Mở đầu: Nguồn nước Nước là nhu cầu tất yếu của mọi sinh vật. Hàng ngày trung bình mọi người cần từ 3-10 lít đáp ứng cho nhu cầu ăn uống và sinh hoạt hằng ngày. Trong sinh hoạt nước cấp dùng đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ăn uống, vệ sinh, hoạt động giải trí, hoạt động công cộng như cứu hỏa, phun nước, tưới đường…còn trong công nghiệp, nước cấp được dùng cho quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nước giải khát, rượu… Hầu như mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như là một nguồn nguyên liệu không gì thay thế được trong sản xuất. Tùy thuộc vào mức độ phát triền công nghiệp và mức sinh hoạt cao thấp của mọi cộng đồng mà nhu cầu về nước cấp với số lượng và chất lượng khác nhau.
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số nguồn nước càng ngày bị ô nhiễm và cạn kiệt. … Vì thế con người cần phải biết cách xử lý các nguồn nước cấp đề đáp ứng cả về chất lượng lẫn số lượng cho sinh hoạt hằng ngày và sản xuất công nghiệp. Nguồn nước sử dụng cho các trạm xử lý nước cấp. + Lựa chọn nguồn nước - Chọn nguồn nước phải căn cứ theo tài liệu khảo sát với thời gian tối thiểu là 5 năm, dựa trên các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt, nước ngầm phục vụ hệ thống cấp nước sinh hoạt.
- Ưu tiên lựa chọn loại nguồn nước có chất lượng tốt, thuận lợi cho quá trình xử lý, giá thành xử lý nước nhỏ. - Khi trữ lượng của một nguồn nước không đủ thì được phép sử dụng nhiều nguồn nước cho một hệ thống cấp nước. - Nguồn nước được lựa chọn để khai thác phải được sự cho phép của cơ quan Nhà nước quản lý nguồn nước bao gồm:. + Nguồn nước mặt -Tồn tại trên mặt đất, bao gồm: 7 • Nước sông : chủ yếu cho cấp nước.
Giữa các mùa có sự chênh lệch nhau về mực nước, lưu lượng, SS, nhiệt độ. Hàm lượng muối nhỏ à rất thích hợp cho công nghiệp giấy, dệt, điện. SS cao và xử lý phức tạp. • Nước hồ đầm Lưu lượng khai thác phải phù hợp với quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước; không làm thay đổi các đặc trưng thủy văn hoặc dòng chảy.
- Nếu khai thác nước sông, suối thì vị trí khai thác phải nằm ở phía thượng lưu so với khu vực dùng nước. - Tài liệu thủy văn phải là tài liệu tích lũy nhiều năm (tối thiểu là 10 năm). - Chất lượng nước thô từ nguồn cung cấp phải đạt tiêu chuẩn nguồn nước loại A. - Nếu có nhiều loại nguồn nước mặt tương đương nhau, cần ưu tiên theo thứ tự: nước sông, nước hồ, nước suối hoặc tiến hành so sánh kinh tế - kỹ thuật.
+ Nguồn nước ngầm - Phải có đầy đủ tài liệu địa chất, địa chất thủy văn của khu vực khoan giếng, của toàn bộ vùng bổ cập và nguồn bổ cập; tài liệu về các mục đích sử dụng khác khi cùng khai thác nước ngầm trong một tầng chứa nước. - Nếu có nhiều tầng chứa nước thì phải ưu tiên lựa chọn tầng chứa nước có áp, chất lượng tốt, chiều dày lớn, trữ lượng lớn. - Lưu lượng khai thác không được vượt quá trữ lượng cho phép. Sơ đồ hình thành nước ngầm 1.
Tầng ngậm nước không áp. Tầng ngậm nước có áp.Tầng ngậm nước có áp trung gian. Sông Theo vị trí tồn tại so với mặt đất nước ngầm được chia ra: 8 Nước ngầm mạch nông: nước không có áp, khoảng dao động mạch nước (2-4m) có thể dùng cho cấp nước. Nước ngầm ở độ sâu trung bình: thường là nước ngầm không có áp.
Chất lượng tốt. Nước ngâm mạch sâu: giữa các tầng cản, nước có áp, lưu lượng, chất lượng ổng định và được sử dụng rộng rãi. Theo áp lực: Nước ngầm không có áp : độ sâu cạn, ở trên mặt tự do thì áp suất như nhau. Nước ngầm có áp : giữa hai tầng cản nước, áp lực ở các vị trí khác nhau sẽ khác nhau.
* Ưu điểm -Nước ngầm là tài nguyên thường xuyên, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như hạn hán. -Chất lượng nước tương đối ổn định, ít bị biến động theo mùa như nước mặt. -Chủ động hơn trong vấn đề cấp nước cho các vùng hẻo lánh, dân cư thưa, nhất là trong hoàn cảnh hiện nay bởi vì nước ngầm có thể khai thác với nhiều công suất khác nhau. -Để khai thác nước ngầm có thể sử dụng các thiềt bị điện như bơm ly tâm, máy nén khí, bơm nhúng chìm hoặc các thiết bị không cần điện như các loại bơm tay.
Ngoài ra nước ngầm còn đươc khai thác tập trung tại các nhà máy nuớc ngầm, các xí nghiệp, hoặc khai thác phân tán tại các hộ dân cư. Đây là ưu điểm nổi bật của nước ngầm trong vấn đề cấp nước nông thôn. - Giá thành xử lý nước ngầm nhìn chung rẻ hơn so với nước mặt. * Nhược điểm - Một số nguồn nước ngầm ở tầng sâu được hình thành từ hàng trăm, hàng nghìn năm và ngày nay nhận được rất ít sự bổ cập từ nước mưa.
Và tầng nước này nói chung không thể tái tạo hoặc khả năng tái tạo rất hạn chế. Do vậy trong tương lai cần phải tìm nguồn nước khác thay thế khi các tầng nước này bị cạn kiệt. -Việc khai thác nước ngầm với qui mô và nhịp điệu quá cao cũng sẽ làm cho hàm lượng muối trong nước tăng lên từ đó dẫn đến việc tăng chi phí cho việc xử lý nước trước khi đưa vào sử dụng. - Khai thác nước ngầm với nhịp điệu cao sẽ làm cho mực nước ngầm hạ thấp xuống, một mặt làm cho quá trinh nhiễm mặn tăng lên, mặt khác làm cho nền đất bị võng xuống gây hư hại các công trình xây dựng-một trong các nguyên nhân gây hiện tượng lún sụt đất.
- Khai thác nước ngầm một cách bừa bãi cũng dễ dẫn tới tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm. Công trình thu nước ngầm 1. Phân loại công trình thu nước ngầm - Giếng khoan ( hoàn chỉnh và không hoàn chỉnh) - Giếng khơi - Đường hầm thu nước - Công trình thu nước mạch lộ thiên - Công trình thu nước thấm 1. Phân loại giếng khoan.
Giếng khoan : Các loại giếng khoan : 10 a, Nước không có áp hoàn chỉnh. b, Nước không áp không hoàn chỉnh. c, Nước có áp hoàn chỉnh. d, Nước có áp không hoàn chỉnh.
Sơ đồ cấu tạo giếng khoan 1. Xác định kích thước ống lọc a. Ống lọc khoan lỗ • Ống gang, thép khoan lỗ • D= 10-25mm • Tỷ lệ S lọc = 25 -35% ống lọc 11 b. Ống cắt khe • Ống thép • Khe hình chữnhật • Dài = 20-200mm • Rộng 2,5 – 15mm Ống lọc loại quấn dây: Là ống khoan lỗ hoặc cắt khe 12 c.
Chọn kiểu ống lọc: Tuỳ thuộc vào cấu tạo của tầng chứa nước: • Nham thạch cứng, ổn định, không đất cát : không cần sử dụng ống lọc. • Nham thạch nữa cứng, không ổ định, đá dăm cỡ 10- 50mm 50% – Ông khoan lỗ :10-25 mm – Ông khe dọc, a x b =150 x 10 (hoặc 250 x 15) – Ông khung xương( các thanh sắt đan vào nhau) 200 x 12 mm • Sỏi, đá dăm: ống khoan lỗ hoặc dây quấn, ống dọc có gờ nổi hoặc theo cửa sổ. • Cát thô cỡ hạt : ống khoan lổ… d. Xác định kích thước ống lọc: - Lưu lượng giếng : Q = p.v • Chiều dài thực tế Ltt = L – 2 (0.5-1m) • v luôn ở trạng thái chảy tầng : v= K.I Trong đó: – K: hệ số thấm – I: Gradien áp lực I Quan hệ I và K : I= 60 K-2/3 Vậy v = 60.
√ – K lấy theo thực nghiệm phụ thuộc tầng chứa nước. 13 • Cát trung :10-25 • Cát thô :25-75 • Cát thô pha sỏi :50 – 100 • Sỏi pha cát thô :75-150 • Sỏi pha cát hạt lớn :100-200 • Cuội sỏi :200-300. Chèn sỏi ống lọc: - Bề dày lớp sỏi: 75 mm, yêu cầu : – K lớn – V chảy vào giếng nhỏ. – Bền với các hợp chất – Sỏi thạch anh.
- Khi chọn sỏi cần : – Xác định cỡ hạt tầng chứa, chọn 70% cỡ hạt giữ lại trên sàng. Lấy cỡ hạt nhân với: » 4 : mịn, đồng nhất. » 5 : thô, không đồng nhất. » 6: thô, không đồng nhất nhiều.
– Chọn ống lọc giữ lại được 90% sỏi chèn. Tổn thất mực nước qua ống lọc: Abramốp :. Trong đó: + Q: lưu lượng khai thác (m3/ngay) + S: độ hạ mực nước khi bơm (m) + a: hệ số phụ thuộc vào kích cỡ ống lọc. • a= 6-8 : ống khoan lỗ • a=15-20 : ống bọc lưới • a= 20-25 : ống bọc sỏi + w: diện tích xung quanh ống lọc + Quan hệ S và Q: • S = a Q + bQ2 • S = p Qm 14 • Q= a + b lgS a, b, p, m, a, b : xác định nhờ thực nghiệm mỗi lần bơm giếng.
Tính toán giếng khoan. Sơ đồ tính toán giếng khoan Các bước cơ bản trong thiết kế giếng khoan: - Dựa vào tài liệu khoan thăm dò, tài liệu địa chất thủy văn thu thập các thông tin cơ bản và thông tin yêu cầu - Chọn tầng chứa nước, độ sâu khai thác. - Chọn kiểu ống lọc - Từ lưu lượng yêu cầu sẽ xác định số lượng hay qui mô giếng. - Xác định thông số hạng mục trong thiết kế giếng khoan.
- Xác định lại khả năng cấp nước sau khi thi công xong. - Thiết kế phần cách ly và bảo vệ. Tính giếng khoan hoàn chỉnh: a1. Giếng khoan hoàn chỉnh thu nước không áp Trường hợp chuyển động ổn định Q=1,36xKxSx(2H-S)/lgR/r Q: Lưu lượng khai thác của giếng ( m3/ngày) K: Hệ số thẩm của tầng chứa ( m/ngày) 15 S: Độ hạ mực nước trong giếng hoàn chỉnh (m) H: Độ sâu mực nước tĩnh đến đáy cách thủy của tầng chứa nước khi bơm (m) R: Bán kính ảnh hưởng xác định bằng khoảng cách từ tâm giếng tới rìa mặt ảnh hưởng (m) r: Bán kính ống lọc (m) a2.
Giếng khoan hoàn chỉnh thu nước ngầm có áp: Q=2,73xKxmxS/lgR/r Q: Lưu lượng khai thác của giếng (m3/ngày) K: Hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ngày) m: Chiều dày tầng chứa nước (m) S=H-h: Độ hạ mực nước trong giếng khi bơm (m) H: Độ sâu mực nước tĩnh tính đến đáy của tầng chứa (m) h: Độ sâu mực nước động trong giếng (m) R: Bán kính ảnh hưởng xác định bằng khoảng cách từ tâm giếng tới rìa mặt ảnh hưởng (m) r: Bán kính ống lọc (m) b.