- Tính toán cấu tạo lớp đệm
c) Công trình điều tiết tháng hoặc vụ
Cũng tính toán theo nguyên lý tính nh− điều tiết lần và nh− tính toán điều tiết cho hồ chứa n−ớc mặt.
6.1.4. Tính toán cân bằng khu vực sử dụng n−ớc ngầm
Mục đích: Xác định l−u l−ợng và trữ l−ợng n−ớc ngầm có thể khai thác đ−ợc trong các thời kỳ phối hợp với các yêu cầu n−ớc đối với n−ớc ngầm từ đó tìm ra diện tích có thể phụ trách đ−ợc do n−ớc ngầm.
Có một số tr−ờng hợp tính toán sau:
1. Tr−ờng hợp n−ớc ngầm chảy trong tầng trầm tích đá sỏi hai bên là núi hoặc
tầng địa chất không thấm
Có thể dùng đ−ờng hầm, rãnh hoặc xây dựng đập ngầm chắn ngang dòng ngầm để lấy n−ớc.
Nguyên lý tính toán giống nh− tr−ờng hợp đập ngăn sông. Xác định l−u l−ợng và tổng l−ợng n−ớc thông qua khảo sát trong từng vụ, thời kỳ tháng hoặc vụ, từ đó định ra công trình ngăn hoặc tập trung n−ớc để sử dụng một phần hoặc toàn bộ l−u l−ợng n−ớc ngầm. Từ đó tính ra diện tích có khả năng bảo đảm t−ới theo nguyên lý chung.
2. Tr−ờng hợp dòng ngầm phân bố rộng, tầng trữ n−ớc rất dầy, l−u l−ợng dòng
thấm lớn
Tr−ờng hợp này khi bắt đầu khai thác có thể làm cho mực n−ớc hoặc áp lực của n−ớc ngầm hạ xuống. Nh−ng do l−u l−ợng dòng ngầm lớn mà l−u l−ợng khai thác chỉ một phần của dòng ngầm vì thế mực n−ớc sẽ ổn định. Q0 = Q - ∑Qi Trong đó: Q0: L−u l−ợng ở hạ l−u công trình khai thác n−ớc ngầm Q: L−u l−ợng ở th−ợng l−u công trình
143 Hình 6.3 - Đ−ờng hầm tập trung n−ớc ngầm Hình 6.4 - Đ−ờng hầm tập trung n−ớc ngầm Tầng trữ n−ớc ngầm Đ−ờng hầm trữ n−ớc Q Giếng Đập ngầm Tầng trữ n−ớc ngầm
144
Hình 6.5 - Giếng đặt liên tiếp nhau khai thác dòng ngầm
Tính toán cân bằng trong tr−ờng hợp này nh− tính toán cống lấy n−ớc tự chảy không cần đập dâng trong tr−ờng hợp lấy n−ớc mặt từ nguồn n−ớc sông. Căn cứ vào l−u l−ợng có thể khai thác và yêu cầu n−ớc của năm thiết kế đối với n−ớc ngầm để tìm ra diện tích có thể phụ trách t−ới.
3. Tr−ờng hợp n−ớc ngầm nằm ngang
Tr−ờng hợp này coi nh− có một hồ chứa n−ớc ngầm d−ới đất. Mực n−ớc ngầm ở cuối mùa khô và cuối mùa m−a sẽ khác nhau do n−ớc ngầm đ−ợc cung cấp từ n−ớc m−a, n−ớc mặt hoặc từ một nguồn n−ớc ngầm khác.
- Coi rằng các nguồn n−ớc đó là nguồn n−ớc đến hàng năm. - Mực n−ớc chết là mực n−ớc ngầm thấp nhất trong năm.
- Mực n−ớc dâng bình th−ờng là mực n−ớc ngầm cao nhất trong năm (mực n−ớc này cũng có thể đ−ợc khống chế do cần phải hạ mực n−ớc ngầm lớn nhất theo yêu cầu nào đó). Từ l−ợng n−ớc đến và l−ợng n−ớc yêu cầu, tìm ra mực n−ớc ngầm sẽ biến đổi qua các thời kỳ trong năm. Mực n−ớc chết và mực n−ớc dâng bình th−ờng là đ−ờng khống chế. Từ đó tìm ra l−ợng n−ớc yêu cầu khai thác và diện tích có thể khống chế t−ới một cách thích hợp.
6.2. Bảo d−ỡng và nâng cao khả năng của các công trình khai thác n−ớc ngầm ngầm
6.2.1. Mục đích và yêu cầu
Cơ chế làm việc của các công trình khai thác n−ớc ngầm là n−ớc ở trong đất thông qua tầng lọc và bộ phận n−ớc vào để đi vào giếng hoặc đ−ờng hầm tập trung n−ớc. Có rất nhiều yếu tố tác động và làm giảm khả năng làm việc của tầng đệm lọc và bộ phận n−ớc vào làm giảm công suất và tuổi thọ của giếng.
Tr−ớc hết do quá trình khoan và thi công các bộ phận của giếng bùn cát sẽ bịt kín các khe n−ớc vào và các khe rỗng của tầng lọc làm cho khả năng tập trung n−ớc của giếng không nh− tính toán ban đầu. Mặt khác, trong quá trình làm việc n−ớc chảy vào giếng mang
Q1 Q2
Qi
Q
145 theo cát bùn mịn và các hạt sỏi sạn vào lấp kín bộ phận lọc n−ớc và lấp kín các khe n−ớc vào làm giảm dần khả năng cấp n−ớc của giếng. Theo phát biểu của nhiều nhà nghiên cứu (Walton - 1962) sau thời gian làm việc
2 1
khe n−ớc vào bị bịt kín và mất hoàn toàn tác dụng.
Vì vậy, phải có những biện pháp làm thông thoáng bộ phận n−ớc vào và làm sạch bùn cát mịn trong tầng lọc cũng nh− tầng trữ n−ớc xung quanh giếng để duy trì khả năng cấp n−ớc của giếng, mặt khác còn có thể nâng cao khả năng tập trung n−ớc của giếng. Vì thế, sau khi thi công phải có những biện pháp làm sạch, thông thoáng bộ phận n−ớc vào và làm sạch, thông thoáng tầng đệm, đặc biệt là tầng đệm tự nhiên. Hơn nữa, trong quá trình vận hành giếng cần th−ờng xuyên di chuyển bùn cát mịn ra khỏi tầng lọc, bộ phận n−ớc vào và thậm chí cả tầng địa chất xung quanh giếng. Mặt khác, máy bơm sẽ làm việc th−ờng xuyên với n−ớc sạch hơn, không làm việc với n−ớc có hàm l−ợng bùn cát cao sẽ làm máy bơm dễ h− hỏng.
Yêu cầu:
- L−u l−ợng giếng tăng bán kính ảnh h−ởng không tăng - Làm tăng hệ số thấm của tầng địa chất xung quanh giếng - Làm giảm tổn thất đầu n−ớc qua tầng lọc và bộ phận n−ớc vào - Hạn chế đến mức tối thiểu bùn cát thô th−ờng xuyên chảy vào giếng
6.2.2. Các ph−ơng pháp bảo d−ỡng và nâng cao hiệu suất của giếng
Để thông bộ phận n−ớc vào và rửa sạch bùn cát mịn ở tầng lọc cũng nh− tầng địa chất xung quanh giếng, chúng ta có một số ph−ơng pháp sau đây:
- Ph−ơng pháp bơm quá - Ph−ơng pháp rửa sâu
- Ph−ơng pháp làm dâng mực n−ớc trong giếng - Ph−ơng pháp dùng tia phụt với tốc độ cao - Ph−ơng pháp dùng khí ép
1. Ph−ơng pháp bơm quá
Nội dung của ph−ơng pháp này là dùng máy bơm hút n−ớc giếng với l−u l−ợng lớn hơn l−u l−ợng thiết kế làm cho mực n−ớc trong giếng hạ rất thấp, tăng chênh lệch giữa mực n−ớc ngầm tĩnh và mực n−ớc trong giếng, tăng độ dốc thuỷ lực để tăng tốc độ và l−u l−ợng vào trong giếng. Với tốc độ dòng chảy lớn chảy vào giếng sẽ mang theo bùn cát mịn vào giếng rồi đ−ợc bơm ra ngoài. Với ph−ơng pháp này có khả năng rửa đ−ợc bùn cát mịn ở vùng lân cận xung quanh giếng. Tuy nhiên, do dòng chảy h−ớng tâm chảy vào giếng liên tục mang theo những hạt cát nhiều khi sẽ lấp kín các khe n−ớc vào, vì thế đôi khi làm giảm năng suất của giếng. Với giếng lớn, l−u l−ợng tăng ít nên mực n−ớc giảm không đáng kể, hiệu quả kém; vì thế chỉ thích hợp với giếng nhỏ. Mặt khác, máy bơm làm việc quá tải và n−ớc có độ đục lớn làm sứt mẻ h− hỏng cánh quạt và máy bơm. Vì vậy không nên dùng máy bơm bơm quá để sử dụng bơm n−ớc ngầm trong quá trình hoạt động của giếng.
146
Đây là ph−ơng pháp đơn giản, đễ thực hiện đặc biệt trong giai đoạn đầu làm việc giếng, tuy nhiên hiệu quả thấp. Qua thực tế có một số nhận xét đánh giá chung về ph−ơng pháp này nh− sau:
- Bơm quá là ph−ơng pháp có hiệu quả không cao trong việc nâng cao năng suất của giếng.
- Do yêu cầu bơm với l−u l−ợng lớn hơn l−u l−ợng thiết kế nên máy bơm dễ bị h− hỏng, hao mòn.
- Các hạt mịn và cát sẽ h−ớng vào giếng chỉ theo một h−ớng nên dễ tạo thành một lớp chắn ngay tại bộ phận n−ớc vào hoặc trong lớp đệm lọc n−ớc, vì thế nhiều tr−ờng hợp phản tác dụng, có nghĩa là làm năng suất của giếng giảm đi.
2. Ph−ơng pháp rửa sâu
Ph−ơng pháp rửa sâu bao gồm nhiều biện pháp khác nhau nhằm mục đích tác động theo hình thức kích động, xáo trộn vào tầng địa chất xung quanh giếng để di chuyển, làm sạch các hạt bùn cát mịn trong tầng địa chất xung quanh giếng làm tăng hệ số thấm của tầng này, tăng công suất của giếng. Do có lực rung kích động kết hợp với dòng n−ớc làm tăng hiệu quả di chuyển các hạt đất, cát ở tầng địa chất xung quanh giếng với phạm vi rộng nên ph−ơng pháp này có tác dụng t−ơng đối tốt.
Với mục tiêu này chúng ta có thể kể đến các ph−ơng pháp cụ thể sau: