Tải bản đầy đủ
BỐ TRÍ SƠ ĐỒ KHAI THÁC VÀ TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG

BỐ TRÍ SƠ ĐỒ KHAI THÁC VÀ TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG

Tải bản đầy đủ

S
S1
S2
C = tgα

t
Error: Reference source not found

At

lgt2

lgtlgt
2

lgt

Hình 4. 1 Đồ thị tính toán theo Jacob xác định thông số tầng chứa nước
Từ tài liệu hút nước ở mỗi lỗ khoan vẽ được các đồ thị. Từ đồ thị ta xác định
được hệ số góc Ct và tung độ gốc At một cách trực tiếp, theo lý thuyết tính toán ta có:

Ct = tgα =
Km =

S 2 − S1
lg t 2 − lg t1

0.183Q
Ct

Từ đó ta có: lg a = 2. lg r − 0,35 +
Trong đó:

(4.2)

(m2/ng)

At
Ct

(4.3)
(4.4)

Q - lưu lượng hút nước thí nghiệm, m3/ngày;

r- khoảng cách từ lỗ khoan quan sát đến lỗ khoan trung tâm (với lỗ khoan hút
nước đơn là bán kính lỗ khoan);
Ct - hệ số góc của đường thẳng tính toán;
At - Tung độ góc.
Từ kết quả tài liệu hút nước thí nghiệm, áp dụng các công thức và phương
pháp tính nêu trên, chúng tôi đã tính toán thông số địa chất thủy văn trung bình của
tầng chứa nước. Kết quả xác định được hệ số Km như sau :
Hệ số dẫn nước Km= 274 m2/ngày. Từ giá trị Km theo công thức (4.4) xác định
được hệ sốt truyền áp a= 2836 m2/ngày.
4.2 Tính toán xác định các thông số địa chất thủy văn theo tài liệu hút nước thí

- 88 -

nghiệm tại các lỗ khoan
Trên cơ sở tài liệu hút nước thí nghiệm ở các lỗ khoan ngoài thực địa, lập đồ
thị quan hệ giữa trị số hạ thấp mực nước và thời gian hút nước. Đồ thị hút nước tại các
lỗ khoan thể hiện ở hình 4.2 dưới đây.
Lỗ khoan TD1:

Hình 4. 2 Đồ thị hút nước thí nghiệm tại TD1

Hình 4. 3 Đồ thị hồi phục mực nước tại TD1

- 89 -

Hình 4. 4 Đồ thị hút nước thí nghiệm tại TD2

Hình 4. 5 Đồ thị hồi phục mực nước tại TD2

Hình 4.6 Hút nước thí nghiệm tại TD3

- 90 -

Hình 4.7 Hút nước thí nghiệm tại lỗ khoan 4

Hình 4.8 Đồ thị hút nước tại LK 5

Hình 4.9 Đồ thị hút nước tại LK6

- 91 -

Hình 4.10 Đồ thị hút nước thí nghiệm tại LK7
Từ đồ thị hút nước thí nghiệm tại các lỗ khoan, tính toán theo phương pháp thủy
lực với phương pháp Their – Jacop, chúng tôi đã tính toán thông số ĐCTV các tầng
chứa nước từ đó tiến hành tính toán và xác định được lưu lượng khai thác ở mỗi công
trình. Kết quả tính toán thể hiện ở bảng 4.14 dưới đây.
Bảng 4.14 Tính toán trữ lượng khai theo tài liệu hút nước thí nghiệm
Tên
STT công
trình

Trữ lượng tính toán

Trữ lượng đề nghị
khai thác m3/ng (làm
tròn số đến m3)

l/s

m3/ng

l/s

m3/ng

Tỉ lệ khai thác so
với trữ lượng
thăm dò (%)

1

LK1

6.3

544

4.0

300.0

63,4

2

LK2

7.6

656

4.0

300.0

52,6

3

LK3

3.0

259

1.95

150.0

65

4

LK5

3,0

259

1.95

150.0

65

5

LK6

3.6

311

2.34

150.0

65

7

LK7

7.1

613

4.615

300.0

49

Tổng

30.6

2.642

1,500.0

Đạt yêu cầu

LK10

3,5

302

220

70 (lỗ khoan dự
phòng)

8

2.5

Từ tài liệu bơm giật cấp ở các giếng thăm dò kết hợp khai thác, tiến hành tính
toán hiệu suất giếng khoan. Kết quả tính toán thể hiện ở bảng 4.2
Bảng 4. 2 Hiệu suất giếng khai thác tính theo tài liệu hút nước giật cấp

- 92 -

Tên lỗ khoan

Hiệu suất tính theo tài liệu hút nước
bơm giật cấp

LK1

72

LK2

75

LK3

73

LK5

74

LK6

68

LK7

78

LK10

71

Như vậy với việc đề xuất công suất khai thác ở bảng 4.1 so sánh với bảng tính
toán hiệu suất (công suất khai thác tối ưu) ở bảng 4.2 chúng tôi thấy rằng khá phù hợp.
Không có giếng nào khai thác trên mức hiệu suất giếng khoan. Do vậy việc đề xuất
công suất khai thác và cấp phép tại các lỗ khoan LK1, LK2,LK3, LK5, LK6, LK7 và
LK10 như bảng 4.1 là hoàn toàn hợp lý. Riêng lỗ khoan LK10 đề nghị cấp phép làm lỗ
khoan khai thác dự phòng.
4.3. Bố trí sơ đồ khai thác nước dưới đất
4.3.1. Luận chứng lựa chọn lưu lượng khai thác từng công trình (giếng khoan, giếng
đào, hố đào, hành lang, mạch lộ)
Các giếng khai thác được bố trí thành 2 cụm giếng:
+ Cụm số 1 gồm 4 giếng là KT1; KT2, KT3
+ Cụm số 2 gồm 2 giếng là KT5, KT6
+ Cụm số 3 gồm 1 giếng là KT7
Sơ đồ vị trí các lỗ khoan thể hiện trên hình 4.14 dưới đây hoặc trên bản đồ bố trí
công trình kèm theo.

Các lỗ khoan thăm dò khi khoan xong được kết cấu và bơm thí nghiệm để xác
định lưu lượng khai thác. Việc chọn lỗ khoan làm giếng khai thác phải đảm bảo:
-

Khai thác đảm bảo trữ lượng, chất lượng yêu cầu
Khai thác an toàn không làm cạn kiệt hoặc ô nhiễm nguồn nước

- 93 -

Theo kết quả thăm dò ở các lỗ khoan thí nghiệm đều có triển vọng khai thác
nước tốt. Lưu lượng khai thác an toàn theo tính toán lựa chọn tại 6 lỗ khoan triển vọng
là LK1; LK2; LK3, LK5, LK6 và LK7. Đồng thời sử dụng LK10 là lỗ khoan dự
phòng. Việc lựa chọn số lượng lỗ khoan khai thác và vị trí cũng như lưu lượng khai
thác của các lỗ khoan dựa trên:
-

Khả năng khai thác của lỗ khoan thể hiện qua tài liệu hút nước thí nghiệm
Chất lượng nước tại các lỗ khoan
Lưu lượng yêu cầu là 1.500m3/ng
Việc khai thác đảm bảo bền vứng, không gây ô nhiễm, cạn kiệt nguồn nước
và ảnh hưởng đến môi trường.
Tổng hợp các yêu cầu trên, căn cứ vào tài liệu tính toán từ số liệu hút nước
thí nghiệm và phân tích mẫu nước ở các lỗ khoan thăm dò chúng tôi tính được lưu
lượng khai thác và các thông số hút nước thể hiện ở bảng 4.3
-

Bảng 4.3 Tổng hợp lưu lượng các lỗ khoan thăm dò
Lưu lượng
STT

Tên giếng
l/s

m3/ngày

Mực
nước
tĩnh
Ht
(m)

Mực
nước
động

(m)

Trị số
Tỷ lưu
hạ
lượng q
thấp
(l/sm)
S (m)

Hệ số
Hệ số
dẫn
truyền
nước
áp a
Km
(m2/ng)
2
(m /ng)

1

LK1

6.3

544

2,24

3.96

1.72

3.66

80.2

2257

2

LK2

7.6

656

3.51

5.68

2.17

3.50

75.63

2176

3

LK3

3.0

259

3.54

4.97

1.43

2.09

76.34

2088

4

LK5

3,0

259

2.68

3.76

1.08

2.78

81.16

2136

5

LK6

3.6

311

2.57

25.65

23.08

0.16

22.25

1306

6

LK7

7.1

613

3.16

5.71

2.55

2.78

71.64

2269

7

LK10

3,5

302

2.68

6.74

4.06

0.86

68.83

1878

Căn cứ vào lưu lượng thí nghiệm tại các lỗ khoan, lưu lượng xin khai thác là
1.500 m3/ng.đ chúng tôi kết cấu lỗ khoan khai thác gồm 7 giếng đó là các lỗ: TD1 (ký
hiệu KT1), TD2 (ký hiệu KT2), TD3 (KT3), TD5 (KT5), TD6 (ký hiệu KT6) và TD7
(ký hiệu KT7) và lỗ khoan dự phòng (01 TD10 hay KT10).
Trong trường hợp có lỗ khoan khai thác nào đó gặp sự cố hoặc cần ngừng để bảo trì,
bảo dưỡng, thì 01 lỗ khoan dự phòng (KT10) sẽ được dùng để khai thác cấp cho nhà
máy. Vị trí các lỗ khoan khai thác và dự phòng xem trong sơ đồ bố trí công kèm theo

- 94 -

(bản vẽ số….). Các lỗ khoan thăm dò TD4,TD8; TD9; TD11 được trám lấp theo quy
định. Việc trám lấp theo thủ quy định chuyên môn và quản lý hiện hành.
4.3.2. Thuyết minh, mô tả sơ đồ khai thác gồm các thông tin chủ yếu: số lượng, vị trí,
tọa độ, chiều sâu, lưu lượng của từng công trình (giếng khoan, giếng đào, hố đào,
hành lang, mạch lộ) và khoảng cách giữa chúng, kèm theo sơ đồ khu vực và vị trí công
trình khai thác nước dưới đất.
Dựa vào kết quả thăm dò kết quả thăm dò theo các phương pháp đã chỉ ra rằng
để đáp lưu lượng 1.500m3/ng cần khai thác ở 7 giếng khai thác như sau:
+ Giếng KT1: sâu 75 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
63m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 300m3/ng .
+ Giếng KT2: sâu 96 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
83m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 300m3/ng .
+ Giếng KT3: sâu 76 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
63m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 150m3/ng .
+ Giếng KT5: sâu 76 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
62m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 150m3/ng .
+ Giếng KT6: sâu 78 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
53m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 150m3/ng .
+ Giếng KT7: sâu 76 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
72m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 300m3/ng .
+ Giếng KT10: sâu 76 mét, ống lọc suốt chiều dày tầng chứa nước đã khoan là
72m. Đường kính khoan phía trên 168mm đường kính ống lọc 130mm. Công suất khai
thác 220m3/ng . Đây là giếng khai thác dự phòng
Các lỗ khoan lựa chọn như trên hoàn toàn đáp ứng được lưu lượng khai thác theo
đề án đặt ra. Cụ thể các lỗ khoan khai thác có các thông số tổng hợp thể hiện ở bảng
4.5 dưới đây:
Bảng 4.5 Thông số các lỗ khoan khai thác tại các giếng đề nghị cấp phép khai thác

- 95 -

Trữ lượng đề nghị
khai thác m3/ng (làm
tròn số đến m3)

Chiều sâu
giếng (m)

Chiều dài
đoạn ống lọc
(m)

Đường kính/
đường kính
ống lọc
(mm)

STT

Tên
công
trình

1

LK1

300.0

75

63

168/130

2

LK2

300.0

96

83

168/130

3

LK3

150.0

76

63

168/130

4

LK5

150.0

76

62

168/130

5

LK6

150.0

78

25

168/130

7

LK7

300.0

76

72

168/130

Tổng

1,500.0

LK10

220

76

72

168/130

8

Như vậy, các lỗ khoan khai thác đề nghị cấp phép có chiều sâu thay đổi từ 75m đến
96 m. Lưu lượng khai thác an toàn từ 150m 3/ng/giếng đến 300m3/ng/giếng. Với trữ
lượng đó hiệu suất khai thác ở giếng hợp lý, gần với số liệu hút nước giật cấp. Đồng
thời công suất khai thác so với công suất thiết kế nhỏ hơn, đạt từ 52 đến 65%. Với trữ
lượng khai thác như vậy bãi giếng khai thác sẽ bền vững, an toàn.
II. Tính toán mực nước hạ thấp cho phép
Mực nước hạ thấp cho phép được xác định bằng chiều cao áp lực dư cộng với 1/3
bề dày tầng chứa nước. Theo đó áp dụng công thức tính:
1
S cp = m + ∆H
3

Trong đó :
m – Chiều dầy tầng chứa nước (m);
∆H - áp lực dư trên mái tầng chứa nước (m);
Chiều sâu mái tầng chứa nước t2 tính trung bình theo các giếng lựa chọn khai thác
là: 7,0m; mực nước tĩnh trung bình là 1,0m; áp lực dư trên mái tầng chứa nước là 7,0m.

- 96 -

Chiều dày tầng chứa nước trung bình là 80 m. Như vậy trị số hạ thấp mực nước cho phép
là:
1
S cp = .75 + 7 = 32 (m)
3

III. Tính toán trữ lượng và dự báo hạ thấp mực nước
Chúng tôi sử dụng phương pháp thuỷ động lực để dự báo hạ thấp mực nước của
giếng thăm dò. Áp dụng công thức tính toán:
Stt = S + ∑Si
Trong đó:
S: Trị số hạ thấp mực nước tại giếng thăm dò (m)
Si: Trị số hạ thấp mực nước tại giếng thăm dò do giếng khoan thứ i gây ra (m)
S=

Q
4.π .km

ln

2,25.a.t
r2

Trong đó
r - Bán kính giếng khoan thăm dò (r0 = 0,084);
t - Thời gian khai thác ( t =104 ngày);
Km - Hệ số dẫn nước (Km = 274 m2/ngày);
Q - Lưu lượng khai thác tại lỗ khoan (m3/ngày)
a = 2836 m2/ngày
Trị số hạ thấp tại mỗi lỗ khoan thành phần thứ i :
Si =

Qi
2,25at
ln
4πkm
ri 2

(2)

Qi: lưu lượng của giếng khoan thứ i (m3/ngày)
ri: Khoảng cách từ giếng khoan thứ i đến giếng khoan tính toán (m).
Theo phương pháp thủy động lực, trị số hạ thấp mực nước của mỗi lỗ khoan được
xác định bằng trị số hạ thấp của chính lỗ khoan đó do hút nước gây ra cộng với trị số hạ
thấp mực nước của các lỗ khoan thành phần khác gây ra cho nó và được xác định theo (2).
Dựa vào tài liệu hút nước thí nghiệm, khoảng cách của các lỗ khoan, theo công thức (2),
tính can nhiễu giữa các lỗ khoan xác định được trị số hạ thấp mực nước ở các lỗ khoan.
Trên cơ sở đó, trị số hạ thấp mực nước tại các lỗ khoan tính toán được thể hiện trong bảng
4.6 sau đây:
Bảng 4.6. Mực nước hạ thấp tính toán vào cuối kỳ khai thác (sau 27 năm)

- 97 -

Lỗ khoan

KT1

KT2

KT3

KT5

KT 6

KT7

Mực nước
hạ thấp
tính toán

12,6

14,5

13,2

12,8

19,6

13,5

Mực nước hạ thấp ở các lỗ khoan tính toán được lớn nhất (Skt) là 19,6m (KT5) <<
32m (Scp). Do vậy sau thời gian khai thác lâu dài (27 năm) mực nước dưới đất vẫn nhỏ
hơn mực nước cho phép. Việc khai thác ở các lỗ khoan là đảm bảo.
Như vậy, các lỗ khoan trên được thiết kế và đặt chế độ khai thác là hợp lý đảm bảo
hoạt động tốt trong thời gian tính toán. Thời gian khai thác tính toán ở các lỗ khoan hoạt
động trong 27 năm mà không làm cạn kiệt nguồn nước.
Sở dĩ chúng tôi không đưa các lỗ khoan dự phòng vào tính toán vì các lỗ khoan
khai thác và dự phòng không hoạt động với các cùng nhau mà lỗ khoan dự phòng chỉ hoạt
động khi lỗ khoan khai thác có sự cố. Hơn nữa tổng công suất khai thác của bãi giếng
luôn kiểm soát ở mức 1.500 m3/ngày, do vậy mực nước hạ thấp sẽ luôn nhỏ hơn trị số hạ
thấp cho phép đã tính toán ở trên (Skt IV. Dự báo xâm nhập mặn cho tầng chứa nước khai thác
Dựa vào bản đồ Địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy, bãi
giếng khai thác cách ranh giới mặn nhạt của tầng T 2ađg khoảng 2km về phía Đông, do
vậy chúng tôi tiến hành đánh giá dự báo thời gian ranh giới mặn nhạt sẽ dịch chuyển
đến giếng với lưu lượng khai thác là 1500 m3/ngày.
Bãi giếng khai thác gồm 04 giếng, chúng tôi sơ đồ hóa thành một giếng lớn có
diện tích 4km2. Với bán kính giếng lớn xác định là R = 10S

= 560m. với

K=3,6m/ng (tính từ công thức Km=274m và m=75m)
Khoảng cách của lỗ khoan gần nhất (KT1) tới ranh giới mặn nhạt của tầng chứa
nước T2ađg là 1200m, do vậy chúng tôi sẽ tính toán thời gian ranh giới mặn nhạt ảnh
hưởng đến lỗ khoan KT22BS bằng công thức của Goldberg.V.M:
T=

π .n0 .h.( x 2 − R 2 )
Qt

Trong đó:
T - Thời gian ngắn nhất ranh giới mặn nhạt ảnh hưởng đến công trình khai thác.

- 98 -