Tính toán hệ thống lỗ khoan khai thác nước ngầm của Bệnh viện 71 - Môi - Thanh Hóa - Bộ Y tế

tÝnh to¸n hÖ thèng lç khoan khai th¸c<br /> n­íc ngÇm cña bÖnh viÖn 71M«iThanh HãaBé Y tÕ<br /> <br /> NguyÔn V¨n Hoµng, ViÖn ®Þa chÊt-TTKHTN&CNQG.<br /> NguyÔn Thµnh C«ng, ViÖn Khoa häc thñy lîi, Bé NNPTNT.<br /> <br /> Tãm t¾t: N­íc d­íi ®Êt ngµy cµng ®­îc khai th¸c réng r·i trong c¸c lÜnh vùc kinh tÕ quèc<br /> d©n. Nã ®­îc c¸c tæ chøc c¸ nh©n khai th¸c nhiÒu h¬n nh»m cung cÊp n­íc cho chÝnh m×nh<br /> hoÆc chñ ®éng gi¶i quyÕt khã kh¨n vÒ cung cÊp n­íc cña c¸c hÖ thèng cung cÊp n­íc tËp trung<br /> ®« thÞ. ViÖc khai th¸c n­íc d­íi ®Êt trong c¸c tæ chøc c¸ nh©n nµy trong rÊt nhiÒu tr­êng hîp<br /> kh«ng ®¬n gi¶n tõ mét hoÆc hai lç khoan, mµ tõ nhiÒu lç khoan ph©n bè trªn khu vùc ®· cã c¸c<br /> c«ng tr×nh x©y dùng. ViÖc lùa chän vÞ trÝ c¸c lç khoan thÕ nµo cho phï hîp c¶ vÒ kh«ng gian<br /> c¸c c«ng tr×nh x©y dùng ®· cã, cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lç khoan cÇn thiÕt ®Ó cã l­u l­îng<br /> khai th¸c ®Æt ra øng víi h¹ thÊp mùc n­íc vµ chÕ ®é b¬m hót nhÊt ®Þnh (b¬m hót gi¸n ®o¹n) lµ<br /> vÊn ®Ò cÇn ®­îc gi¶i quyÕt trong c¸c tr­êng hîp nµy. C¸c t¸c gi¶ minh häa tÝnh to¸n hÖ thèng<br /> lç khoan khai th¸c n­íc ngÇm cña bÖnh viÖn 71-M«i-Thanh hãa trong lÜnh vùc nµy.<br /> <br /> 1. ph­¬ng ph¸p TÝnh to¸n h¹ thÊp mùc n­íc vµ l­u l­îng khai th¸c<br /> HiÖn nay víi nhiÒu phÇn mÒm m« h×nh n­íc d­íi ®Êt th­¬ng m¹i vµ gi¸o dôc nh­<br /> MODFLOW (Mü), FEFLOW (§øc), GEOSLOPE (Cana®a)… viÖc tiÕn hµnh m« h×nh chuyÓn<br /> ®éng n­íc d­íi ®Êt cã thÓ tiÕn hµnh rÊt dÔ rµng. Tuy nhiªn kh«ng ph¶i ai còng cã kh¶ n¨ng<br /> tiÕn hµnh ®­îc m« h×nh, ®Æc biÖt lµ cã nh÷ng ®Ò tµi, dù ¸n víi l­îng kinh phÝ rÊt Ýt, trong khi<br /> ®ã chi phÝ ®Ó thùc hiÖn m« h×nh l¹i rÊt cao (ch­a kÓ ®Õn b¶n quyÒn phÇn mÒm). Trong khi ®ã<br /> c¸c nhµ ®Þa chÊt thñy v¨n l¹i hoµn toµn cã thÓ tiÕn hµnh lËp c¸c ch­¬ng tr×nh ®Ó thùc hiÖn tÝnh<br /> to¸n mµ kÕt qu¶ hoµn toµn ®¸p øng thùc tÕ. Trong phÇn nµy c¸c t¸c gi¶ minh häa c¸ch lµm nµy.<br /> (C©u nhËn xÐt cuèi cña TS. Bïi C«ng Quang)<br /> §¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc S t¹i bÊt kú mét vÞ trÝ do khai th¸c n­íc liªn tôc tõ nhiÒu lç<br /> khoan trong tÇng chøa n­íc ®éc lËp ®ång nhÊt vµ v« h¹n (c©u nhËn xÐt ®Çu tiªn cña TS. Bïi<br /> C«ng Quang) ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau (Drobnokhod N.I, Iazvin L. X. & Borievskii<br /> B.V., 1982: trang 117121):<br /> <br /> N<br /> Qi ri 2<br /> S   W  u   2 ; u (1)<br /> i 1 4KhTB 4at<br /> <br /> Trong ®ã: S-®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc (m); N-sè l­îng lç khoan khai th¸c; Qi-l­u l­îng khai<br /> th¸c cña lç khoan thø i (m3/ng®); a=KhTB-hÖ sè dÉn mùc n­íc (m2/ng®); K- hÖ sè thÊm cña<br /> tÇng chøa n­íc (m/ng®); hTB-chiÒu dµy trung b×nh cña tÇng chøa n­íc trong qu¸ tr×nh khai th¸c<br /> (m); ri-kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm x¸c ®Þnh ®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc ®Õn lç khoan khai th¸c i<br /> (m); t-thêi gian tÝnh tõ løc b¾t ®Çu khai th¸c ®Õn thêi ®iÓm tÝnh to¸n (ng®); W-hµm sè Theis; -<br /> hÖ sè søc c¶n cña lç khoan do tÝnh kh«ng hoµn thiÖn.<br /> Víi gi¸ trÞ u ®ñ nhá hµm Theis cã thÓ x¸c ®Þnh gÇn ®óng, vµ ®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc<br /> còng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau (Drobnokhod N.I, Iazvin L. X. & Borievskii B.V., 1982: trang 117)<br /> (c©u nhËn xÐt thø hai cña TS. Bïi C«ng Quang):<br /> <br />   ri 2  2,25at N<br /> Qi 2,25at N<br /> Qi R<br />  W     ln<br />  2<br />  S   ln 2<br />   ln dd (2)<br />   4at  ri i 1 4KhTB ri i 1 2KhTB ri<br /> <br /> Trong ®ã Rdd=1,5(at)0,5 ®­îc gäi lµ b¸n kÝnh ¶nh h­ëng. Nh­ng trong tÝnh to¸n phôc vô c«ng<br /> t¸c thi c«ng nµy kh«ng sö dông tÝnh gÇn ®óng, mµ tÝnh chÝnh x¸c hµm Theis.<br /> NÕu khai th¸c gi¸n ®o¹n víi l­u l­îng kh«ng thay ®æi, mµ cô thÓ theo ph­¬ng ¸n khai th¸c<br /> ë ®©y lµ b¬m hót mét thêi gian t1=12 giê (0,5 ngµy ®ªm (ng®)) vµ ngõng b¬m t2=12 giê<br /> (0,5ng®), trong kho¶ng thêi gian T (ng®) th× ®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc STB vµo thêi ®iÓm T-<br /> 0,5 (tr­íc khi b¾t ®Çu b¬m vµo ngµy cuèi cïng) x¸c ®Þnh nh­ sau:<br /> 1<br />  N <br />  Qi   ri 2   ri 2  <br /> S TB     W     W     <br />  4KhTB <br /> i 1   4a (T  t 2 )   4a (T  t1  t 2 )  <br /> N  Qi   ri 2   ri 2  <br />     W  <br />  4a (T  t  1)    W <br />  4a (T  t  t  1)   <br /> <br /> i 1  4KhTB   2   1 2  <br /> N <br />  Qi   ri 2   ri2  <br />     W <br />   <br />   W <br />      (3)<br /> i 1  4KhTB   4a (T  t 2  2)   4a (T  t1  t 2  2)  <br /> ..................................................................................................................... <br /> N  Qi   ri2   ri 2   <br />     W   <br />  4a (1  t  t )   W <br />  4a (1  t )    <br /> <br /> i 1  4KhTB   1 2   2   <br /> <br /> Cßn ®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc SSB vµo thêi ®iÓm T (sau khi kÕt thóc b¬m vµo ngµy cuèi<br /> cïng) x¸c ®Þnh nh­ sau:<br /> <br /> N <br />  Qi   ri 2   ri 2  <br /> S SB     W     W     <br />  4KhTB <br /> i 1   4a (T  t 2 )   4a (T  t1  t 2 )  <br /> N <br />  Qi   ri 2   ri 2  <br />     W  <br />  4a (T  t  1)    W <br />  4a (T  t  t  1)   <br /> <br />  4KhTB <br /> i 1   2   1 2  <br /> N  Qi   ri 2   ri 2  <br />     W <br />   <br />   W <br />     <br /> i 1  4KhTB   4a (T  t 2  2)   4a (T  t1  t 2  2)   (4)<br /> .................................................................................................................. <br /> N  Qi   ri 2   ri 2  <br />     W   <br />  4a (1  t  t )   W <br />  4a (1  t )   <br /> <br /> i 1  4KhTB   1 2   2   <br /> N  Qi   ri 2   <br />   <br />  W     2  <br /> i 1  4KhTB   4a (t1 )   <br /> <br /> L­u l­îng khai th¸c cña c¸c lç khoan khi khèng chÕ mùc n­íc h¹ thÊp vµo thêi ®iÓm sau khi<br /> b¬m lÇn cuèi cïng cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (4) vµ ®ã còng lµ l­u l­îng khai th¸c<br /> lín nhÊt øng víi ®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc ®· cho.<br /> <br /> 2. ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thñy v¨n vµ M« h×nh tÝnh to¸n<br /> <br /> Qua tham kh¶o c¸c tµi liÖu ®Þa chÊt - <br /> thñy v¨n khu vùc l©n cËn cã thÓ thÊy<br /> tÇng chøa n­íc lµ tÇng chøa n­íc träng<br /> lùc, cã chiÒu dµy trung b×nh 6,4m, hÖ sè  =0,1; K =8m/ng® 6,4m<br /> nh¶ n­íc träng lùc lµ =0,1 vµ hÖ sè<br /> thÊm lµ kho¶ng K=8m/ng®. Nh­ vËy hÖ<br /> sè dÉn mùc n­íc ban ®Çu lµ H×nh 1. S¬ ®å mÆt c¾t tÇng chøa n­íc<br /> Kh=512m2/ng®. v« h¹n<br /> TÇng chøa n­íc ®­îc bæ cËp trùc tiÕp tõ n­íc m­a. Nh­ng ®Ó cã kÕt qu¶ tÝnh to¸n mét<br /> c¸ch an toµn, kh«ng tÝnh ®Õn sù ngÊm cña n­íc m­a vµo tÇng. Víi môc ®Ých tr×nh diÔn ph­¬ng<br /> ph¸p luËn, chóng ta sÏ tÝnh to¸n cho thêi gian khai th¸c lµ 5 n¨m (cã thÓ tiÕn hµnh tÝnh to¸n<br /> cho cho thêi gian khai th¸c bÊt kú). (C©u nhËn xÐt thø 3&4cña TS. Bïi C«ng Quang). Víi thêi<br /> 2<br /> gian khai th¸c lµ 5 n¨m, b¸n kÝnh ¶nh h­ëng kho¶ng lµ Rdd=1500m. Ta cã miÒn ph©n bè cña<br /> tÇng t­¬ng ®èi lín vµ víi b¸n kÝnh ¶nh h­ëng nµy cã thÓ dïng m« h×nh tÇng chøa n­íc kh«ng<br /> ¸p v« h¹n. S¬ ®å mÆt c¾t tÇng minh häa trªn H×nh 1. Thêi gian tÝnh to¸n lÊy b»ng 5 n¨m v× ®©y<br /> lµ tÇng chøa n­íc kh«ng ¸p ®Çu tiªn kÓ tõ mÆt ®Êt nªn ®­îc n­íc m­a cung cÊp trùc tiÕp vµ rÊt<br /> lín nhê thµnh phÇn lµ c¸t h¹t mÞn. L­îng m­a thÊm vµo tÇng trªn diÖn tÝch phÔu h¹ thÊp mùc<br /> n­íc h×nh thµnh sau 5 n¨m khai th¸c lín h¬n nhiÒu lÇn l­u l­îng khai th¸c.<br /> <br /> 3. cÊu tróc vµ ph©n bè c¸c lç khoan khai th¸c<br /> Theo m« h×nh ®· chän ë môc trªn vµ lÊy ®¹i l­îng h¹ thÊp mùc n­íc b»ng mét phÇn hai<br /> chiÒu dµy ban ®Çu cña tÇng chøa n­íc, tøc lµ 3,2m. §­êng kÝnh dù ®Þnh cña c¸c lç khoan lµ<br /> 175mm. LÊy chiÒu dµi èng läc lµ 3,2m, ®Æt ë nöa d­íi cña tÇng vµ bá qua tÝnh kh«ng hoµn<br /> thiÖn cña lç khoan vÒ kü thuËt thi c«ng khoan, l¾p ®Æt èng läc..., mµ chØ tÝnh ®Õn tÝnh kh«ng<br /> hoµn thiÖn vÒ chiÒu dµi èng läc, vÞ trÝ t­¬ng ®èi cña èng läc vµ tÇng chøa n­íc ta cã thÓ x¸c<br /> ®Þnh ®­îc søc c¶n tæng hîp cña lç khoan lµ =1,308.<br /> Tr­íc khi x¸c ®Þnh l­u l­îng khai th¸c cña tõng lç khoan chóng t«i ®· tiÕn hµnh tÝnh to¸n<br /> h¹ thÊp mùc n­íc vµ l­u l­îng khai th¸c ®èi víi nhiÒu ph­¬ng ¸n víi sè l­îng lç khoan tõ 5<br /> ®Õn 12 lç khoan, vµ trong tõng tr­êng hîp ®ã l¹i thay ®æi vÞ trÝ ph©n bè cña chóng (tøc lµ thay<br /> ®æi kho¶ng c¸ch). Sau khi ®· x¸c ®Þnh ®­îc tr­êng hîp phï hîp (sè l­îng lç khoan khai th¸c<br /> vµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng) víi c«ng tr×nh hiÖn t¹i, chóng t«i x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña tõng lç khoan<br /> cho phï hîp víi x©y dùng hiÖn cã cña bÖnh viÖn vµ diÖn tÝch ®Êt chØ cã giíi h¹n cña c«ng tr×nh<br /> (H×nh 2). Sau ®ã tiÕn hµnh tÝnh to¸n l­u l­îng khai th¸c øng víi h¹ thÊp mùc n­íc dù kiÕn.<br /> Nh­ vËy c¸c ®iÒu kiÖn vµ gi¶ thiÕt dïng tÝnh to¸n lµ: 1) TÇng chøa n­íc ®éc lËp v« h¹n; 2)<br /> Kh«ng tÝnh tíi sù ngÊm cña n­íc m­a vµo tÇng; 3) Thêi gian tÝnh to¸n lµ 5 n¨m. (C©u nhËn xÐt<br /> thø 3 cña TS. Bïi C«ng Quang)<br /> 2186100<br /> 4. KÕt qu¶ tÝnh<br /> (DP)LK11 (DP)LK10<br /> to¸n<br /> (18581160;2186066) (18581250;2186063) Víi tæng l­u l­îng<br /> 2186050<br /> b¬m thiªt kÕ trong ngµy<br /> lµ 200m3, trung b×nh mçi<br /> LK9<br /> (18581350;2186011)<br /> giÕng cÇn b¬m<br /> 2186000 3<br /> 1,8382m /h, thêi gian<br /> LK7<br /> LK8<br /> b¬m 12 giê ®ång hå vµ<br /> (18581150;2185972)<br /> (18581250;2185968) dõng b¬m 12 giê ®ång<br /> 2185950 hå.<br /> KÕt qu¶ tÝnh to¸n h¹<br /> LK4<br /> thÊp mùc n­íc sau 5 n¨m<br /> Y (m)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (18581340;2185918)<br /> 2185900 khai th¸c vµo lóc tr­íc<br /> LK5<br /> khi b¾t ®Çu b¬m vµ cuèi<br /> (18581160;2185874) LK6 lóc b¬m thÓ hiÖn t­¬ng<br /> (18581240;2185864)<br /> 2185850 øng trªn H×nh 3 vµ 4. H¹<br /> LK3<br /> thÊp mùc n­íc t¹i chÝnh<br /> (18581310;2185824) c¸c lç khoan khai th¸c<br /> 2185800<br /> vµo n¨m thø 5 tr­íc khi<br /> LK1 b¾t ®Çu b¬m (theo c«ng<br /> (18581160;2185781) thøc 3) vµ sau khi b¬m<br /> LK2<br /> (theo c«ng thøc 4) cho<br /> 2185750 (18581250;2185757)<br /> trong B¶ng 1.<br /> 18581100 18581150 18581200 18581250 18581300 18581350<br /> X (m)<br /> H×nh 2. S¬ ®å bè trÝ 11 lç khoan (dù phßng: LK10 vµ LK11)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3<br />  2187000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2186500<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2186000<br /> Y (m)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2185500<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2185000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 18580000 18580500 18581000 18581500 18582000 18582500<br /> X (m)<br /> H×nh 3. H¹ thÊp mùc n­íc (m) sau khai th¸c 5 n¨m (tr­íc khi b¬m)<br /> <br /> 2187000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2186500<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2186000<br /> Y (m)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2185500<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2185000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 18580000 18580500 18581000 18581500 18582000 18582500<br /> X (m)<br /> H×nh 4. H¹ thÊp mùc n­íc (m) sau khai th¸c 5 n¨m (sau khi ngõng b¬m 12 giê)<br /> <br /> B¶ng 1. H¹ thÊp mùc n­íc t¹i c¸c lç khoan khai th¸c sau 5 n¨m khai th¸c<br /> Tr­íc thêi Sau khi<br /> ®iÓm b¬m ngõng b¬m<br /> T.T X (m) Y (m) Q (m3/h) S1(m) S2(m)<br /> LK1 18581160 2185781 1,9334 2,1459 3,2<br /> <br /> 4<br />  LK2 18581250 2185757 1,9031 2,1624 3,2<br /> LK3 18581310 2185824 1,7929 2,2225 3,2<br /> LK4 18581340 2185918 1,8246 2,2053 3,2<br /> LK5 18581160 2185874 1,7564 2,2424 3,2<br /> LK6 18581240 2185864 1,5975 2,3291 3,2<br /> LK7 18581150 2185972 1,9393 2,1427 3,2<br /> LK8 18581250 2185968 1,7513 2,2452 3,2<br /> LK9 18581350 2186011 2,0449 2,0851 3,2<br /> (DP) LK10 18581250 2186063 0,0 1,5889 1,5889<br /> (DP) LK11 18581160 2186066 0,0 1,4957 1,4957<br /> <br /> Tµi liÖu tham kh¶o:<br /> 1. Vò Quang Tuyªn, 1982. B¸o c¸o th¨m dß n­íc d­íi ®Êt vïng SÇm S¬n, Thanh Hãa. Côc<br /> §Þa chÊt vµ Kho¸ng s¶n ViÖt Nam.<br /> 2. Drobnokhod N.I, Iazvin L. X. & Borievskii B.V., 1982. §¸nh gi¸ nguån n­íc d­íi ®Êt. Nhµ<br /> xuÊt b¶n Cao häc (TiÕng Nga).<br /> <br /> SUMMARY: Groundwater has been more and more abstracted for different socio-economic<br /> purposes. It has been more intensively abstracted by individuals and organizations for their<br /> own water supply or for active solution of the water supply discontinuity occured in the urban<br /> water supply systems. The water abstraction in such cases is not simple from one or two wells,<br /> but from a number of wells to be located in a given land slot having different existing<br /> construction types. The selection of the wells' location, that is appropriate with the existing<br /> construction, the distances between the wells must be such that ensure the designed pumping<br /> capacities with respect to the given permissible water level drawdown and pumping regime<br /> (discontinued pumping) is a problem to be solved. The authors of the paper illustrate the stated<br /> problem through a practical groundwater pumping field design for hospital 71, Moi district,<br /> Thanh Hoa province.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 5<br />