CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG QUỲ HỢP
4.2.Đánh giá trữ lượng
Tầng chứa nước triển vọng là tầng chứa nước khe nứt karst trong các trầm tích carbont hệ tầng Bắc Sơn thành phần thạch học chủ yếu gồm đá vôi, đá hoa, đá vôi đôlômit xen kẽ các lớp đá phiến cacbonat. Đất đá của hệ tầng này bị nhiều hệ thống khe nứt cắt qua. Do đó, đất đá bị nát vụn thành từng đới khoảnh có khả năng tàng trữ và lưu thông nước dọc theo các đứt gẫy kiến tạo. Chiều sâu phát triển các
đới nứt nẻ và hang hốc karst thay đổi theo từng vùng, bề dày trung bình khoảng 52,5m. Các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy đây là tầng giàu nước nhưng mức độ chứa nước lại rất bất đồng nhất. Do vậy, tôi sử dụng phương pháp cân bằng để tính tốn tài nguyên dự báo nước dưới đất nhằm đánh giá mức độ đảm bảo của trữ lượng và phương pháp thuỷ lực đánh giá trữ lượng khai thác của cơng trình.
4.2.1. Đáng giá trữ lượng khai thác tiềm năng
Từ điều kiện địa hình, địa mạo, mạng lưới thuỷ văn, đặc điểm phân bố của tầng chứa nước, điều kiện cung cấp và thốt nước tơi thấy: Nước của tầng chứa nước này được hình thành tại chỗ do sự ngấm của nước mưa, nước mặt và nguồn thoát là ra mạng xâm thực địa phương. Như vậy, trữ lượng tiềm năng của tầng chứa nước này được hình thành chủ yếu từ hai nguồn là nguồn trữ lượng động tự nhiên và trữ lượng tĩnh tự nhiên. Do đó trong phương án này trữ lượng khai thác tiềm năng được tính theo cơng thức:
(m3/ngày) Trong đó:
Qtn: Trữ lượng khai thác tiềm năng, m3/ngày. Qđ: Trữ lượng động tự nhiên, m3/ngày. Vt: Thể tích trữ lượng tĩnh tự nhiên, m3.
α : Hệ số sử dụng trữ lượng tĩnh tự nhiên, α lấy bằng 0,3. t : Là thời gian khai thác, t = 104 ngày (27 năm).
4.2.1.1. Xác định trữ lượng động tự nhiên
Trong diện tích nghiên cứu, trữ lượng động tự nhiên hình thành chủ yếu từ nguồn do nước mưa cung cấp, được xác định theo công thức:
Qtn = X.a.F (m3/ngày) Trong đó:
Qtn: Trữ lượng động tự nhiên, m3/ngày.
F: Diện tích lộ của tầng chứa nước, F = 45.106 m2.
a: Hệ số được chọn theo từng loại đất đá ( trong trầm tích lục nguyên: 0,2; trong carbonat 0,3; trong trầm tích đệ tứ: 0,5)
X: lượng mưa nhỏ nhất (1,53m/năm). Vậy trữ lượng động tự nhiên là:
=56.589 (m3/ng)
4.2.1.2. Xác định trữ lượng tĩnh tự nhiên.
Trữ lượng tĩnh tự nhiên là khối lượng (thể tích) nước trọng lực chứa trong lỗ hổng khe nứt của tầng chứa nước và xác định theo cơng thức:
(m3) Trong đó:
Vtn: Thể tích nước trọng lực, m3.
μ : Hệ số nhả nước trọng lực, μ = 0,05 (theo tài liệu giai đoạn điều tra sơ bộ) V : Thể tích tầng chứa nước, V = htb.F
F : Diện tích phân bố của tầng chứa nước, F = 160.106 m2. htb : Chiều dày trung bình của tầng chứa nước, htb = 52,5 m. Vậy thể tích trữ lượng tĩnh tự nhiên là:
Vtn = 0,05.160.106.52,5 =420.106 (m3) Trữ lượng khai thác tiềm năng:
(m3/ngày)
Thay các kết quả đã tính ở trên ta có tổng tài ngun dự báo tiềm năng là: = 69.189(m3/ngày)
Ta thấy tiềm năng nước dưới đất tầng c-p khá lớn so với yêu cầu cấp nước. Do đó có thể khai thác phục vụ cấp nước với lưu lượng 2000 m3/ngày cho xã
Quang Minh và xã Quang Hưng thuộc thị trấn Qùy Hợp, tỉnh Nghệ An.
4.2.2. Đánh giá trữ lượng khai thác cơng trình bằng phương pháp thủy lực.
4.2.2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
Phương pháp thuỷ lực dùng để tính trữ lượng khai thác theo lưu lượng thực bơm và ngoại suy theo đường cong lưu lượng. Mối quan hệ giữa lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước tại lỗ khoan có thể tuyến tính hoặc phi tuyến tính . Dựa vào kết quả hút nước thí nghiệm đơn với nhiều lần hạ thấp mực nước sẽ xác định được đường cong lưu lượng Q= f(S).
Nếu Q=f(S) là đường thẳng thì đường cong lưu lượng có dạng Duypuy Q=qS , nếu đồ thị có dạng đường cong thì đường cong đó có thể biểu diễn theo các quan hệ.
+ Hàm Parabol (phương trình Keller) S= aQ + bQ2
+ Hàm mũ ( phương trình Smơrơker) (1< m < 2)
+ Hàm logarit ( phương trình Altovski) Q = a+b log S
Được lập dựa vào tài liệu bơm thí nghiệm với 1 lần hạ thấp mực nước hoặc 3 lần hạ thấp mực nước. Trong đó: Q: Lưu lượng (l/s) S: Trị số hạ thấp mực nước (m) a, b, m, q: Các hệ số tương ứng xác định theo đồ thị 4.2.2.2. Xác định trị số hạ thấp mực nước cho phép ( Scp)
Trị số hạ thấp mực nước xác định để đảm bảo khi khai thác cột nước trong lỗ khoan tạo cho máy bơm hoạt động bình thường và phần chiều dài của phần ống lọc phải đảm bảo thu được lưu lượng dự kiến. Do trữ lượng khai thác nước dưới đất được xem như đảm bảo nếu trị số hạ thấp mực nước tính tốn khi khai thác Skt khơng vượt quá trị số hạ thấp mực nước cho phép Scp (Skt< Scp).
Căn cứ vào điều kiện ĐCTV vùng nghiên cứu và đặc điểm tính chất của TCN mà trong phương án này trị số hạ thấp mực nước cho phép xác định theo cơng thức:
Scp = (0,50,7) × htb Trong đó:
Scp: Trị số hạ thấp mực nước cho phép (m).
mtb: Bề dày trung bình của tầng chứa nước (m), mtb= 52,5 (m) Vậy trị số hạ thấp mực nước cho phép của tầng chứa nước (c-p) là:
Scp = 0,5 x 52,5 = 26,25 (m).
Như vậy để việc khai thác nước dưới đất không bị cạn kiệt và đảm bảo sự ổn định của các cơng trình khai thác nước dưới đất trong suốt thời gian tính tốn, tơi lựa chọn trị số hạ thấp cho phép đối với tầng chứa nước (c-p) là 26,25m.
4.2.2.3. Tính tốn trữ lượng khai thác.
Để tính trữ lượng khai thác cho cho xã Quang Minh và xã Quang Hưng thuộc
thị trấn Qùy Hợp, trong phương án dựa vào kết quả hút nước thí nghiệm đơn tại các
nên coi quan hệ Q=f(S) là đường thẳng thì cơng thức tính lưu lượng được xác định theo Duypuy Q=qs :
QKT : Lưu lượng khai thác ( m3/ng) QKT = Skt.q
Skt : Trị số hạ thấp mực nước tương ứng với lưu lượng khai thác (m) Skt = 1,5.Smax
Lưu lượng khai thác của từng lỗ khoan của tầng chứa nước c-p Thị trấn Qùy Hợp được trình bày như sau :
1. Lỗ khoan 45-c-p :
Gía trị thực bơm : Q = 8,51 l/s
S = 3,14 m
q = 2,71 l/s.m
Theo Duypuy : Skt = 1,5.Smax = 1,5.3,14= 4,71 m QKT = Skt.q = 4,71.2,710 = 1102,8 m3/ng
2. Lỗ khoan 56-c-p :
Gía trị thực bơm : Q = 3,85 l/s
S = 9,87 m
q = 0,39 l/s.m
Theo Duypuy : Skt = 1,5.Smax = 1,5.9,87= 14,80 m QKT = Skt.q =14,80.0,39 = 498,8 m3/ng
Để đạt được yêu cầu của phương án cấp nước cho xã Quang Minh và Quang Hưng
Vậy tổng lưu lượng của 2 lỗ khoan theo tính tốn là 1601,6m3/ngày. Nhưng do đặc điểm dân cư vùng nghiên cứu phân bố không đồng đều chủ yếu tập chung ở đồng bằng, thũng lung giữa núi hoặc bãi bồi gần sông. Và để đạt được yêu cầu của đề án là nâng công suất lên 2000m3/ngày nên tơi dự kiến bố trí 01 lỗ khoan thăm dò khai thác là LK1 với lưu lượng là 500m3/ngày (5,78 l/s). Do trong vùng nghiên cứu có điều kiện địa chất – địa chất thủy văn khá phức tạp, mức độ chứa nước của tầng chứa nước triển vọng là bất đồng nhất, để đảm bảo độ an tồn, tơi lựa chọn vị trí LK1 ở tọa độ 5160275’77’’gần với đứt gãy F, và địa tầng tương ứng với lỗ khoan
Dựa theo phương pháp ngoại suy tính trị số hạ thấp mực nước của lỗ khoan dự kiến thiết kế như sau:
Tơi có Stt = = 2,08m
Theo kết quả tính tốn ở trên thì Stt < Scp. Vì vậy với lưu lượng yêu cầu đảm bảo đủ khai thác.