cấu trúc giếng nông
Một giếng n−ớc đ−ợc đào vào trong đất, th−ờng dùng để lấy n−ớc ngầm lên bề mặt. Các giếng có thể đ−ợc sử dụng để hút n−ớc, lấy n−ớc nhân tạo, loại bỏ n−ớc thải, quan trắc mực n−ớc và điều chỉnh chất l−ợng n−ớc. Mỗi một ph−ơng pháp tồn tại một cấu trúc giếng, phụ thuộc vào các nhân tố c−ờng độ dòng chảy, độ sâu n−ớc ngầm, điều kiện địa chất, các loại địa chất và kinh tế.
Tr−ớc tiên khoan một giếng ở một vùng mới, thông th−ờng một hố thí nghiệm đ−ợc khoan, hoặc đào, và ghi nhận các thông tin địa chất thay đổi, ghi nhận các độ sâu tại đó gặp phải sự thay đổi địa chất. Thông th−ờng luân phiên sử dụng dụng cụ dây cáp và các ph−ơng pháp phản lực để tạo nên các hố kiểm tra. Các đ−ờng cắt mẫu th−ờng đ−ợc tập hợp lại tại các độ sâu lựa chọn và sau đó nghiên cứu, phân tích sự phân bố cỡ hạt. Sự khoan có thể đ−ợc thay thế bởi việc sử dụng một ống Shelby hoặc một mẫu nứt nẻ và những cái lõi này có thể đ−ợc phân tích cho sự thay đổi các thông số nh− là hệ số thấm thuỷ lực, độ rỗng, cỡ hạt, kết cấu, và sự phân loại đất.
Các giếng nông th−ờng có chiều sâu nhỏ hơn 15m và đ−ợc xây dựng bởi các ph−ơng pháp đào, khoan, truyền lực hoặc phản lực. Nhìn chung, các giếng đào đ−ợc làm bằng tay và là các hố thẳng đứng trong lòng đất cắt vào mặt n−ớc ngầm. Một mô hình giếng đào th−ờng có bờ giếng bằng đá, cụ thể, và một máy bơm để đ−a n−ớc lên bề mặt. Các giếng khoan đ−ợc xây dựng bằng bộ điều khiển bằng tay hoặc các mũi khoan mạnh, các mũi khoan đó có một vài hình dạng và kích cỡ với l−ỡi cắt khoan sâu vào trong đất bằng chuyển động quay. Khi l−ỡi khoan lấp đầy đất, mũi khoan đ−ợc rút ra từ cái hố rỗng. Độ sâu có thể v−ợt quá 30m trong các điều kiện thuận lợi. Giếng khoan tay hiếm khi có đ−ờng kính v−ợt quá 20cm.
Tiếp tục với một mũi khoan siêu mạnh có một đ−ờng xoắn ốc kéo dài từ đáy hố đến bề mặt, các mặt cắt của mũi khoan có thể đ−ợc thêm vào khi độ sâu tăng.
Một mũi khoan siêu mạnh có một đ−ờng xoắn ốc kéo dài từ đáy hố đến bề mặt và các mặt cắt của mũi khoan có thể đ−ợc thêm vào khi độ sâu tăng. Các sản phẩm cắt đ−ợc đ−a lên trên bề mặt trong quá trình khoan. Độ sâu có thể đạt đ−ợc trên 50m với thiết bị trao đổi đ−ợc lắp đặt. Các mũi khoan thân rỗng th−ờng đ−ợc sử dụng để xây dựng các giếng có đ−ờng kính nhỏ, chúng đ−ợc kết hợp với các vị trí bỏ hoang để điều chỉnh n−ớc hoặc bơm n−ớc. Các máy khoan hoạt động tốt nhất trong các kết cấu mà không có hang động, nh− là đất sét hoặc bùn có trong tầng chứa n−ớc.
Giếng nén bao gồm một chuỗi các ống dẫn dài bị nén thẳng đứng xuống d−ới bởi các tác động ng−ợc lại vào trong lòng đất. N−ớc vào giếng qua một điểm nén ở phần kết thúc bên d−ới, chỗ đó bao gồm một mặt cắt hình trụ có màng lọc đ−ợc bảo vệ bởi một nón thép. Giếng nén th−ờng có đ−ờng kính nhỏ hơn 10cm, với độ sâu nhìn chung d−ới 15m. Các sản phẩm từ giếng nén th−ờng nhỏ vừa phải, nh−ng một bộ phận của những giếng đó kết nối với một ống dẫn đơn và việc hút n−ớc có tác dụng làm giảm độ cao mặt n−ớc ngầm. Một hệ thống nh− vậy đ−ợc xem nh− là một hệ thống điểm giếng và đ−ợc sử dụng để khai thác n−ớc cho cấu trúc bề mặt nhỏ. Hình 8.30 minh hoạ một hệ thống
điểm giếng làm giảm mực n−ớc ngầm nh− thế nào.
Hình 8.30
(a) Mẫu giếng tiêu biểu cho cấu trúc vững chắc và không vững chắc. (b) Một hệ thống điểm giếng làm giảm mực n−ớc tại vị trí khai thác.
Giếng phản lực đ−ợc xây dựng với một dòng n−ớc trực tiếp tốc độ cao thẳng đứng h−ớng xuống d−ới, trong khi đó thành giếng mà đ−ợc đặc xuống thấp vào trong hố dẫn n−ớc và các sản phẩm cắt lên bề mặt. Đ−ờng kính hố nhỏ, trên 10cm với độ sâu trên 15m có thể đ−ợc đặt trong các kết cấu không vững chắc. Bởi vì tốc độ lắp đặt đó, giếng phản lực có ích trong các giếng quan trắc và hệ thống điểm giếng.
Cấu trúc giếng sâu
Hầu hết các giếng sâu có sức chứa lớn đ−ợc xây dựng bằng việc khoan với một dụng cụ dây cáp hoặc với một vài ph−ơng pháp quay. Kỹ thuật xây dựng phụ thuộc vào loại cấu trúc địa chất, độ sâu của giếng và c−ờng độ dòng chảy yêu cầu.
lý, với một miếng sắt gắn bên d−ới để phá đá bằng va chạm. Ph−ơng pháp này có ích nhất đối với vật chất đá vững chắc đến độ sâu 600m.
Một ph−ơng pháp nhanh cho việc khoan trong cấu trúc không vững chắc là ph−ơng pháp quay dùng mũi quay tạo ra một lỗ rỗng. Ph−ơng pháp này có hiệu quả cao đối với việc khoan trong bùn và trong n−ớc. Trong khoan bùn không có thành giếng bởi vì bùn tạo nên một lớp sét trên t−ờng của giếng. Khoan bùn bao gồm sự treo của n−ớc, sét bentonit và các chất phụ gia hữu cơ. Sự pha trộn phù hợp là cần thiết cho khoan nhanh. Ph−ơng pháp này đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các giếng dầu. Sự thuận lợi cho c−ờng độ khoan nhanh và thuận tiện là khoan điện. Ph−ơng pháp quay chân không khí sử dụng không khí nén tại nơi khoan bùn và có hiệu quả đối với kết cấu vững chắc. Độ sâu mũi khoan có thể v−ợt quá 150m d−ới các điều kiện thích hợp. Ph−ơng pháp vòng quay ng−ợc phổ biến trong kết cấu không vững chắc. N−ớc đ−ợc phun lên qua ống khoan bằng việc sử dụng máy bơm dung tích lớn, và sau đó các sản phẩm cắt đặt ra ngoài trong một cái hố lớn, n−ớc đ−ợc phục hồi vào trong hố. Tốc độ phải đ−ợc giữ thấp và đ−ờng kính hố phải lớn hơn 40cm. Ph−ơng pháp này có thể khoan tới độ sâu 125m và các giếng th−ờng phải là dải cuội sỏi .
Giếng hoàn chỉnh và giếng phát triển
Một cái giếng đ−ợc khoan, nó phải đ−ợc hoàn thành theo cách để nó sản xuất ra n−ớc có hiệu quả. Điều này có thể bao gồm sự đặt thành giếng, trát xi măng, sự phân bố các thành hố và dải cuội sỏi. Các thành giếng có tác dụng nh− là một lớp ld để duy trì một hố mở lên trên mặt đất. Chúng cung cấp cấu trúc chống đỡ để chống lại vật chất hang động và ngăn cản n−ớc mặt. Vật chất làm thành giếng bao gồm sắt tôi, thép và ống PVC.
Các giếng đ−ợc đổ bê tông hình vòng cung xung quanh thành giếng để ngăn cản n−ớc ô nhiễm đi vào. Vữa xi măng bao gồm các chất phụ gia th−ờng đ−ợc đặt ở đáy giếng để bảo đảm đáy bịt kín. Sự bịt vữa thông th−ờng là do các lớp chứa n−ớc nơi cần thiết để bơm từ mặt lớp trong khi đó không làm xáo trộn các lớp khác. Thành của hố mở đ−ợc sử dụng trong kết cấu không vững chắc, nó là các mặt cắt, khoan của ống có độ dài thay đổi mà cho phép n−ớc ngầm chảy vào trong giếng. Mục đích chính của chúng là ngăn cản vật chất tầng chứa n−ớc, nh− là cát và sỏi, từ điểm vào của giếng và để làm giảm đến mức tối thiểu sự kháng cự thuỷ lực đến dòng chảy. Các thành hố đ−ợc làm bằng các kim loại khác nhau hợp kim, PVC và gỗ. Thành của hố mở đ−ợc bao quanh bởi một dải cuội sỏi nhân tạo. Cỡ của thành bị chi phối bởi cỡ của cuội sỏi.
Dải cuội sỏi bao phủ thành giếng mở đ−ợc thiết kế để tầng chứa n−ớc trở nên ổn định và tạo ra một vùng hình vòng cung có vật chất, có khả năng thấm cao. Trong hệ thống lớp n−ớc, các dải cuội sỏi có thể tạo ra các máng dòng chảy từ một lớp này đến lớp khác và chúng đ−ợc tách biệt nhau bởi các nút vữa Hiệp hội nghiên cứu n−ớc của Mỹ nghiên cứu chi tiết về dải vật chất cuội sỏi và các cỡ của thành hố mở.
Giống phát triển kế theo giếng hoàn chỉnh và đ−ợc thiết kế để tăng hiệu quả thuỷ lực, bằng việc thay thế vật chất mịn từ kết cấu xung quanh thành giếng. Sự quan trọng của giếng phát triển th−ờng không đ−ợc xét đến nh−ng đ−ợc yêu cầu để tạo ra sản l−ợng bền vững. Các ph−ơng thức phát triển bao gồm sự bơm n−ớc, sự dâng n−ớc, sử dụng không khí nén, phản lực thuỷ, các chất hoá học, sử dụng chất nổ. Các ph−ơng pháp sẽ không đ−ợc miêu tả nh−ng đ−ợc thảo luận bởi Campbell và Legiơ (1973).
N−ớc ngầm đ−ợc bơm lên bất cứ khi nào và đ−ợc con ng−ời sử dụng, sự phòng ngừa các tác động phải đ−ợc đ−a ra để bảo vệ chất l−ợng n−ớc. Bề mặt ô nhiễm có thể xâm nhập vào giếng qua vòng cung quanh giếng hoặc qua đỉnh của chính giếng đó. Bảo vệ bằng vữa xi măng bên ngoài thành giếng và một lớp bê tông bao phủ kín. Các mẫu giếng n−ớc nên đ−ợc đánh giá về chất l−ợng sau khi phát triển và sau khoảng thời gian lũ quá lớn nếu nghi ngờ có sự ô nhiễm. Các giếng th−ờng đ−ợc kết hợp với hệ thống hầm cầu tự hoại ở vùng nông thôn và hầu hết các nhóm đó có những yêu cầu về khoảng cách cần thiết để tách biệt một giếng n−ớc từ hầm cầu tự hoại gần nhất nh− là một sự đo đạc các tác động bảo vệ. Sự ô nhiễm n−ớc ngầm trong giếng đ−ợc thảo luận chi tiết bởi Freeze và Cherry.
8.8.