Cac PP danh gia tru luong ndd

CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG CÔNG TRÌNH KHAI THÁC NƯỚC DƯỚI ĐẤT 3.1 Các phương pháp đánh giá trữ lượng khai thác Đánh giá trữ lượng khai thác nước đất bao gồm việc xác định lưu lượng khai thác cơng trình lấy nước với độ hạ thấp mực nước thiết kế, dự báo độ hạ thấp mực nước công trình lấy nước với lưu lượng cho phạm vi diện tích (khu) đánh giá Trong phải chứng minh khả khai thác hệ thống cơng trình lấy nước hợp lí với lượng nước tính tốn lấy khoảng thời gian định, kéo dài vô hạn với điều kiện chất lượng nước phải thoả mãn mục đích sử dụng suốt thời gian tính tốn Việc đánh giá trữ lượng khai thác nước đất tiến hành : - Trên diện tích cục với mục đích cung cấp nước cho đối tượng riêng lẻ, để tưới ruộng - Trong phạm vi vùng địa chất thuỷ văn rộng lớn dể lập qui hoạch công tác tìm kiếm thăm dị luận chứng tổng sơ đồ sử dụng tổng hợp bảo vệ tài nguyên nước Trong diện tích cục bộ, trữ lượng khai thác đánh giá sở cơng tác thăm dị địa chất thuỷ văn, kết khai thác cơng trình lấy nước hoạt động theo cấp công nghiệp A B cho phép đầu tư vốn cho việc thiết kế xây dựng cơng trình lấy nước Ngồi ra, trữ lượng khai thác cấp thấp cần đánh giá Việc đánh giá khu vực trữ lượng khai thác nước đất tiến hành chủ yếu sở tài liệu lưu trữ tài liệu công bố địa chất thuỷ văn vùng Trữ lượng khai thác nước đất khu vực đánh giá chủ yếu theo cấp C1 C2 Đánh giá trữ lượng khai thác nước đất phục vụ cho tưới, trường hợp lưu lượng khai thác không năm, tiến hành với chế độ khai thác định trước Trữ lượng khai thác trình Hội đồng phê chuẩn tương ứng với lưu lượng cơng trình khai thác cheo chế độ liên tục, nghĩa tương ứng với lưu lượng trung bình hàng năm Ngồi ra, cần xác định lượng nước lấy hàng ngày lớn thời gian kéo dài, chế độ khai thác tối đa thời kì trưởng trồng Nếu dự định lấy nước cách khai dẫn trực tiếp mạch lộ, trữ lượng khai thác xác định theo lưu lượng cực tiểu ngày năm mạch nước với độ đảm bảo 85 - 95 % (xem bảng 1), theo lưu lượng trung bình năm mạch nước với độ đảm bảo trên, dự kiến chế độ khai thác tương ứng với động thái mạch nước theo mùa năm Trữ lượng khai thác nước đất tính tốn phù hợp với hoàn cảnh tự nhiên kinh tế Trong trường hợp dự kiến phương án thay đổi hồn cảnh tự nhiên kinh tế (ví dụ xây dựng kênh dẫn hồ chứa) đánh giá trữ lượng cấp C1 C2 phải ý đến thay đổi Nếu việc khai thác nước đất thiết kế có kèm theo giải pháp bổ sung nhân tạo việc đánh giá trữ lượng khai thác nước đất phải thực phù hợp với sơ đồ bố trí cơng trình thấm chế độ làm việc dự kiến chúng Khi đánh giá trữ lượng khai thác nước đất nên ý đến ảnh hưởng khai thác nước nước đất thay đổi dòng mặt, ảnh hưởng đến mạch lộ kênh thoát gần Khi diện tích đánh giá trữ lượng có cơng trình lấy nước đơn độc nhóm cơng trình lấy nước hoạt động, phải đánh giá ảnh hưởng cơng trình thiết kế chúng đưa đề nghị cách tổ chức việc cung cấp nước cho hộ tiêu thụ cơng trình khai thác tại, chúng ngừng hoạt động Trong trường hợp nguồn hình thành chủ yếu trữ lượng khai thác nước đất trữ lượng tĩnh tự nhiên (kể trữ lượng đàn hồi) tầng chứa nước việc khai thác tiến hành theo chế độ không ổn định, cần phải dự tính thời hạn khai thác tính tốn Nếu thời hạn khơng dự kiến được, thời gian tính tốn hoạt động cơng trình qui ước lấy 25 - 27 năm Đến hết thời hạn theo tài liệu khai thác nhiều năm tiến hành đánh giá lại trữ lượng tìm nguồn cung cấp bổ sung cho đối tượng sử dụng nước Ngoài ra, đánh giá khu vực trữ lượng khai thác nước đất nên tiến hành tính tốn bổ sung thời hạn khai thác 50 năm Trữ lượng khai thác nước đất xem đảm bảo mực nước hạ thấp tính tốn cơng trình khai thác nước nhỏ mực nước hạ thấp cho phép Trị số hạ thấp mực nước cho phép xác định phụ thuộc vào yếu tố địa chất thuỷ văn kinh tế – kĩ thuật Trong trường hợp cần phải ý điều chiều sâu mực nước động giếng khai thác không vượt qúa chiều cao nâng nước thiết bị bơm, cột nước lại giếng khoan phải đủ để máy bơm làm việc cách bình thường Đối với tầng chứa nước có áp nằm sâu, việc chọn trị số hạ thấp mực nước cho phép định yếu tố kinh tế – kĩ thuật (gồm máy bơm thiết bị nâng nước kèm theo) Trong tầng chứa nước không áp, trị số hạ thấp mực nước cho phép thường lấy 50 – 70 % chiều dầy tầng chứa nước Còn tầng chứa nước áp lực nơng, trị số hạ thấp mực nước cho phép lấy chiều cao cột nước áp lực so với mái tầng cộng với 50 –70 % chiều dầy tầng chứa nước Giới hạn cho phép nhận dự trữ cần thiết trị số hạ thấp mực nước Điều đặc biệt quan trọng điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp mà tính tốn địa chất thuỷ văn hồn tồn khơng ý tất nhân tố tự nhiên (xem chi tiết chuyên đề 4) Khi chọn trị số hạ thấp mực nước cho phép tầng chứa nước không áp (cũng tầng chứa nước có áp mà có tháo khơ phần vỉa) phải xác định qui luật thay đổi tính thấm mặt cắt thẳng đứng phải chứng minh thực nghiệm khả nhận lưu lượng tính tốn từ phần vỉa chưa bị tháo khô Việc đánh giá trữ lượng khai thác nước đất tiến hành phương pháp thuỷ động lực, thuỷ lực, cân bằng, phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn, áp dụng đồng thời phương pháp kể Việc lựa chọn phương pháp điều kiện địa chất thuỷ văn mức độ nghiên cứu chúng định 3.2 Phương pháp thuỷ động lực Đánh giá trữ lượng khai thác nước đất phương pháp thuỷ động lực tính tốn cơng trình khai thác nước điều kiện ban đầu điều kiện biên định với thông số tầng chứa nước phạm vi miền thấm nghiên cứu Phương pháp thuỷ động lực chia làm phương pháp giải tích phương pháp mơ hình Phương pháp mơ hình bao gồm phương pháp mơ hình máy tương tự (tương tự điện tương tự thuỷ lực), máy tính (mơ hình số) Việc đánh giá trữ lượng khai thác nước đất phương pháp thuỷ động lực thực theo trình tự sau : - Xác định điều kiện địa chất thuỷ văn nguồn chủ yếu hình thành trữ lượng khai thác nước đất ; - Thành lập sơ đồ địa chất thuỷ văn tự nhiên ; - Thành lập sơ đồ tính tốn đánh giá trữ lượng khai thác ; - Chọn phương pháp tính ; - Tiến hành tính tốn cơng trình lấy nước ; - Tiến hành dự toán thời gian dịch chuyển loại nước khơng đạt tiêu chuẩn đến cơng trình lấy nước Dựa vào kết tìm kiếm, thăm dị nước đất tiến hành, xác định qui luật chủ yếu cấu tạo địa chất diện tích nghiên cứu, điều kiện nằm phân bố tầng chứa nước, lớp thấm nước yếu cách nước, nguồn chủ yếu hình thành trữ lượng khai thác nước đất, thông số địa chất thuỷ văn qui luật thay đổi chúng bình đồ mặt cắt, qui luật thay đổi chất lượng nước đất, đánh giá mức độ xác việc xác định nguồn chủ yếu hình thành trữ lượng khai thác nước đất thông số địa chất thuỷ văn Sơ đồ địa chất thuỷ văn tự nhiên thành lập có ý đến cấu tạo miền thấm, điều kiện biên giới diện tích nghiên cứu, qui luật thay đổi thông số thấm chứa lớp chứa nước, thấm nước yếu Cấu trúc miền thấm mặt cắt thẳng đứng xác định tồn hay số tầng chứa nước, đặc trưng lớp ngăn cách, hình dạng ranh giới miền thấm bỉnh đồ có liên quan với thay đổi thành phần thạch học, vát nhọn tầng chứa nước, đới phá huỷ kiến tạo, tiếp xúc tầng chứa nước với khối nước mặt v.v….Tất đặc điểm phải thể sơ đồ địa chất thuỷ văn Tiến hành phân đới tầng chứa nước theo tính thấm tính chứa nước Xác định điều kiện biên tầng chứa nước (biên khơng thấm nước, biên có áp lực khơng đổi ; biên với áp lực lưu lượng thay đổi) Cũng cần lưu ý rằng, biên giới khu khác hình thành điều kiện biên khác (ví dụ, xuất lộ tập trung mạch nước) Sơ đồ tính tốn thành lập sở phân tích sơ đồ địa chất thuỷ văn tự nhiên có ý đến nhân tố chủ yếu định qui luật hình thành trữ lượng khai thác nước đất mức độ tin cậy chúng sơ đồ tài liệu thực tế Đồng thời, để đánh giá trữ lượng khai thác mỏ đó, thành lập số sơ đồ tính tốn đặc trưng cho nhận định khác nguồn hình thành trữ lượng Thí dụ, để đánh giá trữ lượng cấp cơng nghiệp A + B sơ đồ tính tốn nguồn chủ yếu hình thành trữ lượng phải xác định xác, cịn trữ lượng cấp A + B + C1 – nguồn hình thành trữ lượng xác định gần Khi chuyển từ điều kiện tự nhiên sang sơ đồ tính tốn cần sơ đồ hố yếu tố sau : - Dạng hình học hệ thống chứa nước bình đồ mặt cắt, mặt cắt nhiều lớp hay lớp ; - Cấu trúc dịng thấm ; dịng khơng gian đưa dòng chiều hai chiều, bỏ qua thành phần thẳng đứng tốc độ thấm ; - Điều kiện biên giới tầng chứa nước (điều kiện cung cấp thoát nước) ; - Lập sơ đồ phân vùng theo giá trị thơng số thấm, chứa, ngấm Việc lựa chọn phương pháp tính hay khác (giải tích mơ hình) phương trình tính tốn (khi dùng phương pháp giải thích) dựa sở sơ đồ tính tốn dự kiến Đánh giá trữ lượng khai thác nước đấ phương pháp giải tích áp dụng điều kiện địa chất thuỷ văn tương đối đơn giản (tính chứa thấm tương đối đồng nhất, biên giới tầng chứa nước đường thẳng, điều kiện biên giới không đổi) Trong trường hợp phương pháp giải tích hồn tồn đảm bảo độ xác để giải toán thực tế Những điều kiện thường đặc trưng cho tầng chứa nước có áp nằm sâu, trầm tích bở rời thuộc bồn actêzi kiểu miền nền, số nón phóng vật, khu thung lũng sơng có mối quan hệ mật thiết nước mặt nước đất Trong điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp khơng đồng tính thấm, hình dáng phức tạp biên giới, thay đổi theo thời gian nguồn hình thành trữ lượng nước đất, có mặt số tầng chứa nước có quan hệ thuỷ lực với nhau, áp dụng phương pháp mơ hình số hợp lí Sử dụng phương pháp mơ hình số có hiệu đánh giá khu vực trữ lượng khai thác nước đất vùng có nhiều cơng trình khai thác nước hoạt động thiết kế xem xét nhiều phương án bố trí cơng trình thay đổi khả làm việc chúng Việc áp dụng phương pháp mơ hình số để đánh giá trữ lượng vùng có cơng trình khai thác nước hoạt động cho phép làm xác thêm điều kiện biên giới thông số địa chất thuỷ văn tầng chứa nước cách giải toán ngược Ngồi ra, phương pháp mơ hình tốn đánh giá định lượng nguồn riêng biệt hình thành trữ lượng khai thác nước đất Số lượng lỗ khoan khai thác nước, hệ thống bố trí khoảng cách chúng có ý đến biên giới diện tích nghiên cứu xác định vào cơng suất u cầu cơng trình khai thác lưu lượng đạt Thời hạn tính toán khai thác trị số hạ thấp mực nước cho phép xác định theo điều kiện trình bày Việc tính tốn trị số hạ thấp mực nước tiến hành phù hợp với sơ đồ chọn so sánh với trị số hạ thấp mực nước cho phép Nếu trị số hạ thấp mực nước tính tốn khơng vượt q trị số cho phép trữ lượng khai thác xem đảm bảo Trong trường hợp nên tiến hành tính tốn bổ sung để xác định lưu lượng cực đại lấy với trị số hạ thấp mực nước cho phép định Khi tính tốn dựa theo vị trí thực tế lỗ khoan số lượng chúng, có nhiều lỗ khoan xem chúng "giếng lớn" Nếu diện tích nghiên cứu tồn loại nước đất có thành phần khơng đạt tiêu chuẩn phải tiến hành dự đoán thời gian dịch chuyển ranh giới chúng bình đồ mặt cắt, đồng thời xác định nồng độ nguyên tố nước theo tiêu chuẩn quy định Khi hàm lượng nguyên tố vượt tiêu chuẩn cho phép trữ lượng khai thác xác định chưa ý đến khả thay đổi chất lượng nước phải giảm đến trị số đảm bảo chất lượng nước giới hạn địi hỏi Như trình bày áp dụng phương pháp thuỷ động lực khơng đơn việc giải phương trình tốn học Công việc quan trọng áp dụng phương pháp thuỷ động lực sơ đồ hóa điều kiện thiên nhiên Nên hiểu sơ đồ tính tốn dùng để đánh giá trữ lượng khai thác nước đất trường hợp có giả thiết định có liên quan trước hết với nhận thức khơng đầy đủ hồn cảnh tự nhiên Do độ xác cao tính tốn thuỷ động lực định độ tin cậy việc đánh giá trữ lượng khai thác nước đất theo cơng thức Vì vậy, trình bầy trên, luận chứng nguồn chủ yếu hình thành trữ lượng khai thác nước đất qui luật thay đổi thông số địa chất thuỷ văn công việc quan trọng Những luận chứng khác phải thể phương án tính tốn khác việc phân cấp trữ lượng khai thác nước đất Khi tính toán phương pháp thuỷ động lực trường hợp sơ đồ tính tốn phát thấy có nguồn bổ sung hình thành trữ lượng (sự thu hút nước từ tầng phủ, thấm xuyên nước ngầm, giảm lượng tiêu tự nhiên, lơi kéo dịng nước mặt, thấm nước tưới) đồng thời với việc tính tốn cơng trình khai thác cần tiến hành đánh giá độ đảm bảo trữ lượng khai thác theo thời gian tổng trữ lượng động tự nhiên Sự đánh cho phép luận chứng bảo tồn (hoặc thay đổi) điều kiện biên giới chọn tồn thời hạn tính tốn khai thác Vì cơng trình khai thác thường gồm nhiều lỗ khoan, nên sau đưa công thức để xác định trị số hạ thấp mực nước gọi “giếng lớn” mà hệ thống lỗ khoan thực tế quy đổi Ngoài ra, trữ lượng khai thác tính tốn cho thời gian dài nên xem xét công thức áp dụng cho thời gian dài kể từ thời điểm bắt đầu khai thác Tất công thức đưa dùng cho tầng chứa nước có áp Khi tầng chứa nước khơng áp, có áp – khơng áp, cơng thức tính tốn có hiệu chỉnh cách thay sau : - vỉa không áp : thay vào chỗ 2mS = H2 + h2; - vỉa có áp – khơng áp thay vào chỗ 2ms = (2He- m) – h2, (4.1) m – chiều dày tầng có áp ; S – trị số hạ thấp mực nước tầng có áp ; H – chiều dày tầng không áp ; h – trị số cột nước cịn lại tầng có áp tầng có áp – khơng áp ; He - áp lực ban đầu (áp lực trước khai thác) tính từ trụ tầng chứa nước có áp Sự biến đổi nêu vỉa có áp – không áp nghiêm ngặt vận động ổn định gần ổn định Khi vận động không ổn định hồn tồn áp dụng thực tế thoả mãn điều kiện : at ≥3 R 20 Bán kính “giếng lớn” R0 hệ thống lỗ khoan bố trí khác xác định theo công thức sau : - dãy lỗ khoan thẳng hàng : R0 = 0,21 ; (4.2) (4.3) - hệ thống diện tích : R0 = 0,1P ; - hệ thống vòng tròn : R0 = R ; (4.4) – chiều dài dãy lỗ khoan, m ; P – chu vi diện tích bố trí lỗ khoan theo hệ thống diện tích, m ; R – bán kính cuả vịng trịn bố trí lỗ khoan treo hệ thống vịng trịn, m ; Khi tính toán, tổng trị số hạ thấp mực nước (S) lỗ khoan tính tốn xác định theo cơng thức : S = ∑Si + S lk , (4.5) Si – trị số hạ thấp mực nước lỗ khoan tính tốn sinh lỗ khoan khai thác khác gây phụ thuộc vào dạng cuả hệ thống điều kiện biên giới tầng chứa nước; Slk – trị số hạ thấp bổ sung lỗ khoan tính tốn phụ thuộc vào vị trí lỗ khoan bên hệ thống, mức độ không hoàn chỉnh lỗ khoan lưu lượng lỗ khoan Khi tính tốn, cơng trình khai thác sơ đồ hoá dạng hệ thống tập hợp (giếng lớn), tổng trị số hạ thấp mực nước (S) lỗ khoan tính tốn xác định theo công thức : S = Sht + S lk , (4.5) Sht – trị số hạ thấp mực nước sinh làm việc hệ thống lỗ khoan phụ thuộc vào dạng cuả hệ thống điều kiện biên giới tầng chứa nước ; Slk – trị số hạ thấp bổ sung lỗ khoan tính tốn phụ thuộc vào vị trí lỗ khoan bên hệ thống, mức độ khơng hồn chỉnh lỗ khoan lưu lượng lỗ khoan Dưới trình bày công thức xác định trị số Sht Slk điều kiện điển hình thường gặp thực tế tầng chứa nước lớp nhiều lớp Dưới trình bày cơng thức xác định trị số Sht Slk điều kiện điển hình thường gặp thực tế tầng chứa nước lớp nhiều lớp Điều kiện biên Có loại điều kiện biên sau đây: - Biên loại I (biên Dirichle): Biên loại I biên mà mực nước đất xác định Trong tự nhiên biên loại thường gặp trường hợp nước đất có quan hệ trực tiếp với dòng mặt Mực nước biên khơng biến đổi theo thời gian (H=const) chúng biến đổi theo thời gian theo hàm số biết trước H = H(t) Mực nước ngầm Tầng chứa nước Mực nước sông - Biên loại II (biên Neuman): Biên loại II biên mà giá trị cung cấp cho tầng chứa nước xác định Trong thực tế loại biên thường ranh giới tiếp xúc tầng chứa nước với đất đá không thấm nước ranh giới tiếp xúc tầng chứa nước với đất đá có tính thấm khác biệt so với đất đá tầng chứa nước Lưu lượng cung cấp từ biên cho tầng chứa nước khơng (Q=0), số (Q=const) lượng cung cấp biến đổi theo thời gian theo hàm số xác định Q = Q(t) Những điều kiện biên nêu người ta thường gọi "biên cứng" thực tế tính tốn số trường hợp người ta sử dụng biên loại II để mô cho đường phân thuỷ nước ngầm (Q=0), dòng bên sườn (Q= const) , biên loại gọi "biên mềm" Biên Giới hạn tính Mực nước Biên giới khơng thấm nước mơ biên Q =0 Miền tính toán Đường chia nước Đỉnh Bề mặt Mực nước ngầm Biên Q = Đường phân thuỷ nước đất mô biên Q = - Biên loại III (biên Cauchy): Biên loại III tổ hợp biên loại I biên loại II : lượng cung cấp cho tầng chứa nước từ biên phụ thuộc vào chênh lệch mực nước tầng chứa nước với mực nước biên Trong thực tế, biên loại thường sông suối, nguồn nước mặt có quan hệ “khơng chặt” với tầng chứa nước, sơng cắt qua phần tầng chứa nước lịng sơng tồn lớp trầm tích đáy lịng sơng gây sức cản thuỷ lực Trên mặt cắt, biên loại III mô cho trường thấm xuyên tầng chứa nước nằm cung cấp cho tầng chứa nước nằm thông qua lớp thấm nước Trong tính tính tốn biên loại III chuyển đổi biên loại I biên loại II sau mơ biên loại I II Ví dụ với sơng tồn lớp trầm tích đáy lịng mơ biên loại III chuyển biên loại I cách dịch chuyển biên đoạn ∆L tương ứng với sức cản trầm tích đáy lịng sơng b) Điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu hàm phân bố mực nước đất tồn miền tính toán thời điểm ban đầu Giá trị mực nước ban đầu sử dụng để tính tốn xác định phân bố mực nước bước thời gian Trong q trình tính tốn giá trị mực nước thời điểm t sử dụng làm số liệu đầu vào để xác định hàm phân bố mực nước thời điểm (t+1) Trong bảng tính tốn Excel, mực nước ban đầu xác định từ tài liệu quan trắc động thái nước đất mạng quan trắc Hà Nội sau thành lập đồ đẳng cao độ mực nước, xác định mực nước ban đầu lưới tính tốn cập nhật chúng vào bảng tính tốn a) Tầng chứa nước lớp * Tầng chứa nước vô hạn S ht Q = t π km ln R dd l0 (4.6) Q - tổng lưu lượng lỗ khoan, m3/ngày; Km - hệ số dẫn nước tầng chứa nước, m2/ngày;Rdd - bán kính ảnh hưởng dẫn dùng, m, Bán kính ảnh hưởng dẫn dùng xác định theo công thức : (4.7) R dd = 1, at a - hệ số truyền áp tầng chứa nước có áp, có áp - không áp, hệ số truyền mực nước tầng không áp, m2/ngày, t - thời gian tính tốn khai thác, ngày Tính tốn S ht theo công thức ( 4.6 ) tiến hành thoả mãn điều kiện : - Đối với hệ thống đường thẳng : at ≥ 25 ; R at ≥ 4; R at ≥ ,5 R0 - Đối với hệ thống diện tích : - Đối với hệ thống vòng tròn : at R Trong số trường hợp hãn hữu, nhỏ giá trị nêu trên, S ht tính theo đồ thị trình bày tác phẩm [……] Tầng nửa giới hạn với đường chu vi áp lực không đổi (thung lũng sông) Trong trường hợp cơng trình khai thác nước thường bố trí thành dãy đường thẳng song song với sơng Tuỳ thuộc vào tỉ số chiều dài dãy cơng trình khai thác khoảng cách đến đường chu vi áp lực khơng đổi (có tính đến trị số sức cản bổ sung trầm tích lịng sơng), S ht tính tốn theo cơng thức sau : - Khi L + ∆L ≥ ,5 l S ht = Qt π Km ln 10 ( L + ∆ L ) l (4.8) - Khi 0,5 ≥ L + ∆L ≥ 0,1 S l ht L + ∆L ≤ ,1 l - Khi S  (L + ∆ L F  l  Q t l + ∆ l = π Km l Q t π Km = ht )   (4.9) (4.10) Công thức ( 4.8) dùng để tính trị số hạ thấp mực nước “giếng lớn”; công thức (4.9) dãy đường thẳng lỗ khoan chiều dài có hạn ; cơng thức (4.10) – dãy đường thẳng lỗ khoan chiều dài vô hạn Trong công thức : L - khoảng cách từ dãy lỗ khoan đến đường chu vi áp lực không đổi, m ; ∆L - sức cản bổ sung trầm tích lịng sơng (được xác định theo tài liệu hút nước thí nghiệm chùm lỗ khoan ven sông), m ; l - Chiều dài dãy lỗ khoan, m ; F 4(L + ∆L) l - hàm số, giá trị nêu bảng Bảng L + ∆L l 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 F 4( L + ∆L l 0,18 0,31 0,40 0,48 0,55 L + ∆L l 4( L + ∆L l 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 0,66 0,77 0,98 1,12 1,27 Các công thức (4.8) – (4.10) thời điểm xác định theo tỉ số sau - Đối với (4.8) t≥ 10 ( L + ∆L ) a (4.11) - Đối với (4.9) t≥ 5( L + ∆ L ) a - Đối với (4.10) t≥ + 5( L + ∆ L ) a (4.12) (4.13) Các công thức (4.8) – (4.10) sử dụng để tính gần cơng trình khai thác bố trí gần tuyến xuất lộ mạch nước, lưu lượng công trình khơng vượt q tổng lưu lượng mạch nước Trong trường hợp lỗ khoan khai thác bố trí theo hệ thống vịng trịn diện tích tiến hành tính tốn theo cơng thức (4.8) có ý đến công thức (4.3) (4.4) Khi sử dụng công thức (4.8) phải tuân theo điều kiện sau : - Đối với hệ thống đường thẳng L ≥ 2,5R0 (4.14) - Đối với hệ thống diện tích L > 1,6R0 (4.15) - Đối với hệ thống vòng tròn L > R0 (4.16) Trong công thức (4.14) – (4.16) : L khoảng cách từ biên giới đến lỗ khoan khai thác nước gần Các cơng thức (4.8) – (4.10) áp dụng với chế độ thấm dâng trị số hạ thấp đường mép nước không vượt trị số hạ thấp cho phép ( Scp ) Scp xác định theo công thức : Scp ≤ H0 + m0, H0 – chiều cao lớp nước sông, m ; m0 - chiều dày lớp bùn lắng đáy sông, m 4.22 Tầng nửa giới hạn với đường chu vi không thấm nước S ht = Qt 1,13 at ln ; π Km LR (4.17) L – khoảng cách đến biên giới, m Công thức (4.17) thoả mãn điều kiện (4.11) (4.14) – (4.16) (trong trường hợp ∆L = 0) Tầng giới hạn hai biên giới song song với áp lực không đổi ∆ S ht = Qt ln 2πKm 0,64 z sin πz1 z2 (4.18) R0 z1 z2 – khoảng cách đến biên giới gần xa nhất, m Công thức áp dụng thoả mãn điều kiện (4.14) – (4.16) bất đẳng thức : 10 ( z + z1 ) t> (4.19) a z – chiều rộng dải, m Tầng giới hạn hai biên giới không thấm nươc song song : S ht   Q t  , 55 at ,16 z = ln π z1 π Km  z R sin  z2        (4.20) Công thức (4.20) thoả mãn điều kiện (4.14) – (4.16) (4.19) Nếu lỗ khoan bố trí thành dãy vng góc với biên giới : S ht = 0,564Qt Kmz at (4.21) Tầng lỗ khoan bố trí thành dãy dọc lỗ khoan khai thác trữ lượng tính thiên nhiên khối kín giới hạn biên giới khơng thấm nước đường thẳng chạy qua điểm khoảng cách lỗ khoan Khi S ht = Qt R at (4.22) (ln k + − , 75 ) 2 π Kmz R0 R (4.23) R z = k , π n – số lỗ khoan dãy ; Rk – bán kính khối, m ; – khoảng cách lỗ khoan, m Nên dùng công thức (4.22) không thoả mãn điều kiện (4.14) Tầng giới hạn hai biên giới song song, biên giới áp lực không đổi, biên giới không thấm nước : S t π z1 , 27 zctg Qt = π Km ln z (4.24) R0 Công thức (4.24) sử dụng thoả mãn điều kiện (4.14) – (4.16) (4.19) z Trong trường hợp z < bỏ qua ảnh hưởng biên giới khơng thấm nước, việc tính tốn tiến hành theo cơng thức (4.8) – (4.10) tầng nửa giới hạn (ở z2 – khoảng cách từ cơng trình khai thác đến biên giới áp lực khơng đổi, có tính đến sức cản trầm tích lịng sơng) Tầng giới hạn hai biên giới vng góc với - Cả hai biên giới có áp lực khơng đổi : S ht = Qt π Km δ ln δ δ R0 ; (4.25) - Cả hai biên giới không thấm nước : S ht = Qt π Km ln , 25 at R δ 1δ δ ; (4.26) - Một biên giới khơng thấm nươc cịn biên giới có áp lực không đổi : (4.27) Q t δ δ S ht = ln π Km R δ Các công thức (4.25) – (4.27) sử dụng thoả mãn điều kiện (4.14) – (4.16) Các đại lượng δ1, δ2, δ3 xác định theo công thức sau : δ = z1 ; (4.28) δ = z2 (4.29) δ δ δ3 = (2 z ) + (2 z ) (4.30) Các công thức : t ≥ ,5 δ a 10 (4.31) Tầng giới hạn chu vi cung cấp vòng tròn S ht = Qt Rk ln ; π Km R0 (4.32) Rk – bán kính vòng tròn, m Tầng giới hạn chu vi khơng thấm nước vịng trịn S ht = Q t − Q bs at + π Km Rk Qt π km ln Rk R0 (4.33) Qbs- lượng nước từ ngồi chảy vào tầng vịng trịn (thấm, dịng chảy từ đất đá vây quanh) Cơng thức (4.33) sử dụng Qt > Qbs Nếu Qt ≤ Qbs, nên dùng công thức (4.32) Tầng chứa nước gồm hai đới có giá trị hệ số dẫn nước truyền áp khác nhau, ngăn cách biên giới đường thẳng ≤ θ θ S ht θ (4.34)  , 25 a t Qt 2L (1 + α )λ  = + ln +   π ( Km ) tb  R t R0  Km tb = ( Km ) + ( Km ) 2 (4.35) ( km ) (4.36) ( Km ) Trong công thức (4.34) – (4.36) : (Km)1 a1 – hệ số dẫn nước truyền áp đới bố trí lỗ khoan khai thác ; (Km)2 a2 – hệ số dẫn nước truyền áp đới thứ hai ; L – khoảng cách từ công trình khai thác nước đến biên giới, m ; λ - Hàm số phụ thuộc vào tỉ số hệ số dẫn nước truyền áp Khi a1 = a2, λ = o Khi (Km)1 = Km 2, λ xác định theo cơng thức : ∝= λ = + β ln β − β β (4.37) a a = (4.38) Trị số λ nên ý tính tốn cơng trình khai thác nước đới ven rìa bồn actêzi, thường xảy thay đổi điều kiện có áp thành khơng áp, có khác đáng kể hệ số truyền áp Bảng tính đầy đủ trị số λ nêu tác phẩm [35 ] Công thức (4.34) dùng thoả mãn điều kiện (4.14) – (4.16) t > Ngoài ra, phải thoả mãn bất đẳng thức : 11 100 L a (4.39) * Các tầng chứa nước gồm nhiều lớp Đối với tầng chứa nước gồm nhiều lớp, hai lớp, phương pháp giải tích nên áp dụng tầng vô hạn bình đồ Trong trường hợp này, để tính tốn sử dụng cơng thức (4.6) (4.7) với giá trị thơng số tính tốn hồn tồn khác Thí dụ tầng gồm hai lớp, khai thác lớp bên hệ số truyền áp xác định theo công thức : a= ( Km ) d (4.40) µt (Km)d – hệ số dẫn nước lớp ; µ t – hệ số nhà nước lớp Hệ số dẫn nước lấy hệ số dẫn nước lớp Đối với tầng chứa nước gồm hai tầng chứa nước ngăn cách lớp thấm nước yếu hệ số dẫn nước truyền áp tính theo công thức sau : Km = ( Km )1 + ( Km ) ; a= (4.41) ( Km )1 + ( Km ) 2α 1,12 B e ln r0 µ *1 + µ * α= (km)1 (km)2 (4.42) (4.43) Kí hiệu cơng thức (4.41) – (4.43) sau : (Km)1 (Km)2 – hệ số dẫn nước tầng diễn thấm xuyên tầng nghiên cứu, m2/ng ; µ*1 µ*2 – hệ số nhả nước đàn hồi tầng Nếu tầng chứa nước khơng áp thay hệ số nhả nước đàn hồi hệ số nhả nước trọng lực B = m ( Km ) ( Km ) K [( Km ) + ( Km ) ] (4.44) m0 K0 – chiều dầy hệ số thấm lớp ngăn cách Có thể sử dụng công thức (4.6) – (4.7) kết hợp với công thức (4.41) – (4.42) thoả mãn điều kiện : (4.45) R B t ≥ < ,4 10 R a (4.46) Trong trường hợp tầng chứa nước xảy thấm xuyên, mực nước xem khơng đổi (cơng trình khai thác nước bố trí gần sơng, sơng cắt qua tầng cung cấp ; tầng cung cấp có hệ số dẫn nước nhả nước lớn) tính theo cơng thức (4.6) – (4.7) Trong cơng thức trị số bán kính ảnh hưởng dẫn dùng xác định theo công thức : Rdd = 1,12 B (4.47) Trong trường hợp B phụ thuộc vào thông số tầng tiến hành hút nước lớp ngăn cách : B = ( Km12) m k0 (4.48) Tính tốn trị số hạ thấp bổ sung lỗ khoan tính tốn Giá trị Slk bổ sung thành phần công thức (4.5) xác định theo công thức : s Ik = Q Ik π Km   r dd + ,5 ξ  ,  ln rΙk   (4.49) QIk – lưu lượng lỗ khoan, m3/ng ; rdd – bán kính dẫn dùng miền ảnh hưởng qui ước lỗ khoan, m ; rIk – bán kính lỗ khoan, m ; ξ - trị số sức cản thấm tính khơng hồn chỉnh lỗ khoan Bán kính dẫn dùng miền ảnh hưởng qui ước lỗ khoan xác định theo công thức sau : - Đối với hệ thống đường thẳng vịng trịn : rdd = σ 2π (4.50) σ – khoảng cách lỗ khoan - Đối với hệ thống diện tích : rdd = 0,47 F0 π (4.51) F0 – diện tích miền giới hạn đường thẳng qua điểm lỗ khoan kế cận nhau, m2 Trị số sức cản thấm lỗ khoan khơng hồn chỉnh xác định theo tài liệu thí nghiệm trình bày tác phẩm [ 1,5 ] Khi khơng có tài liệu thí nghiệm, tính thành phần sức cản theo mức độ khơng hồn chỉnh tầng, tuỳ thuộc vào tỉ số chiều dày bán kính lỗ khoan, chiều dài ống lọc chiều dày tầng chứa nước Giá trị ξ tra theo bảng 42 Khi xác định trị số ξ tầng chứa nước không áp, thay đại lượng m = m - S/2 Nếu ống lọc lỗ khoan trung tâm bị tháo khô đoạn Sa, thay l = l - Sa (l - chiều dài ống lọc) m > 10 , giá trị ξ nêu r m l < 10 ξ bảng 4.2 giảm đại lượng = 1,5 ; = 0,3 giảm 0,7; cịn r m Trong trường hợp ống lọc nằm trung tâm tầng tỉ số lấy l m 0,1 0,3 0,5 0,5 4.10-3 3.10-3 1,6.10-3 1,0 0,12 0,09 0,05 Bảng 4.2 Tra cứu giá trị ξ m/x 3,0 10 30 100 200 2,04 10,4 24,3 42,8 53,8 1,29 4,79 9,2 14,5 17,7 0,66 2,26 4,2 6,5 7,9 13 500 69,5 21,5 9,6 1000 79,6 24,9 11,0 2000 90,9 28,2 12,4 0,7 0,9 5,4.10-4 4,8.10-5 0,02 1,5.10-3 0,23 0,025 0,88 0,13 1,7 0,3 2,1 0,5 3,2 0,7 4,0 0,8 4,6 1,0 5,2 1,1 3.3 Phương pháp thuỷ lực Đánh giá trữ lượng khai thác nước đất phương pháp thuỷ lực xác định lưu lượng tính tốn cơng trình khai thác nước, xác định mực nước dự đoán lỗ khoan theo tài liệu thực nghiệm nhận trực tiếp trình thí nghiệm trường, có xét đến cách tổng hợp ảnh hưởng nhân tố khác có tính chất định chế độ làm việc cuả cơng trình khai thác nước - Khi đánh giá trữ lượng khai thác nước đất, phương pháp thuỷ lực áp dụng trường hợp sau - Để đánh giá trị số hạ thấp mực nước lỗ khoan tương ứng với lưu lượng thiết kế Việc dựa vào đường cong lưu lượng xác lập theo tài liệu thí nghiệm hút nước ổn định ; - Để xác dịnh độ hao hụt mực nước tính tốn lỗ khoan can nhiễu (cũng chế độ vận động ổn định) ; - Để xác định trị số hạ thấp mực nước lỗ khoan khai thác vào cuối thời hạn tính tốn lưu lượng không đổi thực nghiệm dựa vào qui luật hạ thấp mực nước theo thời gian xác định cơng trình khai thác nước Khác với phương pháp thuỷ động lực cơng thức tính tốn thông số địa chất thuỷ văn chủ yếu xác định từ điều kiện biên giới tầng chứa nước sơ đồ hố, cịn sử dụng phương pháp thuỷ lực từ dạng cơng thức đến thông số chủ yếu xác định theo tài liệu thực nghiệm, ảnh hưởng nhân tố khác (tính khơng đồng tầng, có mặt biên giới khác nhau, sức cản đới gần lỗ khoan, phá huỷ qui luật thấm đường thẳng…) thể cách tổng hợp kết nhận Vì phương pháp thuỷ lực nên áp dụng rộng rãi điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp cấu tạo không đồng môi trường thấm khó xác định nguồn hình thành trữ lượng khai thác Thí dụ, điều kiện thấm ổn định, phương pháp thuỷ lực sử dụng rộng rãi thăm dị mỏ nước thung lũng sơng, tầng chứa nước gồm đá nứt nẻ cactơ hố khơng đồng Khi thấm khơng ổn định phương pháp áp dụng để đánh giá trữ lượng khai thác mỏ nước không lớn thuộc đới phá huỷ kiến tạo mà nguồn hình thành trữ lượng chưa xác định Trong trường hợp phương pháp thuỷ lực sử dụng để xác định thực nghiệm phụ thuộc tốc độ hạ thấp mực nước theo thời gian cơng trình khai thác nước Phương pháp thuỷ lực khơng thể xác định độ đảm bảo bổ sung trữ lượng khai thác nươc đất, cơng thức thực nghiệm không đưa vào đại lượng đặc trưng cho cân dòng chảy Bởi phương pháp áp dụng kết hợp với phương pháp thuỷ động lực phương pháp cân Sử dụng độc lập phương pháp thuỷ lực chế độ vận động không ổn định (xác định qui luật trực nghiệm trị số hạ thấp mực nước theo thời gian) ngoại lệ, điều kiện phức tạp khơng áp dụng phương pháp thuỷ động lực phương pháp cân Khi việc xác định khoảng thời gian thí nghiệm hợp lý có ý nghĩa đặc biệt, phải chọn để quan hệ thực nghiệm nhận q trình thí nghiệm thể ảnh hưởng tất biên giới tầng chứa nước Song, thực nghiệm khơng phải tính hết ảnh hưởng diễn trình khai thác ảnh hưởng làm thay đổi dạng quan hệ trị số hạ thấp mực nước theo thời gian Điều cần ý đến phân cấp trữ lượng khai thác nước đất Dự đoán trị số hạ thấp mực nước lỗ khoan sở lưu lượng thiết kế lập đồ thị quan hệ ngoại suy theo đồ thị Phương pháp tiến hnahf sau 14 Quan hệ Q s tuyến tính phi tuyến, nghĩa đồ thị Q =f(s) thẳng cong (hình … ) Nếu đồ thị Q =f (s) đường thẳng, phương trình đường cong lưu lượng phương trình tuyến tính, viết phương trình : Duypuy Q = q.s Trường hợp xảy hút nước tầng chứa nước có áp, mà áp lực cột nước lớn vận động nnước chảy tầng, đất đá bở rời Ngược lại hút nước tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước áp lực nông, tầng chứa nước khe nứt-cactơ đồ thị Q =f(s) thường có dạng đường cong, nghĩa quan hệ Q =f(s) phi tuyến Đường cong biểu diễn dạng phương trình: Parabol (phương trình Keller): s = aQ + bQ2 (2.5) Phương trình hàm mũ (phương trình Smơreber): m Q S =   q hay Q = q m S ;1 < m < (2.6) Hoặc hàm logarit (phương trình Altovski): Q = a + blgS (2.7) Vậy làm để biết trường hợp quan hệ Q÷s viết dạng phương trình hệ số phương trình đước xác định bao nhiêu? Để làm điều đó, theo kết hút nước với cấp lưu lượng, tương ứng với nhiêu lần hạ thấp mực nước, ta lập bảng tổng hợp dang sau: s(m) Ql/s lgQ lgs S So = Q s1 Q1 lgQ1 lgs1 S S 01 = Q1 s2 Q2 lgQ2 lgs2 S S 02 = Q2 s3 Q3 lgQ3 lgs3 S S 03 = Q3 Sau tiến hành: + Vẽ đường cong lưu lượng Q = f(s) Nếu đồ thị Q = f(s) thẳng phương trình đường cong lưu lượng có dạng Q = qs, Nếu đồ thị Q =f(S) đường cong lập tiếp số đồ thị bổ sung s + Đồ thị so = = f(Q) đường thẳng phương trình đường cong lưu lượng có dạng s = aQ + Q bQ2 + Đồ thị lgQ = f(lgs) thẳng phương trình đường cong lưu lượng có dạng hàm mũ + Đồ thị Q = f(lgs) thẳng phương trình đường cong lưu lượng có dạng hàm lôgarit Q = a + blgS 15 Các hệ số a, b, m, q phương trình kể xác định trực tiếp từ đồ thị (tung độ góc tgα đồ thị đường thẳng tương ứng) cách bình phương nhỏ sai số quân phương theo nhóm số hiệu thống kê mẫu chọn Q s Nhưng điều làm hút nước với nhiều cấp lưu lượng hay nhiều lần hạ thấp mực nước Thông thường, Việt Nam, hút nước để lập đường cong lưu lượng tiến hành đến cấp, nên cách để tìm thơng số phương trình đường cong phương pháp đồ giải, nghĩa xác định trực tiếp đồ thị bổ sung phân tích Đánh giá can nhiễu lỗ khoan khai thác Việc xác định trị số hao hụt mực nước lỗ khoan can nhiễu thực cách tăng giảm trị số hao hụt mực nước nhận trình hút nước số lần số lần lớn bé lưu lượng lỗ khoan thiết kế gây hao hụt so với lưu lượng lỗ khoan hút nước Việc tính tốn độ hao hụt mực nước tiến hành theo công thức : ∆ S d i = Q Q d ∆ S tn i , (4.52) tn ∆S i ∆S i - trị số hao hụt mực nước dự đoán ứng với lưu lượng thiết kế trị số hao hụt mực nước hút nước thí nghiệm ; Qtn Qd – lưu lượng lỗ khoan gây hao hụt mực nước hút nước thí nghiệm lưu lượng thiết kế Trong trường hợp hệ thống cơng trình khai thác gồm số lỗ khoan trị số hạ thấp mực nước lỗ khoan khai thác xác định tổng trị số hạ thấp lỗ khoan nghiên cưú làm việc đơn độc (tính toán theo đường cong lưu lượng xác định trực tiếp thực nghiệm) trị số hao hụt mực nước lỗ khoan can nhiễu sinh xác định theo công thức (4.52) đưa vào sơ đồ cơng trình khai thác lỗ khoan bổ sung (thiết kế) trị số hao hụt mực nước lỗ khoan gây xác định tuỳ thuộc vào khoảng cách chúng đến lỗ khoan tính tốn Với mục đính trên, theo tài liệu hút nước thí nghiệm thăm dị ta vẽ đồ thị ∆Si = f(lgr) ứng với lưu lượng định đồ thị tổng hợp ∆S i = f (lg r ) Dựa vào đồ thị ta xác định trị số hao hụt mực nước khoảng Qi cách khác từ lỗ khoan hút nước ứng với lưu lượng cho Việc dự đoán trị số hạ thấp mực nước vào cuối thời hạn tính tốn lỗ khoan khai thác với lưu lượng không đổi theo qui luật hạ thấp mực nước xác định thực nghiệm tiến hành dựa vào kết hút nước khai thác thí nghiệm Nội dung dự đoán bao gồm việc xác định qui luật thực nghiệm thay đổi mực nước theo thời gian điều kiện tự nhiên thực tế ảnh hưởng đến thay đổi qui luật Để xác định qui luật thay đổi mực nước theo thời gian người ta lập đồ thị quan hệ s = f(lgt), s = f( t ), s = f(t) tương ứng với điều kiện tầng vô hạn (nửa giới hạn) dạng dải, khép kín để tính tốn người ta chọn quan hệ gần với đường thẳng Trong trường hợp ba lệch xa quan hệ đường thẳng chọn quan hệ luỹ thừa (tổng quát hơn) s ÷ tc hợp lí (ở c