chương 1: Sau khi học xong chương này, sinh viên nắm được - Tổng quan về các nguồn nước trong tự nhiên; - Phân loại và đặc điểm tùng nguồn nước trong tự nhiên; - Phân loại và đặc điểm các loại công trình thu nước; 1. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC NGUỒN NƯỚC 1. Khái quát chung: Nöôùc trong thieân nhieân thöôøng ñöôïc toàn taïi ôû 2 daïng sau: naèm loä thieân treân maët ñaát vaø naèm ngaàm döôùi ñaát. Nöôùc möa sau khi rôi xuoáng maët ñaát moät phaàn thaám vaøo trong ñaát qua caùc taàng thaám nöôùc vaø ñöôïc giöõ laïi ôû taàng khoâng thaám nöôùc taïo thaønh nguoàn nöôùc ngaàm, phaàn nöôùc coøn laïi chaûy treân maët ñaát theo ñòa hình thaáp daàn taäp trung hình thaønh suoái, ao, hoà, soâng, … Trong kyõ thuaät caáp nöôùc ngöôøi ta thöôøng söû duïng 2 loaïi nguoàn nöôùc ngoït sau : - Nguoàn nöôùc ngaàm (maïch noâng, maïch saâu); - Nguoàn nöoùc maët (ao, hoà, soâng ngoøi).
5 Ngoaøi ra, coøn coù nguoàn nöôùc möa laø nguoàn boå sung cho nöôùc ngaàm vaø nöôùc maët. ÔÛ nhöõng vuøng khoâng coù hoaëc khoâng khai thaùc ñöôïc 2 nguoàn nöôùc treân thì nöôùc möa laø nguoàn nöôùc quan troïng nhaát. Khi thieát keá heä thoáng caáp nöôùc, moät trong nhöõng vaán ñeà coù taàm quan troïng baäc nhaát laø choïn nguoàn nöôùc. Nguoàn nöôùc seõ quyeát ñònh tính chaát vaø thaønh phaàn caùc haïng muïc coâng trình, noù cuõng quyeát ñònh kinh phí ñaàu tö xaây döïng vaø giaù thaønh saûn phaåm.
Löïa choïn nguoàn nöôùc caàn phaûi döïa treân cô sôû kinh teá - kyõ thuaät cuûa caùc phöông aùn. Nguồn nước ngầm: a. Phân loại: + Nước ngầm mạch nông: Nằm trên tầng đất trên mặt và thường là không áp; Tính chất chịu ảnh hưởng nhiều của môi trường bên ngoài; Nằm gần mặt đất; Độ giao động mực nước giữa các mùa khá lớn; Trữ lượng thấp; Có thể sử dụng cho cấp nước. + Nước ngầm ở độ sâu trung bình: Thường là không áp, nằm ở độ sâu không lớn so với mặt đất; Chất lượng tốt hơn nước ngầm mạch nông; Thường sử dụng để cấp nước.
+ Nước ngầm mạch sâu: Nằm trong các tầng chứa nước, giữa các tầng cản nước; Có áp; Ít chịu ảnh hưởng của môi trường bên ngoài; Lưu lượng lớn, ổn định, chất lượng tốt, trữ lượng lớn nên được dùng làm nguồn cấp nước. + Nước ngầm mạch lộ: Nằm lộ thiên trên mặt đất; Loại chảy xuống và Loại phun lên; Thường xuất hiện ở các tỉnh miền núi và có chất lượng rất tốt. Đặc điểm + Phân bố rộng, độ sâu không lớn; + Tầng chứa nước trung bình từ 15 - 30m, có nhiều nơi tới 50 - 70m; + Chất lượng tốt: hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng, nhiệt độ ổn định; + Có hàm lượng muối khoáng lớn; + Có hàm lượng sắt lớn, đặc biệt là sắt hoá trị 2. + Nước ngầm vùng ven biển thường bị nhiễm mặn.
Nguồn nước mặt: a. Nguồn nước sông: Nguồn nước chủ yếu cho mục đích cấp nước. Trữ lượng lớn, có thể đáp ứng được mọi nhu cầu cấp nước. Đặc điểm chính: + Chênh lệch giữa các mùa về mực nước, lưu lượng, hàm lượng cặn và nhiệt độ nước; + Hàm lượng muối khoáng và sắt nhỏ nhỏ nên rất thích hợp khi sử dụng cho công nghiệp giấy, dệt và nhiệt điện; + Độ đục và độ màu tương đối cao nên xử lý phức tạp, tốn kém + Nước sông chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường bên ngoài 6 b.
Nguồn nước hồ - Chất lượng nước: Trong, có hàm lượng cặn nhỏ; Thường có màu, có mùi tanh và dễ bị nhiễm bẩn; Các hồ lớn, ven hồ có sóng nên nước ven hồ có thể đục. - Nguồn nước hồ ở nước ta thường có chất lượng tốt và cũng được sử dụng nhiều cho mục đích cấp nước. Nguồn nước suối - Là nguồn cung cấp nước quan trọng ở các tỉnh miền núi. Đặc điểm nổi bật của nước suối là không ổn định về chất lượng nước, mức nước, lưu lượng, vận tốc dòng chảy giữa mùa lũ và mùa kiệt.
- Nếu dùng nước suối làm nguồn cung cấp nước, cần phải có biện pháp dự trữ, nâng cao mực nước bảo vệ công trình thu một cách hợp lý. LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC, BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC 1. Lựa chọn nguồn nước Trong thực tế, khi thiết kế cấp thoát nước cho một khu vưc có thể gặp trường hợp có một hoặc nhiều nguồn nước, nhiều loại nguồn nước có thể sử dụng được. Khi đó cần phân tích, so sánh các phương án đưa ra để chọn được phương án tốt nhất về nguồn nước trên cơ sở các yếu tố chính như sau: - Chất lượng nguồn nước phải tốt; - Lưu lượng cần phải đảm bảo cung cấp đủ cho các nhu cầu dùng nước cả trước mắt và trong tương lai; - Gần đối tượng tiêu dùng, không gây trở ngại cho các nhu cầu dùng nước khác; - Thi công, quản lý thuận tiện, giá thành thấp; - Với nước mặt ưu tiên nguồn nước sông; Với nguồn nước ngầm ưu tiên nước ngầm có áp hơn.
Bảo vệ nguồn nước Nguồn nước thiên nhiên không chỉ sử dụng để cấp nước cho ăn uống, sinh hoạt mà còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác nữa như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy điện,…Bản thân việc sử dụng nước như vậy cũng đã gây ô nhiễm nguồn nước. Con người lại còn xả ra nguồn nước các loại nước thải sinh hoạt, sản xuất,…Nước mưa chảy trên bề mặt khu dân cư, công nghiệp, nông nghiệp xuống sông, hồ mang theo nhiều rác rưởi, bụi bặm, hóa chất, vi trùng,…tất cả những điều đó đều làm tăng độ màu, độ mùi và làm chất lượng nước xấu đi. Để thỏa mãn các nhu cầu dùng nước khác nhau, phải có biện pháp quy hoạch, cải tạo nguồn nước sao cho có thể kế hợp hài hòa các mục đích sử dụng nước khác nhau và có biện pháp bảo vệ vệ sinh nguồn nước một cách hợp lý. BẢo vệ nguồn nước là một vấn đề rất quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước thô.
Nếu vấn đề này không được chú trọng một cách thích đáng sẽ làm cho chất 7 lượng nước thô xấu đi, giá thành xử lý nước sẽ tăng lên và dễ dàng xảy ra dịch bệnh khi có mầm mống gây bệnh. Vùng bảo vệ nguồn nước có thể chia thành ba khu vực: a) Khu vực nghiêm cấm: Công trình thu nằm trong khu vực này, ở đây không được xây dựng bất kỳ công trình kiến trúc hoặc nhà ở nào, cấm xả thải, tắm giặt, đánh bắt cá, chăn thả gia súc, cấm sử dụng các hóa chất độc hại và các loại phân bón. b) Khu vực hạn chế: Là khu vực kế tiếp khu vực nghiêm cấm, trong khu vực này các nguồn nước xả thải phải được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận theo đúng Quy chuẩn, tiêu chuẩn. b) Khu vực theo dõi: Đây là vành đai bảo vệ ngoài cùng của nguồn nước thô cung cấp.
Trong khu vực này cần theo dõi để phát hiện và ngăn chặn kịp thời những hành vi có thể gây ô nhiễm nguồn nước hoặc gây ảnh hưởng xấu đến tầng chứa nước. PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚC 1. Phân loại công trình thu nước Chúng ta có 2 loại nguồn nước chính được sử dụng vào mục đích cấp nước là nguồn nước ngầm và nguồn nước mặt. Tương ứng với hai nguồn nước đó, có hai nhóm công trình thu nước: - Công trình thu nước ngầm - Công trình thu nước mặt Ngoài ra, ở những vùng hải đảo hoặc những vùng khan hiếm nguồn nước ngọt, ta có thể sử dụng nguồn nước mưa để sử dụng một phần cho từng đối tượng sử dụng nước nhỏ.
Trong phạm vi giáo trình môn học này không đề cập đến việc thu nước mưa. Đặc điểm các công trình thu nước a) Công trình thu nước ngầm: a.1) Giếng khơi: Đặc tính này được biểu thị bằng trọng lượng đơn vị hoặc trọng lượng riêng. Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị bằng tích số của khối lượng đơn vị với gia a.2) Đường hầm thu nước ngang: Đặc tính này được biểu thị bằng trọng lượng đơn vị hoặc trọng lượng riêng. Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị bằng tích số của khối lượng đơn vị với gia a.3) Giếng khoan: Đặc tính này được biểu thị bằng trọng lượng đơn vị hoặc trọng lượng riêng.
Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị bằng tích số của khối lượng đơn vị với gia 8 b) Công trình thu nước mặt: b.1) Công trình thu nước bờ sông Đặc tính này được biểu thị bằng trọng lượng đơn vị hoặc trọng lượng riêng. Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị bằng tích số của khối lượng đơn vị với gia b.2) Công trình thu nước lòng sông: Đặc tính này được biểu thị bằng trọng lượng đơn vị hoặc trọng lượng riêng. Đối với chất lỏng đồng chất, trọng lượng đơn vị bằng tích số của khối lượng đơn vị với gia 9 Chương 2 CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM Mục tiêu chương 2: Sau khi học xong chương này, sinh viên nắm được - Phân loại và đặc điểm công trình thu nước ngầm; - Sơ đồ cấu tạo, phân loại giếng khoan thu nước; - Các bước tính toán, thiết kế giếng khoan khai thác nước ngầm; - Các bước cơ bản thi công và dữ liệu quản lý giếng khoan; - Luyện tập làm bài tập lớn Thiết kế giếng khoan thu nước ngầm. PHÂN LOẠI, ĐẶC ĐIỂM CÁC CÔNG TRÌNH THU NƯỚC NGẦM Nước ngầm ở nước ta là một tài nguyên quý và giữ vai trò quan trọng trong cấp nước.
Công trình thu nước ngầm được sử dụng rộng rãi để khai thác nước ngầm mạch nông hoặc mạch sâu, cung cấp nước cho các khu vực dùng nước từ quy mô nhỏ đến quy mô lớn. Theo các loại nước ngầm và cách thu nước, công trình thu nước ngầm có thể chia thành các loại như sau: - Giếng khoan; - Giếng khơi; - Đường hầm thu nước; - Công trình thu nước ngầm mạch lộ thiên; - Công trình thu nước thấm. Giếng khơi Gieáng khôi laø coâng trình thu nöôùc ngaàm maïch noâng, thöôøng khoâng coù aùp hoaëc coù aùp löïc yeáu, coù ñöôøng kính D=0,8–2,0m, chieàu saâu H=3–20m, phuïc vuï caáp nöôùc cho moät gia ñình, hay moät soá ñoái töôïng duøng nöôùc nhoû. Khi caân löôïng nöôùc lôùn hôn coù theå xaây döïng moät nhoùm gieáng khôi noái vôùi gieáng taäp trung baèng caùc oáng siphoâng.
Maët ñaát töï nhieân 4 3 Möïc nöôùc tĩnh 2 1 1 : ñaùy gieáng thu nöôùc 2: thaønh gieáng thu nöôùc 3: vaùch 4 : gia coá, thu nöôùc baån 10 Vò trí gieáng neân choïn gaàn nhaø nhöng phaûi caùch xa caùc chuoàng nuoâi suùc vaät, hoá xí toái thieåu laø 7–10 m. Nöôùc thu vaøo gieáng coù theå laáy töø ñaùy, töø thaønh beân, hoaëc caû töø ñaùy vaø thaønh beân.