Stt Số Chiều Mực Lưu lượng Trị số Tỷ lưu Hệ số
hiệu lỗ khoan sâu (m) nước tĩnh (m) hạ thấp mực lượng q (l/s.m) thấm k (m/ng) 1 604 135,0 0,42 1,51 130 27,72 0,054 2 Q5 73,0 18,75 5,30 458 0,72 7,36 104,56
Căn cứ vào kết quả khảo sát và đặc điểm đất đá có thể xếp đây là tầng chứa nước mức độ trung bình, rất khơng đồng nhất về tính thấm.
Chất lượng nước: phân tích 5 mẫu lấy trong của tầng C1 cho thấy: độ pH 8,12 - 8,7: nước kiềm yếu, tổng độ khoáng hoá 0,09 - 0,25g/l: siêu nhạt, thuộc loại hình bicarbonat calci.
Cơng thức Kurlov thể hiện kết quả phân tích mẫu lấy tại lỗ khoan Q5 xã Châu Thái như sau :
Chất lượng nước qua kết quả phân tích các loại mẫu vi lượng, trùng đều đảm bảo.
Nước trong tầng vận động thường khơng áp hoặc có áp cục bộ. Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa rơi trên diện lộ, các tầng nằm trên thấm xuống và các dòng mặt chảy qua gần diện lộ. Miền thốt là các sơng suối, khe rãnh xâm thực và tầng nằm dưới. Động thái nước dưới đất thay đổi theo mùa. Tài liệu quan trắc tại lỗ khoan Q5 (có bị sự cố) cho kết quả: mực nước nông nhất 16,98m (ngày 23/10/2008); sâu nhất 19,85m (ngày 10/8/2008); biên độ dao động mực nước 2,87m. Tài liệu quan trắc điểm lộ 197 cho kết quả: lưu lượng nhỏ nhất 2,041/s (ngày 28/4/2009); lưu lượng lớn nhất 3,131/s (ngày 6/7/2008); biên độ dao động l,09m.
Kết luận: Dựa vào đặc điểm địa chất thủy văn đã mô tả ở trên, tôi thấy tầng chứa
nước khe nứt – karst trong trầm tích lục nguyên- carbonat, hệ tầng Bắc Sơn (c-p) là tầng chứa nước triển vọng, phân bố ở phía tây bắc, phía trung tâm vùng Qùy Hợp, phân bố với diện tích lớn là 160km2. Thành phần thạch học: đá vơi, đá của tầng bị nứt nẻ mạnh, có nhiều hang hốc chứa nước tốt, chiều dày tầng chứa nước 52,5m. Đây là tầng chứa nước triển vọng trong vùng và là đối tượng nghiên cứu để phục vụ
CHƯƠNG 4
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ TRỮ LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG NGHIÊN CỨU
Như đã trình bày trong chương Đặc điểm địa chất thủy văn, khu vực nghiên cứu tồn tại 6 tầng chứa nước, tuy nhiên chỉ có tầng chứ nước khe nứt Karst trong các trầm tích carbonat, hệ tầng Bắc Sơn (c-p) có diện phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu với diện tích khoảng 160km2,chúng lộ ra chủ yếu ở phía Tây bắc, phía Bắc vùng nghiên cứu, có diện lộ khá rộng khoảng 45km2,khả năng chứa nước phong phú. Vì vậy, tầng chứa nước (c-p) được lựa chọn để đánh giá chất lượng và trữ lượng phục vụ phương án điều tra đánh giá nước dưới đất. Để đánh giá khả năng cung cấp nước của tầng chứa nước Bắc Sơn, chúng tôi tiến hành đánh giá chất lượng và trữ lượng nước dưới đất cho tầng chứa nước triển vọng này.
4.1. Đánh giá chất lượng nước
Để đánh giá chất lượng nước dưới đất tầng chứa nước (c-p), chúng tôi căn cứ vào kết quả phân tích thành phần hóa học của 19 mẫu nước lấy trong tầng chứa nước này, có độ tổng khống hóa (M) 0,09 – 0,36g/l, loại nước siêu nhạt, rất nhạt.
Với kết quả phân tích các mẫu nước đơn giản, tồn diện, sắt của tầng c-p các chỉ tiêu được đưa vào đánh giá theo QCVN 09- MT:2015/BTNMT như sau:
Bảng 4.1: Bảng đánh giá chất lượng nước theo thành phần hóa học vùng Qùy Hợp tầng C-P bs. ST T Chỉ tiêu đánh giá ĐV tính Tiêu chuẩ n cho phép Số mẫu nghiê n cứu Gía trị tổng hợp Số mẫu vượt quá tiêu chuẩn Min Max TB Mà u T.lệ ( %) 1 pH 5,5- 8,5 19 7,02 8,90 8,20 6 32 % 2 Độ cứng (CaCo3) Mg/l 500 19 62,4 5 250,0 0 159,9 7 0 0,% 3 Chất rắn tổng số Mg/l 1500 11 92,2 5 363,0 0 214,6 0 0 0,%
4 Amooni (theo N) Mg/l 0,1 19 0,00 0,00 0,00 0 0,% 5 Clorua (CD) Mg/l 250 19 6,20 49,36 10,36 0 0% 6 Nitrit ( NCV theo N) Mg/l 1 19 0,00 0,32 0,04 0 0% 7 Nitrat ( NO3 - theo N) Mg/l 15 11 0,00 32,00 5,79 1 0% 8 Sulfat ( S042-) Mg/l 400 19 0,00 93,89 17,70 0 0% 9 Sắt (Fe) Mg/l 5 7 0,00 2 0 0 0% 10 E.coli MPN/ 100m l 0 9 9 0 1,13 0 0% 11 Coliform MPN/ 100m l 3 4 2 4
Qua bảng tổng hợp trên, so sánh với QCVN 09-MT:2015/BTNMT tôi rút ra một số nhận định sau:
Về tính chất vật lý: Nước dưới đất trong tầng chứa nước c – p hoàn toàn đáp ứng được các chỉ tiêu cho phép về độ trong, mùi vị, màu sắc, độ cứng, và độ tổng khống hóa cũng đều nằm trong giới hạn cho phép. Ngoài ra độ pH qua các mẫu được phân tích trong đó có 32% số mẫu chưa đạt yêu cầu.
Về thành phần hoá học: Theo kết quả phân tích thì thấy tất cả các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép để có thể khai thác cung cấp nước.
Về vi sinh vật: E.coli đạt yêu cầu, coliform qua các mẫu được phân tích có 22% số mẫu đạt u cầu.
Nhìn chung, nước dưới đất trong tầng c- p trong khu vực nghiên cứu có chất lượng tốt, có khả năng khai thác đáp ứng các tiêu chuẩn để làm nguồn cung cấp nước cho mục đích ăn uống sinh hoạt.
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 thơng 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 q 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, tôi 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.
4.3. Phân cấp trữ lượng
Các lỗ khoan được đưa vào tính trữ lượng cấp C1 phải thỏa mãn điều kiện: mực nước hạ thấp cuối kỳ khai thác phải nhỏ hơn hoặc bằng mực nước hạ thấp cho phép: Skt SCP.
Khi tính để sắp xếp cấp trữ lượng C1, lấy mực nước tĩnh thấp nhất trong quá trình quan trắc của các lỗ khoan để đảm bảo độ an tồn tương đương mùa khơ hạn nhất.
+ Trữ lượng cấp C1: là trữ lượng được nghiên cứu đến mức độ cho phép
đánh giá gần đúng số lượng, chất lượng và điều kiện khai thác nước dưới đất trong thời hạn tính tốn dùng nước. Trữ lượng cấp C1 được xác định chủ yếu theo kết quả công tác điều tra đánh giá và thăm dò sơ bộ. Đối với vùng nghiên cứu, trữ lượng cấp C1 chính là tổng lưu lượng tính tốn của các lỗ khoan trong giai đoạn trước và các lỗ khoan thiết kế. Vậy trữ lượng cấp C1 là 4101(m3/ngày).
+ Trữ lượng cấp C2: là trữ lượng được xác định trên cơ sở các tài liệu địa chất, địa chất thủy văn chung khi đánh giá sơ bộ số lượng, chất lượng nước nưới đất trong phạm vi của cấu trúc địa chất thủy văn thuận lợi không luận chứng hệ thống khai thác thực tế. Trữ lượng cấp C2 được xác định bằng phương pháp cân bằng hay trữ lượng cấp C2 là trữ lượng khai thác tiềm năng của khu vực nghiên cứu. Vậy trữ lượng cấp C2 là: 69.189 (m3/ngày).
PHẦN II
PHẦN THIẾT KẾ VÀ DỰ TRÙ KINH PHÍ
MỞ ĐẦU
Qua q trình thu thập và chỉnh lý các tài liệu ở Phần I tôi rút ra nhận xét sau: Trong vùng nghiên cứu tồn tại 6 đơn vị tầng chứa nước gồm: Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích bở rời, hệ Đệ Tứ, thống Holocen trên ( qh2); Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích bở rời, hệ Đệ Tứ, thống Holocen dưới- giữa (qh1); tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích bở rời, hệ Đệ Tứ, thống pleistocen (qp); tầng chứa nước khe nứt - karst trong trầm tích lục nguyên, hệ tầng Đồng Trầu,
phân hệ tầng dưới (t21), tầng trên (t22); tầng chứa nước khe nứt – karst trong trầm
tích lục nguyên- carbonat, hệ tầng Bắc Sơn (c-p); tầng chứa nước khe nứt, khe nứt- karst trong trầm tích lục nguyên- carbonat, hệ tầng La Khê (c1). Chỉ có tầng chứa nước khe nứt – karst trong trầm tích lục nguyên- carbonat, hệ tầng Bắc Sơn (c-p) là tầng chứa nước triển vọng, phân bố ở trung tâm Tây Nam vùng, phân bố với diện tích lớn là 160km2. Thành phần thạch học: đá vôi, đá của tầng bị nứt nẻ mạnh, có nhiều hang hốc chứa nước tốt, chiều dày tầng chứa nước 52,5m. Đây là tầng chứa nước triển vọng trong vùng và là đối tượng nghiên cứu để phục vụ điều tra cấp nước