zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Ứng dụng mô hình số 3D trong tính toán hạ thấp mực nước ngầm công trình tiến bộ Plaza

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

9
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ứng dụng mô hình số 3D trong tính toán hạ thấp mực nước ngầm công trình tiến bộ Plaza sử dụng mô hình số nước dưới đất 3D (MODFLOW) để thiết kế, tính toán và dự báo khả năng hạ thấp mực nước dưới đất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng mô hình số 3D trong tính toán hạ thấp mực nước ngầm công trình tiến bộ Plaza

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SỐ 3D TRONG TÍNH TOÁN HẠ THẤP MỰC NƯỚC NGẦM CÔNG TRÌNH TIẾN BỘ PLAZA Nguyễn Trung Kiên1, Trần Xuân Sinh2, Đặng Xuân Trường2, Trần Vũ Long3 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: kiennt@tlu.edu.vn 2 Công ty Cổ phần AGEO 3 Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 1. GIỚI THIỆU CHUNG Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nước Hầu hết các đô thị lớn nằm trong hệ thống dưới đất được mô tả bằng một phương trình quy hoạch các đồng bằng lớn trên thế giới đều đạo hàm riêng duy nhất, như sau: có những hoạt động xây dựng mạnh mẽ. Các  h    h   K xx    K yy   khu vực đồng bằng này bao gồm các trầm tích x  x  y  y  không cố kết có hàm lượng nước dưới đất cao  h  h và được kết nối thông qua hệ thống thủy lực   K zz   W  S s z  z  t với các lớp nước bề mặt bên trên. Dự án Tiến Bộ Plaza có quy mô 3 tầng hầm, hệ thống bể Trong đó: ngầm và công trình phụ trợ. Nền và các tầng + Kxx, Kyy, Kzz là các hệ số thấm theo các hầm của tòa nhà được đặt trong lớp sét và cát hướng x, y và z (m/ngày). Chiều z là chiều của tầng chứa nước Holocen (qh). Việc hạ thấp thẳng đứng; mực nước dưới đất đóng vai trò quyết định + h là cốt cao mực nước tại vị trí (x,y,z) ở phục vụ quá trình thi công. Trong bài báo này, thời điểm t; tác giả sử dụng mô hình số nước dưới đất 3D + W là lưu lượng dòng chảy trên một đơn (MODFLOW) để thiết kế, tính toán và dự báo vị thể tích đặc trưng cho sự bổ cập hay thoát khả năng hạ thấp mực nước dưới đất. đi của tầng chứa nước (m/ngày) ; + Ss = Ss(x,y,z) hệ số nhả nước đàn hồi, 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sy = Sy(x,y,z): hệ số nhả nước trọng lực; Trong nghiên cứu này, mô hình số 3D + t là thời gian (ngày). MODFLOW (Harbaugh, 2005) được sử dụng Phương trình trên mô tả động thái mực nước để thiết kế, tính toán và dự báo mức độ hạ trong điều kiện môi trường đồng nhất dị thấp mực nước dưới đất phục vụ thi công hướng. Cùng với các điều kiện biên, điều kiện phần ngầm của dự án Tiến Bộ Plaza. ban đầu của tầng chứa nước tạo thành một mô hình toán học về dòng chảy nước dưới đất. 2.1. Cơ sở lý thuyết Để giải phương trình này, người ta phải Chuyển động của nước dưới đất được mô tìm hàm số h(x,y,z,t) thỏa mãn phương trình phỏng bởi phương trình vi phân đạo hàm trên và thỏa mãn các điều kiện biên. Sự biến riêng. Nó được rút ra từ phương trình cân động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bằng khối lượng của nước trong thể tích phân bản chất của dòng chảy, từ đó có thể dự báo bố tầng chứa nước và định luật thấm Darcy. động thái nước ngầm cũng như tính toán các Các công thức của động lực học nước dưới hướng của dòng chảy. Việc tìm lời giải giải đất được sử dụng trong tính toán là những lời tích h(x,y,z,t) chỉ khi nào miền thấm được giải giải tích của phương trình vi phân đó. mô phỏng bằng sơ đồ toán học. Trong thực 191
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 tế, miền thấm có điều kiện biên rất phức tạp, + Mực nước ngầm cần hạ thấp theo thiết do đó người ta buộc phải giải bằng phương kế hố móng công trình là 21.5m. Do địa pháp gần đúng. Một trong các phương pháp hình tại khu vực dự án được quy đổi về cốt giải gần đúng được áp dụng rộng rãi là cao địa phương nên mặt đất tại khu vực dự án phương pháp sai phân hữu hạn. được lấy với cao trình 0.0m; Khi áp dụng phương pháp sai phân hữu hạn, + Chiều sâu mực nước ngầm ban đầu so không gian nghiên cứu được phân ra hay rời với mặt đất là 18m; rạc hóa thành nhiều ô. Trong mỗi ô, các giá trị + Diện tích hố móng: 24.000m2; tham gia vào phương trình được coi là không + Lượng mưa trung bình tại thành phố Hà đổi. Giá trị này xấp xỉ với giá trị thực tế. Nội : 2.300 mm/năm; + Kích thước ô lưới tính toán (độ chi tiết của mô hình số): từ 500500m đến 5m5m, và được làm dày tại khu vực dự án nhằm tăng độ chi tiết tính toán, khu vực xung quanh ô lưới có kích thước rộng hơn (hình 3); + Số lớp địa chất tính toán: 4 lớp. Việc phân chia các lớp trong mô hình dựa trên cơ sở phân chia các địa tầng Địa chất thủy văn tại thành phố Hà Nội (Trần Nghi, 1991) và khu vực dự án. Hình 1. Ô lưới và rời rạc hóa không gian (Harbaugh 2005) Kết quả h(x,y,z,t) sẽ là một lưới ô các giá trị h. Quá trình phân chia không gian thành các ô này được gọi là quá trình rời rạc hóa. Bằng cách này, người ta đưa phương trình đạo hàm riêng về một hệ phương trình tuyến tính. Số phương trình tham gia tính toán bằng số các ô Hình 2. Giao diện phần mềm AquaVEO GMS của lưới đã chia của miền nghiên cứu. 2.2. Phần mềm sử dụng Quá trình tính toán và mô phỏng hạ thấp mực nước ngầm phục vụ thi công phần ngầm được thực hiện trên phần mềm AquaVEO GMS v10 (Hình 2). Phần mềm này được tích hợp và hỗ trợ đầy đủ MODFLOW cũng như các module hỗ trợ GIS, thống kê, đánh giá sai số của mô hình. Phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình số trong môi trường 3D đầy đủ với Hình 3. Lưới sai phân tính toán trên mô hình rất nhiều dạng dữ liệu khác nhau. được làm dày tại khu vực hố móng của dự án 2.3. Thông số đầu vào của mô hình + Lưu lượng bơm 1 giếng tính toán trong Các thông tin của mô hình số ứng với các mô hình: phương án mô hình hóa được giả định như sau: Áp dụng công thức: Qlk = n  Flk  V 192
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 trong đó: toán cho thấy, trong thời gian 5 tháng vận hành Flk: diện tích thu nước phần ống lọc của lỗ các giếng bơm, mực nước ngầm được hạ từ khoan; cao trình 19m xuống dưới 22m tại trung tâm V: Vận tốc vận động trung bình của nước hố móng. Cao trình mực nước hạ thấp này đảm vào lỗ khoan, tính theo hệ số thấm; bảo việc thi công hố móng công trình. n: Hệ số tỷ lệ thường lấy 0.5 - 0.8; Áp dụng công thức kinh nghiệm với lỗ khoan D168, ống lọc dài 10m: Flk = 2  π  Rlk  Llọc = 2  3,14  0,084  10 = 5.2 m2 V = 50  ∜K = 50∜25 = 111.8 m/ngày Qlk = 0.7 x 5.2 x 111.8 = 412 m3/ngày Hệ số an toàn (được lấy theo kinh nghiệm có cân nhắc tới khả năng xói ngầm: FS = 1.5 Qlk = 267 m3/ngày Hình 5. Mực nước dưới đất dự báo trong và + Số lượng giếng đưa vào tính toán: 36 giếng. ngoài hố móng đến ngày 30/9/2022 3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.1. Các điều kiện tính toán Phương án bố trí mạng lưới giếng bơm hạ thấp mực nước ngầm phục vụ thi công phần ngầm ở bên trong tường vây với trường hợp điều kiện bơm hút nước thông thường của giếng từ lớp chứa nước. Giả định, ngày bắt Hình 6. Mực nước dưới đất dự báo đầu tiến hành tháo khô là ngày 20/04/ 2022. tại trung tâm hố móng theo thời gian Số lượng và vị trí giếng tháo khô trên mặt 4. KẾT LUẬN bằng được thử với nhiều phương án để lựa chọn phương án tối ưu. Mô hình số 3D MODFLOW được áp dụng để thiết kế, tính toán và dự báo hạ thấp mực 3.2. Kết quả tính toán nước ngầm phục vụ thi công phần ngầm công trình Tiến Bộ Plaza. Kết quả áp dụng cho phép dự báo khả năng hạ thấp mực nước ngầm tại khu vực dự án đến 22m khi bơm hút đến ngày 30/9/2022. Mô hình cũng cho phép thiết lập các vị trí giếng bằng việc sử dụng các phép thử và sai số của mô hình. Do đó, việc thiết kế hệ thống giếng hạ thấp được thiết kế hiệu quả hơn trước khi thi công. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 4. Mực nước dưới đất dự báo trong và ngoài hố móng đến ngày 30/4/2022 [1] Harbaugh, Arlen W. 2005. MODFLOW- 2005, the US Geological Survey modular Hình 4 và 5 trình bày kết quả tính toán mực ground-water model: the ground-water flow nước dưới đất dự báo trong và ngoài hố móng process (US Department of the Interior, US đến ngày 30/4/2022 và 30/9/2022. Kết quả tính Geological Survey Reston). 193

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.