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 toán trữ lượng khai thác tiềm năng để đánh giá mức độ đảm bảo của trữ lượng và phương pháp thuỷ lực đánh giá trữ lượng khai thác.
4.2.1. Đánh 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 thoát nước tôi 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 công thức:
(m3/ngày) Trong đó:
Qkt: Trữ lượng khai thác tiềm năng, m3/ngày. Qtn: Trữ lượng động tự nhiên, m3/ngày.
Vtn: 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 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: =56589 (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 công 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 = 45.106 m2. htb : Chiều dày trung bình của tầng chứa nước, htb = 52,5 m. Vậy trữ lượng tĩnh tự nhiên là:
Vtn = 0,05.45.106.52,5 = 118,125.106 (m3) Trữ lượng khai thác tiềm năng:
(m3/ngày)
Thay các kết quả đã tính ở trên ta có trữ lượng khai thác tiềm năng là: = 60133(m3/ngày)
Ta thấy trữ lượng khai thác tiềm năng lớn hơn so với yêu cầu cấp nước. Do đó có thể khai thác với lưu lượng 1200 m3/ngày cho 3 xã Châu Lộc, Thọ Hợp,Nghĩa Xuân,huyện Qùy Hợp, tỉnh Nghệ An.
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
(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= 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 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 26,25m.
4.2.2.3. Tính toán trữ lượng khai thác.
Để tính trữ lượng khai thác cho thị trấn Qùy Hợp, trong phương án dựa vào kết quả hút nước thí nghiệm đơn tại các lỗ khoan Q2 trong tầng c-p,có lưu lượng Q=6,79(l/s), trị số hạ thấp mực nước S=10,58(m), tỷ lưu lượng q=0,64(l/s.m), Qkt=600(m3/ngày).
Căn cứ vào đặc điểm vùng nghiên cứu và yêu cầu của đề tài, chúng tôi thiết kế 2 lỗ khoan với lưu lượng 300 m3/ngày(3.47 l/s), từ đó tính được trị số hạ thấp mực nước tính toán là:
Stt = = 5,42m
Theo kết quả tính toán ở trên thì Stt < Scp ,vậy lưu lượng yêu thiết kế hoàn toàn đáp ứng.