầu khu ao nuôi, với Qtk = 120 m3/h; Xác định Qloc = Qtk x K (với K=1,2÷1,3); Vlo vận tốc nước ngầm qua lỗ có thành ống lọc, m/s; giá trị xác định theo đồ thị theo công thức sau : Vlo 65 K (với Chọn K = 1,2 ta có: Qloc = 1,2 x120 = 144 m3/h Với Qlọc = Qlọc giếng x n (số giếng lọc) Để chọn Dg (đường kính ống lọc); L (chiều dài ống lọc) số giếng lọc ta cần thử dần với thông số n (số giếng lọc) để tìm K hệ số thấm đất đá, m/ngày); với K = 9.13 (m/ngđ) (từ kết thí nghiệm lỗ khoan trường) Sau thử dần với giá trị n(số giếng khoan) tìm bảng giá trị D g ; L sau: Bảng giá trị Dg L theo giá trị thử dần n (số giếng lọc) n (số giếng lọc) n (số giếng lọc) n (số giếng lọc) 10 n (số giếng lọc) 12 D (m) L (m) D (m) L (m) D (m) L (m) D (m) L (m) 0.09 10.25 0.09 7.69 0.09 6.15 0.09 5.12 0.114 8.09 0.114 6.07 0.114 4.85 0.114 4.05 Dựa vào kết tính tốn, so sánh lựa chọn : số giếng lọc n=10 giếng ; đường kính ống lọc Dg = 160mm ; chiều dài ống lọc : L =3.46m Tuy nhiên để thi công lắp đặt dễ dàng, sát với thực tế chế tạo lựa chọn chiều dài ống lọc L =4,0m - Xác định đường kính đẳng hiệu lỗ lọc: Trên thành ống bố trí lỗ thu nước có dạng hình tròn khe rãnh Để tiện cho việc thi cơng, bố trí lỗ thu nước dạng hình tròn, bề mặt ngồi ống quấn xung quanh dây thép để tạo thành ống lọc Cách bố trí lỗ thu nước thành ống lọc dạng hình hoa 12 0.125 7.38 0.125 5.53 0.125 4.43 0.125 3.69 0.14 6.59 0.14 4.94 0.14 3.95 0.14 3.29 0.16 5.76 0.16 4.32 0.16 3.46 0.16 2.88 0.18 5.12 0.18 3.84 0.18 3.07 0.18 2.56 0.2 4.61 0.2 3.46 0.2 2.77 0.2 2.31 0.225 4.10 0.225 3.07 0.225 2.46 0.225 2.05 mai Đường kính lỗ lọc xác định bội số d50 đất Theo kết khảo sát địa chất, với lớp cát đồng ta có: Dlỗ lọc = (2,5 ÷3,0) x d50 = x 0,145 = 0,44 mm Chọn đường kính lỗ lọc : Dlọc = 0,5mm - Thiết kế ống khai thác: Ống khai thác thành phần giếng khai thác Trong giếng có cấp đường kính ống khác nhau, cột ống khai thác đoạn ống mà có lắp đặt thiết bị bơm nước.Đường kính ống khai thác thường sử dụng với loại vật liệu ống thép, ống nhựa PVC Do chiều sâu giếng lọc thực tế thường không lớn để thi TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 KHOA HỌC công tiện lợi, giảm giá thành thi công nên lựa chọn loại đường ống khai thác PVC Với đường kính ống lọc tính tốn, lựa chọn ống khai thác PVC D200 Chiều sâu đặt ống khai thác phụ thuộc vào mực nước tĩnh mực nước động trình khoan địa chất thủy văn, thí nghiệm mực nước ngầm lỗ khoan trường Căn vào kết thí nghiệm địa chất trường xác định cao trình mực nước động vị trí đặt giếng -1.06m Để máy bơm làm việc an toàn điều kiện; chọn cao trình đặt ống khai thác -2.0m - Thiết kế ống dẫn nước: Đoạn ống dẫn nước có đường kính nhỏ so với đường kính ống khai thác để tiết kiệm chi phí; lựa chọn đường kính ống dẫn nước cho vận tốc chảy ống khơng vượt q 1,5m/s Qua tính tốn với Qlọc ống yêu cầu, lựa chọn đường kính ống dẫn nước Dod = 160mm Độ sâu đặt ống dẫn phải đảm bảo máy bơm hút nước trường hợp Chọn cao trình đặt ống dẫn -2,0m - Thiết kế ống lắng: Ống lắng đoạn ống đặc đặt phần giếng, ống lọc Nhiệm vụ ống lọc tồn trữ, chứa hạt mịn thâm nhập vào giếng trình khai thác thổi lên khỏi giếng súc rửa bảo dưỡng giếng theo định kỳ Vật liệu đường kính ống lắng lấy tương tự ống dẫn nước ống lọc Chiều dài ống lắng chọn Hlắng = 1,0m - Thiết kế chiều sâu đường kính lỗ khoan - Thiết kế đường kính khoan: Đường kính khoan xác định phụ thuộc vào chiều dày lớp vật liệu trám cách ly, lớp vật liệu lọc phương pháp thi công trám cách ly đổ sỏi Căn vào yếu tố trên, đường kính khoan cần phải lớn đường kính cột ống từ 100 - 200mm Với đường kính ống chống dẫn D200, lựa chọn đường kính lỗ khoan D300 - Thiết kế chiều sâu khoan: Chiều sâu giếng CÔNG NGHỆ khoan khai thác thường xác định sau hồn thành giếng khoan thăm dò địa chất trường Qua kết khảo sát địa chất vị trí dự kiến đặt giếng khoan, để thuận tiện cho việc chống ống chống, ống lọc, chiều sâu lỗ khoan thường lớn chiều dài toàn cột ống từ 2m tùy theo chiều sâu giếng HLK = Hod + Hcôn thu +Hol + Hlắng = 2,5 + 0,5+4 + = 8m Vậy chiều sâu hố khoan: HLK = 8m - Cấu tạo lớp vật liệu ốp mặt ống lọc: Lớp vật liệu có tác dụng làm tăng khả hút nước ngầm ống lọc đồng thời hạn chế ống bị tắc, đất cát mịn lẫn phù sa Khi đắp lớp lọc thành hai lớp lớp ngồi dùng cát tự nhiên lớp dùng dăm sỏi có chất lượng tốt, khơng bị phong hóa Khoảng khơng gian xung quanh ống lọc lấp đầy hạt cát sỏi có tính thấm cao gọi lớp sỏi lọc Các chức lớp sỏi lọc là: Làm ổn định tầng chứa nước ngăn chặn loại vật liệu có kích thước nhỏ từ tầng chứa nước xâm nhập vào giếng qua ống lọc, qua làm giảm khả bơm có cát đường ống lọc; Cho phép sử dụng ống lọc có khe hở lớn với diện tích làm việc lớn nhất; Tạo khoảng vành khăn có tính thấm cao, nhờ tăng bán kính ảnh hưởng giếng lưu lượng - Lựa chọn vật liệu làm lớp lọc: Vật liệu lớp lọc phải cát sỏi nhẵn, đồng nhất, tròn đều, loại hạt có hình dạng mỏng, dẹt không vượt 2% theo trọng lượng sỏi tính tốn Tỷ trọng trung bình vật liệu khơng nhỏ 2,5 Ngồi ra, trước đổ xuống lỗ khoan, sỏi cần phải rửa để đảm bảo khơng phiến sét, mica, đất tạp chất dơ bẩn khác - Tính tốn, xác định kích thước sỏi phù hợp: Việc xác định xác kính thước vật liệu làm lớp lọc quan trọng việc ngăn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 13 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ chặn hạt mịn từ tầng chứa nước xâm nhập vào hệ thống dẫn nước thông qua ống lọc, đảm bảo cát không vào bên ống lọc Muốn vậy, trước hết trình khoan cần phải lấy mẫu đất tầng chứa nước để phân tích độ hạt dụng cụ rây Sau dựng đường cong phân loại kích thước hạt tầng chứa nước Đây sở quan trọng để tính tốn xác định kích thước vật liệu lọc Từ việc phân tích thành phần kích thước hạt tầng chứa nước, có nhiều phương pháp lựa chọn kích thước vật liệu lọc, phương pháp áp dụng phổ biến dựa vào hệ số đồng Hệ số đồng Cu tỷ số D60 D10: Cu = D60/D10 Căn giá trị hệ số Cu xác định kết thí nghiệm địa chất ; Cu = 3,24; Ta có: - Thường dùng vật liệu lọc có hệ số Cu khoảng từ ÷ 2,5 với kích thước D50 vật liệu lọc khơng lớn lần so với kích thước D50 vật liệu tầng chứa nước Như kích thước vật liệu lọc Dsỏi = 9x0,145 = 1,3mm Lựa chọn đường kính vật liệu lọc, đá dăm 1x2mm - Thiết kế chiều dày vị trí lớp sỏi lọc: Theo lý thuyết độ dày lớp sỏi lọc cần từ đến lần đường kính hạt sỏi ngăn cản cát hạt mịn xâm nhập từ tầng chứa nước Bề dày lớp sỏi lọc khơng có ý nghĩa quan Thay thơng số vào ta có: V - Tính toán lượng sỏi cần thiết: Lượng sỏi cần thiết đổ xuống giếng khoan bao quanh phần ống lọc xác định theo cơng thức: Q = V.k (m3) Trong đó: Q: thể tích lượng sỏi cần thiết, (m3) ; V: thể tích khoảng vành xuyến cần phải lấp đầy sỏi, (m3); k: hệ số hao hụt, lấy 1,15 ÷ 1,2; Thể tích khoảng vành xuyến tính theo cơng thức: V D d H1 k1 D H k1 ( m ) Trong đó: D: đường kính lỗ khoan, D =0,3 (m) ; d: đường kính đoạn ống chống ống lọc, d = 0.16 (m) ; H1: chiều dài đoạn cần đổ sỏi, tính từ đáy ống lắng lên tới cao trình đổ sỏi lựa chọn, H1 = 5,0 (m); H2: Chiêu dài đoạn cần đổ sỏi tính từ đáy ống lọc đến đáy hố khoan, H2 =1,0 (m); k1: hệ số mở rộng đường kính khoan, lấy từ 1,1 ÷1,2 3,14 3,14 0,32 0,16 x1,15 0,32 x1x1,15 0,372( m3 ) 4 Vây lượng sỏi cần thiết để đổ xuống giếng khoan là: Q = 0,372 1,2 = 0,45 m3 14 trọng việc giảm khả bơm có cát giếng yếu tố tỷ lệ kích thước hạt vật liệu lọc thành phần hạt tầng chứa nước Trong phần lớn trường hợp, chiều dày tốt lớp sỏi lọc từ 100 ÷ 200mm Nếu bề dày lớp sỏi lớn gây khó khăn việc súc rửa phục hồi tính thấm tầng chứa nước sau Vị trí lớp sỏi lọc phải bao đầy khoảng không xung quanh ống lọc phải cao đầu ống lọc 1m q trình súc rửa giếng, lớp sỏi bị xếp lại chặt chiều cao bị tụt xuống Dưới số vẽ trình: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 cơng KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 6: Mặt bố trí hệ thống giếng lọc Hình 7: Cắt dọc giếng lọc đường ống hút Hình 8: Mặt nhà trạm bơm Hình 9: Cắt dọc nhà trạm bơm KẾT LUẬN Vấn đề cấp nước biển chủ động khó khăn lớn làm cản trở phát triển bền vững ngành nuôi trồng thủy sản vùng ven biển Nam Trung Bộ giải pháp cấp nước áp dụng địa phương chưa phù hợp, chủ yếu xây dựng cách tạm bợ theo kiểu tự phát, dựa kinh nghiệm mà khơng có tính tốn, thiết kế chi tiết đó, sau thời gian hoạt động phần lớn trạm bơm bị hư hỏng, xuống cấp hoạt động không hiệu Vì vậy, kết nghiên cứu sở khoa học quan trọng cần thiết việc khảo sát, thiết kế trạm bơm cấp nước biển phục vụ nuôi trồng thủy sản vùng ven biển Nam Trung Bộ vùng khác có điều kiện tương tự Cũng phạm vi nghiên cứu này, xây dựng thiết kế mẫu (gồm bước khảo sát, tính tốn thiết kế, vẽ thiết kế mẫu, quy trình thi cơng, quản lý vận hành …) dạng trạm bơm cấp nước biển lấy nước qua giếng lọc đứng đặt bờ để áp dụng cho khu vực đặc trung với quy mô nuôi lớn nhỏ khác Kết nghiên cứu áp dụng để tính tốn, thiết kế, thi công xây dựng vận hành thử nghiệm cho cơng trình cụ thể xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Với mơ hình ứng dụng thực tế này, chúng tơi kiểm nghiệm, hiệu chỉnh thông số cho phù hợp với điều kiện cụ thể khu vực áp dụng Từ mơ hình thí điểm nhân rộng áp dụng cho khu vực khác có điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, thủy hải văn …) quy mô nuôi tương tự (áp dụng với khu nuôi quy mô nhỏ có diện tích khoảng từ ÷ ha) tỉnh ven biển Nam Trung Bộ nói riêng nước nói chung TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 15 CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alessandro Moretti and Mario Pedini Fermandez-Criado, 2005, Manual on Hatchery Production of Seabass and Gilthealthy Seabream, FAO; [2] Hoàng Ngọc Tuấn, 2016, Thuyết minh Đề cương Đề tài độc lập cấp Nhà nước: Nghiên cứu giải pháp công nghệ cấp nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản vùng ven biển Nam Trung Bộ; [3] Báo cáo chuyên đề 2.3, Phân chia vùng đặc trưng tác động đến giải pháp cấp nước mặn khu vực Nam Trung Bộ, thuộc Đề tài độc lập cấp Nhà nước: Nghiên cứu giải pháp công nghệ cấp nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản vùng ven biển Nam Trung Bộ; [4] Báo cáo chuyên đề 3.4, Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước mặn chủ động trạm bơm, bơm nước từ giếng lọc ngầm đặt bờ, thuộc Đề tài độc lập cấp Nhà nước: Nghiên cứu giải pháp công nghệ cấp nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản vùng ven biển Nam Trung Bộ; [5] Hồ sơ khảo sát địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, 2017, Viện KHTL miền Trung Tây Ngun cơng trình Hào An, Xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam; [6] Hồ sơ Thiết kế kỹ thuật, 2017, Viện KHTL miền Trung Tây Ngun cơng trình Hào An, Xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam; [7] Cơng trình thủy lợi, Ttrạm bơm tưới, tiêu nước - Yêu cầu thiết kế thiết bị động lực khí, TCVN 9141:2012, [8] Cơng trình thủy lợi, quy định chủ yếu thiết kế - QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT, [9] Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trường, 2001, Báo cáo tổng kết chương trình điều tra nghiên cứu Biển cấp nhà nước (1977 – 2000); 16 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 51 - 2018 ... xuất giải pháp cấp nước mặn chủ động trạm bơm, bơm nước từ giếng lọc ngầm đặt bờ, thuộc Đề tài độc lập cấp Nhà nước: Nghiên cứu giải pháp công nghệ cấp nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản vùng. .. giải pháp: Cấp nước biển trạm bơm giếng lọc ngầm đặt bờ để áp dụng cho khu vực ven biển Nam Trung Bộ kết tính tốn, thiết kế cho cơng trình cụ thể ứng dụng thơn Hòa An, xã Tam Hòa, huyện Núi Thành,. .. lập cấp Nhà nước: Nghiên cứu giải pháp công nghệ cấp nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản vùng ven biển Nam Trung Bộ; [3] Báo cáo chuyên đề 2.3, Phân chia vùng đặc trưng tác động đến giải pháp cấp