Đánh giá trữ lượng

CHƯƠNG 3 : ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN

4.2. Đánh giá trữ lượng

Theo mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài nghiên cứu, đặc điểm ĐCTV, dạng vận động của nước dưới đất ở các vùng điều tra đánh giá cần sử dụng các phương pháp khác nhau để đánh giá tiềm năng nước dưới đất qua trữ lượng khai thác tiềm năng và trữ lượng khai thác.

4.2.1. Trữ lượng khai thác tiềm năng ()

Trữ lượng khai thác tiềm năng là lượng nước dưới đất có thể khai thác từ các tầng chứa nước trong vùng mà không làm suy thoái, cạn kiệt nguồn nước và biến đổi môi trường vượt quá mức cho phép. Nó bao gồm trữ lượng động tự nhiên, trữ lượng tĩnh tự nhiên, trữ lượng cuốn theo, trữ lượng bổ xung nhân tạo…được xác định theo công thức: QKT = 1Qe + t Vdh + t Vt 2  + Qct+ ….. Trong đó:

QKT- Trữ lượng khai thác tiềm năng (m3/ng);

1 - Hệ số chọn theo Kovalevski (áp dụng khi tính theo thuỷ văn) Qe- Trữ lượng động tự nhiên (m3/ng);

Vđh- Thể tích tĩnh đàn hồi (m3);

Vt- Thể tích tĩnh tự nhiên trọng lực(m3);

Qct- Trữ lượng cuốn theo (thường xẩy ra khi khai thác nước dưới đất), (m3/ng); t- thời gian khai thác thường được hạn định là 27 năm (104 ngày).

F: Diện tích tầng chứa nước (m2)

2- Hệ số xâm phạm vào thể tích tĩnh trọng lực (thường lấy bằng 0,3 đối với các tầng chứa nước không áp).

Tuy nhiên trữ lượng khai thác tiềm năng trong giai đoạn điều tra đánh giá này của Đề án chủ yếu được cấu thành bởi 2 loại trữ lượng: trữ lượng động tự nhiên (Qe) và trữ lượng tĩnh tự nhiên (Qt) do trữ lượng tĩnhđàn hồi và trữ lượng cuốn theo chưa đủ cơ sởđể tính toán.

4.2.1.1. Trữ lượng động tự nhiên ()

Là lượng cung cấp cho nước dưới đất trong tự nhiên khi chưa bị phá huỷ bởi các hoạt động khai thác nước hoặc các tác động khác của con người. Lượng cung cấp tự nhiên cho nước dưới đất có thể từ ngấm của nước mưa, thấm từ hệ thống nước mặt, thấm xuyên từ các tầng chứa nước liền kề...

Khi sử dụng phương pháp tính trữ lượng động tự nhiên theo lượng mưalấy giá trị lượng mưa nhỏ nhất trong năm.

Khi đó trữ lượng động tự nhiên được tính theo công thức sau: Qe =  . X. F/365 (m3/ng)

Trong đó:

- Hệ số được chọn theo từng loại đất đá (trong trầm tích lục nguyên: 0,2; trong đá carbonat: 0,3; trong trầm tích bở rời đệ tứ: 0,5).

X- Lượng mưa rơi nhỏ nhất (m): X = 1525 (mm)

F- Diện tích tầng chứa nước (m2), đo bằng phần mềm trên máy vi tính.

4.2.1.2. Trữ lượng tĩnh tự nhiên ()

Là lượng nước trọng lực tồn tại trong các thể chứa nước (khe nứt, lỗ hổng, hang hốc karst) trong các tầng chứa nước, phức hệ chứa nước hoặc cấu trúc chứa nước.

Đối với nước không có áp lực, là khối lượng nước tồn tại trong tầng chứa nước có thể vận động dưới tác dụng của trọng lực (khối tĩnh trọng lực - Vt). Đối với nước có áp lực, ngoài trữ lượng tĩnh trọng lực còn có trữ lượng tĩnh đàn hồi (Vđh) là khối lượng nước có thể lấy ra được khi hạ thấp cột áp lực. Các tầng chứa nước điều tra chủ yếu là không áp, do đó trữ lượng tĩnh trọng lực xem như trữ lượng tĩnh tự nhiên.

Trữ lượng tĩnh tự nhiên xác định bằng công thức và được tính cho các tầng chứa nước có tài liệu điều tra, đánh giá củaĐềán vàtài liệu tham khảo của giai đoạn trước hoặc bằng phương pháp so sánh tương tự.

* Phương pháp và kết quả tính:

Trữ lượng tĩnh tự nhiên được tính theo công thức: Qt = 2. Vt/t. Trong đó:

Vt- Khối lượng tĩnh tự nhiên: Vt=µ. H. F (m3) )

t- Thời gian khai thác thường được hạn định là 27 năm (104 ngày); µ - Hệ số nhả nước: được xác định như sau:

- Đối với các tầng chứa nước lỗ hổng Đệ tứ có lỗ khoan nghiên cứu tầng qp của đề án, lấy theo thông số µ tính toán được. Đối với tầng chứa nước qh2 và qh1 lấy theo giá trị tính toánđược của tài liệu tổng hợpĐCTV tỉnh Nghệ An.

- Các tầng chứa nước khác chọn theo giá trị kinh nghiệm của OV. Skigello: + Cát kết xi măng là sét: µ = 0,02;

H- Chiều dày tầng chứa nước (m): là chiều dày trung bình của tầng chứa nước (nhữngđoạn nứt nẻ, huỷ hoại…có khả năng chứa nước) xác định qua lỗ khoan nghiên cứu của đề tài.

F- Diện tích tầng chứa nước (m2),

2- Hệ số xâm phạm vào trữ lượng tĩnh, lấy = 0,3

4.2.1.3. Trữ lượng khai thác tiềm năng ()

Trữ lượng khai thác tiềm năng được tính theo công thức: QKT = Qe + Qt (m3/ngày).

QKT = 43869,89 + 2151,45 = 46021,34 (m3/ngày). Trong đó:

Qe: Trữ lượng động tự nhiên (lựa chọn), m3/ng; Qt: trữ lượng tĩnh tự nhiên (m3/ng).

Sau đây là kết quả tính trữ lượng lượng khai thác tiềm năng của các tầng, các vùng điều tra của đề án.

4.2.2. Đánh giá trữ lượng khai thác công 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 thì nghiêm 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 toán khi khai thác Skt không 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 công thức:

Scp = (0,50,7) × mtb

Trong đó:

Scp: Trị số hạ thấp mực nước cho phép (m).

mtb: Bề dày trung bình của tầng chứa nước (m), mtb= 68,3 (m) Vậy trị số hạ thấp mực nước cho phép của tầng chứa nước (c-p)là:

Scp = 0,5 x 68,3 = 34,15 (m).

Như vậy để việc khai thác nước dưới đất không bị cạn kiệt và đảm bảo sự ổn định của các công trình khai thác nước dưới đất trong suốt thời gian tính toán, tôi lựa chọn trị số hạ thấp cho phép đối với tầng chứa nước (c-p) là 34,15 m.