Xác định thông số địa chất thủy văn bằng phương pháp thực nghiệm bơm hút nước dưới đất (pumping test) tại khu công nghiệp Trà Nóc - thành phố Cần Thơ: Kết quả sơ bộ

- XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM BƠM HÚT NƯỚC DƯỚI ĐẤT (PUMPING TEST) TẠI.
- KHU CÔNG NGHIỆP TRÀ NÓC - THÀNH PHỐ CẦN THƠ: KẾT QUẢ SƠ BỘ Lê Văn Phát 1 , Trần Minh Thuận 2 và Trần Văn Tỷ 2.
- Cao độ mực nước NDĐ, KCN Trà Nóc, phương pháp Theis, tầng chứa nước Pleistocene, thông số địa chất thủy văn Keywords:.
- Nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp thực nghiệm bơm hút nước dưới đất (NDĐ) (pumping test) tại khu công nghiệp Trà Nóc, thành phố Cần Thơ nhằm xác định sự thay đổi mực nước trong giếng quan trắc theo thời gian.
- từ đó xác định các thông số địa chất thủy văn (ĐCTV) cơ bản của tầng chứa nước Pleistocene giữa trên (qp 2-3 ) như hệ số thấm (K), hệ số dẫn nước (T), hệ số nhã nước (S), chiều dầy tầng chứa nước (D).
- (ii) Bố trí thực nghiệm giếng bơm hút nước để đo mực nước NDĐ tại giếng quan sát trong suốt thời gian bơm.
- Kết quả tính toán sẽ xác định các thông số ĐCTV (K, T, S và D) tại vùng nghiên cứu theo phương pháp Theis.
- Kết quả này là cơ sở dữ liệu lập mô hình mô phỏng động thái NDĐ phục vụ cho quản lý và dự báo trữ lượng khai thác NDĐ.
- Kết quả bơm thí nghiệm tại tầng chứa nước qp 2-3 xác định được hệ số thấm K = 3,465 m/giờ, hệ số nhả nước đàn hồi S = 0,003, hệ số dẫn nước T = 242,6 m 2 /ngày, chiều dày tầng chứa nước D = 70 m.
- Kết quả nghiên cứu cũng là cơ sở để so sánh và hiệu chỉnh thông số ĐCTV thứ cấp để có dữ liệu đạt độ tin cậy cao phục vụ việc lập mô hình dòng chảy NDĐ..
- Xác định thông số địa chất thủy văn bằng phương pháp thực nghiệm bơm hút nước dưới đất (pumping test) tại khu công nghiệp Trà Nóc - thành phố Cần Thơ: Kết quả sơ bộ.
- Xác định các thông số địa chất thủy văn (ĐCTV) là một trong những nhiệm vụ quan trọng của động lực học nước dưới đất (NDĐ).
- Các thông số ĐCTV chính của vỉa chứa nước bao gồm hệ số thấm (K), hệ số dẫn nước (T), hệ số nhả nước (S), chiều dầy tầng chứa nước (D)… Chúng có thể có được khi tiến hành các thí nghiệm hiện trường (Nguyễn Việt Kỳ và Đậu Văn Ngọ, 2013).
- Kết quả của thí nghiệm phục vụ cho việc xây dựng các công trình công nghiệp, dân dụng, thủy lợi, cấp nước, bổ sung nhân tạo trữ lượng NDĐ, đánh giá tác động môi trường khi khai thác NDĐ… Tùy thuộc vào sơ đồ và động thái vận động của NDĐ, điều kiện tiến hành và mục đích của thí nghiệm, công tác thí nghiệm được chia ra những dạng khác nhau như: hút nước thí nghiệm, ép nước và đổ nước, thấm hố đào (Nguyễn Việt Kỳ và ctv., 2006).
- Trong nghiên cứu này, áp dụng dạng bơm hút nước thí nghiệm là một giếng nước ngầm được bơm hút nước với một lưu lượng không đổi và quan sát sự thay đổi mực nước ngầm quanh giếng từ các giếng quan trắc để xác định các thông số ĐCTV, xác định quan hệ giữa lưu lượng bơm và mực nước thay đổi trong giếng khoan (Ngô Xuân Trường và ctv., 2004).
- Đây là công tác thí nghiệm.
- được áp dụng trong nghiên cứu này để xác định các thông số ĐCTV cơ bản của tầng chứa nước Pleistocene giữa trên (qp 2-3 ) tại khu công nghiệp (KCN) Trà Nóc 1, phường Trà Nóc, quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ (TPCT)..
- 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Khu vực nghiên cứu.
- Thí nghiệm bơm hút nước hiện trường được thực hiện tại Công ty Trách nhiệm hữu hạn Công nghiệp thực phẩm PATAYA (công ty), nằm trong KCN Trà Nóc 1, khu có diện tích 130,8 ha nằm cách trung tâm thành phố khoảng 10 km về phía Bắc, trên quốc lộ 91 đi các tỉnh An Giang, Kiên Giang và dọc bờ sông Hậu.
- Hình 1: Vị trí giếng khoan bơm hút nước thí nghiệm.
- Hình 2: Sơ đồ bố trí bơm hút nước thí nghiệm 2.2 Phương pháp nghiên cứu.
- Các phương pháp sau được sử dụng trong nghiên cứu: (i) Thu thập tài liệu, số liệu (ii) Thực.
- hiện thí nghiệm bơm hút nước ngoài hiện trường;.
- (iii) Xử lý và phân tích số liệu..
- Tiến trình nghiên cứu được thực hiện như Hình 3..
- Mục tiêu nghiên cứu.
- Hiểu rõ đặc điểm địa chất thủy văn (ĐCTV) của khu vực nghiên cứu..
- Thu thập tài liệu, số liệu.
- Thu thập tài liệu ĐCTV của vùng nghiên cứu, số liệu đo quan trắc mực NDĐ từ công ty có giếng bơm nước..
- Thực hiện bơm hút nước hiện trường..
- Phân tích và xử lý số liệu.
- Sử dụng phần mềm Microsoft Excel tính giá trị các thông số ĐCTV..
- Kết quả và đề xuất.
- Xác định các thông số ĐCTV (K, T, S, D) của tầng chứa nước Pleistocen (qp 2-3.
- 2.2.1 Thu thập tài liệu, số liệu.
- Lược khảo các tài liệu từ các bài báo trong nước, các báo cáo khoa học trong các kỷ yếu có liên quan đến vùng nghiên cứu, nội dung nghiên cứu và thu thập tài liệu, số liệu về ĐCTV của công ty thực hiện bơm hút nước thí nghiệm.
- Tiến hành bơm hút nước ngoài hiện trường ghi nhận số đo mực NDĐ theo thời gian bơm, tính bằng phút..
- 2.2.2 Đo mực nước thí nghiệm.
- Trước khi tiến hành bơm nước thí nghiệm, đo mực nước tĩnh của tầng chứa nước là chiều sâu đo được từ bề mặt đất đến bề mặt nước trong giếng khoan.
- Tiến hành bơm với lưu lượng không đổi (Q.
- bơm, đo mực nước động là chiều sâu đo được từ bề mặt đất đến bề mặt nước trong giếng bơm, với tần suất 5 phút/lần đo (t, phút) và ghi nhận sự chênh lệch mực nước của mỗi lần đo gọi là độ hạ thấp mực nước (s, cm).
- Thí nghiệm bơm được hoàn tất khi mực nước động đo được không giảm và có xu hướng hồi phục.
- Dụng cụ đo mực nước được thiết kế bằng cuộn dây đo có tay quay.
- Số đọc là chiều dài tính từ đỉnh đầu dây chạm đến mực nước đến khi nghe được tiếng beep (Hình 4)..
- Hình 4: Dụng cụ đo và công tác đo mực nước tại giếng bơm thí nghiệm 2.2.3 Xử lý và phân tích số liệu.
- Các số liệu thí nghiệm bơm hút nước được tính toán theo phương pháp Theis.
- Phương pháp này được áp dụng năm 1935, do C.V.
- Đây gọi là phương trình Theis (hay còn gọi là phương trình không cân bằng), trong đó:.
- Q: lưu lượng bơm, m 3 /ngày.
- h o: chiều cao cột nước trước khi bơm, tính từ đáy tầng chứa nước đến mặt áp lực trước khi bơm, m.
- T: hệ số dẫn nước, m 2 /ngày.
- t: thời gian bơm (phút hoặc giờ).
- S: hệ số nhã nước đàn hồi.
- s: độ hạ thấp mực nước ngầm (m)..
- Xử lý và phân tích số liệu đo được từ thí nghiệm bơm (số liệu đo mực NDĐ) bằng phần mềm Microsoft Excel theo phương pháp đồ giải như sau:.
- Từ phương trình: 2 4 u r S.
- Theis đã đưa ra cách giải phương trình theo phương pháp đồ giải, các bước giải như sau:.
- Hình 5: Đường cong chuẩn Theis cho tầng chứa nước áp lực.
- Bước 2: Trên giấy logarit khác cùng tỷ lệ với giữa độ hạ thấp mực nước ngầm (s) và theo thời.
- Có lưu lượng bơm, W(u) và (s) sẽ tìm được (T), (K), (S)..
- 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm địa chất thủy văn vùng nghiên cứu.
- Dựa vào kết quả khoan thăm dò trong Đề án khai thác NDĐ của công ty do Liên đoàn Địa chất thủy văn-Địa chất công trình 804 thực hiện, tồn tại các phân vị chứa nước như sau:.
- 3.1.1 Phức hệ chứa nước lỗ hổng Holocen Phức hệ chứa nước này nằm lộ trên bề mặt và phân bố rộng khắp trên toàn bộ vùng nghiên cứu..
- Khả năng chứa nước của phức hệ này rất kém do được cấu tạo chủ yếu bằng các lớp hạt mịn.
- Lưu lượng nước thường nhỏ hơn 0,1 l/s.
- Về động thái mực nước và chất lượng nước luôn thay đổi theo mùa do liên quan mật thiết với nước trên mặt.
- trong việc nghiên cứu sử dụng với mục đích cấp nước..
- 3.1.2 Tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocene Tầng chứa nước này không lộ ra trên bề mặt, nhưng phân bố rộng khắp trong toàn vùng ở dưới sâu và nằm kề ngay dưới tầng Holocene, phân bố đến độ sâu 169-180 m..
- Tầng chứa nước là các lớp cát hạt mịn đến trung thô lẫn nhiều sạn sỏi thạch anh, đôi chỗ xen kẹp các lớp bột, sét.
- Bề dày trung bình của đất đá chứa nước khoảng 50-70 m..
- Khả năng chứa nước của tầng này khá phong phú.
- Các lỗ khoan thăm dò khi bơm thí nghiệm thường có tỷ lưu lượng 0,5-1,0 l/sm với mực nước hạ thấp 11,2-20,2 m.
- Kết quả bơm nước thí nghiệm và phân tích thành phần hóa học nước tại lỗ khoan khai thác của công ty như sau: Hàm lượng thí nghiệm đạt 21,3 l/s ứng với mực nước hạ thấp 8,62 m.
- tỷ lưu lượng 2,47 l/sm.
- Hình 6: Thiết đồ thực tế lỗ khoan thí nghiệm bơm hút nước (Nguồn: Công ty Trách nhiệm hữu hạn Công nghiệp thực phẩm PATAYA, 1999).
- 3.2 Kết quả bơm hút nước thí nghiệm được tính toán theo phương pháp Theis.
- 3.2.1 Kết quả tính toán.
- Từ số liệu bơm hút nước thí nghiệm hiện trường theo Bảng 3, vẽ đồ thị đường cong quan hệ giữa độ hạ thấp mực nước (s) với thời gian bơm hút nước (t) trên giấy logarit bằng phần mềm Excel (Hình 7) và dịch chuyển đường cong quan hệ (s~t) trùng với đường cong chuẩn Theis khi các trục đứng và ngang song song nhau để chọn điểm trùng.
- khớp như đã trình bày trong phần phương pháp nghiên cứu (Hình 8)..
- Có lưu lượng bơm, W(u) và s, tìm được T theo công thức (3).
- Có T và độ dày tầng chứa nước D, tìm được hệ số thấm K.
- Có T, u, t, và r, tìm được hệ số phóng thích nước đàn hồi S theo công thức (2).
- Bảng 2: Tài liệu lỗ khoan bơm hút nước thí nghiệm Giếng.
- Bề dày tầng chứa nước (m).
- Lưu lượng bơm thí nghiệm (m 3 /giờ).
- Bảng 3: Số liệu bơm hút nước thí nghiệm hiện trường.
- Số lần đo Thời gian bơm hút nước (t, phút) Độ hạ thấp mực nước ngầm (s, cm).
- Hình 7: Đường cong quan hệ giữa độ hạ thấp mực nước và thời gian bơm (s~t).
- 4,04, độ hạ thấp mực nước (s.
- 5,3cm, thời gian bơm hút.
- Từ đây, tính được giá trị các thông số ĐCTV theo Bảng 4..
- Bảng 4: Giá trị các thông số ĐCTV.
- Qua kết quả nghiên cứu và bơm hút nước thí nghiệm hiện trường đã làm sáng tỏ đặc điểm ĐCTV trong vùng nghiên cứu, thí nghiệm được thực hiện tại tầng chứa nước có áp (Pleistocene qp 2-3.
- đây là tầng chứa nước được khai thác phổ biến nhất trong KCN Trà Nóc (Nguyễn Thị Thùy Trang và ctv., 2014).
- Bơm hút nước thí nghiệm là một dạng thí nghiệm ĐCTV phổ biến nhất nhằm mục đích xác định các thông số ĐCTV khác nhau theo phương trình vận động không cân bằng hay gọi là phương trình Theis.
- Từ số liệu hút nước thí nghiệm với thời gian thí nghiệm 75 phút, lưu lượng bơm không đổi 40 m 3 /giờ, lỗ khoan quan sát, tính toán được hệ số thấm K = 3,465 m/giờ, hệ số dẫn nước T = 242,6 m 2 /giờ, hệ số nhã nước đàn hồi S = 0,003.
- Với thí nghiệm trong nghiên cứu này điều kiện được lựa chọn là dòng chảy không ổn định có áp, được thí nghiệm trong thời gian ngắn với lưu lượng bơm ổn định và phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao.
- Kết quả này sẽ so sánh với số liệu thứ cấp thu thập được qua các tài liệu nghiên cứu trước đây, sẽ hiệu chỉnh phù hợp làm cơ sở phục vụ mô hình dòng chảy NDĐ..
- Trên thực tế do môi trường thấm phức tạp nên cần tiếp tục nghiên cứu và thực hiện bơm hút thí nghiệm hiện trường trên quy mô lớn hơn và có nhiều lỗ khoan quan sát để có sự hiệu chỉnh các thông số ĐCTV chính xác, đạt kết quả tốt hơn..
- Hướng dẫn thực hành địa chất thủy văn