Luận văn thạc sĩ Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước: Nghiên cứu đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất bằng phương pháp mô hình số

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.56 MB, 101 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

PHẠM HỊA BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC

NƯỚC DƯỚI ĐÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH SĨ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2013

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG KHAI THÁC'NƯỚC DƯỚI DAT BẰNG PHƯƠNG PHAP MƠ HÌNH SO

Chun ngành : Quy hoạch và quản lý tdi nguyên nước.Mã số 108.606230.0002.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

"Người hướng dẫn khoa học: GS.TS, DƯƠNG THANH LUQNG

Hà Nội ~2013

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

MỤC LUC

MO AU 6

1. Tinh cấp thiết của van đề nghiên cứu 6

2. Mục tiêu nghiên cứu. 63. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 64. Nội dung nghiên cứu... 65. Phương pháp nghiên cứu --7

“Chương |. TONG QUAN VE VAN ĐỂ NGHIÊN CỨU 8

1.1. Điều kiện dia lý tự nhiên kinh té- xã hội khu vực nghiên cứa...8

1.1.1. Vị trí địa lý. 81.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo. 8113 khí tượng, thủy van. 9Lia. giao thông, kinh tế "1.2. Đặc điểm địa chất thủy văn vàn rạng khai thác n_ ước dưới đấttrong khu vực... : 12

1.2.1, Đặc điểm địa chất thủy văn... : l2

2. Hiện trạng khai thác nước dưới đất 16

“Chương 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIA TRU LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT... 9

2.1. Phương pháp pháp thủy động lực... 192.11. Khái quát về phương pháp thủy động lực... 192.1.2. Phương pháp giải tích : 212.1.3. Phương pháp mơ hình. 22.2. Phương pháp thuỷ lực... _- --24

2.3.Phuong pháp cân bằng. 272.4.Phuong pháp tương tự địa chất thuỷ văn. 28

Chương 3. SỬ DỤNG PHAN MEM VISUALMODFLOW TÍNH TỐN CÂN BANG

"NƯỚC VÀ DỰ BAO MỤC NƯỚC HẠ THẬP.

3.1. Giới thiệu Visual Modflow..3.1.1. Giới thiệu chung.

3.1.2. Tinh năng của phần mém..

3.2. Cơ sở lý thuyết ph ương pháp mơ hình sé apd ụng cho Visual

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

3.2.3. Chỉnh lý mơ hình, 373.24. Dự báo đánh gid tt lượng Khai thác 383.3. Xây dựng và chỉnh lý mơ hình, 383.3.1. Mơ hình khái niệm. " 383.3.2.Xây dựng mơ hình. : : 404.3.3. Chỉnh lý mơ hình. 70

4.4, Kết qua dự báo cho khu vực Hà Nội 83

4.5. Kết quả dự báo cho vùng nghiên cứu : on 86

“Chương 4. BANH GIÁ, PHAN VUNG. ĐỊNH HUONG KHAI THÁC , SỬ DỤNG BEN

'VỮNG TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI DAT KHU VỰC NGHIÊN CỨU, 9Ị

.4.1. Phân tích, tính toán cân bằng nước cho khu vực nghiên cứu đến nim

2020.

4.2. Định hướng khai thác sử dung bền vững tài nguyên nước dưới

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ. 96

ANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO. %

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Hình 1

Hình 3Hình 4Hình 5Hình 6,

Hình 8Hình 9.Tình l0Hình 11

Hình 12.

Hình l3Hình lá.Hình 15Hình l6

Hình 17

Hình 18Hình 19.Hình 20.Hình 21

Hình 22

Hình 23Hình 24Hình 25

MỤC LỤC BANG

Sơ đổ vị tr vàng nghiên cứu

Lượng mưa, bốc hơi trung bình tháng (2000-2009) tại trạm Láng.So đồ rời rac hố khơng gian trong mơ hình

Ơ luới ijk và 6 6 xung quanh,

Sơ đổ nguyên lý lặp khi giải hệ phương tinh

Lưới sai phân và giới hantrén mặt bằng mơ hình nước dưới

Mặt cit theo hướng Bắc = Nam mơ hình nước dưới đắt vùng Hà Nội

‘Mit cắt theo hướng Đông - Tây mơ hình nước dưới đắt vùng Hà NộiSơ đổ đẳng cao độ đây lớp Ï

Sơ đổ đẳng cao độ day lớp 2

Sơ đổ ding cao độ đây lớp 3Sơ đồ đẳng cao độ day lớp 4Sơ đồ đẳng cao độ đây lớp 5

Sơ đổ đẳng cao độ day lớp 6

Sơ đồ phân vùng hệsố thắm ting ghSo đỗ phân vùng hệ số thắm ting qp;

‘So đỗ phân vùng hệ số thảm tang qp:.Sơ đồ điều kibiên ting chứa nước ghSơ để điều kiện biên ting chữa nước gp

Sơ di điều kiện biên ting chứa nước gp

Sơ đổ các giếng khai thác mơ phỏng trên mơ hình

Ging khai thác được mơ phỏng trên mơ hình.

Lễ khoan quan trắc mơ phịng trên mơ hình,Sơ đồ vị trí các lỗ khoan quan tắc trên mơ hình

Bản đồ ding cao độ mực nước bạn đầu ting gh (1/2000)

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mô hình sẽ

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

“Hình 26. Bản đồ đẳng cao độ mực nước ban đầu ting gp> và qp; (1/2000)

Hình 27. Cao độ mực nước ting qpakhi giải bài tốn ngược én định

“Hình 28. Cao độ mục nước ting qpkhi giải bài tốn ngược ơn định

inh 29. Đồ tị đỉnh gi si sổ giữa cao độ mực nước t

giải bù tốn ngược Gn nh.

Hình 33, Cao độ mục nước tính tốn trên mơ hìnhtẳng gp, thời điểm 12/2004.

Hình 34. Đỗ thị so sánhmự nước tính tốn và quan tắc tạ lỗ khoan P33A.Hình 35, Đồ tị so sánhmực nước tính tốn và quan te tạ lỗ khoan P79A.Tình 36, DỒ tị so sính mye nước tinh tốn và quan trắc tạ lỗ khoan P72AHình 37, Đồ thị so sánh mực nước tốn và quan trắc tại lỗ khoan PSSA.Tình 38, ĐỒ thị so sánh mực nước tính tốn và quan tốc tạ lỗ khoan PAA

Hình 39.. Cao độ mục nước mục nước dự báosau 20 namting ch.

Tình 40.. Cao độmục nước dự báo sau 20 năm ằng aps

Hình #1.. Cao độ mục nước dự báo sau 20 nmlằng gps

"Hình 42. Sơ đỗ cao độ mực nước dự báo ti bãi giếng tang qp; sau 20 năm,

sọ182ss

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

MỤC LỤC HÌNH

Bảng 1. Thơng ké lượng mưa, bốc ho tạ trạm Láng ~HỊ

Báng2. “Thống ké chu dày các ng chứa nước vùng Ba La ~ Hà Đông

Bảng 3. Bảng tổng hợp vi tí, tọa độ các giếng khai thác nude trong vùng ảnh hưởng củacơng tình khai ti

Bang 4... Dặc rừng lượng mưa và bốc hơi trạm Hà Đông

Bảng 5. Bảng thông kê chiều dày các lớp tạ lỗ khoan khu vực Hà Nội

xố BCTV khu vực Hà Nội

Bảng 6. Bảng tổng hop thông

Bảng7... Tổng hợp lượng mưa theo tháng tại trạm Láng ~ Hà Nội (mm).

Bang 8... Tổng hợp lượng bốc hơi theo tháng tại trạm Láng ~ Hà Nội (mm).Bảng 9. Hiện trang kha thác tp trung quy mơ lớn khu vực phía Nam Hà Nội

Bảng 10, Các lỗ khoan quan trắc được sử dung để chín lý mơ hình

‘Bing 11. Bảng phân chia chiễu sâu các

Bang 12. Kết quả tính tốn cân bằng nước khu vực nghiên cúusau 20 năm khái thác

Bing 13. Tiêu chí áp dụng khoanh định vùng cắm, vùng hạn chế và vùng dược phép khai

thác đối với nước dưới dit khu vục Hà Đông983

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

MỞ DAU1. Tính cấp thiết của vin đề nghiên cứu.

“Thủ đơ Hà Nội là trung tâm văn hố, chính trị và kinh tế lớn nhất cả nước.

dang có tốc độ phát triển mạnh mẽ về công nghiệp, du lich và dich vụ tao đã cho

bước phát triển vượt bậc về nhiều mặt, đồng thời din khẳng định vị thé chính trị

trong trường q mg với sự phát trién thì nhu cầu về nguồn nước nạimột gia tăng

Hà Nội có tai nguyên nước ngầm và nước mặt khá phong phú, tuy nhiên

việc khai thác nước ngâm chưa được quy hoạch hợp lý như hiện nay đã gây ra

hạ thấp mực nước lớn và suy giảm trữ lượng và chất lượng, làm ảnh hưởng đếnmôi trường (6 nhiễm, sụt lún dat).

Hiện nay, nguồn nước sử dụng cho ăn. dịch vụ ở.

thành phố Hà Nội được lấy chủ yếu từ nguồn nước đưới đất, Tài liệu quan trắc

động thái nước dưới dat tai khu vực Hà Nội cho thấy mục nước dưới đất liên tụcbị hạ thấp trong khi tổng lượng nước khai thác mới chỉ chiếm phần nhỏ trong

tổng trữ lượng có thé khai thác của khu vực. Điều đó chứng tỏ mạng lưới khaithác nước ở Hà Nội hiện nay là chưa hồn tồn hợp lý. Chính vì vậy việc đánh

xây dựng lại quy hoạch khai thác nước khu vực Hà Nội là cơng vi

Chính vì những van đẻ nêu trên, dé tài "Nghiên cứu đánh giá trữ lượng

khai thác nước dưới đắt bằng phương pháp mơ hình số” có tính cáp thiết vàđược chon làm dé tài luận văn tốt nghiệp của bọc viên dé chuẩn bị hoàn thànhchương trình dao tạo thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật tải nguyên nước.

2. Mục tiêu nghiên cứu

~ Nghiên cứu các phương pháp đánh giá trữ lượng nước dưới đất.

- Đánh giá trữ lượng có thé khai thác bén vững thi nguyên nước dưới đất tại

khu vực nghiên cứu.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đổi tượng nghiên cứu là đặc điểm đị chất thủy văn iên quan đến các cơng

trình cấp nước tập trung, khai thác đơn lẻ, nhu câu đùng nước cho sinh hoạt, sản

Pham vi nghiên cứu là các cơ sở khoa học đổi với việc tính tốn dự báo trữlượng có thé khai thác bền vữn g tài nguyên nước dưới đất tại khu vực nghiên

cứu, phương pháp xử lý và vận dụng các phan mềm phục vụ cho cơng việc.

4, Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu các phương pháp đánh giá trữ lượng có thể khai thác bền vững

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

tải nguyên nước dưới đất.

- Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn trong việc tính tốn đánh giá trữlượng nước dưới đi

- Đề xuất phương pháp đánh giá trữ lượng có thé khai thác phù hợp va biện

pháp quản lý bên vững tải nguyên nước dưới đất khu vực nghiên cứu.5. Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp thu thập tài liệu để có các thơng tin liên quan về đặc.

địa chất thủy van ; các công trình cấp nước t ập trung, khai thác đơn lẻ; hệ

ig quan trắc mực nước, chất lượng nước... ; nhu cầu dùng nước cho sinhhoạt, sản xuất, phòng cháy chữa cháy thời điểm hiện tại va cho tương lai.

Sử dụng cơng cụ phần mềm hiện đại dé lập mơ hình số tính tốn cân b ang

nước, xác định các thành phần tham gia hình thành tr ữ lượng khai thác nướcđưới đất, Từ đó đánh giá trữ lượng nước có thể khai thác tai khu vực nghiên cứu.và đề xuất phương pháp quan lý bên vững tài nguyên nước dưới dat. Trong luận

văn chủ yêu sử dung các phần mềm Visual Modflow 4.2, Mapinfor 10.0.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Chương 1. .

TONG QUAN VE VAN DE NGHIEN COU

1.1, Điều kiện địa lý tự nhiên kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu

1.1.1. Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu thuộc địa phận quận Hà Đông, thành phố Hà Nội, nằm.

bên bờ phải sông Nhuệ, dọc đường quốc lộ số 6 Hà Nội - Hoà Bình, cách trung

tâm thủ đơ Ha Nội 12 km (xem hình 1.1) về phía Tây và được giới hạn bởi toađộ (hệ toa độ VN2000, múi chiếu 30, kinh tuy

- Tọa độ X từ 571.766 đến 584.268

- Tọa độ Y từ 2.313.439 đến 2.323.307

Hình 1. Sơ đổi tr vùng nghiên cứu

1.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo

Ving nghiên cứu có đặc điểm chung của vùng đồng bằng tích tụ thuộc

châu thổ sơng Hồng với địa hình khá bing phing, có độ đốc nhỏ 3-4”, độ cao

thường từ 5-7m. Riêng phía tây và tây nam có địa hình cao hơn, có đỉnh đồi caotới 63,8m. Dat đá cầu thành nên địa hình chủ yêu là sét, sét bột, cát pha và đôi

chỗ là cát mịn (dọc ven sông). Day là diện tích chủ yếu cấy lúa nước và trong

‘go khoai dọc theo sông Day. sông Nhu.

„__ Về đặc điểm địa mạo, theo báo cáo “Diéu tra địa chất đô thị Hà Đông” cho.

thấy vùng nghiên cứu chỉ thuộc 1 đơn vị địa mạo là dang đồng bằng tích tụ châu.

thổ sơng Hồng và được phân chia thành các phụ vùng như sau:

“Nghiên cửa Gin gid trừ lượng khai thác nước đuổi đất bing phương phap mơ hình số

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

+ Phụ ving đơng bằng tích tụ trong dé: Là tồn bộ phần diện tích trong déđược giới han bởi hệ thống dé Sơng Day có chiều dai tới 128 km. Sự xuất hiệncác để này không chỉ ngăn lũ trăn vào đồng bằng mà còn làm cho bé mặt đồngbằng không được bồi tụ hàng năm, tao ra sự khác biệt trong dé, ngoài dé. Phanđồng bằng trong dé chiếm hon 2/3 diện tích ở phía đơng ving nghiên cứu,gồmđồng bằng thấp khơng được bồi tụ

+ Phụ vùng tích tụ ngồi đê: Nằm kẹp giữa hai

Diy. Khi chưa có đập Vân Cóc va đập Phùng, thì hàng năm nước sơng Day

dang cao, vẫn xây ra tích tụ ven lịng do thể mà bề mặt địa hình ngồi dé thườngcao hơn bề mặt trong dé có nơi tới 3 + 4m.

lẻ chống lũ Tả Day và Hữu

+ Phụ vùng các đồi sót: Chiém diện tích nhỏ ở góc tây nam vùng nghiêncứu. Nơi đây xuất hiện các đồi sót bóc mịn hoặc núi sót Karst nỏi trên đồngbằng tích tụ. Hau hết các đồi, núi sót có quy mơ khơng lớn (thường dưới 50-70ha) và có độ cao khơng q 100m.

1.1.3. Đặc điểm khí tượng, thủy văn

& Đặc điểm khí hậu, khí tượng

Ving Hà Đơng thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa được chia làm 2 mùa rõ

xơt: mũa mưa nóng âm từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa hanh khô từ tháng 11

năm trước đến tháng 4 năm sau. Theo liệt số liệu khí tượng Láng từ năm 1961én 2009 cho thấy các đặc trưng khí hậu trong vùng nghiên cứu như sau:

+ Nhiệt độ khơng khí cao nhất là 38,8°C và thắp nhất 7,1, trung bình nhỉnăm 23,5 °C.

+ Độ ẩm cao nhất là 91%, thấp nhất là 28% và trung bình nhiều năm là

+ Lượng bốc hoi nhỏ nhất 828,2 mm/ndm (1995), cao nhất 1126.7 mm/năm.

(1987), trung bình nhiều năm là 971,9 mm/năm.

+ Lượng mưa hàng năm nhỏ nhất 103,1 mmnăm (1988), lớn nhất 2536

mm/năm (1994), trung bình nhiều năm 1667,1 mm/năm,

1a hè chủ yếu là gió Đơng Nam với vận tốc lớn nhất là 20 mvs. Mùa đơng

u là gió Đơng Bắc.

Kết qua đo lượng mưa và bốc hơi theo tháng tại tram Láng từ năm 200 đến

3/2009 được trình bày trong bảng I và hình 2 dưới đây.

ặc diém thủy văn

Ving nghiên cứu có 2 sông lớn chảy qua là sông Nhuệ và sông Day. Ngồi

ra trong vùng nghiên cứu cịn có một số hệ thống kênh mương thủy lợi phục vụ

sản xuất nông nghiệp và một số hồ dm, tuy nhiên các đối tượng này khơng có

vai trị lớn đối với nguồn nước dưới a

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Bảng 1. Thống kế lượng mưa, bốc hơi ta ram Láng - Hà Nội

205 [12.0] 360) 370 | 330 [2250] 2780 2040| 3710. X60] 140" | 920 |200| 1767.02on6 | 40 [25.0] 340 | 180 [1400] 970 |247,0| 3650/1830 280 | H60} 10 [19580

20 [30 |250| 390 | 980 [1180] 211.0 2860] 1100/3980] 1450) 50 [2101659020 [27.0 14,0] 200 [12000 | 184.0] 2340 424.0 105.0 19,0] 469.0] 259.0] 11,0] 22680,

2009 | 50 |00| 49.0 | |

Thịnh |123|319| 40.2 | 863 |2057|3881 3184| 300.3 217] 1417| 6H [208 | TORTS

1 Lg bc hơi (mm)

200 [720]500) 460 | 610 [950 | S30 1010] RRO [1000 360] sung2001 |670|520| 550 [S40 | 910 [x80 | 830 | 750 | 950 6T0| 5960

2002 |90|350| 660 | 790 | 350 | 860 7A0 | KOO | S10 6i0| 8680

2003 500 |600] s40 | 890 | 1130| 1250, 1010 810 | x70 9.0) 111802004 [52,0|420] 520 | 480 | 10 [1120/1000] Rạp | S50, xi0| 9770

2005 | 40/450] 590 | 70g [107.0] 1020) 940 | 690 | $7.0 850] 9320

2006 [76.0] 400 49 | T50 | 900 [112.0 980 | $50 [TOKO Tra 96802007 [860] 51.0] 340 | 680 | 910 [100.0 99.0 | R0} 760 660) 9310

2ons |S70|6L3] 630 | 2.0 | 400 | 720 | 83.0 | 760 | 700 Toa] #23

209 [78.0520] S60 1860Tônh |670|496| Sá8 | 687 | 92.3 | 954 | sài | 763 | 7a | 986 | 972 [7265 | sói

oo F

Hình 2 Lượng mưa, bốc hơi trung bình tháng (2000-2009) ti tram Láng

“Nghiên cửa Gin gid trừ lượng khai thác nước đuổi đất bing phương phap mô hình số

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

- Sơng Nh: Được bắt nguồn từ cống Thụy Phương là một nhánh của sông

Hồng, phần chảy qua vùng nghiên cứu dài 10-1 km. Chiều rộng trung bình 20m, nhỏ nhất là 13m, lớn nhất là 34m (cầu Hà Đông). Chiều day lớp nước sông,trung bình 1,5-2m, lớn nhất là 3 46m (cầu Ha Đơng). Lưu lượng dịng chảy mùa

15-khơ từ 4,088-17,442 mỶ/s. Tại cầu Hà Đơng lớp bùn có thành phan bột thơ 30%,

xét 33% và có chiêu dày lớp bùn là 087m. Nước sơng Nhuệ nhạt có kiểu

bicarbonat ~ calci và khơng thay đối theo mùa.

“Theo số liệu điều tra của Báo cáo Địa chất đô thị Hà Đông năm 1993, nu

sông Nhuệ chứa hàm lượng NO; = 0,007 mg/l, NO; = 0,252 mg/l, NH.”

0,072 mg/l, PO; * = 0,46 mg/l, ZFe = 2,95 mg/l. Đến nay, nồng độ của các chinhiễm ban trong nước sông đã tăng lên rắt nhiều lần do phải tiếp nhận các nguénnước thải hầu hết không được xử lý. VỀ phương diện vi sinh nước sông Nhuệ

nhiễm bản nặng, hàm coliform rit lớn > 24.000 con/100 ml.

~ Sông Day: La chỉ lưu của sông Hồng bắt nguồn từ huyện Phúc Thọ chảy:

ven phía Tây với chiều đài chảy qua vùng nghiên cứu khoảng 10km. Chieu sâu

trung bình của sông 0,6 - 0,8m, rộng nhất là 13m. ila khơ, sơng Day khơng

có dong chảy, lớp bùn day sơng chủ yếu là cát, tại cầu Mai Lĩnh lớp bùn day0,2m trong đó thành phần cát chiếm 47%, sét là 23%. Nước nhạt có kiểubicarbonat - calci

Cũng theo số liệu điều tra của “Báo cáo Địa chất đô thị Hà Đông” năm.

1993, ham lượng các chất ô nhiễm trong nước sông Day là NO. = 0,60 mg/l

NO, = 0,95 mg/l, PO,” = 0.46 mg/l, NH,” = 0,058 mg/l, Fe = 2,15 mg/l. Hiện

tại chất lượng nước sơng Đáy cũng có dấu hiệu bị gia tăng him lượng nhiễm ban

mà nguyên nhân chủ yêu do việc xả nước thai chưa qua xử lý vào nước sông.

1.1.4. Đặc điểm giao thông, kinh tế - xã hội

4. Giao thông vận tải

Vang nghiên cứu khá thuận lợi về giao thơng, ngồi các trục giao thơng.chính như đường quốc lộ 6 Hà Nội - Hồ Bình chạy qua liên kết với các đườngLáng - Hịa Lạc, 430 Hà Đông - Văn Điển, Hà Đông - Vân Đình, Ha Đơng -

5, Kinh t8- xã hội

Thành phố Hà Đông của tỉnh Ha Tay cũ (nay là quận Hà Đông của thành.

phố Hà Nội) là trung tâm kinh tế có tốc độ phát triển và đơ thị hóa khá nhanh

trong thành phổ Hà Nội. Tại đây có hàng trăm xí nghiệp, kho tàng của Trungương và địa phương, rit nhiễu các cơ sở (hủ công nghiệp, tập trung vào nhữngngành đệt, da, may, nhuộm vốn có từ lâu đời và phát trién mạnh. Tại vùng

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

nghiên cứu hiện nay đang được xây dựng hàng loạt các khu đô thị như Văn Phú,Van Quán, Park City, An Hưng và xa hon nữa là khu đô thị Dương Nội.

Công nghiệp chủ yếu là cơng nghiệp cơ khí phục vụ cho nơng nghiệp, giao

thông, thuỷ lợi. Các ngành công nghiệp và thủ công nghiệp đang ngày cảng tiến

tới việc sản xuất sạch nhằm đảm bảo vệ sinh môi trường, xử lý nước thải trước

khi thải ra môi trường.

đất dai đô thị là 33.3 km,

“Tổng diện

2010: 240.000 người; đến 2020 sẽ là khoảng 330.000 người

1.2. Đặc điểm địa chất thủy văn và hiện trạng khai thác nước dưới dit

nước, độ giàu nước các đặc điểm thuỷ động lực, động thai nước dưới

phân ra các phân vị dia chất thủy văn theo quan điểm “Dang tên tại cí

đưới dit”

1.2.1. Đặc điểm địa chất thủy văn.1. Các tằng chứa nước

a) Tang chứa nước lỗ hồng khơng áp Holocen (qh)

‘Ting có diện phân bố khá rộng rãi trên toàn khu vực, chỉ xuất lộ tmặt ở ven sơng Day, sơng Nhuệ cịn da phan bị phủ bởi lớp sét trên. Thành pt

thạch học gồm cát các loại, cát pha đổi chỗ có lẫn sạn sỏi tướng lịng sơng ở đáy.

tầng. Chiều sâu phân bố t n 22,7m (LK VMEP), từ 2 đến 26m

(đại xã Kiến Hưng) và từ 9 đến 2§m (tại xã Đơng Lim) với thành phần chủ yết

là cất mịn đến vừa màu xám, xám vàng có độ chọn lọc khá tốt. Tai các lỗ khoannghiên cứu tại khu vực bãi giếng Ba La — Hà Đơng ting chứa nước Holocen có

chiều day trung bình khoảng 11,2m (bảng 4.1). Thành phan dat đá tại vùng

nghiên cứu chủ yếu là cát, cát pha sét.

Nước dưới đất trong ting chủ yếu là nước không áp (a= 4. 10° m’/ng) cábiệt có nơi áp yêu a= 5.10' m’/ng. Chiều sâu mực nước trong trang thái tự nhiên

từ 0,85 - 3,15 m. Trong ving động thái bị phá hủy do khai thác nước ting chứanước Pleistocen bên dưới mãnh ligt, vị trí mực nước tĩnh nằm sâu thêm 6,15m.

Dat đá có tính thấm từ trung bình đến cao, độ dẫn nước Km = 206 - 716 m’/ng.

Lưu lượng lỗ khoan hút thí nghiệm Q = 2,08 - 4,76 Us, tỷ lưu lượng lỗ khoan q =

0,96 - 4,62 I/sm. Tầng qh thuộc loại giàu nước trung bình đến giàu.

Nước tàng trữ và lưu thông trong tng là nước nhạt (có tơng khống hố tir

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mô hình sẽ

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

0,124 đến 0,703 g/), chủ yếu là kiểu bicarbonat J

7.5. Kết quả phân tích sắt chuyên môn cho thấy ham lượng sit từ 0.42 đ

mụ/1 đều vượt chỉ tiêu cho phép nước dùng cho ăn uống sinh hoạt. tit cả các

giếng đầu bị nhiễm bin NOx, hàm NO; từ 0,08 đến 7.73 mg/l, đa phần vượt

quá giới hạn cho phép. Riêng him lượng NH,*, PO,” đều nhỏ dưới giới hạn

ước dùng cho ăn uéng, sinh hoạt.

Đây là ting lộ ngay trên mặt hoặc bị phủ bởi lớp sét mỏng, có liên quan

với nước mặt, nước mưa. Tang được cấu thành bởi cát có tính thámnén rất dé bị nhiễm bản hoá học do nước thải sinh hoạt, nước thai cơng

nghiệp, phân bón, thuốc trữ sâu trong nơng nghiệp.

1 có quan hệ thuỷ lực khá chặt chẽ với nước mặt và các ting bên.

cưới. động thái của nước phụ thuộc theo mùa với biên độ càng gan sông cànglớn.

Nguồn cụ cho nước dưới đất chủ yếu là nước mưa, nước mặt, nướctưới ruộng, nguồn thoát ra sơng hồ, dịng mặt, bay hơi và ngắm xuống cung cấpcho các tang bên dưới hoặc do dân sử dung trong ăn wong sinh hoạt

b) Tang chứa nước lỗ hồng có áp Pleistocen (4p)

_ Tầng chứa nước lỗ hồng có áp Pleistocen chia thành 2 lớp: lớp trên (qp")

gồm cát các loại, lớp dưới gồm các tram tích cuội, sỏi sạn cát (qp').~ Lớp trên (qp?)

Lớp có diện phân bố hau khắp vùng, thành phan thạch học chủ yếu là cát,

át pha đơi noi có lẫn san sưi tướng lịng sơng. Chiều sâu thể năm nóc lớp 1đổi từ 10 đến 43m. Chiêu sâu thé nằm đáy lớp là 29,7 đến 50m. Lớp có chiềuday thay đơi từ 4 đến 23,5, trung bình 11,67m. Tại vùng Ba La ~ Hà Đơng, 16

chứa nước qp; có chiều day biến đổi 2,5 - 11m, trung bình 8,1m, thành phan dat

đá chủ yêu là cát hat thơ có lẫn sạn sỏi nhỉ. Giữa lớp chứa nước qp; và lớp chứa

nước qp hầu như khơng có lớp sét thắm nước yếu ngăn cách (xem bảng 2)

Bảng 2... Thông kề chiều diy các ting chứa nước vùng Ba La ~ Hà Đông,

TrlSmx|_LCNLA) | TENghịm | LCNSm j TCNg2 | LCM | TCNgmTừ jĐển|Dày| Từ [Dén [Dây Từ /Béa [Day Từ [Péa| Day [Từ én) Day] Từ [Bén| Day1|BHLL0) 5 |5 [5 | 20] 15] 20) 4] | st jA15|105|-| - | - |Al5|603|36

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Chiều sâu thế nằm mực nước trong trạng thái tự nhiên thay đôi từ 2,57 đến.

3.7m, do ảnh hưởng khai thác nước dưới đất lớp qp; bên dưới đã hình thành

phẫu hạ thấp mực nước trong lớp qp; làm cho chiều sâu mực nước của lớp cũng,

su thêm 6,đầm.

Động thái mực nước thay đổi theo mùa, biên độ dao động mực nước hàngnăm từ 0,5 - 2,57m. Lớp này tương đối giảu nước, các lỗ khoan có tỉ lưu lượng q= 0.47 - 5.80 l/sm, dat đá có tính thấm trung bình, độ dẫn nước Km = 112 - 370

ming. Hệ số thẩm thay đổi từ K =4,6 - 35,2 m/ng,

Nước tầng trữ và lưu (hông trong lớp là nước nhạt, mễm đến cứng vừa

kiểu bicarbonat calci - magne.

Lớp có quan hệ thuy lực khá chặt chẽ với các tầng chứa nước kể liền.

Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa, nước mặt, nước ting trên và nguồnthốt ra sơng ho, ngắm xuống ting dưới.

- Lớp dưới(qp)

Lớp phân bố trên tồn diện tích vùng, là lớp chứa nước sản phẩm có ýnghĩa cùng cấp nước cho dân cư đơ thị. Lớp có chiều dày thay đổi từ 9,5 đến

39m. Thành phan đất đá gồm cát, cuội, sỏi tướng lịng sơng. Chiều sâu thé nằm

nóc lớp thay đơi 33,5 + 56m. Chiều sâu thé nằm đáy lớp thường sâu trên 60 đến

84m, Tại khu vực bãi giếng Ba La - Hà Đông lớp chứa nước qp; có chiều dày

khá én định trong khoảng 25 + 26m. Thành phần đất đá chủ yêu là cudi thạch

anh lẫn san và cát

Chiều sâu thé nằm mực nước trong trạng thái tự nhiên thay đổi 0,66 - 6,

Riêng khu vực thị xã Ha Đơng - Hạ Đình do khai thác nước nên chiều sâu thé

năm mực nước tụt sâu tới -10,32m. Lưu lượng lỗ khoan Q = 9,60 + 41,17 Us. Tylưu lượng thay đổi q 9 em, Lớp thuộc loại rất gidu nước. Độ dẫnnước thay đổi từ 800 đi a= 3x10! mứng, Theo kết

cquả thí nghiệm tại các giếng nghiên cứu - khai thác vùng Ba La - Hà Đông, lưu

lượng giếng khoan khá lớn Q = 30,2 ,Š Vs ứng với hạ thấp mực nước 2,51 —

3,03 m, tỷ lưu lượng q = 10,88 ~ 13,36 Lam. Lớp chứa nước thuộc loại ratnước.

Nude tàng trữ và vận động trong lớp là nước nhạt (khoáng hoá từ 0,225đến 0,503 g/l) nước mềm đến cứng vừa (tông độ cứng từ 2,092 đến 4.388mg/l), pH dao động từ 6 đến 8. Ham lượng các đại nguyên tổ đều nằm trong

phạm vi cho phép. Nước trong lớp hoàn toàn khơng gim mịn, hệ số gặmmịn Kx + 0,0503 Ca < 0. Nước từ không sii bọt đến sii bọt, hệ số sii bọt tir27,02 đến 274.01.

Ham lượng vi nguyên tổ lớp qp, đa phần nằm trong giới hạn cho phép

nước dùng cho ăn uéng, sinh hoạt trừ hàm Mn một số nơi cao hơn giới hạn cho

phép. Nước trong lớp gp; có ham lượng sắt rất cao, cần phải xử lí. Nước cóthành phan chủ u là bicarbonat — calci. Nước nhạt, mém đến cứng vừa.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Nguồn cung cấp chủ yếu cho lớp là nước mưa, nước tưới, nước sông, hỗ

nước các tang trên ngắm xuống, thoát chủ yếu bằng thấm xuyên và khai thácnước phục vụ dân sinh, một phần thốt ra sơng và bay hơi.

©) Cúc ting chứu mước khe mút

‘Theo kết quả nghiên cứu DCTV khu vực đã tiến hành cho thấy trong vùng,

nghiên cứu tổn tại các tng chứa nước khe nứt sau đây:

« Ting chứa nước khe nút lỗ hồng tro

trằm tích Neogen (mạ)

‘Trim tích Neogen phân bổ rộng rãi trên tồn vùng, bị phú hồn tồn bởicác tram tích trẻ hơn. Thành phan đất đá gồm cuội sạn, cát kết xen bột kết, sét

có tính phân nhịp, mức độ gắn ki Chiều sâu thé nằm nóc ting từ 63lên 90m. Các lỗ khoan trong vùng Hà Nội có lưu lượng 0,4 đến 1,42 Vs, tỷ lưu.lượng < 0,05 lism khẳng định ting chứa nước thuộc loại nghèo đến giảu nướctrung bình. Nước tầng trữ và vận động trong ting đa phan là nước nhạt, mềmkiêu bicarbonat calci - nate.

Riêng khu vực Tây Mỗ phát hiện được một chom nước lợ khoảng 4 km’,

tổng khoáng hoá tir 1,115 đến 2,23 g/l, hàm CF từ 430 đến 1301 mg/l. Nước có

kiểu clorur bicarbonat - nai. Nguồn gốc hình thành nước Ig ở đây có liên quan

đứt gãy sâu. Chiều sâu thé nằm mực nước dao động từ 3,5 đến 6m. Ng

cung cấp cho tầng là nước mưa, nước tng trên ngắm xuống, nguồn thốt rasơng hỗ hoặc cung cấp cho ting qp,

‘* Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt karst trong đá vôi hệ ting Đồng Giao

(tsađg)

‘Tang phân bồ 6 ria phía tây vùng Hà Đông, lộ ra duy nhất ở vùng núi Trầm.với diện tích 0.3 km’ cịn lại bị phủ bởi trim tích trẻ hơn. Thành phần là đá vôi

mau xám xanh, xám trắng cấu tạo khối, trong đá vôi phát triển nhiều khe nứt,Chiều sâu thé nằm nóc tầng từ 3 đến 69,3m, day ting từ $3 đến 130m.

“Chiều dày tang khoảng 250m. Chiều sâu phát trién hang hốc đến 81-82 m. Tầng

khá phong phú nước, lưu lượng từ 0,74 đến 15,15 Vs. Tỷ lưu lượng từ 0,23 đếnxâu mực nước từ 0,72 đến 3,80m. Nước nhạt kiêu bicarbonat

Nước ting t;ađg có quan hệ trực tiếp tới nước tầng gp, khi hút nước lỗ

khoan 162a (tyadg) thi mực nước lỗ khoan 162 (Q) hạ tháp 0,25m. Nước dướiđất ting t;adg được cung cấp bởi nước mưa, nước mặt, nước thắm xuyên từ ngtrờn v thoỏt ra mng xõm thc a phng.

ôâ Tng chứa nước khe nứt trong trim tích phun trào hệ ting Viên Nam

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

chưa có cơng trình nghiên cứu nhưng theo tải liệu 02 lỗ khoan hút nước của Hi

Binh cho lưu lượng Q = 4,77 - 8,53 Vs. Chiều sâu thế nằm mực nước từ 1 đế:4,21m. Nước có chất lượng khá tốt. Nước nhạt có kiểu bicarbonat calci - magne.

Nguồn cung cắp là nước mưa, nước mặt, nguồn thoát do bay hơi và mạng

xâm thực địa phương.

2. Các lớp thắm nước yếu, cách nước.

a) Lớp cách nước trong tram tích Holocen (aQ;"tb, aQ;'°hh)

__ Thành phần gồm sết, sét bột nâu hồng, đơi nơi có màu xám, xám den, Phân

bổ rộng khắp trong vùng, chỉ vắng mat ở ria ha lưu sơng Day. Tầng có chiêu dày

ù 2 đến 28,5m, trung bình 9,35m. Tại vùng Ba La - Hà Đơng, lớp thắm nướctrong Holocen có chiéu day biến đổi 5 + 20m, trung bình khoảng32m. Thành phần dit di chỉ ye là sắt, set pha mu xâm vàng,

Nhìn chung lớp cách nước trong trim tích Holocen có tính thắm rất nhỏ.“Theo tài liệu dé nước thí nghiệm tại 16 hỗ đảo (De án Điều tra địa chất đô thị HàĐông) cho kết quả hệ số thắm K = 0,0054 - 0,096 nưng, trung bình 0,049m/ng,này chứng tỏ đất đá của tầng có tính thắm nước rất yếu có thể xếp vào loại

b) Lớp thắm nước yếu trong Pleistocen thượng (aQ/'vp)

Trên lát cắt lớp thắm nước yếu nằm dưới tang chứa nước gh và nằm trên.lớp qp. Dit đá cầu thành ting gồm sét, sét pha có mau loang 16, có nơi là sét, sét

pha, bột sét, sét bùn lẫn tàn tích thực vật mau đen, xải trên bản đồ hầu

trung bình 7,87m, Kết quả nghiên cứu tại Ba La ~ Hà Đông cho thấy lớp thắmnước yếu này có chiều dày biến đổi 8 ~ 14.5m, trung bình 12,7m. Thành ptđất đá chủ yêu là sét pha cát màu xám xanh, xám vàng.

Lớp thắm nước yếu trong trim tích Pleistocen thượng có tính thấm nhỏ.

Qua thí nghiệm d6 nước nhanh trong lỗ khoan tai 12

chất đô thị Hà Đơng) cho thay dat thuộc loại có tính th , hệ số thấm K

trung bình khoảng 0,023 mvng và được xếp vào lớp thắm nước yếu.

¢) Lop thắm nước yếu trim tích Pleistocen trung ~ thượng (a0)

. im dưới lớp chứa nước qp” và trên lớp gp’, phan

bố khơng liên tục tạo thành các thấu kính, có chiều đây thay đổi từ 0,5 đến10,1m, trừng bình 5,54m. Tại vùng Ba La ~ Hà Đông lớp thâm nước yêu này

vắng mặt hoàn toàn. Kết quả hút nước 02 lỗ khoan khu vực Hà Nội trong ting

cho kết quả lưu lượng Q = 0.002 - 0,062 Us và được xép vào lớp thắm nước yêu.1.2.2. Hiện trạng khai

h Nội là nơi có mật độ và tổng lượng khai thác nước dưới đ

lớn nhất thuộc đồng bằng Bắc Bộ. Riêng khu vực phía Nam Hà Nội có 11 nhàmáy khai thác nước lớn và 5 trạm cắp nước trung bình với quy mô từ 6.300 ~

tác nước dưới đất

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

10.000 mỲ/ngày đêm. Tổng. lượng khai thác nước đưới dat quy mô lớn vùng phi

Nam Hà Nội khoảng 591.900 mÌ/ngày đêm. Ngồi ra có khoảng gin 500 giếngkhoan khai thác nước dé phục vụ cấp nước cho các cơ quan, nhà máy, xí nghiệp,

với tông lưu lượng khai thác khoảng 152.000 mỶ/ngày đêm. Như vậy tông lượng,khai thác nước dưới đất khu vực phía Nam Hà Nội vào khoảng 743.900 m`/ngày

đêm, chưa kể các giếng khai thác dé cắp nước quy mô hộ gia đình.

Nằm trong vùng nghiên cứu gồm có các cơng trình khai thác sau:

- 8 giếng khai thác của cơ sở I (phố Bà Triệu) của công ty cấp nước Hà

"Đơng với tổng lưu lượng khai thác là 16.000 mÌ/ngày đêm.

~ 4 giếng khai thác cơ sở II (Ba La) của công ty cấp nước Hà Đông với tinglưu lượng khái thác là 7.280 m'ingay đêm (trước đây có 6 giếng khai thác được

giấy phép nhưng có 2 giếng khai thác nằm trong khu giải tỏa của khu đô thịVan Phú ~ Hà Đơng nên cịn lại 4 giếng khai thác)

- 28 giếng khai thác của 24 cơ quan, nhà máy, xí nghiệp khai thác với tổng

lưu lượng khai thác 8.366 mÌ/ngày đêm.

‘Vj trí, tọa độ, lưu lượng khai thác của từng giếng khai thác nằm trong vùng.

ảnh hưởng được trình bày trong bảng 6.1 dưới day. Tơng lượng khai thác trong

vùng ảnh hưởng của cơng trình là 31.646 m/ngảy đêm.

Bảng 3... Bảng tổng hợp vị trí tọa độ các giếng khai thắc nước

trong vùng ảnh hường của cơng rình khai thác.

HIB |5806282319286] — 2000 Hà Đông | qpi

HIT |580542)2319124| 2000 Hả Đông | qp;H110|580534|2319502| 2000 „2 Hã Đông | gp.

HH11|581281|2319118) — 2000 — COPE AP nước Hà Đồng Hà Đơng | ap:

H112Ì580742)231969|— 2000 Hi Đơng [aps

H24 [579825 |2318319| _ 1820 Hà Đông | gp:Hỏi |579230/2317832| 1820 Hả Đông | ap

H22 |579349)2317926| _ 1820 Hà Đồng | qp

H29 |579124|2317677| TRO } [ Hà Đông | gp:GI |580142|2319972| 130 CôngtyTNHHVMEP Hã Đông | gp:

G2 |582334/2318267| 240 XN khso sit dign | Hả Đơng | ap:G3 |574282|2317650| 300 Trung đồnG92 | Hà Đông | gp:

Ga |S000|33IsS65| T40 I. Vien quin Hã Đông | gp:

G§ Ì581920|231565] — 0 Hà Đơng [apsNghiên cứu đánh giá trữ lượng khai thắc nước dưới đặt bằng phương phap mồ hình số

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

G12 |578175|2318314| 60 [Gino thông vin tii H Tây Hà Đông | pi

GIả |5T4697)2317963| 200 [Cay Lién doanh vit iu st WAY | Hà Đông | apiGia [5x2439]2317958| 60 [Tra tam glam CA Ha Tay Hà Đông | qpị

Gis |579420)23IS895]— 60. [CTy May ko NN HàTúy Tả Đông | apiGi6 | 579882) 2320297] — 350 chi Holi Đức | api

GI7 [7s [2320279] 120 Hồi Đức | gps

Gis |5795I9)2319893|— 1440. NM Len Fd Đồng Hà Đơng | qp:G19 |5Ta587Ì23I9046| 200 |, mae Hà Đơng | api

G20 |578514|2319037| 200 (Công ty thực Phẩm Hà Tây Hà Đông | api

G21 |57869|23I6062| l6 [Trvdng TH Kin € ti chinh — | Thanh Oai_| gp

577769|2316253] 300 (CD thuật Thuong mai Thành Oái | qpi

G23 [578183)2316576] __150___(CTy tice bi phu ting Thanh Oat [api

G24 [s7a493)2317031| 30 TTGiốnggiaaie Thanh Oat | diG35 |5ã3070)23175T6]— 1100. [CTCP son, tin lop [than ta [gp

G36 |581030)2317673| 60 CTCP Giấy Tre Bach Thanh TH áp:

G27 |579970)2315228| 150 Cay Vidameo Thanh Tì | ps(62x [579424]2320734] 360 THọcviệnAnainh “hanh Xuân | gpi

“Nghiên cửa Gin gid trừ lượng khai thác nước đuổi đất bing phương phap mơ hình số

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

< coping tone: ‘

CAC PHƯƠNG PHÁP DANH GIA TRU LƯỢNG NƯỚC DƯỚI DATĐánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất được tiến hành bằng các

phương pháp sau đây:

~ Phương pháp thủy động lực, trong đó gồm phương pháp giải tích và mơ.

hình.

- Phương pháp thuỷ lực;

~ Phương pháp cân bằng;

- Phương pháp tương tự địa c

“Thực tế, tuỳ theo điều kiện tự nhiên, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn

vùng nghiên cứu mã người ta có thể sử dung đơn độc hoặc tổ hợp của một vìphường pháp nêu trên. Sau đây chúng tơi xin trình bày một số nét tổng quan củacác phương pháp đánh giá trữ lượng khai thác của nước dưới đất

thuỷ van,

2.1. Phương pháp pháp thủy động lực

2

Khái quát về phương pháp thủy động lực

Đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất bằng phương pháp thuỷ động

lực là tính tốn cơng trình khai thác nước trong những điều kiện ban đầu và điềukiện biên nhất định với các thông số của các ting chứa nước trong phạm vi miễn

thâm nghiên cứu. Phương pháp thuỷ động lực có thé chia ra làm hai phương

pháp giải tích va phương pháp mơ hình. Phương pháp mơ hình bao gồm phươngpháp mơ hình tương tự (tương tự điện hoặc tương tự thuỷ lực), mơ hình sơ.

‘Trinh tự đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới dat bằng phương pháp.

thuy động lực được thực hiện theo các bước sau:

- Xác định điều kiện sae thuỷ văn và các nguồn chủ yếu hình thành trữ

lượng khai thie nước dưới bước này cần phải tiến hành thành

ih toán.

~ Thành lập sơ đỏ

- Chọn phương pháp tính và cơng thức tính.

~ Tiến hành tính tốn cơng trình lấy nước.

“Tiến hành dự báo thời gian dịch chuyển của các loại nước khơng đạt tiêuchuẩn đến cơng trình lấy nước.

Dựa vào các kết quả tìm kiếm, nghiên cứu nước dưới đất đã được tiếnhành, làm rõ cấu tạo địa chất diện tích nghiên cứu, điều kiện thế nằm và sự phânbố các tang chứa nước, các lớp thắm nước yếu và cách nước, các nguồn hình

thành trừ lượng khai thác nước đưới dat, các thông số địa chất thuỷ văn và quy

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

luật thay đổi của chúng trên bình đỗ và mặt cắt. quy luật thay đổi chất lượng

nước dưới đắt, đánh giá mức độ chính xác việc xác định các nguồn hình thànhtrữ lượng khai thắc nước dưới đắt chủ yêu và các thông số địa chất thuỷ văn.

Sơ đồ địa chất thuỷ văn thể hiện cấu tạo địa chất miền thắm và lưu vực thu.

nước của dòng chảy trên mặt, các điều kiện trên biên giới của diện tích nghiên

cứu, quy luật thay đổi các thơng số thấm và chứa của các lớp chứa nước, thắm

nước yếu

“Trên mặt cắt địa chất thuỷ văn phải thé

các lớp ngăn cách, hình dang các ranh giới miễn thắm trên bình dé có liên quan

với sự thay đổi thành phan thạch học, sự vat nhọn của các ting chứa nước, cácđới phá huỷ kiến tạo, sự tiếp xúc giữa các tang chứa nước với các khối mặt nước

Sơ đồ tính tốn được thành lập trên cơ sở phân tích các bản đỏ hoặc sơ đỗ

nêu trên có chú ý đến những nhân tổ chủ yêu quyết định quy luật hình thành trữlượng khai thác nước dưới đất và độ tin cậy của chúng trên cơ sở thực tế. Đồngthời dé đánh giá độ chính xác của một mỏ nào đó, có thé thành lập một số sơ đỏtính tốn đặc trưng cho những nhận định khác nhau vẻ nguồn hình thành trữ

tính tố

Khi tiến hành sơ đồ hố điều kiện tự nhiên sang sơ đồ

tới các yêu tế sau đây:

- Điều kiện trên các biên giới của tng chứa nước.

ng khai thắc nước dưới đất bằng phương pháp giải tích

it thuy văn tương đổi đơn giản (tính chứa và

„ng nh biên giới của ting chứa nước là đường thing,điều kiện trên biên giới rõ rằng). bạc trường hợp này phượng pháp giải tích

hồn tồn đảm bảo độ chỉnh xác đinhư thể thường đặc trưng cho các

những tram tích bở rời thuộc các bồn actézi kiểu miễn nền, một số nón phóngvật, các thung lũng sơng có mỗi quan hệ mật thiết giữa nước mặt và nước dướiđất

Trong những điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp do sự không đồng nhấtvề tính thấm, do hình đáng phức tap của các biên giới. do sự thay doi theo thờigian các nguồn hình thành trừ lượng nước dưới đất, do sự có mặt của một số

tang chứa nước có quan hệ thuỷ lực với nhau, thì phương pháp mơ hình số tỏ ra

là tôi ưu.

Đánh giá trữ

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Phương pháp giải tích đánh giá trừ lượng khai thác nước dưới đất là sử

dung lời giải giải tích của phương trình vi phân vận động của nước dưới đấttrong những điều kiện ban đầu vàđiều kiện biên nhất định đặc trưng cho từng

Ser - Trị số hạ thấp mực nước khi khai thác;

rit lượng khai thác nước dưới đắt (lưu lượng từ cơng trình khaithác);

Re - Sức cản thắm (thuỷ lực), xác định tương ứng với sơ đồ tinh toán khác

K- Hệ số thắm;

m - Chiều day tang chứa nước có áp.

Cơng thức trên có thé áp dụng cho tầng chứa nước không áp, đồng nhất,

phân bồ vô hạn néu hạ thấp mực nước đến cuối thời gian tính tốn chưa vượtq 20% chiều day của ting chứa nước. Trường hợp ngược lại, cơng thức tính

tốn cho ting chứa nước khơng áp có thẻ nhận được bằng cách thay giá tri theo

cơng thức;

2mS,,=(2H~ Su.)Su, (22)

Trong đó:

= Độ hạ thắp mực nước trong Ling chứa nước có á

Su. - Độ hạ thấp mục nước trong ting chứa nước không ấp:

m, H- Chiều day tang chứa nước c‹

không áp.

Khi sơ đồ khai thác gồm nhiều lỗ khoan hoạt động đồng thời, thì khi đánhgiá trữ lượng khai thác nước dưới đắt bằng phương pháp giải tích cần chú ý dé

sự ảnh hưởng can nhiễu của các lỗ khoan. Công thức tổng quát dé xác định mực

nước hạ thấp tại 1 giếng khoan là

Trong đó:

~ Tổng mực nước hạ thấp tại lỗ khoan;

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

- Độ hạ thấp mực nước trong lỗ khoan khi nó làm việc đơn độc;

AS, - Độ hạ thấp mực nước bổ sung do các lỗ khoan can nhiễu gay ra.

Các công thức trên là các cơng thức tính tốn xác định hạ thấp mực nước

trong trường hợp ting chứa nước là déng nhất, phân bố vô hạn. Trong thực tế,khi đánh giá trữ lượng tang chứa nước thường là khơng đồng nhất và có các điều.

biên giới phức tạp. Đối với các trường hợp này người ta thường tiền hành

đổi dé đưa về trường hợp tang chứa nước đông nhất, vô hạn.

Khi ting chứa nước khơng đồng nhất, chúng c‹

số nha nước có quy luật hoặc khơng có quy luật.

hợp đồng nhất người ta thường tién hành trung bình hố các thơng số trên

Đối với trường hợp tang chứa nước được ngăn cách bởi biên người ta

thường sử dụng "phép chiếu” qua biên và đưa vào sơ đỏ tinh toán các lỗ khoan

“jo” rồi sau đó tiến hành tính tốn cho trường hợp tng phân bổ vơ hạn.2.1.3. Phương pháp mơ hình

thay đổi chiều day, hệ

Phương pháp mơ hình được xem là một phương pháp nhận thức khoa họctế giới khách quan trong đã được ứng dụng nhiều trong các ngành khoa họcvà ứng dụng hiệu quả trong thực tế, Phương pháp mơ hình được ứng dụng rộng

rãi trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn để giải quyết những nhiệm vụ cy thé

trong nghiên cứu địa chất (huỷ văn khu vực, trong cơng. „thấm dịcũng như nghiên cứu lý thuyết ứng dụng cho các mục đích khác. Nó được ứngdụng để nghiên cứu q

nhiệt độ trong nước nước. Với khái niệ

ánh thực tế tên tại bằng phương pháp nào đó dé nghiên cứu quy luật khách quanvốn có của nó,

Phương pháp mơ hình có nhiều ưu điểm, đặc biệt là thay vì nghiên cứu các

quá trình, hiện tượng của đối tượng trong tự nhiên người ta chỉ cần nghiên cứu

các quá trình, hiện tượng xảy ra trên mơ hình. Hiện nay có khá nhiều mơ hình

động học nước dưới đất. Chúng bao gồm các mơ hình tỷ lệ vật lý, mơ hìnhtương tự và mơ hình tốn. Bản chất của chúng tương đối khác nhau:

~ Mơ hình tỷ lệ vật lý được làm bằng các chất liệu tương đương với đốitượng nghiên cứu nhưng thường có kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với đốitượng. Ví dụ khi nghiên cứu q trình thắm, q trình lan truyền vật chất trongmôi trường nước dưới đất người ta thường xây dựng các mơ hình thấm là cácbon chứa vật liệu thắm tương đương với môi trường tự nhiên (cát sỏi, bột...) sau

đó tiễn hành quan sát các hiện tượng thấm và lan truyền vật chất xảy ra trên mơ

hình thấm.

~ Mơ hình tương tự là sự mơ phỏng sự tương tự.

tượng nghiên cứu và đối tượng mô hình hố. Q trình thị

các phương trình vật lý tương tự như quá trình truyền nhiệt, truyền điện. Bởi vậy

thay bằng nghiên cứu các q trình xảy ra trong mơi trường nước dưới đất người

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

ta tiến hành nghiên cứu các q trình truyền điện, truyền nhiệt trên các đối tượng

mơ hình hố tương đương với đổi tượng nghiên cứu. Phương pháp mơ hìnhtương tự được sử dụng khá rộng rãi trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn những

năm 60 — 70, Ví dụ như mồ hình giấy dẫn điện, mơ hình điện và mơ hình điện 6

mạng. Mơ hình điện (Anderson, 1972; Spieker, 1968) được làm bằng các điệntrở theo tỷ lệ dé bieu thị cơ cầu các ting chứa nước, cịn tụ điện được mơ phịng,cho độ trữ nước. Cường độ ding điện trong ampe kế của mơ hình biểu thị lưulượng dịng thắm. Điện thé trong mơ hình biểu thị mực nước, cịn thé tích nước.

trong mơ hình được thé hiện bằng tơng lượng điện tích. Điện trở tỷ lệ nghịch với

hệ số thắm của tng chứa nước trong khi điện dung điện mạng lưới tỷ lệ với độchứa nước. Các số do cường độ dòng điện và hiệu điện thé trong mạng thể hiệnlưu lượng và mực nước trong các ting chứa nước. Các mơ hình điện tương tự cthé mơ phỏng cho dịng chảy hai chiều hoặc ba chiều, đối với dịng ba chiềuđược mơ phỏng bằng cách nỗi tiếp một số nhóm nằm ngang với nhau. Tuy nhiênmơ hình điện tương tự khơng mơ phỏng được các q trình phân tán, khuyếch

tấn trong bài tốn lan truyền vật chất

- Mô in dựa trên các lời giải cơ bản của dòng nước dưới đất, dong

nhiệt và dong Mơ hình tốn học đơn giản nhất của dịng mudicđưới đất là định luật dung định luật Đạcxi chúng ta cần có một mơ"hình nhận thức

chứa nước (hệ

dụ của mơ hình giải tích chúng ta phải biết điềukiện ban đầu và điều kiện biên của bài toán thắm, Các điều kiện này phải đủ đơngiản để có thé giải trực tiếp phương trình thắm bằng máy tính. Các mơ hình giảitích có thể được giải nhanh chóng, chính xác và khơng tốn kém trên các máytính hoặc máy tích phân được lập sẵn chương trình.

Mơ hình số là một dạng của mơ

phương trình vi phân vận động của nước đưới ig phương pháp số. Phương

pháp số là phương pháp giải gần đúng các phương trình vi phân bao gồm sai

phân hữu hạn hoặc phan tir hữu hạn. Vùng nghiên cứu được rời rac hố thànhcác “6 lưới” khơng gian và thời gian, trên mỗi 6 trong một thời điêm các giá trịtham gia vào phương trình lä khơng đơi. Sau đó tiền hành thành lập các phươngtrình liên hệ toán học giữa các 6 lưới. Tập hợp các phương trình tạo thành mộthệ phương trình đại số, giải phương trình đại số này cùng với các điều kiện biên,điêu kiện ban đầu chúng ta được nghiệm cần tim.

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính, tốc độ tính

tốnnhanh vượt bậc thì phương pháp mơ hình số lại cing được sit dụng rộng rãiNhất là trong các nghiên cứu địa chất thuỷ văn.

của chúng là giải

Phương pháp mơ hình số có nhiều wu điềm khi sử dụng dé đánh giá trữ

lượng khai thác nước dưới đất

- Sử dụng phương pl

mơ hình số rất có hiệu quả khi đánh giá trữ lượng.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Khai thác nước đưới đắt khu vực trong những vùng có nhiều cơng trình khai thác

nước đang hoạt động, hoặc xem xét nhiều phương án bổ trí cơng trình và thayđổi sơ đồ bổ trí cơng trình khai thé

- Việc áp mơ hình số dé đánh giá trữ lượng trong những vùng có cơng trìnhkhai thác nước đang hoạt động có thể cho phép làm chính xác thêm các điều

kiện biên giới và các thông số địa chat thuỷ văn của các tang chứa nước, bằngcách giải bài toán ngược trên cơ sở tài liệu quan trắc động thai trong điều kiệncơng trình đang hoạt động. Ngồi ra, bằng phương pháp mơ hình số có thé đánhgiá định lượng các ngn riêng biệt thành trữ lượng khai thác nước dưới đất

„.. Có thể xem xét cho nhiều phương án khai thác khác nhau với các yêu cầu

Đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đất bằng phương pháp thuỷ lực là

xác định lưu lượng tính tốn của cơng trình khai thác nước, hoặc xác định mực

nước trong các lỗ khoan theo tài liệu thực nghiệm nhận được trực tiếp trong q

trình thí nghiệm hiện trường, có xét đến một cách tổng hợp ảnh hưởng của

những nhân tổ khác nhau có tính chất quyết định chế độ làm việc của các cơng

trình khai thác nước,

Phương pháp thuỷ lực được áp dung trong các trường hợp sau:

- Đề đánh giá trị số hạ thấp mực nước trong lỗ khoan tương ứng với lưu.

lượng thiết kế có thể dựa vào đường cong lưu lượng được xác lập theo tài liệuthí nghiệm hút nước én định.

- Để xác định độ hao hụt mực nước khi tính tốn các lỗ khoan cao nhiễu

(cũng trong chế độ vận động ôn định)

- Để xác định trị số hạ thấp mực nước trong lỗ khoan khai thác vào cuối

thời hạn tính tốn khi lưu lượng không đôi bằng thực nghiệm dựa vào quy luậthạ thấp mực nước theo thời gian đã xác định trong cơng trình khai thác nước.

Phương pháp thuỷ lực thường được sử dụng dé đánh giá trữ lượng trongvũng có điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp hoặc vùng có mức độ điều tranghiên cứu sơ lược, chưa xác định chính xác được nguồn cấp, miễn thốt, giá trịcác thông số BCTV và các điều kiện ranh giới của ting chứa nước.

Cong thức tổng qt tính tốn hạ thấp mực nước tại lỗ khoan đơn bằng

phương pháp thuỷ lực có dạng (2.4):

Sự, =8, +S, (0) (ayTrong di

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

- Hạ thấp mực nước tính tốn trong lỗ khoan ứng với lưu lượng thiết kế

'Qkt vào cuối thời gian khai thác.

So - Hạ thấp mực nước xác định theo đường cong lưu lượng với lưu lượng,

cdự kiến vào cuối thời gian hút nước thí nghiệm.

ASo(t) - Hạ thấp mực nước bỏ sung khi lỗ khoan làm việc với lưu lượng

khai thác từ cuối thời gian thí nghiệm đến cuỗi thời gian khai thá

Dé xác định So can tiền hành hút nước thí nghiệm ồn định với tơi thiểu với

3 bậc lưu lượng. Theo tài liệu hút nước xây dựng đường cong lưu lượngQ={(S) từ đó xác định được trị số hạ thấp mực nước ứng với lưu lượng thiết kếkhai thác đến cuối thời gian khai thác.

Đồ thị quan hệ giữa và Q có thé là một trong các dang sau day:~ Dang đường thẳng (quan hệ Duypuy): Q = q.Š;

- Dạng parabol (quan hệ Keller): = aQ+ bị

- Dang hàm mũ (quan hệ Smoreber):

¬"=

- Dang ham logarit (quan hệ Altovski): Q = a + blg(S);

ASo(t) có thể được xác định theo phương pháp của N.N.Bideman hoặc

phương pháp đồ giải. Theo phương pháp của N.N.Bideman thì ASu( được xácđịnh theo cụng thc (2.5)

AS,(0, _ơ $,~Đ,) ThKT TN. sie 25)

Trong di

Quer, Q6 - Lưu lượng thiết kế khai thác và lưu lượng thí nghiệm.

§, - Hạ thấp mực nước tại lỗ khoan đến thời điểm t, tính từ thời didđầu hút nước,

Sp - Hạ thấp mực nước tại cuối thời điểm thí nghiệm ty

txr - Thời gian khai thác.

Cơng thức trên được áp dụng để tính tốn trong các lỗ khoan hút nước

trong lớp chứa nước vô hạn, bán vô hạn, hữu hạn, v.v. ở trang thái gần ôn định(khi trị số hạ thấp mực nước và thời gian có mồi quan hệ logarit.

Xác định ASo(t) bằng phương pháp đồ giải có thé dựa vào các mi quan hệ

thực nghiệm giữa tri số hạ thấp mực nước theo thời gian. Tuy thuộc vào

kiện ranh giới xuất hiện khi hút nước, mối quan hệ § = f(t) có thé là một trong

các công thức (2.6, 2.7, 2.8)

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

+bt en

+bvt (2.8)Trong đó: a, b là những hing sé:

Xác định được quan hệ § = f(Q sẽ ngoại suy trị số hạ thấp mực nước.

ASo'(t) theo thời gian từ thời điểm kết thúc hút nước đến cuối thời gian tính tốnvới lưu lượng thí nghiệm. Sau đó xác định ASu(t) theo cơng thức (2.9)

s(t) = KT As:

AS, () = 28 Asien, 2.9)

0 29)Trong đó:

AS,'() - Trị số hạ thấp mực nước bổ sung khi giếng khoan làm việc với lưu

lượng bang lưu lượng thí nghiệm Qo từ cuối thời gian thí nghiệm đến cuối thời

gian khai thác.

Trong trường hợp nhóm lỗ khoan khai thác đồng thời, công thức tổng quát

để xác định trị số hạ thấp mực nước theo phương pháp thuỷ lực là

Trong đó:

Sq’ - Hạ thấp mực nước tính tốn tại lỗ khoan nào đó

khai thác ứng với lưu lượng khai thác khi làm việc đơn độc.

cuối thời gian

AS, - T số hao hụt mục nước tong lỗ khoan tính tốn do sự tương tắc của

lỗ khoan thứ ¡ vào cuối thời gian thí nghiệm với lưu lượng thiết ké Q.xr:

AS\(t) - Trị số hao hụt mực nước trong lỗ khoan tính tốn do sự tương tác

của lỗ khoan thứ ¡ cuối thời gian khai thác với lưu lượng thiết kế Q. xr;

"Nhờ ngoại suy tuyển tính, giá trị AS, xác định theo công thức

AS,’ - Giá trị hao hụt mực nước trong lỗ khoan tinh tốn do các lỗ khoan

trong cơng trình gây ra;

Khi thay đổi khoảng cách r từ lỗ khoan tính tốn đến lỗ khoan tương tác giá

trị hao hụt mực nước AS,” được tinh theo đồ thị AS = f (Inr) xây dựng theo tàiliệu hút nước thí nghiệm với mỗi lỗ khoan thí nghiệm;

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mô hình sẽ

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Giá trị AS\(t) được xác định theo công thức của N.N. Bideman tương tự.

như công thức (2.12) xác định đối với lỗ khoan đơn:

(qs, — 9s, tt Ita

2

Inty —lnt, eR)

Trong dé:

AS) - Giá tr hao hụt mực nước trong lỗ khoan tính tốn quan trắc được khi

hút nước thí nghiệm với lưu lượng Q, từ lỗ khoan lỗ khoan tương tác thứ i ở thời

điểm tị

AS; - Giá trị hao hụt mực nước trong lỗ khoan tính tốn quan trắc được khi

hút nước thí nghiệm với lưu lượng Q, từ lỗ khoan lỗ khoan tương tắc thứ ¡ ở thời

điểm bị

Giá trị AS,(1) cũng có thé xác định bằng phương pháp đồ giải giống như

trong trường hợp xác định với lỗ khoan đơn

Khi tiến hành hút nước đồng bộ khai thác ~ thí nghiệm tại tắt cả các lỗ

'hoan trong hệ thống khai thác. Lưu lượng thí nghiệm bằng lưu lượng khai thác,lúc này cơng thức tính tốn hạ thấp mực nước (2.13)

2.3.Phương pháp cân bing

Đánh giá trữ lượng khai thác bằng phương pháp cân bằng là xác định lưu

lượng của nước dưới đất có thé nhận được nhờ các cơng trình khái thác trongphạm vi một vùng nảo đó trong một thời hạn khai thác nhất định bằng cách thu

hút nước từ một số nguồn hình thành trữ lượng. Khi đó, mỗi nguồn hình thành

trữ lượng được đánh giá bằng các cơng thức khác nhau một cách riêng biệt rồicông các kết quả nhận được.

Khi áp dụng phương pháp cân bằng, người ta nghiên cứu cân bằng của một

khu (vùng, điện tích) nói chung theo lượng nước chảy đến và thoát đi trên các

ranh giới của khu đó, Vì vậy, phương pháp cân bằng chỉ cho phép xác định ti sốha thấp mực nước trung bình của ting khai thác chứ khơng xác định được trị sốhạ thấp mực nước trong các lỗ khoan. Phương pháp cân bằng cũng không thẻ

xác định lưu lượng có thé khai thác được của từng lỗ khoan. Điều đó cho thấyphương pháp cân bằng chỉ nên sử dụng kết hợp với phương pháp thuỷ động lực.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

'Ngược lại chỉ nhờ phương pháp cân bằng mới có thể xác định được vai trịcủa từng nguồn hình thành trữ lượng khai thác nước đưới đất, và mới có thẻđánh giá được mức độ đảm bảo trữ lượng. Vì vậy phương pháp cân bằng đượcsử dụng kết hợp với các phương pháp khác dé đánh giá trữ lượng khai thác là rấtcó hiệu quả

Phương pháp cân bằng được sử dụng đội đánh giá trữ lượng khaithác nước dưới dat trong các cấu trúc nhỏ hữu han có các tang chứa nước với hệ

nước lớn. Trong những cấu trúc đó, khi khai thác, hình phéu hạ thấp lan

nhanh chồng trên tồn bộ diện tích và sự khác nhau giữa mực nước ở

trung tâm và ria diện tích nghiên cứu la khơng đáng ké.

Phuong pháp cân bằng thường được sử dụng dé đánh giá lưu lượng mạchnước. Khi đó, đánh giá trữ lượng khai thác bao gồm việc xác định sự thay đổilưu lượng các mạch nước theo thời gian trên cơ sở tài liệu quan trắc động tháilưu lượng mạch nước. Trong trường hợp thời gian quan trắc ngắn, dé dự đoán có

thể sử dụng số liệu của các mạch nước tương tự đã được quan trắc đài hơn, hoặc

theo lượng mưa khi đã xác lập được mỗi tương quan giữa lưu lượng của mạchnước nghiên cứu với lưu lượng của mạch nước tương tự, hoặc với lượng mưa.Dé làm điều đó nên sử dung phương pháp tương quan đôi một và nhiều yếu t6với nhau mã đã được áp dụng rộng rai khi dự đoán động thái tự nhiên cũa nước.dưới đất.

Nếu như phương pháp cân bằng chỉ có ý nghĩa phụ trợ khi đánh giá trữ

lượng khai thác nước dưới đất của những khu riêng biệt (cục bộ) thi vai trị củnó tăng lên rất nhiều khi đánh giá khu vực trữ lượng khai thác nước dưới dit,đặc biệt là khi các cơng trình khai thác nước được bó trí theo diện tích,

2.4.Phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn

Do tính phức tạp về điều kiện địa chất thuy văn và khả năng thực tế khôngthể đánh giá định lượng các nguồn hình

trong nhiều trường hợp người ta áp dụng phương pháp tương tự địa cl

văn trên cơ sở dựa vào những tài liệu về ché độ khai thác nước đưới đắt ở nhữngkhu có cơng trình khai thác đang hoạt động áp dụng cho những khu nghiên cứucó điều kiện tương tự.

Phuong pháp tương tự địa chất thuỷ văn có thể được sử dung

- Để đánh giá trữ lượng khai thác nước dưới đắt theo thông số tổng hợp đặc

trưng cho tồn bộ q trình hình thành trữ lượng. Thơng số có thé là mơ đun trữ

lượng khai thác được xác định theo tài liệu của các cơng trình lấy nước tương tự

dang hoạt động,- Để xác định

liệu thăm đò (hệ số nha nude trọng lực của đất đá nứt né, hệlớp thấm nước yếu ngăn cách)

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- Để điều chỉnh và chọn sơ đỗ tính tốn.

Để dánh giá trữ lượng khai thác bằng phương pháp tương tự thì vấn đểquan trong bị là điều kiện địa chất thuỷ văn và các nguồn hình thành trữlượng khai thác nước dưới đất trên diện tích nghiên cứu và diện tích chuẩn phải

giếng nhau.

Khả năng sử dụng phương pháp tương tự được quyết định bởi sự có mặt

của mỏ nước đã khai thác (khu chuân). Dé luận chứng cho khả năng tương tự.

giữa khu chuẩn và khu nghiên cứu cần phải so a

inh điều kiện hình thành trữ lượng khai thác nước dưới đất và giá trị của chúng,

(điều kiện thé nằm của ting chứa nước, các điều kiện biên, thành phan của đáchứa nước, điều kiện cung cấp, khả năng sử dụng các thành phan trữ lượng, tínhchất và thành phần trằm tích của lớp phủ).

Sự tương tự có các biểu hiện ở tắt cả các mặt hoặc từng phần. Khi có sựtương tự trên tắt cả các mặt thì mức độ giống nhau về điều kiện địa chất thuỷvăn của khu chuẩn và khu nghiên cứu phải được xác định đối với tắt cả các yếutố chủ yếu quyết định trữ lượng khai thác nước dưới đất trong điều kiện tự nhiên

nhất định. Cịn khi tương tự từng phần thì chỉ xem xét theo một số yếu tế

“Trong thực tế, khi đánh giá trữ lượng khai thác người ta thường sử dụng ki

hợp các phương pháp với nhau làm tăng độ tin cậy của kết quả tinh toán, đồngthời lợi dụng những mặt wu điểm của phương pháp bỏ sung cho những mat hanchế của phương pháp kia. Các phương pháp kết hợp thường được sử dụng làthuỷ động lực -thuỷ lực; thuỷ lực - cân bảng; thuỷ động lực - cân bằng, hoặc tỏhợp 4 phương pháp.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Chương 3. l

SỬ DỤNG PHAN MEM VISUAL MODFLOW TÍNH TỐN

CAN BANG NƯỚC VÀ DỰ BAO MUC NƯỚC HẠ THÁP.

3.1. Giới thiệu Visual Modflow3.1.1. Giới thiệu chung

Modflow là mơ hình mơ phỏng trạng thái chuyển động và cân bằng nước

phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng bởi hàng ngàn tổ chức và cơ quan, áp

dung trên 90 quốc gia và đang chứng tỏ là một trong những mơ hình hiệu quả

nhất hiện nay. Bộ phần mềm Visual MODFLOW gồm 3 phần mém chính và

nhiều module phụ trợ. Phản mém Modflow dùng dé tính toán trữ lượng, chấtlượng và phân bố dong chảy ngằm. Phần mềm Modpath có chức năng tínhhướng và tốc độ các đường dịng khi nó vận động xun qua hệ thống các lớpchứa nước. Phin mềm MT3D phối hợp với Modflow có chức năng tinh tốn qtrình khuếch tán và vận chuyên cùng các phản ứng hóa học khác nhau của các

vật chất hịa tan trong hệ thơng dịng chảy ngằm. Phiên bản gốc do các tác giả

Nilson Guiguer, Thomas Franz, Partrick Delaney và Serguei Shmakov xây dungvà các phiên bản thương mại do hãng Waterloo Hydrogeologic Software

(Canada) phát hành.

3.1.2. Tính năng của phần mềm.

‘Visual Modflow bao gồm nhiều cơng cụ mạnh, giao diện đồ họa cho phép:

- Dễ đàng thiết đặt các đặc tính mơ hình và điều kiện biên

- Chạy các mơ hình tương tự cho dong chảy và vận chuy.

~ Kiểm tra mơ hình bằng tay hoặc tự động.

chất 6 nhiểm.- Đánh giá và điều chnh lại lưu lượng bơm của giếng và khu vực.

~ Kết qua hiển thị đưới dang 2D hoặc 3D.

Các đặc tính mới của VM 4.2:Có thêm gói phần mềm MIKE 11 (dùng cho

tình có sơng, hồ chứa, kênh...)

3.2, Cơ sở lý thuyModflowv

phương pháp mơ hình số apd ng cho Visual3⁄.1.Phương trình vi phân vận động của nước đưới đất

Ban chất của phương pháp mơ hình số trong Địa chất thủy văn là dùng máytính để giải các phương trình vi phân vận động của nước dưới dat bằng phươngpháp số. Phương pháp số là phương pháp giải gần đúng các phương trình vi

phân đạo hàm riêng bao gồm sai phân hữu hạn hoặc phan tử hữu han. Vấn đềnày đã được Trescott để cập lần đầu tiên vào năm 1975, sau đó tiếp tục được

phát triển thành chương trình máy tính bởi Trescott, Pider và Larson năm 1976.KẾ thừa những kết quả nghiên cứu này nhóm nghiên cứu gồm có Arlen

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

W-Harbaugh va Michael G.McDonald phát triển thành chương trình hồn thisọi là MODFLOW-96 mô phỏng dong chảy 3 chiều trong môi trường nước đướiđất (Modular Finite Difference Groundwater Flow Model) vào năm 1996 vàchúng cịn tiếp tục được hồn thiện vào năm 2000 với phiên bản MODFLOW-

2000. Đến nay hầu hết các phần mềm thương mại về mơ hình nước dưới đắt trên

thế giới đều sử dụng chương trình MODFLOW làm nịng cốt. Bản chất của

phương pháp mơ hình số là giải phương trình vi phân đạo hàm riêng vận động

của nước đưới đất trong không gian 3 chiều bằng phương pháp sai phân hữuhạn

„ Phương trình vi phân vận động của nước dưới đất trong không gian bachiểu được thể hiện như sau:

h- Cao độ mực nước tại vị trí (x,

W là mô dun dong ngắm, hay là các giá trị bỗ cập, giá tri thoát đi của nướcnt, W = W,,„„o là ham số phụ thuộc thời

cho các mục đích khác nhau như: đánh giá trữ lượng, nghiên cứu cân bằng.

Phương trình (3.1) là phương trình vi phân phi tuyển nên việc tìm ra hàm

(x,y,z. từ phương trình (3.1) thường rat kh trường hợp.

đặc biệt đơn giản mới có thể giải giải tích cho phương trình, Do vậyđó người ta buộc phải giải bằng phương pháp gần đúng. Một trong các phươngpháp giải gần đúng ở đây được áp dung cho bai toán này là phương pháp saiphân hữu hạn.

3.2.2. Phương pháp sai phân hữu han

Phương pháp sai phân hữu hạn thay vì tìm lời giải cho hàm liên tụch(x.y¿.0), người ta chia nhỏ không gian thành các 6 lưới (phần tử), va chia nhỏbước thời gian tính tốn. Ở mỗi phần tử trong một bước thời gian các giá trịtham gia vào phương trình được coi là đồng nhất tại mỗi thời điểm trong 6 lướingười ta coi cả thông lẻ không thay đổi. Thiết lập cân bằng nước cho từng 6 lướisai phân và kết hợp chúng lại tạo thành một hệ phương trình đại số tuyển tính.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

hệ phương trình đại ta sẽ tim được nghiệm là hàm h(x,

Hình 3 mơ tả q trình rời rạc hố khơng gian, vùng nghiên cứu được phân

chia theo chiều thing đứng z thành các lớp chứa nước, thắm nước kém. Mỗi lớp

chứa nước lại được chia thành các ô nhỏ hon. Vùng hoạt động của nước ngằm

trong mỗi ting chứa nước sẽ được đánh dấu "hoạt động”, ở đó mực nước biến

thiên và nó sẽ tham gia vào tính tốn trong phương trình. Những ơ thuộc vùng

khơng chứa nước hoặc nước khơng thể thâm qua, hoặc 6 ngồi miễn tính tốn

được thì được đánh dâu là "khơng hoạt động”.

7. Ben cia ting te nước

‘Ary Chita xine

‘Ac. Chatuy cia hing ttt‘Avy ChiếnzciatngUdk

Hình 3... Sơ đồ rồi rge hố khơng gian trong mơ hình

Hệ phương trình sai phân nhận được từ phương trình (3.1) được thành lậptrên cơ sở các qui tắc cân bằng: Tủng tất cả dong chảy vào và chảy ra từ một ôphải bằng sự thay đổi thẻ tích mước có trong ơ. Giả thiết rằng mật độ của nước,mơi trường chứa nước khơng đổi thì cân bing địng chảy cho một ơ được thẻhiện bằng phương trình sau:

May 3.2)

x 2)

'Q;- Lượng nước chảy vào 6 (nếu chảy ra thi Q lấy giá trị âm);

Ss - Giá trị của hệ số nhà nước, nó chính là giá trị Ss(x,y.2);

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

AV - Thể tích 6;

Ah là giá trị biến thiên của h trong thời gian At tại 6 lưới đang xét

Hình 4 mơ tả cho một 6 lưới (¡j,k) và 6 6 bên cạnh: (¡-1.jk), (i+1.j,k), CieLk), (ij+1.K), (jk-D, (j.k+1), Dong chảy từ 6 (j,k) sang các ô bên cạnh (ở

đây ngắm định nêu dịng chảy vào ơ mang dau đương, ngược lại ra khỏi 6 mang

dấu am),

ZL 4

Hình4. Ơlướ ijk Và 6 6 xung quanh

Theo định luật Darcy, lượng nước q,, ¡a¿ chảy từ ô (ij-1,k) sang 6 (j,k) sẽtính được theo phương trình sau:

ích nước chảy qua mặt tiếp giáp git

thấm dọc theo dong chảy giữa các nút lưới (i,j,k) và

tích bể mặt vng góc với phương dong chảy.

Ayn là khoảng cách giữa các nút lưới (i,k) và (ij)

Tương tự ta có các phương trình cân bằng tính cho các nút lưới lân cận

khác. Dòng chảy chảy qua giữa các nút lưới (4k) và (#1 K) sẽ là:

(jaa Bie)

Gi jet 2k = KR, 1/2. AGAVE Hk aa GBA)

Dong chảy chảy qua các nút lưới (i,j,k) và G1 ,K) sẽ là

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

".Ắ.... 4s

iazajk = KE12,jAj AV Aeiua (3.5)

và từ nút lưới (i-1 j,k) vào (i,j,k) là:

(sx Th jae)

i-2jx SKC¡-1/2,jkÁY,ÂVy (3.6)

an

Dang chảy theo phương thẳng đứng qua nút lưới (i,k) va (ij,ke+1) là:

Nếu chúng ta thay tích số kích thước các bước lưới và hệ số thắm bằng giátrị sức cản thắm nào đó, chẳng hạn như sức cản thấm theo phương nằm ngang từnút lưới (j-I,k) đến (ijk) sẽ là:

CRụjiay=KR, v2,AciAvMAr, 2 639)Trong đó:

CR,¡,;¿: là sức cán thấm trong hàng thứ i, lớp k giữa các nút lưới (1J-l.k)

và (j4)

Tương tự như vậy ta sẽ có các giá trị sức can thấm tương ứng:

uiax=CRi,ax(R, lich) 10)`. GID

Gh y2ja=CCi raja sarhijn) G12)

aijan biểu diễn dòng chay từ nguồn thứ n vào trong nút lưới (i,k)

Fh mực nước của nút (i,j,k)

Pika + dux là các hệ số có thứ nguyên (L’t') và (L’t') tương ứng của

Mua Hija + Fisk 3.16)

Nghiên cứu đẳnh giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bing phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

phương trình.

Sau đây, chúng ta sẽ mô tả một số điều kiện biên có thé được viết dưới

đạng tơng qt như trên: Giả sử có một 6 lưới nhận được cung cấp từ hai nguồn

16 khoan và sông. Đối với nguồn cấp thứ nhất (n=I) là từ lỗ khoan, lưu lượngdong chảy từ lỗ khoan thường độc lập với mực nước lúc đó hệ số p,,„, =0 và

quà, là lưu lượng của lỗ khoan. Lúc này, phương trình (3.16)được viết:

yar = ust G1)

Đối với nguồn cấp thứ hai (n=2), giả sử rằng môi quan hệ giữa tang chứa.

nước và sông thông qua một giá trị sức cản thắm day lòng. Như vậy, lưu lượngdong thẩm giữa sông và nút lưới (i,k) sẽ tỷ lệ với mực nước của 6 lưới và mựcnước trong sơng, hay là:

"ở Ơ G18)

Trong đó:

- Rujy là mực nước trong sông.- CRIV:,x; là giá trị sức cản thắm.“Từ (3.18) suy ra

tuj‡a =-CRIV jiahiys + CRTV,jj2Rjj B19)

'Như vậy thành phần thứ nhất của về phải chính là p,j.2 và thành phần thir

"hai chính 18 qj). trong phương trình (3.16)

Một cách tổng quát. nếu có N nguồn cấp vào trong 6 lưới, lưu lượng tổng là

ER yaad sachin MtCR jaas(hy raha CC aja yar

A¥CVi jen MijacrhijwtCV jarrah asia) Py ahiI+Qij1S3,,3(Ar,AcjAvy)Ahj/At (3.21)

Sai phân gid tri /At ta có:

Ah, ik hia SAN

MO Jy ba tnt en)

Trong đó.

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

tev tạ: thời điểm m và m-1

yj” và bye" là giá trị mực nước của 6 (i,j,k) tại thời điểm m và (m-1).‘Thay phương trình (3.22) vào (3.21) từ bước thời gian t„ ¿ đến ty ta có:

CR.ja2(h,jáchi¡š)+CR¡ j2 jer š=h,jš)+ÈCC,á2jx(ị gir

hịyy)+CC¡sva,x(Ri.1j=hjx) + CV,jxa(h, 4 šehịjx)+CV, jaero(Baj vi

hụy)£Pijchijxi+Qijk= Ssjk(Ar,AeiAve)(ijx”shije”) /(ạ cu»)

Phương trình trên sẽ được viết cho tit cả các 6 có mực nước thay đổi theo

thời gian. Như vậy, ta sẽ lập được một hệ phương trình có số phương trinh bằnglưới. Giải hệ phương trình này với điều kiện ban đầu biết trước mực nước

tại thời điểm tụ, là hy” ta sẽ xác định được mực nước h,,,”. Cứ lần lượt

như vậy, ta có thé xác định được mực nước cho bắt kỳ thời điểm nào.

Hệ phương trình trên được giải bằng phương pháp lặp, người ta tiến hành

chia nhỏ khoảng thời gian (L„...t„) kết qua nhận được là lời giải gần đúng của hệphương trình. Khi thời gian tăng lên thì h sẽ thay đôi. Khi h đạt được sự ôn định(chênh lệch h tính được giữa 2 thời điểm kế cận nhan nhỏ hơn một giá trị chophép) thì mực nước đạt được sự cân bằng động và tại đây kết thúc một bước tính

tốn. Đề phương pháp lặp hội tụ, người ta chọn bước thời gian tăng theo cấp sốnhân, khi đó thừa số I/(ty.1 - tạ) sẽ tiền nhanh tới 0 do đó các tơng có liên quan

én thửa số này hội tụ. Có thé hình dung cách giải hệ phương trình bằng phươngpháp lap như sơ đỏ hình 1.3.

“Trong thực tế, khơng cần thiết phải viết phương trình (3.23) cho tắt cả các 6lưới mà tại những 6 lưới có thé thiết lập các điều kiện biên. Có 3 loại điều kiệnbiên gồm:

- Điều kiện biên loại I là điều kiện biên mực nước được xác định trước (còn

sọi là điều kiện biên Dirichlet). Đó là ơ mà mực nước được xác định trước và

giá trị này không đổi trong suốt bước thời gian tính tốn.

- Điều kiện biên loại II là điều kiện biên dong chảy được xác định trước

(cịn gọi là điều kiện biên Neumann), Đó là các 6 ma lưu lượng dong chảy quabiên được xác định trước trong suốt bước thời gian tính tốn. Trường hợp khơngcó dong chảy thi lưu lượng được xác định bằng không

~ Điều kiện biên loại II] là điều kiện biên lưu lượng trên biên phụ thuộc vào.

mực nước (còn gọi là điều kiện biên Cauchy hoặc biến hỗn hợp). Có một vài

dạng biên loại ILI này như sau:

‘Tuy thuộc vào biên trong thực tế là sông, suối, barie đá cách nước, lượng,

bổ cập, bốc hơi nước ngim, lỗ khoan hút nước... mà người ta mô phỏng trên mô

nh là biên loại I, loại II hoặc loại II

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

ngược. Bài tốn ngược chỉnh lý mơ hình gồm bai tốn ngược ổn định và bài tốn

ngược khơng ổn định. Chat lượng của việc giải bai toán ngược ảnh hưởng trựctiếp đến kết quả của bài toán thuận dự báo,

-+Đánh giá kết quả bài tốn ngược

Mục dich của bài tốn ngược ơn định là sơ bộ chỉnh lý hệ số thấm và các

điều kiện biên. Sau đó dùng kết quả bai tốn ngược khơng ôn định dé chính xáclại điều kiện biên, thông số trên biên và hệ số nha nước.

Kết quả giải bai toán ngược cần phải được đánh giá một cách định lượng.

Mức độ tin cây của bai toán ngược được xác định qua sai số mực nước giữa mơhình và quan trắc thực tế. Mục đích cudi cùng của bài tốn chỉnh lý

hóa giá trị sai số. Có 3 loại sai số để đánh giá sự sai khác mực nước giữa quantrắc và mơ hình là

Sai số trung bình (ME) là sai số trùng

va mực nước mơ hình (h,):

ình giữa mực nước quan trắc (thy)

Nghiên cứu Gin giá trờ lượng khai thắc nước đưới đất bằng phương pháp mơ hình sẽ

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

ME = 1n *(hụ -h,) 3.24)

Trong đó:n là số điểm chỉnh lý

Đại lượng này không được sử dụng rộng rãi để đánh giá sai số bởi vì đôi

khi giá tri sai khác mang dầu âm và dương sẽ loại trừ nhau và cuốt cùng vẫn có

thé dat tri số ME cực tiêu.

tuyệt đối trung bình (MAE) I

mực nước quan trắc và mực nước mơ hình:

trung bình qn phương (RMS) hay là độ lệch chị

á tị trùng bình tuyệt đối giữa hiệu

- Saitheo công thức:

RMS = [1/n Šh„ - h2) ` (326)Sai số MAE và RMS là chỉ tiêu tốt để đánh giá chất lượng của mơ hình.

3.24, Dự báo đánh giá trữ lượng khai thác

“Trong thực tế, mực nước động tại giếng khai thác khi đang bom bao giờ.

cũng lớn hơn mực nước động của ting chứa nước ngay tai vị trí giếng khoan do

xuất hiện "bước nhảy” thủy lực với một khoảng AS. Giá trị AS lớn hay nhỏ phụ

thuộc hoàn toàn vào chất lượng của giếng khai thác (giếng có kết cầu tốt, giếng.mới thì giá trị AS nhỏ, ngược lại giếng kết cầu kém hoặc giếng cũ thì giá trị AS

lớn). Khi sử dụng mơ hình số đẻ dự báo hạ thấp mực nước tại giếng khai thác thìquả hạ thấp mực nước tính tốn trên mơ hình đều có sự sai khác thực tế vìmơ hình chưa giải quyết được vin dé "bước nhảy” thủy lực trong giếng. Do đó

dé khắc phục điểm hạn chế này của mơ hình, khi dự báo hạ thấp mực nước tại

iếng khai thác cho các thời diém trong tương lai chúng tôi lẫy giá trị mực nướcđộng tại giếng trong thời điểm hiện tại cộng với hạ thấp mực nước bổ sung.