CHƯƠNG 1 NGUỒN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THU NƯỚC Mã chương: MH09-01 Giới thiệu 7 Chương nguồn điện và công trình thu nước giới thiệu cho học sinh các loại nguồn nước và công trình thu nước đang sử dụng hiện nay. Mục tiêu - Phân loại được nguồn nước, trình bày được đặc điểm cấu tạo công trình thu nước từ đó so sánh được ưu nhược điểm của các công trình thu nước. - Vận dụng được vào thực tế đưa ra được phương pháp lựa chọn công trình thu nước và sơ đồ hệ thống cấp nước. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ, nghiêm túc nghiên cứu tài liệu.
Nội dung chính 1 Nguồn cung cấp nước 1.1 Nguồn nước ngầm 1.1 Theo độ sâu: Nước ngầm mạch nông: Nằm ngay trong tầng đất trên mặt. Đây là loại nước ngầm không áp.Lưu lượng, nhiệt độ và các tính chất khác của nó chịu ảnh hưởng nhiều của môi trờng bên ngoài.Mực nước nằm ở độ sâu nhỏ so với mặt đất và thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết. Độ dao động mực nước, giữa các mùa khá lớn (khoảng 24m) và có thể chịu ảnh hưởng của sông suối, bão lũ. Loại nước ngầm này có thể sử dụng vào mục đích cấp nước.
Nước ngầm ở độ sâu trung bình: Nằm ở độ sâu không lớn so với mặt đất, thường là nước ngầm không áp, đôi khi có áp cục bộ. Tính chất của loại nước ngầm này tương tự nước ngầm mạch nông nhưng chất lượng tốt hơn.Nó thường được sử dụng để cấp nước. Nước ngầm mạch sâu: Nằm trong các tầng chứa nước, giữa các tầng cản nước. Đây là loại nước ngầm có áp.Ưu điểm của loại nước ngầm này so với hai loại trên là lưu lượng, nhiệt độ và các tính chất khác tương đối ổn định.Do nằm sâu và được bảo vệ với các tầng cản nước nên nó ít chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài.
Nước ngầm mạch sâu thường có lưu lượng lớn, ổn định, chất lượng tốt nên được sử dụng rộng rãi trong cấp nước.2 Theo áp lực nước: Nước ngầm không áp: Tồn tại trong tầng chứa nước nằm trên tầng cản nước đầu tiên phía trên dòng thấm giới hạn bởi mặt tự do và áp suất tại mọi điểm trên mặt tự do này đều như nhau (thường là áp suất khí quyển). Nước ngầm không áp thường nằm ở độ sâu không lớn nên chất lượng nước không được tốt. Nước ngầm có áp: Nằm trong tầng chứa nước kẹp giữa hai tầng cản nước hoặc tầng bán thấm. Tưrờng hợp sau còn gọi là tầng chứa nước bán áp.Nước ngầm 8 ở tầng chứa nước bán áp có sự bổ cập từ tầng chứa nước ở phía trên nên có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm của tầng này.
Tuỳ thuộc vào độ dốc thuỷ lực của tầng chứa nước mà áp lực của nước ngầm ở những vị trí khác nhau sẽ khác nhau.Nước ngầm có áp thường nằm ở độ sâu tương đối lớn nên đã được lọc sơ bộ khi thấm qua các lớp đất và chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài. Do vậy chất lượng nói chung là tốt hơn so với nước ngầm không áp.2 Nguồn nước mặt Nước mặt là loại nguồn nước tồn tại lộ thiên trên mặt đất như nước sông, suối, hồ, đầm… nguồn bổ cập cho nước mặt là nước mưa và trong một số trường hợp cả nước ngầm.Nguồn nước mặt của nước ta rất phong phú và được phân bố ở khắp mọi nơi.Đây là loại nguồn nước quan trọng được sử dụng vào mục đích cấp nước.1 Nước sông: Nước sônglà loại nước mặt chủ yếu để cung cấp nước. *Ưu điểm:Trữ lượng lớn có khả năng cung cấp cho các đối tượng dùng nước cho trước mắt và tương lai. Dễ thăm dũ và khai thỏc.
Độ cứng và hàm lượng sắt nhỏ. *Nhược điểm:Thay đổi lớn theo mùa về độ đục, lưu lượng, mức nước và nhiệt độ. Hàm lượng cặn cao (về mùa lũ) độ nhiễm bẩn về vi trùng lớn, dễ bị nhiễm bẩn bởi nước thải do đú giỏ thành xử lý đắt. Để đảm bảo sử dụng nguồn nước lâu dài cần phải co chiến lược sử dụng hợp lý và biện pháp bảo vệ nguồn nước mặt.
Đặc điểm của nước sông: Giữa các mùa có sự chênh lệch tương đối lớn về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn và nhiệt độ nước. Hàm lượng muối khoáng và sắt nhỏ nên rất thích hợp khi sử dụng cho công nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện. Độ đục cao nên việc xử lý phức tạp và tốn kém. Nước sông cũng chính là nguồn tiếp nhận nước mưa và các loại nước thải, n- ước xả.Vì vậy, nó chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường bên ngòai.So với nước ngầm, nước mặt thường có độ nhiễm bẩn cao hơn.2 Nước suối: Ở miền núi, nước suối cũng là nguồn nước cấp quan trọng.
Đặc điểm nổi bật của nguồn nước suối là không ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc dòng chẩy giữa mùa lũ và mùa kiệt. Về mùa lũ , nước suối thường đục, cuốn theo nhiều cây khô, củi mục, cát, sỏi, và thường có những dao động đột biến về mức nước và vận tốc dòng chẩy. 9 Mùa khô nước suối lại rất trong nhưng mực nước lại thấp. Nhiều khi mực nớc lại thấp quá mức, không đủ độ sâu cần thiết để thu nước.
Nếu sử dụng nước suối để cấp nước cần có biện pháp dự trữ, nâng cao mực nước và bảo vệ công trình thu hợp lý.3 Nguồn nước mưa Nguồn nước cấp cho đối tượng nhỏ, chủ yếu cho từng gia đình ở những vùng thiếu nước ngọt như một số vùng ở miền núi phia Bắc, vùng đồng bằng sông cửu Long, hải đảo, biên phòng thiếu nước ngọt… Nước mưa tương đối sạch, nhưng cũng bị nhiễm bẩn do rơi qua không khí ở khu công nghiệp hoặc đô thị, rơi qua mái nhà.mang theo bụi và các chất bẩn khác. Chú ý: Nước mưa thiếu các muối khoáng cần thiết cho sự phát triển cơ thể con người và súc vật. 2 Công trình thu nước ngầm 2.1 Giếng khơi Giếng khơi là một công trình thu nước ngầm mạch nông, thường là không áp, đôi khi có áp lực yếu. Lưu lượng nước được thu từ tầng chứa vào giếng khơi th- ường nhỏ.
Vì vậy nó chỉ được áp dụng cho các điểm dùng nước nhỏ hoặc các hộ gia đình giêng lẻ. Trước đây giếng khơi được sử dụng rộng rãi cho các vùng ở xa thành phố nhưng ngày nay nó đang được thay thế bằng các giếng khoan tay cỡ nhỏ có nhiều ưu điểm hơn. Giếng khoan thường được xây dựng bằng phương pháp đánh tụt toàn khối, thi công theo phương pháp thủ công, độ sâu giếng từ 20m trở lại. Giếng thường được xây dựng theo dạng hình trụ tròn.Có thể sử dụng mặt bằng hình vuông.
Vật liệu xây dựng giếng có thể là gạch hoặc bê tông. Sơ đồ cấu tạo của giếng khơi theo hình. Nước thu vào giếng có thể từ đáy, từ thành bên hoặc cả đáy và thành bên. Trong một số trường hợp, để tăng lưu lượng giếng có thể sử dụng thêm các nhánh thu nước hình nan quạt.
10 1- Tầng lọc đáy giếng 2- Đế giếng 3- Nền giếng 4- Lớp đất sét bảo vệ 5- Khe thu nước Do hạn chế về độ sâu nên giếng khơi thường là loại giếng không hoàn chỉnh. Tầng lọc đáy giếng gồm ba hoặc bốn lớp cát sỏi.Chiều dày mỗi lớp tối thiểu 100mm. Dới cùng là lớp cát, trên là lớp sỏi chèn. Cỡ sỏi lớn dần theo chiều từ dới lên trên sao cho đường kính tương đương của lớp trên cùng.
Nếu thu nước từ thành bên thì thành bên phải nằm trong tầng chứa nước và có các khe thu nước. Có thể sử dụng phần thu nước ở thành bên và tầng lọc đáy bằng bê tông xốp. Nền giếng cần bố trí dốc, thoát nước.Xung quanh giếng chèn sét. Rộng khoảng 0,5m và sâu từ 1,5 2m.
Miệng giếng cần cao hơn nền tối thiểu 0,7m, có nắp che và có lỗ thông hơi.Chiều sâu giếng cần chọn sao cho độ sâu mức nước thấp nhất trong giếng phải trên 1m. Đường kính giếng được xác định phụ thuộc vào lưu lượng cần thu, tính chất của tầng nước, cách thu nước, loại thiết bị bơm đặt trong giếng và biện pháp thi công, thường thì đường kính giếng không nên chọn quá 3 - 4m. Nếu đường kính tính ra lớn, nên dùng nhóm giếng. Việc tính toán giếng khơi là xác định số lượng giếng, đường kính giếng, độ sâu giếng theo lưu lượng yêu cầu với điều kiện độ hạ mực nước trong giếng khi bơm không vợt quá độ hạ mực nước cho phép.
Nếu khoảng cách từ đáy giếng đến tầng cản nước lớn hơn đường kính giếng khi thu nước từ đáy, lưu lượng giếng có thể xác định theo công thức V.Babusk 2KSr Q r R (1 1,181g ) 2 T 4H r: Bán kính trong của giếng K: Hệ số thấm 11 S: Độ hạ mực nước trong giếng khi bơm R: Bán kính ảnh hưởng T: Khoảng cách từ đáy giếng đến tầng cản nước H: Chiều sâu mực nước tĩnh tính đến đáy cách thủy Nếu H và T rất lớn thì có thể bỏ qua vế phải của mẫu số. Khi T > 10r và R < 10H có thể tính lu lợng giếng theo công thức: Q 4 KSr Khi lấy nước qua thành bên có thể sử dụng công thức tương tự như với giếng khoan không hoàn chỉnh không áp: KS 2( H T ) S Q 1,36 R lg r Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các công thức khác đã trình bày trong phần tính toán giếng khoan để tính giếng khơi. Khi thu nước từ đáy: Q1=F1V1 Khi thu nước từ thành bên: Q2=F2V2 Khi thu níc tõ ®¸y vµ thµnh bªn: Q=Q1+ Q2 2.1 Phân loại, sơ đồ cấu tạo phạm vị ứng dụng 2.1 Phân loại 12 Hình a là giếng khoan hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng được khoan đến tầng cản nước đầu tiên. Hình b là giếng khoan không hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm không áp, đáy giếng nằm cao hơn tầng cản nước.
Hình c là giếng khoan hoàn chỉnh, khai thác nước ngầm có áp. Hình d là giếng khoan không hoàn chỉnh khai thác nước ngầm có áp.2 Sơ đồ cấu tạo Cửa giếng hay còn gọi là miệng giếng: Miệng giếng đặt cao hơn sàn nhà trạm ít nhất là 0,3m. Phần cổ giếng bên ngoài thường được chèn xi măng để tránh nước từ phía trên thấm theo cổ giếng xuống. Miệng giếng được đậy kín khi khai thác.
13 Ống vách để gia cố, bảo vệ giếng, tránh sạt lở thành giếng trong quá trình khai thác và ngăn không cho nước chất lượng xấu từ phía trên chảy vào trong giếng. Phần ống vách cũng là nơi để lắp đặt máy bơm, ống vách thường dùng vật liệu thép đen. Ống gồm nhiều đoạn được nối lại với nhau. Chiều dày thành ống từ 7 12mm.