Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết đánh giá hiệu quả của một hệ thống GGA cụ thể tại K160÷161 đê Tả Hồng trên cơ sở các số liệu quan trắc thực nghiệm, từ đó đúc rút kinh nghiệm cho công tác khảo sát, thiết kế, thi công và vận hành nhằm tối ưu hóa khả năng hoạt động cho hệ thống GGA có vai trò quan trọng đảm bảo an toàn cho hệ thống đê.
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ HỆ THỐNG GIẾNG GIẢM ÁP K160÷161 ĐÊ TẢ HỒNG BÙI VĂN TRƢỜNG* Research effects of pressure relief wells K160 ÷ 161 left red river dike Abstract: This paper presents the results of empirical observation technical parameters of pressure relief wells K160÷161 left Red rive dike From that analysis, performance assessment and proposals management solutions, operational safety and improve the efficiency of the relief wells Keywords: Experimental efficiency, pressure reducing wells, the Red River dike ĐẶT VẤN ĐỀ * Giếng giảm áp (GGA) giải pháp kỹ thuật áp dụng phổ biến để xử lý biến dạng thấm (BDT) đảm bảo an toàn cho hệ thống đê (hình 1) GGA có ưu điểm tốn diện tích nên đoạn đê có mật độ dân cư đơng đúc, phía sơng khơng có bãi, việc áp dụng giải pháp khác đắp tầng phản áp hạ lưu (TPA), sân chống thấm (SCT) tường chống thấm (TCT) gặp nhiều khó khăn GGA giải pháp có tính khả thi cao Hình Hệ thống giếng đào giảm áp K160÷161 đê Tả Hồng Hiện việc giải phóng mặt để thực dự án thường gặp nhiều khó khăn, vật liệu * Đại học Thủy lợi 175 Tây Sơn - Đống Đa - Hà Nội Email: buitruongtb@gmail.com ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 đất đắp khan hiếm, để nâng cấp hệ thống đê ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng, áp dụng rộng rãi giải pháp truyền thống TPA, SCT có đủ khối lượng đất để đắp cơng trình chiếm dụng mặt lớn, ảnh hưởng đến quỹ đất, ảnh hưởng kiến trúc hạ tầng, môi trường sinh thái, mỹ quan vùng phát triển kinh tế xã hội dải ven đê Trong điều kiện đó, GGA xem giải pháp ưu việt linh hoạt Tuy nhiên, hiệu hệ thống GGA phụ thuộc vào nhiều yếu tố địa hệ Tự nhiên - kỹ thuật (TNKT) dải ven đê, phương pháp tính tốn thiết kế, đặc biệt kỹ thuật thi công lắp đặt bảo dưỡng hệ thống giếng Việc nghiên cứu, đánh giá hiệu hệ thống GGA cụ thể K160÷161 đê Tả Hồng sở số liệu quan trắc thực nghiệm, từ đúc rút kinh nghiệm cho công tác khảo sát, thiết kế, thi cơng vận hành nhằm tối ưu hố khả hoạt động cho hệ thống GGA có vai trò quan trọng đảm bảo an toàn cho hệ thống đê TÁC DỤNG, CẤU TẠO CỦA GIẾNG ĐÀO GIẢM ÁP Giếng đào giảm áp có tác dụng giảm áp lực dòng thấm đê, biến dòng thấm tự nhiên thành dòng thấm chủ động, kiểm sốt, từ ngăn chặn hình thức BDT 37 xói ngầm, đùn đất, giữ cho đê ổn định Giếng đào giảm áp bố trí theo tuyến dọc đê, cách chân đê phía đồng từ 20m đến 40m Độ sâu giếng phụ thuộc vào cấu trúc đất, cho giếng cắm sâu vào tầng chứa nước khoảng 0,5-1,0m Thơng thường giếng có độ sâu từ 5m đến 8m Khi giếng hoạt động, nước áp lực tầng chứa nước thoát qua đáy giếng, chảy vào rãnh thu ngồi Thân giếng lắp ghép từ khoanh giếng đúc sẵn bê tông cốt thép có đường kính 1,01,2m , khoanh giếng có lớp vải địa kỹ thuật bọc lót phía bắt ép chắn với đai thép Đáy giếng có thiết kế tầng lọc ngược, cát hạt thơ dày 0,2m sau đến lớp vải địa kỹ thuật (Geostextile), lớp cuội sỏi đá dăm cỡ 1020mm, dày 0,5m THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG GIẾNG GIẢM ÁP Giếng đào giảm áp xây dựng thử nghiệm đoạn K160÷161 đê Tả Hồng (Hình 1&2) Tại hệ thống GĐGA thiết kế theo tuyến dọc đê gồm giếng, cách chân đê 2022m, khoảng cách giếng 10m, giếng sâu m, đường kính giếng D=1.0m Vị trí xây dựng hệ thống GĐGA khu vực đê xung yếu, thường xuất tập đoàn mạch đùn Hệ thống quan trắc gồm giếng khoan bố trí theo tuyến song song tuyến vng góc với tuyến GĐGA tuyến đê (hình 3) Lưu lượng thoát giếng xác định theo công thức Côdơni : r0 KaS a , : Q 2,73 lg cos 1 R a 2t r0 Q- Lưu lượng thoát giếng; K- Hệ số thấm tầng chứa nước; a - Chiều sâu ngập giếng vào TCN; S - Độ hạ thấp mực áp lực giếng; r0- Bán kính giếng; R- Bán kính ảnh hưởng giếng; 38 t - Chiều dày tầng chứa nước Kết tính tốn lưu lượng nước giếng trình bày bảng Kỹ thuật thi cơng giếng có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng, hiệu GGA Giếng đào giảm áp thường thi công theo phương pháp truyền thống, đào, đánh thụt đoạn buy Phương pháp thường gặp khó khăn nước có áp, theo chất lượng thi cơng giếng khó đảm bảo khơng có giải pháp xử lý phù hợp Bơm nước tạo áp xói đất cơng nghệ thi cơng có nhiều ưu điểm có tính khả thi cao (hình 2) Hình Thi cơng giếng đào giảm áp K160÷161 đê T Hng QS5 Bổng Điền Bách Thuận Ph ía Sô QS6 QS4 n g h å ng Chó gi¶i : Đê Khu dân sinh G1 Giếng đào giảm áp QS1 GiÕng quan tr¾c QS1 TuyÕn quan tr¾c QS1 G2 QS3 QS2 G1 G4 G3 QS1 G5 T©n LËp QS7 QS8 Hình Sơ đồ bố trí hệ thống GGA giếng quan trắc K160÷161 đê Tả Hồng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 Bảng Lƣu lƣợng tính tốn hệ thống giếng giảm áp Mực nước lũ BĐII BĐIII ĐL Độ hạ thấp S, m 0.47 0.56 1.22 G1 0,15 0,18 0,39 KẾT QUẢ QUAN TRẮC Công tác quan trắc địa chất thuỷ văn thông số kỹ thuật hệ thống GGA thực mùa lũ năm 1996, 2003, 2004 Lưu lượng thoát giếng đo trực tiếp Lưu lượng thoát Q, l/s G2 G3 G4 0,15 0,15 0,15 0,18 0,18 0,18 0,39 0,39 0,39 G5 0,15 0,18 0,39 cửa thoát giếng Mực nước áp lực (MNAL) tầng chứa nước tầng phủ đo giếng quan trắc giếng nước sinh hoạt Kết quan trắc lưu lượng thoát độ hạ thấp MNAL giếng trình bày bảng 2&3 Bảng Lƣu lƣợng thoát hệ thống giếng đào giảm áp ứng với mức lũ Thời gian quan trắc Mức lũ BĐII BĐIII ĐL BĐII BĐIII ĐL Mùa lũ 1996 Mùa lũ 2004 G1 0,08 0,09 0,21 0,05 0,05 0,07 G2 0,03 0,05 0,09 0,02 0,03 0,04 Q, l/s G3 0,13 0,12 0,31 0,06 0,07 0,09 G4 0,12 0,13 0,32 0,08 0,09 0,10 G5 0,11 0,14 0,30 0,09 0,11 0,12 Bảng Độ hạ thấp mực nƣớc áp lực (S, m) hệ thống GGA ứng với mức lũ Thời gian quan trắc Mùa lũ 1996 Mùa lũ 2004 Mực lũ BĐII BĐIII ĐL BĐII BĐIII ĐL 24 m (QS1) 0,25 0,31 0,64 0,16 0,20 0,26 HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG GIẾNG GIẢM ÁP Kết thực tế cho thấy, GĐGA giải pháp có hiệu tốt, khoảng thời gian dài khu vực đê xử lý khơng xuất mạch đùn GĐGA dễ thi công, giá thành rẻ Tuy nhiên kết quan trắc bảng cho thấy, lưu lượng thoát thực tế giếng đạt thấp nhiều so với số liệu tính tốn ban đầu giảm dần không đồng Theo số liệu quan trắc năm 1996, giếng thi cơng, có giếng đạt lưu lượng Q > 0,30l/s, giếng đạt 0,21l/s giếng đạt 0,09l/s Hầu hết giếng có lưu ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 Khoảng cách từ tim đê ( L, m) 47 m 62 m 96 m (QS2) (QS3) (QS4) 0,33 0,25 0,15 0,40 0,31 0,20 0,86 0,65 0,40 0,20 0,16 0,10 0,25 0,20 0,13 0,33 0,27 0,17 171 m (QS5) 0,08 0,11 0,20 0,05 0,07 0,09 lượng đạt 55%80% lưu lượng tính tốn, có giếng đạt 22% Khả thoát nước giếng suy giảm theo thời gian (bảng 2) Sau năm (từ 1996 đến 2004), lưu lượng thoát giếng 16%54% lưu lượng tính tốn Độ hạ thấp MNAL giếng phụ thuộc vào mực nước lũ, vị trí, khoảng cách “tuổi thọ” giếng Ở mức đỉnh lũ năm 1996, thời điểm hệ thống giếng xây dựng năm, MNAL vị trí chân đê giảm 0,64m, gần giếng giảm 0,86m, cách tim đê phía đồng 172m giảm 0,2m Năm 1996 mức lũ 4.51m, MNAL chân đê giảm 0,31m, gần giếng giảm 39 0.40m Nhưng đến năm 2004 với mức lũ 4,58m, MNAL chân đê giảm 0,20m, gần 2.00 giếng giảm 0,25m Rõ ràng, hiệu giảm áp hệ thống giếng có suy giảm theo thời gian H, m 1.90 1.80 1.70 1.60 1.50 25 50 75 MN ®o áp năm 1996 100 125 MN đo áp năm 2004 150 175 200 Khoảng cách từ tim đê (L, m) Hình Đường hạ thấp mực nước áp lực theo mặt cắt ngang tuyến giếng giảm áp mức lũ BĐIII Để nhìn nhận cụ thể hiệu hoạt động hệ thống GGA theo thời gian, sử dụng phần mềm Visual Modflow phiên 4.2.0.151 mô hệ thống GGA mơ hình địa hệ TNKT dải ven đê theo mơ hình tốn thấm 3D Kết mơ hình xác lập trường phân bố áp lực thấm, phễu hạ thấp MNAL đê ứng với thời điểm lũ (hình 3) Hình dạng, kích thước phễu phụ thuộc vào mức lũ khả thoát nước hệ thống giếng Dùng phương pháp chập đồ phiễu hạ thấp MNAL thời điểm (thiết kế, 1996, 2004) với đồ MNAL cho phép, dễ dàng xác định phạm vi (diện tích) có nguy phát sinh BDT tương ứng thời điểm Tổng hợp loạt đồ cho Chú giải: tuyến đê; phép thành lập đồ đánh giá hiệu hệ thống GGA theo thời gian (hình5) Đây tranh trực quan hiệu hệ thống GGA Tại thời điểm sau năm hoạt động (năm 1996), phạm vi đảm bảo ổn định thấm đạt 76% so với thiết kế ban đầu sau hoạt động (từ 1996 đến 2004), phạm vi có nguy phát sinh BDT gia tăng 21% Như vậy, suy giảm hiệu hệ thống giếng theo thời gian rõ ràng Nguyên nhân chủ yếu keo sắt kết tủa, dính bám bụi sét làm tắc tầng lọc Phương pháp tính tốn, khối lượng khảo sát hạn chế chưa phản ánh đầy đủ cấu trúc địa chất phức tạp đê yết tố dẫn đến hiệu tính tốn chưa sát với thực tế đường đẳng mực nước áp lực thực tế; 2.7 đường đẳng mực nước áp lực cho phép Hình Phễu hạ thấp mực nước áp lực hệ thống GGA mức lũ BĐII 40 2.5 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 ng Sô ng hồ Bổng điền Bách thuận Chú giải : Sông Đê Đê bối Kênh dẫn Khu dân sinh Phạm vi phát sinh BDT : Khi giếng giảm áp : + + + Khi cã GGA theo quan trắc năm 2004 : + + + Khi có GGA theo quan trắc năm 1996 : Khi cã GGA theo tÝnh to¸n lý thuyÕt : Hình Sơ đồ đánh giá hiệu hệ thống giếng giảm áp theo thời gian KẾT LUẬN - GĐGA giải pháp mang lại hiệu tốt, dễ thi công, giá thành rẻ Tuy nhiên, hiệu thoát nước giảm áp GGA suy giảm theo thời gian Nguyên nhân chủ yếu keo sắt dính bám bụi sét làm tắc tầng lọc Để đảm bảo an tồn cho cơng trình, cần định kỳ bảo dưỡng hệ thống giếng theo kỹ thuật - Những nơi đê có tầng chứa nước nằm nông, sử dụng giải pháp GĐGA phù hợp Nên mở rộng giải pháp nơi có điều kiện thích hợp, đồng thời kết hợp với TPA có chiều rộng, chiều dày phù hợp để nâng cao hiệu xử lý BDT đê Khi sử dụng giải pháp này, cần khảo sát, thu thập đầy đủ, xác tài liệu mơi trường địa chất đê - Trong điều kiện thích hợp nên kết hợp GGA làm giếng khai thác nước thường xuyên để cung cấp nước cho sinh hoạt dân cư tưới Như có tác dụng giảm tượng kết tủa gây tắc giếng, nâng cao hiệu giếng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tạ Văn Kha, Vũ Cao Minh (1997), Một số kết bước đầu nghiên cứu hiệu hạ thấp áp lực nước ngầm giếng giảm áp, Các báo cáo khoa học, Hội nghị khoa Địa chất cơng trình với nghiệp Cộng nghiệp hoá Hiện đại hoá đất nước, Hà Nội [2] Bùi Văn Trường (2004), Nghiên cứu, đánh giá khả ổn định thấm đê sơng tỉnh Thái Bình, Báo cáo đề tài khoa học cấp tỉnh, Thái Bình [3] Bùi Văn Trường, Phạm Văn Tỵ (2008), Biến dạng thấm đê sơng tỉnh Thái Bình số kết nghiên cứu, Báo cáo tuyển tập cơng trình khoa học, Hội thảo khoa toàn quốc Tai biến địa chất giải pháp phòng chống, Hà Nội [4] Bùi Văn Trường, Phạm Văn Tỵ (2009), Nghiên cứu, dự báo biến dạng thấm đê sơng tỉnh Thái Bình phương pháp mơ hình khơng gian, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ Địa chất số 25/01-2009, Hà Nội [5] TCVN 8413 : 2010 Cơng trình thủy lợi – Vận hành bảo dưỡng hệ thống giếng giảm áp cho đê [6] TCVN 9157 : 2012 Cơng trình thủy lợi – Giếng giảm áp – Yêu cầu thi công, kiểm tra nghiệm thu [7] Waterloo Hydrogeologic, Visual Modflow 4.2.0.151, Canada Người phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 41 ... CÔNG HỆ THỐNG GIẾNG GIẢM ÁP Giếng đào giảm áp xây dựng thử nghiệm đoạn K160÷161 đê Tả Hồng (Hình 1&2) Tại hệ thống GĐGA thiết kế theo tuyến dọc đê gồm giếng, cách chân đê 2022m, khoảng cách giếng. .. MNAL chân đê giảm 0,31m, gần giếng giảm 39 0.40m Nhưng đến năm 2004 với mức lũ 4,58m, MNAL chân đê giảm 0,20m, gần 2.00 giếng giảm 0,25m Rõ ràng, hiệu giảm áp hệ thống giếng có suy giảm theo... Hình Sơ đồ đánh giá hiệu hệ thống giếng giảm áp theo thời gian KẾT LUẬN - GĐGA giải pháp mang lại hiệu tốt, dễ thi công, giá thành rẻ Tuy nhiên, hiệu thoát nước giảm áp GGA suy giảm theo thời gian