Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho nuôi trồng thủy sản tỉnh quảng nam (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ CHO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TỈNH QUẢNG NAM C C R UT.L D Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình thủy Mã số: 8580202 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng – Năm 2020 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Ngọc Tuấn Phản biện 1: TS Huỳnh Ngọc Hào Phản biện 2: TS Ngô Văn Dũng C C R UT.L Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 20 tháng 12 năm 2020 D Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông, Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng Cơng trình thủy, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ HÌNH THỨC CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ NI TRỒNG THỦY SẢN 1.1 Tổng quan nghiên cứu hình thức cấp nước biển phục vụ NTTS Thế giới 1.2 Các hình thức cấp nước mặn phục vụ NTTS Việt Nam 1.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng trình cấp nước biển phục vụ NTTS cát Chương - NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ CHO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TỈNH QUẢNG NAM 2.1 Thực trạng cấp nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam 2.2 Nghiên cứu điều kiện tự nhiên chủ yếu ảnh hưởng đến việc lấy nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam 2.3 Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam Chương - GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI Xà TAM HÒA, HUYỆN NÚI THÀNH, TỈNH QUẢNG NAM 14 3.1 Giới thiệu khu vực xây dựng cơng trình 14 3.2 Lựa chọn giải pháp cấp nước 15 3.3 Sơ đồ bố trí tổng thể cơng trình 16 3.4 Tính tốn nhu cầu cấp nước phục vụ NTTS 16 3.5 Tính tốn hệ thống thu nước ngầm 16 3.6 Tính tốn xác định thông số trạm bơm cấp nước biển 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26 Kết luận 26 Một số kiến nghị 27 D C C R UT.L MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Quảng Nam địa phương có nhiều tiềm mạnh thuận lợi để phát triển nuôi trồng thủy sản (NTTS) với bờ biển dài 125km, có vùng đặc quyền kinh tế rộng 40.000km2 hệ thống sông Trường Giang chạy song song ven biển Tính tới năm 2019, ngành thủy sản tỉnh phát triển nhanh với tổng diện tích NTTS đạt 8.000ha, sản lượng đạt 22.500tấn Trong đó, diện tích nuôi thủy sản nước 4.900ha, sản lượng 8.000tấn; cịn lại ni trồng nước mặn tập trung huyện Duy Xuyên; Thăng Bình; Núi Thành phần thành phố Tam Kỳ Trong năm qua, Ngành NTTS mang lại hiệu kinh tế lớn cho phát triển kinh tế tỉnh Vì vậy, Quảng Nam xác định phát triển NTTS, đặc biệt thủy sản nước mặn lĩnh vực kinh tế mũi nhọn địa bàn Để đạt mục tiêu đề phải trọng đến việc cấp nước biển cách chủ động, an tồn “ni trồng thủy sản có nghĩa ni nước” Hiện nay, lĩnh vực NTTS Quảng Nam có hình thức lấy nước chủ yếu như: - Lấy nước bờ hình thức giếng đóng (gần bờ); - Lấy nước trực tiếp biển (xa bờ); - Lấy tự chảy qua cống Với hình thức lấy nước vần số tồn hạn chế, cụ thể sau: (1) Giải pháp lấy nước không hợp lý: - Với hình thức lấy nước bờ hình thức giếng đóng: Kết nối vào ống hút máy bơm để bơm ao ni lấy nước có chất lượng tốt, nhiên lấy với lưu lượng nhỏ nên không phù hợp với khu ni có quy mơ lớn, giếng lọc dễ bị tắc lắng cát - Với hình thức lấy nước trực tiếp biển (xa bờ): Chỉ lấy nước thủy triều lên cao (mép nước gần bờ) chiều dài ống hút ngắn Như vậy, không chủ động nguồn nước cấp cho NTTS Ngoài máy bơm phải thường xuyên tháo lắp nên tốn công sức dễ bị hư hỏng bảo quản khơng tốt - Với hình thức lấy tự chảy qua cống: Phụ thuộc vào chế độ thủy triều vùng cửa sông lấy nước thủy triều lên, cịn thời điểm mực nước triều xuống thấp khơng lấy Giải pháp có chi phí đầu tư thấp D C C R UT.L xây dựng trạm bơm tiết kiệm chi phí vận hành máy bơm, nhiên chất lượng nguồn nước lấy vào khơng đảm bảo khơng kiểm sốt nguồn xả thải, nước thải từ ao nuôi xả ngược trở lại nguồn cấp nước cấp chưa qua xử lý mang theo chất gây ô nhiễm mầm bệnh vào ao nuôi (2) Kết cấu cơng trình khơng hợp lý, khơng đảm bảo chống chịu tác động sóng, gió, bồi lấp, gẫy vỡ đường ống hút Trước tồn tại, khó khăn việc cấp nước phục vụ cho NTTS khu vực ven biển tỉnh Quảng Nam việc thực đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Quảng Nam” cần thiết cấp bách Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất giải pháp cấp nước biển chủ động phục vụ NTTS cát, phù hợp với điều kiện tự nhiên quy mô sản xuất địa bàn tỉnh Quảng Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Giải pháp cấp nước biển chủ động phục vụ cho NTTS cát - Phạm vi nghiên cứu: Vùng ven biển tỉnh Quảng Nam Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập thông tin, điều tra khảo sát; - Phương pháp phân tích, tổng hợp; - Phương pháp phân tích thống kê; - Phương pháp sử dụng phần mềm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu đề xuất giải pháp thu lọc nước để cấp nước biển phục vụ NTTS cách chủ động (cấp đủ lưu lượng), an toàn, phù hợp với điều kiện tự nhiên tỉnh Quảng Nam * Ý nghĩa thực tiễn Kết đề tài có ý nghĩa lớn giúp cho quyền, người dân doanh nghiệp tỉnh Quảng Nam quy hoạch, thiết kế xây dựng cơng trình cấp nước biển phục vụ NTTS cách chủ động an toàn Ngoài tài liệu tham khảo cho khu vực khác có điều kiện tương tự D C C R UT.L Cấu trúc luận văn Ngồi phần mở đầu, nội dung luận văn trình bày chương sau:  Chương - Tổng quan nghiên cứu hình thức cấp nước biển phục vụ nuôi trồng thủy sản  Chương - Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Quảng Nam  Chương - Giải pháp cấp nước biển phục vụ ni trồng thủy sản xã Tam Hịa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Chương - TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ HÌNH THỨC CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 1.1 Tổng quan nghiên cứu hình thức cấp nước biển phục vụ NTTS Thế giới Hiện có dạng bờ biển phổ biến là: Bờ biển cát với độ dốc thấp; Bờ biển có đá; Biển có khu chứa tự nhiên nhân tạo Ứng với dạng bờ biển có hình thức lấy nước biển khác (xem chi tiết toàn văn) 1.2 Các hình thức cấp nước mặn phục vụ NTTS Việt Nam 1.2.1 Hình thức lấy nước biển trạm bơm đặt bờ qua kênh dẫn vào C C R UT.L D bể hút Hình 1.1 Trạm bơm, bể hút đặt sát chân đê Hình 1.2 Kênh dẫn nước biển vào bể hút 1.2.2 Hình thức lấy nước trực tiếp biển 1.2.2.1 Trạm bơm đặt bờ, lấy nước thùng lọc đặt ngồi biển Hình 1.3 Trạm bơm cấp nước biển lấy nước qua thùng lọc đặt biển dẫn nước vào đường ống 1.2.2.2 Trạm bơm chìm đặt ngồi biển, lấy nước trực tiếp tầng mặt C C R UT.L D Hình 1.4 Trạm bơm chìm đặt ngồi biển, đường ống đẩy đặt cầu dẫn 1.2.2.3 Trạm bơm đặt bờ, hút trực tiếp ống thu nước tầng mặt Hình 1.5 Trạm bơm đặt bờ, lấy biển trực tiếp ống thu nước tầng mặt 1.2.3 Hình thức lấy nước biển qua ống lọc đặt chìm cát - Trạm bơm đặt bờ, lấy nước biển qua ống lọc đặt chìm cát có ống thu theo phương thẳng đứng Hình 1.6 Trạm bơm đặt bờ, lấy nước biển qua ống lọc đặt chìm cát có ống thu theo phương thẳng đứng - Trạm bơm đặt bờ, lấy nước biển qua ống lọc đặt chìm cát có ống thu nằm ngang (hoặc dẫn nước vào bể hút bơm đưa nước vào khu nuôi) C C R UT.L D Hình 1.7 Trạm bơm đặt bờ, lấy nước biển qua ống lọc đặt chìm cát có ống thu nằm ngang 1.2.3 Hình thức lấy nước mặn qua cống tự chảy Hình 1.8 Cơng trình lấy nước hình thức tự chảy phổ biến 1.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng trình cấp nước biển phục vụ NTTS cát Các hình thức tính tốn, thiết kế dạng cơng trình cấp nước biển theo ngun tắc, ngun lý tính tốn chung Cụ thể sau: - Xác định nhu cầu dùng nước trạm bơm; - Tính tốn cơng trình thu lọc nước biển (ngồi khơi bờ); - Tính toán cột nước thiết kế, điểm đặt máy bơm để lựa chọn máy bơm; - Tính tốn thơng số nhà trạm đường ống dẫn tải nước khu ao ni (có thể cho hình thức lấy nước biển khác nhau) Sử dụng Module SEEP/W - GEO STUDIO để phân tích dịng thấm qua cơng trình thủy lợi đập đất, đê, dòng thấm đáy cống, thấm hệ thống ống lọc…… Chương - NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ CHO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TỈNH QUẢNG NAM 2.1 Thực trạng cấp nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam Hình thức lấy nước biển áp dụng phổ biến khu vực tổng hợp lại trình khảo sát thực tế sau: (1) Sử dụng máy bơm đặt bờ, bơm nước từ giếng thu ngầm khoan bãi cát để cấp vào khu ao ni: Hình thức áp dụng phổ biến nhiều nơi, người dân khoan giếng kim sâu từ ÷ 7m (tùy khu vực), bên bố trí đặt ống lọc để lọc cát chất bẩn, số lượng giếng khoan tùy thuộc vào lưu lượng yêu cầu khu nuôi Nước mặn từ giếng lọc dẫn đường ống nhỏ nối chung vào ống hút máy bơm để bơm ao ni Với hình thức này, lấy nước có chất lượng tốt qua giếng lọc, nhiên lấy với lưu lượng nhỏ nên khơng phù hợp với khu ni có quy mơ lớn, giếng lọc dễ bị tắc lắng cát (2) Sử dụng máy bơm đặt bãi biển mép bờ, bơm nước trực tiếp từ biển qua ống hút đặt ngồi mép nước bơm trực tiếp vào ao ni: Đối với hình thức này, người dân lắp cố định đường ống hút biển cần bơm nước mang bơm lắp vào để bơm Với hình thức lấy trực tiếp nước biển chiều dài ống hút ngắn nên bơm thủy triều lên cao (mép nước gần bờ), bơm sát bờ nên chất lượng nước khơng tốt Ngồi máy bơm phải thường xuyên tháo lắp nên tốn công sức dễ bị hư hỏng bảo quản không tốt, đường ống hút D C C R UT.L dễ bị hư 2.2 Nghiên cứu điều kiện tự nhiên chủ yếu ảnh hưởng đến việc lấy nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam 2.2.1 Vị trí địa lý Quảng Nam, tỉnh ven biển thuộc vùng phát triển kinh tế trọng điểm miền Trung Phía Bắc giáp thành phố Đà Nẵng; phía Đơng giáp biển Đơng; Với điều kiện tự nhiên bờ biển dài 125km, hệ thống sở hạ tầng giao thông thuận tiện cho việc giao thương, nên thuận lợi phát triển ngành NTTS đặc biệt nuôi tôm cát 2.2.2 Đặc trưng địa hình, địa mạo bờ lục địa 2.2.2.1 Đặc trưng địa hình Quảng Nam tỉnh ven biển Nam Trung Bộ nên có nhiều đặc trưng chung địa hình khu vực miền Trung như: Dải cồn cát ven biển, địa hình khơng phẳng, có độ cao từ - 10m đến Ngoài đặc trưng chung khu vực duyên hải miền Trung địa hình khu vực biển Đà Nẵng – Quảng Nam chủ yếu địa hình gị, đụn dải cồn cát chạy song song với bờ biển 2.2.2.2 Đặc trưng địa mạo động lực hình thái đường bờ biển Đoạn từ mũi Sơn Trà (Đà Nẵng) đến Sa Huỳnh (Quảng Ngãi) kiểu bờ tích tụ, hình thành đồng nhỏ hẹp ven biển xen kẽ bờ bào mòn – mài mòn đá gốc tạo phẳng q trình sóng Hình thái đường bờ biển biển tác động Dọc theo bờ ta cịn quan sát thấy số gị cát tích tụ nằm song song với bờ biển 2.2.2.3 Hình thái đường bờ biển Bờ biển thay đổi mạnh động lực biển – sơng, biển chiếm ưu thế: Bờ hình thành phát triển cấu trúc miền uốn nếp Mê nô zôi Việt – Lào thuộc đới Tam Kỳ - Phước Sơn, kéo dài từ Sa Huỳnh (Quảng Ngãi) đến bán đảo Sơn Trà (Đà Nẵng) Đường bờ biển tương đối thẳng phẳng, tạo nên hai sơng sơng Thu Bồn sơng Trà Khúc Vùng bờ vùng bờ có dịng lượng sóng cực đại lớn Việt Nam 2.2.3 Đặc trưng địa chất Một số đặc điểm đặc trưng địa chất tầng mặt đáy biển ven bờ độ sâu - 30m thuộc bờ biển tỉnh Quảng Nam bao gồm kiểu trầm tích sau: Bùn - sét - cát cát - bùn – sét; cát nhỏ mịn; Cát trung – thô; Trầm tích sinh vật D C C R UT.L 13 Với sơ đồ bố trí khoảng cách đường ống lọc từ 1,5 đến 2m để tránh việc trình lấy nước ống lọc bị ảnh hưởng với 2) Sơ đồ bố trí ống lọc nằm ngang theo hàng Cơ sơ đồ bố trí ống lọc ngầm ống hút nằm ngang theo hàng tương tự sơ đồ theo tầng Hai sơ đồ khác hình thức lắp đặt Với cách bố trí xếp ống lọc ngầm nằm ngang việc thi cơng lắp đặt sửa chữa thuận lợi so với trường hợp lắp đặt ống lọc theo tầng Đánh giá hiệu làm việc ống lọc đặt ngầm ứng với mực nước biển dao động triều cường hàng năm Hình 2.29 C C R UT.L D Hình 2.7 Hệ thống ống lọc đặt ngầm ứng với mực nước biển Tương tự hệ thống giếng lọc hệ thống thu ống lọc đặt ngầm nằm ngang ảnh hường vùng nước biển bão hòa tầng địa chất, ống lọc thu nước phải nằm đường bão hịa cần tính tốn cụ thể để xác định vị trị điểm đặt độ sâu chôn ống lấy đủ lưu lượng thiết kế theo yêu cầu 2.3.3.5 Tính tốn thơng số hệ thống ống lọc nằm ngang Để xác định thông số ống lọc nằm ngang cần phải tính tốn theo trình tự sau: * Các giả thiết phục vụ tính tốn - Mơi trường thấm đồng đẳng hướng - Hệ số thấm K = Const 14 - Lưu lượng chảy vào ống lọc không đổi theo thời gian mùa (Đông Bắc Tây Nam) - Trong tính tốn coi đường bão hịa nằm ngang với đường đáy biển - Dòng thấm tuân theo định luật Đarcy - Các đường đẳng áp vòng tròn đồng tâm qua tâm điểm ống * Phương trình phục vụ tính tốn: (2-6) Qlọc = q.L1 (2-7) Qlọc = K1 x Qtk (2-8) Trong + Qtk: Lưu lượng thiết kế (m3/s) + K1: Hệ số an tồn, thường chọn K = (1,2 ÷1,5) + q: Lưu lượng lọc cho đơn vị chiều dài ống lọc (m2/s) + K: Hệ số thấm tầng đất, cát (m/s) + H: Chiều sâu lớn đường bão hòa trung tâm ống lọc, (m) + h0: Mực nước có sẵn ống lọc (m) + β: Hệ số tính Radian; + π: Hệ số pi = 3,14 + Qlọc: Lưu lượng lọc (m3/s) + L1: Chiều dài ống lọc; (m) C C R UT.L D Chương - GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ NTTS TẠI Xà TAM HÒA, HUYỆN NÚI THÀNH, TỈNH QUẢNG NAM 3.1 Giới thiệu khu vực xây dựng cơng trình 3.1.1 Vị trí địa lý Xã Tam Hịa thuộc huyện Núi Thành nằm phía Nam tỉnh Quảng Nam Tọa độ địa lý vị trí: 15030'34”đến 15030'29” vĩ độ Bắc 108037'25” đến 108037'34” kinh độ Đơng 3.1.2 Điều kiện tự nhiên a) Địa hình, dân số diện tích Xã Tam Hịa xã ven biển có địa hình thấp, có nhiều cồn cát ổn định, đồng sơng ngịi bồi đắp cát biển Có sơng Trường Giang chảy qua tạo thành nhiều đầm phá, thích hợp cho bà 15 ni trồng thủy sản Tổng diện tích xã Tam Hòa 24,12km2, dân số Tam Hòa đạt 8.209 người Mật độ dân số đạt 340người/km2 b) Điều kiện khí tượng, hải văn * Nhiệt độ, độ ẩm: Nhiệt độ khơng khí trung bình nhiều năm 25,8oC, cao trung bình năm 29,9oC thấp trung bình năm 22,9oC Độ ẩm khơng khí tương đối trung bình nhiều năm 81,6%, thấp trung bình năm 65,7% * Chế độ mưa: Khí hậu tỉnh Quảng Nam thuộc vùng nhiệt đới gió mùa Trong năm có mùa rõ rệt mùa mưa mùa khô Mùa mưa tháng đến tháng 12, gió thịnh hành hướng Tây Bắc - Bắc - Đông Bắc Lượng mưa lớn, chiếm 80% tổng lượng mưa năm * Gió: Khu vực chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa Trong năm có hướng gió thịnh hành gió hướng Bắc Đơng: Gió hướng Bắc xuất vào tháng đến tháng năm sau; Gió hướng Đơng xuất vào tháng đến tháng * Bão: Hàng năm, tỉnh Quảng Nam chịu ảnh hưởng trực tiếp từ đến bão áp thấp nhiệt đới, tần suất hoạt động cao vào tháng - 11 Mùa bão tháng - 11, tháng 10 tháng nhiều bão * Hải văn: Bảng 3.1 Vị trí thơng số mực nước biển xã Tam Hịa – Quảng Nam C C R UT.L D Hệ tọa độ VN-2000 Tọa độ trắc địa Vỹ độ Kinh độ 15˚31'43,744' 'N 108˚36'21,186 ''E Mực nước triều trung bình HTb (cm) Mực nước triều lớn trung bình HMax_Tb (cm) Mực nước triều nhỏ trung bình HMin_Tb (cm) 59 -67 3.1.3 Đặc điểm địa chất khu vực dự án Trên sở đồ địa chất khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1/200.000 Cục địa chất khoáng sản Việt Nam xuất năm 1998 tài liệu Liên đoàn ĐCCT – ĐCTV miền Trung, đặc điểm địa chất khu vực khảo sát bao gồm phức hệ, hệ tầng địa chất có tuổi địa chất từ trẻ đến già sau: Kỷ Đệ tứ; Xâm nhập Phức hệ Núi Ngọc (GbPZ1nn) 3.2 Lựa chọn giải pháp cấp nước Trên sở đề xuất giải pháp cấp nước biển chủ động phục vụ NTTS cho tỉnh Quảng Nam nội dung chương luận văn Vùng nghiên cứu để đưa giải pháp cấp nước biển cụ thể xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh 16 Quảng Nam Đây khu vực tập trung nhiều trang trại, hộ gia đình NTTS gặp nhiều khó khăn giải pháp cấp nước chủ động, ảnh hưởng nhiều đến phát triển ngành NTTS kinh tế địa phương Tác giả đề xuất giải pháp cấp nước biển hình thức thu nước xa bờ, lấy nước ngầm hệ thống ống lọc chôn đáy biển, hút trực tiếp qua ống hút, máy bơm ống đẩy khu ao nuôi phù hợp với đặc trưng vùng nghiên cứu 3.3 Sơ đồ bố trí tổng thể cơng trình Thành phần cơng trình bao gồm: - Ống lọc thu nước ngầm chơn đáy biển, đặt phía xa bờ; - Đường ống hút; - Máy bơm nhà trạm; - Đường ống dẫn nước khu ao nuôi C C R UT.L Hình 3.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình cấp nước biển phục vụ NTTS cát 3.4 Tính tốn nhu cầu cấp nước phục vụ NTTS 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 =175 m3/h 3.5 Tính tốn hệ thống thu nước ngầm 3.5.1 Mục đích u cầu - Phải lấy đủ lưu lượng theo Qtk; - Xác định lưu lượng vào ống lọc ứng với mực nước biển nhỏ (Min), trung bình (TB) lớn (Max); - Kết cấu thu lọc nước đảm bảo an tồn điều kiện sóng, gió, hạ thấp bãi bờ biển mùa gió Đơng Bắc Tây Nam; - Thi công quản lý vận hành thuận lợi; - Gía thành hợp lý D 17 3.5.2 Sơ đồ bố trí hệ thống thu Trong khuôn khổ luận văn học viên đưa sở đồ bố trí ống lọc đặt ngầm vng góc với bờ biển Hình 3.2 Sơ đồ tính thấm với hệ thống ống lọc đặt vng góc với bờ biển 3.5.3 Xác định vùng thấm phần mềm GEO STUDIO - Modun SEEP/W Xác định vùng thấm lớn khai thác nước biển, tác giả sử dụng phần mềm GEO STUDIO - Modun SEEP/W tính tốn cho trường hợp sau: Mực nước triều lớn (Zmax = +0,59m); Mực nước triều trung bình (ZTB = +0,02m); Mực nước triều nhỏ (Zmin = -0,67m) Bảng 3.2 Chỉ tiêu lý đất cơng trình Ký TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị hiệu Sỏi sạn 0,00 C C R UT.L Thành phần hạt D Cát Bụi P % Sét 91,37 8,63 0,00 Tỷ trọng hạt  Hệ số đồng Cu Cu - 3,24 Hệ số đồng Cc Cc % 0,84 Áp lực tính tốn quy ước R0 kG/cm2 1,50 Hệ số thấm K m/s 1,05x10-3 2,66 18  Để mô toán đơn giản, ta coi toán phẳng mực nước tính tốn tương ứng với mực nước triều ổn định bỏ qua yếu tố sóng, địa chất ổn định khơng bị thay đổi hình thái bờ biển 3.5.3.2 Kết tính thấm phần mềm SEEP/W 1) Mơ hình kết thấm ứng với đường mực nước biển Bảng 3.3 Thơng số ống lọc đặt ngầm tính thấm Chiều Độ sâu chôn ống Thông số Số lượng Đường kính dài ống ống lọc ống ống (mm) (m) Z= -1,7m; -2,2m; Gía trị D200 -2,7m Mơ hình hệ thống thu lọc có vị trí bố trí ống lọc đặt ngầm ta đặt điểm đầu ống lọc nằm trùng với đường bờ ứng với mực nước biển nhỏ nhất, điểm cuối ống hướng biển * TH1 Kết chạy thấm ứng với mực nước biển Zmax=+0,59m C C R UT.L D Hình 3.3 Kết chạy thấm TH1 ống lọc z= -1,7m Hình 3.4 Kết chạy thấm TH1 ống lọc z= -2,2m 19 Hình 3.5 Kết chạy thấm TH1 ống lọc z= -2,7m * TH2 Kết chạy thấm ứng với mực nước biển ZTB=+0,02m C C R UT.L Hình 3.6 Kết chạy thấm TH2 ống lọc z= -1,7m D Hình 3.7 Kết chạy thấm TH2 ống lọc z= -2,2m Hình 3.8 Kết chạy thấm TH2 ống lọc z= -2,7m 20 * TH3 Kết chạy thấm ứng với mực nước biển Zmin=-0,67m Hình 3.9 Kết chạy thấm TH3 ống lọc z= -1,7m C C R UT.L D Hình 3.10 Kết chạy thấm TH3 ống lọc z= -2,2m Hình 3.11 Kết chạy thấm TH3 ống lọc z= -2,7m Nhận xét: 1) Kết chạy phần mềm SEEP/W cho hệ thống thu lọc nước đặt vng góc với bờ biển cho thấy: - Tại vị trí cao trình đặt ống lọc mực nước biển cao lưu lượng nước qua ống lọc lớn - Bờ biển tự nhiên có độ dốc mà ống lọc thường đặt nằm ngang nên vị trí điểm ống gần bờ có độ sâu chơn ống cao điểm ống xa bờ chơn 21 ống nông nên cho kết lưu lượng tăng dần từ điểm chôn sâu (gần bờ) tới điểm chôn nông (xa bờ) - Ống lọc ngầm không nên chơn q nơng dễ bị q trình vận chuyển bùn cát đáy biển làm lộ sóng bão tác động gây nguy hại cơng trình thu 2) Tính tốn thấm vị trí điểm đặt ống lọc ứng với mực nước biển nhỏ Zmin= -0,67m Mô hình tính tốn hệ thống thu lọc nước theo phương “vng góc” với bờ biển, ống lọc chơn sâu 0,8m đường kính ống D200mm vị trí: - Vị trí 1: Điểm đầu ống trùng với mép bờ biển: Đáy bờ biển cao trình 1,2m; Ống đặt cao trình -2,0m C C R UT.L D Hình 3.12 Điểm đầu ống trùng với mép bờ biển - Vị trí 2: Điểm đầu ống cách mép bờ biển xa khơi 5m; Đáy bờ biển cao trình -1,9m; Ống đặt cao trình -2,7m Hình 3.13 Điểm đầu ống cách mép bờ biển xa khơi 5m 22 - Vị trí 3: Điểm đầu ống cách mép bờ biển xa khơi 10m: Đáy bờ biển cao trình -2,5m; Ống đặt cao trình -3,3m Hình 3.14 Điểm đầu ống cách mép bờ biển xa khơi 10m Kết chạy mơ hình tính thấm SEEP/W vị trí cho kết lưu lượng đơn vị vị trí ống tiếp xúc bề mặt với đất có giá trị sau: Bảng 3.4 Lưu lượng đơn vị ba vị trí chọn Điểm đặt Vị trí Vị trí Vị trí Lưu lượng q 0,0034 m3/s/m2 0,0060 m3/s/m2 0,0085 m3/s/m2 Để xác định bố trí ống lọc theo Phướng án tương ứng với vị trí 1, 2, trên; cần phải biết: + Lưu lượng yêu cầu cấp nước Qtk (m3/s); + Đường kính ống lọc D (cm); + Số lỗ lọc 1m ống lọc; + Đường kính lỗ lọc d (cm) Để làm việc cách có sở khoa học cần phải xây dựng mối quan hệ số lỗ lọc, đường kính lỗ lọc chiều dài ống lọc tương ứng với cấp lưu lượng đơn vị q Bảng 3.4 Sau trình bày cụ thể kết tính tốn 3) Tính tốn, lựa chọn thơng số ống lọc Qlọc = nlỗ Flỗ q (m3/s) Trong đó: - nlỗ Số lỗ lọc bề mặt ống lọc - Flỗ Diện tích lỗ lọc, (m2); D C C R UT.L 23 - q lưu lượng đơn vị diện tích (m3/s/m2) Bảng 3.5 Đường kính lỗ lọc mật độ lỗ lọc 1m ống lọc tương ứng Mật độ lỗ lọc 1m ống lọc Đường (thường lấy 25% diện tích mặt ống lọc) kính ống Lỗ đường kính Lỗ đường kính lọc Lỗ đường kính d3cm d2cm d4cm (mm) (lỗ lọc) (lỗ lọc) (lỗ lọc) D60 150 67 38 D90 225 100 56 D110 275 122 69 D125 313 139 78 D140 350 156 88 D160 400 178 100 D180 450 200 113 D200 500 222 125 D225 D 250 141 278 156 D250 563 625 C C R UT.L Từ liệu trên, ta xây dựng biểu đồ quan hệ tương ứng với lưu lượng, chiều dài ống lọc, đường kính ống lọc Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ thơng số ống lọc đặt ngầm vị trí 24 Hình 3.16 Biểu đồ quan hệ thông số ống lọc đặt ngầm vị trí C C R UT.L D Hình 3.17 Biểu đồ quan hệ thơng số ống lọc đặt ngầm vị trí Vậy lưu lượng bơm thiết kế Qtk = 175m3/h Qlọc= K1 x Qtk = 1,2 x 175 = 210 m3/h = 5.040 m3/ngày (Với K1 = 1,2 ÷ 1,5 hệ số an tồn)  Để dễ so sánh ta chọn đường kính bố trí vị trí D200mm ơng lọc đặt đối xứng, từ biểu đồ ta chọn sau: - Vị trí 1: Chọn ống D200 với chiều dài ống Lống lọc= 13,5m; - Vị trí 2: Chọn ống D200 với chiều dài ống Lống lọc= 10,5m; - Vị trí 3: Chọn ống D200 với chiều dài ống Lống lọc= 7,5m; Nhận xét: - Tại vị trí 1: Mực nước biển thấp nên việc bố trí ống lọc ngầm thuận tiện thi công quản lý vận hành,tuy nhiên để lấy đủ lưu lượng yêu cầu 25 phải chọn số lượng ống nhiều chiều dài ống lớn Với địa hình đáy biển tính tốn việc chôn ống với chiều dài Lống lọc=13,5m dài - Tại vị trí 2: Mực nước biển sâu vừa phải, thi cơng dễ quản lý hay sử lý cố, số lượng ống chọn vị trí nên đỡ bị tổn thất chiều dài ống vừa phải so với vị trí cịn lại - Tại vị trí 3: Chọn chiều dài ống ngắn, số lượng ống ít, mực nước biển lại sâu nên khó khăn trình thi cơng, cơng tác quản lý vận hành khắc phục cố Từ đánh giá học viên lựa chọn phương án ống đặt vị trí số 2: Điểm đầu ống cách mép bờ biển xa khơi 5m để tính tốn lựa chọn khoảng cách đặt ống 4) Tính tốn lựa chọn khoảng cách đặt ống Giải phương trình với biến H ta có nghiệm dương thỏa mãn: C C R UT.L Sử dụng phương pháp thử dần với H =2,00m chiều dài khoảng cách nhỏ đặt hai ống lọc khoản L =3,4m hay 340cm; 5) Cấu tạo mạng lưới bọc lớp vật liệu ống lọc: Mạng lưới bọc ống lọc phù hợp với cỡ hạt tầng địa chất bờ biển để đảm bảo ống lọc làm việc bình thường; lớp vật liệu cấp phối có tác dụng làm tăng khả hút nước ngầm ống lọc đồng thời hạn chế ống bị tắc, đất cát mịn lẫn phù sa Như vậy, vị trí ống lọc có điểm đầu ống cách mép bờ biển xa khơi 5m, ống chôn sâu đáy biển 0,8m có chiều dài Lống lọc= 10,5m; đường kính D = 20cm; số lỗ lọc ống lọc nlỗ = 2.300 lỗ (chọn đường kính lỗ lọc d3cm); khoảng cách tâm ống lọc L=340 cm 3.6 Tính tốn xác định thơng số trạm bơm cấp nước biển * Xác định cột nước bơm thiết kế Htk =Hđh + ΣHtt=15,26m Với thơng số tính tốn Qtk = 175 m3/h; Htk =15,26m; Tra bảng thông số lựa chọn máy bơm: LT 150-20 với thông số Q = (120 ÷180) m3/h; H = (19 ÷23,5) m phù hợp với thơng số tính tốn (có thiên an tồn) * Xác định cao trình đặt máy bơm Zđm = Zbh + [hS] =2,6m D 26 * Tính tốn thơng số nhà trạm - Chiều rộng nhà máy tính theo cơng thức: B= t + a1 +L1 + L2 + Lb + Lk + a2 + t=4,31m, chọn B=4,3m - Chiều dài nhà máyđược tính theo cơng thức: Ln = n.Dđc+(n-1)a+L1+Lsc+2t+0,2 = 3,89m; chọn Ln =4,0m - Chiều cao nhà máy tính theo công thức: H = Hbệ máy + Hmáy bơm +0,3+ Htầng =4,0m, Chọn H=4,5m Vậy kích thước nhà trạm bơm: B x Ln x H = 4,3 x 4,0 x 4,5 (m) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Cấp nước biển đóng vai trị quan trọng định đến phát triển bền vững nuôi trồng thủy sản, việc nghiên cứu giải pháp cấp nước biển phục vụ NTTS yêu cầu cấp bách, xuất phát từ thực tế nước ta Nội dung nghiên cứu luận văn đạt số kết sau: (1) Phân tích, đánh giá thực trạng tồn hình thức cấp nước biển NTTS Quảng Nam yếu tố tự nhiên chủ yếu như: Địa hình, địa mạo bờ biển, địa chất, hải văn, gió, bão, ảnh hưởng đến việc lấy nước biển Đặc biệt, Quảng Nam tỉnh bị ảnh hưởng lớn thiên tai gió bão gây ra; (2) Từ yếu tố tự nhiên đó, tác giả đề xuất giải pháp cấp nước biển phù hợp, phục vụ cho NTTS vùng ven biển tỉnh Quảng Nam với hệ thống thu nước lọc ngầm qua hai hình thức sau: - Hệ thống thu nước đặt bờ ống lọc ngầm thẳng đứng (hay gọi giếng lọc); - Hệ thống thu nước đặt xa bờ ống lọc ngầm nằm ngang đáy biển theo phương vng góc song song với bờ biển (3) Ứng dụng kết nghiên cứu để tính tốn thiết kế cho cơng trình cấp nước biển phục vụ NTTS xã Tam Hòa, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Cụ thể như: - Lựa chọn giải pháp cấp nước biển có hệ thống thu nước đặt xa bờ ống lọc ngầm nằm ngang đáy biển có phương vng góc với đường biển; - Tính tốn nhu cầu cấp nước phục vụ NTTS cho mơ hình mẫu; - Ứng dụng phần mềm GEO STUDIO – Module SEEP/W để mơ để tính tốn, xác định miền thấm, lưu lượng thấm đơn vị (q) grarien thấm (J) thiết kế hệ thống thu lọc nước ngầm đáy biển Từ xây dựng D C C R UT.L 27 mối quan hệ thông số như: Chiều dài ống lọc (Lống lọc), đường kính ống lọc (D), đường kính lỗ lọc (d), số lỗ lọc (nlỗ), với cấp lưu lượng lọc (Qlọc) yêu cầu Cũng khoảng cách hai ống lọc (L), chiều sâu đặt ống lọc (z) ngầm phù hợp; - Xác định thông số máy bơm trạm bơm tương ứng Một số kiến nghị - Đề tài: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Quảng Nam” chủ yếu tập trung nghiên cứu giải pháp lấy nước có hệ thống ống lọc đặt ngầm kiểu giếng đứng bờ và thu nước qua ống lọc đặt ngầm xa bờ đặt theo phương vng góc với bờ biển Vì cần nghiên cứu tiếp cho phương án bố trí ống lọc ngầm có nhiều tầng - Kết nghiên cứu đề tài làm tài liệu để tham khảo quy hoạch thiết kế cơng trình cấp nước biển phục vụ NTTS có điều kiện tương tự D C C R UT.L ... quan nghiên cứu hình thức cấp nước biển phục vụ ni trồng thủy sản  Chương - Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Quảng Nam  Chương - Giải pháp cấp nước. .. lấy nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam 2.3 Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho NTTS tỉnh Quảng Nam Chương - GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC BIỂN PHỤC VỤ NI TRỒNG THỦY... khăn việc cấp nước phục vụ cho NTTS khu vực ven biển tỉnh Quảng Nam việc thực đề tài ? ?Nghiên cứu đề xuất giải pháp cấp nước biển phục vụ cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Quảng Nam? ?? cần thiết cấp bách