Luận văn: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên trong đánh giá an toàn đập Đồng Mô

Luận văn nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên trong đánh giá an toàn đập Đồng Mô, đảm bảo hiệu quả quản lý công trình thủy lợi.

• Tác giả: Bùi Đức Dũng
• Trường học: Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hạt nhân
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên phục vụ đánh giá an toàn đập Đồng Mô
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• I. MỞ ĐẦU
• II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. Tình hình nghiên cứu trong nước. Cơ sở lý thuyết kỹ thuật đồng vị tự nhiên
• 2.2. Tổng quan về đập phô A và hồ §ång M«
• III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nội dung nghiên cứu
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu. Phương pháp phân tích mẫu
• 3.2.2. Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả
• IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả quan trắc mực nước
• 4.2. Kết quả đo các thông số mẫu nước
• 4.3. Kết quả phân tích các đồng vị bền
• 4.4. Kết quả xác định mối liên hệ của các loại nước
• 4.5. Kết quả xác định tắc đê thấm
• 4.6. Kết quả phân tích đồng vị phóng xạ triti
• 4.7. Kết quả phân tích các thành phần hóa học
• 4.8. Kết quả phân tích các thông số môi trường
• V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1. Kết quả phân tích các đồng vị bền. Kết quả phân tích thành phần hóa học
• Phụ lục 3. Bảng giải trình tài chính

Tóm tắt

I. Nghiên cứu kỹ thuật đồng vị tự nhiên

Nghiên cứu kỹ thuật đồng vị tự nhiên là một phương pháp tiên tiến được sử dụng để đánh giá nguồn gốc và tốc độ thấm của nước trong các công trình thủy lợi. Trong nghiên cứu này, các đồng vị tự nhiên như 18O, 2H (Deuteri), và 3H (Triti) được sử dụng như các chất đánh dấu để xác định mối liên hệ giữa nước hồ và nước thấm tại các vị trí quan trắc. Phương pháp này không yêu cầu thả các chất đánh dấu vào các lỗ khoan, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy, kỹ thuật đồng vị tự nhiên có thể xác định được nguồn gốc nước thấm và tốc độ thấm qua thân đập, từ đó đánh giá được mức độ an toàn của đập.

1.1. Ứng dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên

Kỹ thuật đồng vị tự nhiên được áp dụng rộng rãi trong việc đánh giá an toàn các đập chứa nước. Tại đập Đồng Mô, nghiên cứu đã sử dụng các đồng vị tự nhiên để phân tích mối liên hệ giữa nước hồ và nước thấm tại các vị trí quan trắc. Kết quả cho thấy, nước tại các piezometer trên mặt đập và mái 1 không phải là nước từ hồ thấm ra, mà là nước ngầm từ dưới thân đập đi lên. Điều này giúp xác định được các kênh dẫn nước ngầm và đánh giá được tốc độ thấm qua thân đập.

1.2. Phân tích đồng vị bền

Phân tích các đồng vị bền như 18O/16O và 2H/1H là một phần quan trọng trong nghiên cứu. Các tỷ số đồng vị này được sử dụng để xác định nguồn gốc của nước thấm và tốc độ thấm qua thân đập. Kết quả phân tích cho thấy, nước tại các piezometer trên cơ 1 và cơ 2 là sự pha trộn giữa nước hồ và nước ngầm, với thời gian di chuyển từ hồ đến các vị trí quan trắc khoảng 3 đến 4 tháng.

II. Đánh giá an toàn đập Đồng Mô

Đánh giá an toàn đập Đồng Mô là mục tiêu chính của nghiên cứu này. Đập Đồng Mô được xây dựng từ năm 1969 và đã xuất hiện các vấn đề thấm nước nghiêm trọng tại đập phụ A. Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên để xác định nguồn gốc và tốc độ thấm của nước, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tốc độ thấm qua thân đập là khoảng 1,1x10-3 cm/s, và các vùng thấm rộng có thể gây mất an toàn đập.

2.1. Tình hình thấm nước tại đập Đồng Mô

Tại đập Đồng Mô, các vấn đề thấm nước đã xuất hiện từ năm 1984, với lưu lượng sủi lên đến 20 lít/s. Mặc dù đập đã được sửa chữa vào năm 1991, nhưng lưu lượng sủi vẫn còn cao, đặc biệt là vào mùa lũ năm 2004. Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên để xác định nguồn gốc của nước thấm và đánh giá mức độ an toàn của đập.

2.2. Kiến nghị xử lý thấm nước

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các kiến nghị cụ thể đã được đưa ra để xử lý các vấn đề thấm nước tại đập Đồng Mô. Các biện pháp bao gồm việc sửa chữa các kênh dẫn nước ngầm và tăng cường giám sát các vị trí thấm nước. Ngoài ra, nghiên cứu cũng đề xuất áp dụng kỹ thuật đồng vị tự nhiên tại các đập chứa nước khác để đánh giá an toàn và xử lý các vấn đề thấm nước.

III. Kỹ thuật đồng vị tự nhiên trong đánh giá an toàn đập

Kỹ thuật đồng vị tự nhiên đã chứng minh được hiệu quả trong việc đánh giá an toàn các đập chứa nước. Phương pháp này không chỉ giúp xác định nguồn gốc và tốc độ thấm của nước mà còn cung cấp các thông tin quan trọng để đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp. Tại đập Đồng Mô, nghiên cứu đã sử dụng các đồng vị tự nhiên để phân tích mối liên hệ giữa nước hồ và nước thấm, từ đó đánh giá được mức độ an toàn của đập.

3.1. Ưu điểm của kỹ thuật đồng vị tự nhiên

Kỹ thuật đồng vị tự nhiên có nhiều ưu điểm so với các phương pháp đánh dấu khác. Phương pháp này không yêu cầu thả các chất đánh dấu vào các lỗ khoan, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Ngoài ra, kỹ thuật đồng vị tự nhiên có thể được áp dụng rộng rãi tại các đập chứa nước mà không cần hệ thống piezometer.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chứng minh rằng, kỹ thuật đồng vị tự nhiên có thể được áp dụng hiệu quả trong việc đánh giá an toàn các đập chứa nước. Kết quả nghiên cứu tại đập Đồng Mô đã được chuyển giao cho Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi Phù Sa - Đồng Mô, giúp họ đánh giá mức độ an toàn của đập và đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng nguyªn tö viÖt nam B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi cÊp bé Nghiªn cøu sö dông kü thuËt ®ång vÞ tù nhiªn phôc vô ®¸nh gi¸ an toµn ®Ëp ®ång m« Chñ nhiÖm ®Ò tµi: ths. bïi ®øc dòng 6611 24/10/2007 hµ néi - 2007 Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng nguyªn tö viÖt nam B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi khoa häc c«ng nghÖ cÊp bé n¨m 2005 - 2006 Nghiªn cøu sö dông kü thuËt ®ång vÞ tù nhiªn phôc vô ®¸nh gi¸ an toµn ®Ëp §ång M« (M sè B0/05/04-01) C¬ quan chñ tr×: ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n Chñ nhiÖm ®Ò tµi: ThS., NCVC Bïi §¾c Dòng Hµ Néi, th¸ng 9/2007 Danh s¸ch Nh÷ng ng−êi tham gia thùc hiÖn ®Ò tµi Häc hµm, STT Hä vµ tªn häc vÞ, C¬ quan c«ng t¸c chuyªn m«n 1 Bïi §¾c Dòng NCVC, ThS ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n 2 TrÞnh V¨n Gi¸p NCV, KS ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n 3 Lª TiÕn Qu©n NCVC, KS ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n 4 §Æng Anh Minh CN ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n 5 §inh BÝch LiÔu CN ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n 6 NguyÔn M¹nh Hïng KTV ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n 7 Ph¹m Quèc Kû KTV ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt H¹t nh©n Côc Thuû lîi, Bé N«ng nghiÖp vµ 8 T¹ Hång §øc KS Ph¸t triÓn N«ng th«n. C«ng ty khai th¸c c«ng tr×nh thuû lîi 9 §Æng V¨n LËp KS Phï Sa- §ång M« C«ng ty khai th¸c c«ng tr×nh thuû lîi 10 Phïng V¨n Lôc KS Phï Sa- §ång M« C¸c c¬ quan, ®¬n vÞ phèi hîp thùc hiÖn ®Ò tµi 1. Côc Thuû lîi, Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn N«ng th«n.

C«ng ty khai th¸c c«ng tr×nh thuû lîi Phï Sa- §ång M«, S¬n T©y, Hµ T©y. 2 môc lôc Trang B¶ng c¸c tõ viÕt t¾t 4 Abstract 5 Tãm t¾t néi dung 6 I. më ®Çu 7 II. Tæng quan tµi liÖu 10 2.

T×nh h×nh nghiªn cøu trªn thÕ giíi. T×nh h×nh nghiªn cøu trong n−íc. C¬ së lý thuyÕt kü thuËt ®ång vÞ tù nhiªn 13 2. Tæng quan vÒ ®Ëp phô A vµ hå §ång M« 17 III.

ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 23 3. Néi dung nghiªn cøu 26 3. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 26 3. Ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu vµ xö lý mÉu.

Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch mÉu 29 3. Ph−¬ng ph¸p xö lý sè liÖu vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ 30 IV. KÕt qu¶ nghiªn cøu vµ th¶o luËn 32 4. KÕt qu¶ quan tr¾c mùc n−íc thÊm 32 4.

KÕt qu¶ ®o c¸c th«ng sè mÉu n−íc 34 4. KÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c ®ång vÞ bÒn 35 4. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh mèi liªn hÖ cña c¸c lo¹i n−íc 39 4. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh tèc ®é thÊm 43 4.

KÕt qu¶ ph©n tÝch ®ång vÞ phãng x¹ triti 44 4. KÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn hãa häc 46 4. KÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c th«ng sè m«i tr−êng 46 V. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 48 5.

KiÕn nghÞ 49 Tµi liÖu tham kh¶o 50 PhÇn Phô lôc 51 Phô lôc 1. KÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c ®ång vÞ bÒn. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn hãa häc 58 Phô lôc 3. B¶ng gi¶i tr×nh tµi chÝnh 60 3 B¶ng c¸c tõ viÕt t¾t Ký hiÖu Gi¶i thÝch KTHN Kü thuËt h¹t nh©n §VTN §ång vÞ tù nhiªn TV§V Thñy v¨n ®ång vÞ IAEA C¬ quan N¨ng l−îng Nguyªn tö thÕ giíi MS Khèi phæ kÕ tØ sè ®ång vÞ TP§V Thµnh phÇn ®ång vÞ δ2Η(‰) TP§V 2H δ2Ο(‰) TP§V 18O 3 H(T) Triti TU Hµm l−îng triti.

Mét TU t−¬ng øng víi mét nguyªn tö 3H trong 1018 nguyªn tö hy®ro. VSMOW MÉu tham chiÕu (reference) = Vienna Standard Mean Ocean Water GMWL §−êng n−íc khÝ t−îng toµn cÇu (Global Meteoric Water Line). 4 Abstract Operating and exploiting reservoirs need frequent monitoring and maintenance of the problems affecting safety of the reservoirs’ dams. The §ång M« reservoir was constructed in 1969.

In 1984 at the sub dam A (FA) toe a seepage pond had occurred with high charging rate, so this dam was repaired in 1991. However, the seepage rate is still high, and in addition, there are large seepage areas that could expand unsafe problems of the dam FA. To help end-users generate information on the origin of the seepage water and the seepage rate we have conducted a research project on “Research on the use of environmental isotopes technique for safety assessment of the §ång M« reservoir” (Code: B0/05/04-01) in the 2005-2006 period. The experiences gained in this project are needed for recommending further use of the technique in other reservoirs.

The main works were collecting water samples, analyzing for 18O/16O, 2H(D)/1H ratios, analyzing for 3H(T) and chemical contents, then drawing conclusions about the origin of the seepage water and the seepage rate at the dam FA of the §ång M« reservoir. Findings of the project showed that: a) Waters at the piezometers on the top and the 1st roof are not originated from lake water; b) Waters at the piezometers on 1st and 2nd levels, as well as seepage waters at the dam toe are mixed of lake and ground waters, and the old river bed could be the channel for ground water upcoming from beneath the dam body; c) The transit times of water from the lake to the observation points are from 3 to 4 months, and the seepage velocity is of about 1,1x10-3 cm/s; d) The findings from tritium analyses show that all waters around the §ång M« area are recent waters recharged regularly by meteoric water. Based on the findings of the project we have recommended that the environmental isotope technique be applied for further investigations of origin of leakage and seepage water at other dams. 5 Tãm t¾t néi dung VËn hµnh vµ khai th¸c an toµn c¸c hå chøa n−íc ®ßi hái ph¶i cã sù theo dâi vµ xö lý c¸c nguyªn nh©n dÉn ®Õn mÊt an toµn ®Ëp.

Hå §ång M« ®−îc x©y dùng vµo n¨m 1969, ®Õn n¨m 1984 sau ®Ëp phô A xuÊt hiÖn hè sñi l−u l−îng lín do ®ã ®Ëp nµy ®−îc söa ch÷a vµo n¨m 1991. Tuy nhiªn l−u l−îng sñi vÉn cßn cao, ngoµi ra còng t¹i ®Ëp phô A ® xuÊt hiÖn c¸c vïng thÊm réng cã thÓ g©y mÊt an toµn ®Ëp. §Ó gãp phÇn ®¸nh gi¸ tèc ®é thÊm vµ mèi liªn hÖ gi÷a n−íc hå víi n−íc thÊm ë c¸c vai ®Ëp, c¸c m¹ch sñi ë sau th©n ®Ëp chóng t«i ® tæ chøc thùc hiÖn ®Ò tµi khoa häc c«ng nghÖ cÊp Bé “Nghiªn cøu sö dông kü thuËt ®ång vÞ tù nhiªn phôc vô ®¸nh gi¸ an toµn ®Ëp §ång M«” (M sè: B0/05/04-01) trong c¸c n¨m 2005-2006. ViÖc thùc hiÖn ®Ò tµi nµy còng lµ ®Ó ®−a ra c¸c kiÕn nghÞ cô thÓ cho viÖc ¸p dông kü thuËt ®ång vÞ tù nhiªn vµo c¸c hå chøa n−íc kh¸c.

Néi dung nghiªn cøu chÝnh cña ®Ò tµi lµ thu thËp c¸c mÉu n−íc, ph©n tÝch c¸c tØ sè ®ång vÞ bÒn 18O/16O , 2H(D)/1H, ph©n tÝch 3H(T) vµ thµnh phÇn hãa cña c¸c mÉu n−íc, qua ®ã ®¸nh gi¸ mèi liªn hÖ gi÷a n−íc hå víi n−íc thÊm ë c¸c vai ®Ëp, c¸c m¹ch sñi ë sau th©n ®Ëp phô A cña hå §«ng M« vµ tèc ®é thÊm qua th©n ®Ëp. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi chóng t«i cã kÕt luËn lµ: a)N−íc trong c¸c pizometer trªn mÆt ®Ëp vµ trªn m¸i 1 kh«ng ph¶i lµ n−íc tõ hå thÊm ra; b) N−íc trong c¸c pizometer trªn c¬ 1 vµ c¬ 2 còng nh− n−íc thÊm ch¶y ra d−íi ch©n ®Ëp kh«ng ph¶i chØ do n−íc hå thÊm trùc tiÕp qua th©n ®Ëp mµ cßn do n−íc ¸p lùc tõ phÝa d−íi th©n ®Ëp ®i lªn cã nguån gèc lµ n−íc ngÇm. Lßng suèi cæ cã thÓ lµ kªnh dÉn chÝnh ®−a n−íc ngÇm lªn; c) Thêi gian di chuyÓn cña n−íc tõ hå ®Õn c¸c vÞ trÝ quan tr¾c lµ kho¶ng tõ 3 ®Õn 4 th¸ng, vµ vËn tèc thÊm lµ kho¶ng 1,1x10-3 cm/s; d) KÕt qu¶ ph©n tÝch triti cho thÊy tÊt c¸c c¸c mÉu n−íc trong khu vùc hå §ång M« lµ n−íc hiÖn ®¹i ®−îc bæ cËp th−êng xuyªn. Trªn c¬ së c¸c kÕt luËn cña ®Ò tµi chóng t«i kiÕn nghÞ cho ¸p dông kü thuËt ®ång vÞ tù nhiªn trªn c¸c ®Ëp chøa n−íc kh¸c ®Ó nhËn biÕt mèi liªn hÖ cña c¸c lo¹i n−íc vµ kÕt luËn liÖu n−íc thÊm, sñi cã ch¶y trùc tiÕp tõ hå qua th©n ®Ëp hay kh«ng.

më ®Çu C¸c hå chøa n−íc ®ãng mét vai trß quan träng trong nÒn kinh tÕ quèc d©n. VËn hµnh vµ khai th¸c an toµn c¸c hå nµy ®ßi hái ph¶i cã sù theo dâi vµ xö lý c¸c nguyªn nh©n dÉn ®Õn mÊt an toµn ®Ëp. C¸c sè liÖu vÒ mèi liªn hÖ gi÷a n−íc hå víi n−íc trong c¸c m¹ch n−íc thÊm, c¸c m¹ch sñi vµ n−íc ngÇm ë khu vùc xung quanh hå cã thÓ gãp phÇn ®¸nh gi¸ møc ®é vµ tèc ®é thÊm cña n−íc hå qua th©n ®Ëp. C¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh dÊu ®ång vÞ (phãng x¹ vµ tù nhiªn) ® ®−îc ¸p dông réng ri ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi ®Ó ®¸nh gi¸ nguån gèc vµ l−u l−îng thÊm, qua ®ã ®¸nh gi¸ ®−îc møc ®é an toµn cña c¸c ®Ëp chøa n−íc.

HiÖn nay trªn thÕ giíi cã h¬n 60 phßng thÝ nghiÖm chuyªn dïng c¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh dÊu ®ång vÞ ®Ó nghiªn cøu c¸c mèi liªn hÖ gi÷a n−íc mÆt (s«ng, hå) víi n−íc ngÇm, n−íc thÊm, sñi. Theo thèng kª cña C¬ quan N¨ng l−îng Nguyªn tö thÕ giíi (IAEA), hµng tr¨m ®Ëp chøa n−íc ® ®−îc ®¸nh gi¸ møc ®é an toµn th«ng qua c¸c øng dông cña ph−¬ng ph¸p ®ång vÞ. T¹i ViÖt Nam, c¸c nhµ nghiªn cøu ® sö dông kü thuËt ®¸nh dÊu ®ång vÞ phãng x¹ (131I) vµ ®ång vÞ bÒn (52Cr) ®Ó nghiªn cøu tèc ®é thÊm thµnh c«ng t¹i c¸c ®Ëp thuû ®iÖn Yaly vµ Hoµ B×nh. ViÖc sö dông c¸c ®ång vÞ tù nhiªn - §VTN (18O, 2H(D) vµ 3H (T)) nh− nh÷ng chÊt ®¸nh dÊu míi chØ b¾t ®Çu ®−îc sö dông t¹i ViÖt Nam ®Ó ®¸nh gi¸ tuæi vµ nguån gèc n−íc ngÇm ë mét sè khu vùc cña ®ång b»ng s«ng Hång.

ViÖt nam cã kho¶ng 3500 hå chøa n−íc, trong ®ã cã kho¶ng trªn 600 hå chøa n−íc lín víi dung tÝch h¬n 10 triÖu khèi n−íc. RÊt nhiÒu ®Ëp, ®Æc biÖt lµ c¸c ®Ëp thuû lîi bÞ dß rØ vµ thÊm do ®−îc thiÕt kÕ vµ x©y dùng ® l©u. Mét trong c¸c hå ®ã lµ hå §ång M«. Hå nµy ®−îc x©y dùng vµo n¨m 1969, gåm 7 ®Ëp, dung tÝch thiÕt kÕ 110 triÖu m3 (cao ®é 24,5 m).

N¨m 1984, sau ®Ëp phô A xuÊt hiÖn hè sñi l−u l−îng 20 lÝt/s. §Ëp nµy ®−îc ch÷a vµo n¨m 1991. Tuy nhiªn l−u l−îng sñi vÉn cßn 7 lÝt/s, vµ vµo mïa lò 2004 ® t¨ng lªn lµ 14 lÝt/s 7 (víi cao ®é tÝch n−íc lµ 19 m). Còng t¹i ®Ëp phô A ® xuÊt hiÖn vïng thÊm réng 20 m2, ë cao tr×nh 15 m, c¸ch vai tr¸i 20 m.