TIN HỌC ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ỨNG DỤNG (ĐOÀN VĂN CẢNH) - PHẦN 1

Khái niệm trường dữ liệu Trường dữ liệu là một tập thông tin có cùng thuộc tính, và được dùng để cấu thành nên cấu trúc của một cửa sổ đầu vào hay đầu ra Forms nằm trong các file dữ l

NHÀ XUẤT BAN KHOA HOC VA KY THUAT \_J_]

DOAN VAN CANH (Chủ biên), PHẠM QUÝ NHÂN

TIN HOC Dia CHAT THủY VĂN

GNG DUNG

"

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2005

LOI NOI DAU

"Tài nguyên nước ngầm chịu tác động của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo Để nghiên cứu khai thác sử dụng một cách hợp lý và bảo vệ tài nguyên nước ngầm trong những năm gần đây người ta đã áp dụng rất rộng rãi cáo phương pháp mô hình số Rất nhiều phần mềm mạnh, đa

năng đã được các nhà khoa học nước ngoài biên soạn và phổ biến rộng rãi trên thế giới

Trong lúc ở Việt Nam chưa có điểu kiện biên soạn những phần mềm

tương tự, việc khai thác các chương trình phần mềm hiện có để kịp thời áp

dụng giải quyết các vấn để chuyên môn phức tạp ở Việt Nam là một việc

và nghiên cứu tài nguyên môi trường nước ngầm ở Việt Nam Chương trình phần mềm FERMA Groundwater Modeler là một hệ phần mềm được viết dưới dạng cấu trúc môdul, bao gém phan mềm GWW, Modflow, Modpath và

MTSD để nghiên cứu tài nguyên môi trường nước ngắm Nghiên cứu khai

thác chương trình phần mềm này sẽ giúp cho các nhà địa chất thủy văn Việt Nam tiếp cận với những thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến, giúp giải quyết những vấn để rất phức tạp trong công tác diéu tra, quan ly va

bảo vệ nguồn nước

"Trên cơ sở những tài liệu đó, năm 2000, PGS TS Doan Văn Cánh và PGS TS Phạm Quý Nhân đã biên soạn những phần mềm đã được khai thác

sử dụng nêu trên thành bộ bài giảng phục vụ giảng dạy sinh viên ngành

DCTV — DCCT, hoc vién cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành địa chất

thủy văn của trường Đại học Mỏ - Địa chất Bài giảng đã được sinh viên và

các nhà địa chất thủy văn khai thác sử dụng rộng rãi trong việc giải quyết

các nhiệm vụ liên quan như đánh giá trữ lượng khai thác nước ngầm,

nghiên cứu sự xâm nhập mặn, nghiên cứu lún đất do khai thác nước ngầm,

nghiên cứu dòng chảy vào các công trình khai thác mỏ, xây dựng các đới

phòng hộ vệ sinh bảo vệ môi trường nước ngầm ở nhiều vùng khác nhau

của Việt Nam

Tiếp sau đó, các nhà địa chất thủy văn thuộc Liên đoàn ĐCTV

ĐCCT miền Bắc, liên đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Nam, Cục quản lý nước

đã liên tiếp được cài đặt các phần mềm nêu trên và đã khai thác sử dụng có

biệu qua để giải quyết các bài toán địa chất thủy văn ở Việt Nam

Những phần mềm này có ưu điểm là đã được kiểm nghiệm và thương mại hóa trên toàn cầu Tuy nhiên hạn chế của chúng phải kể đến:

— Người sử dụng phải có kiến thức sâu sắc về Địa chất thủy văn và phương pháp mô hình số

~ Phải có đẩy đủ số liệu điều tra Địa chất thủy văn ngoài hiện trường _ Chỉ phí thời gian khi sử dụng phần mềm và thời gian xây dựng

kbác như Aquifer Test để chỉnh lý tài liệu hút nước, Aquichem để chỉnh lý

và hệ thống hoá tài liệu phân tích hoá học mẫu nước Tuy nhiên do thời lượng có hạn nên không thể đưa các phần mềm đó vào nội dung giáo trình

Giáo trình “Tin học ứng dụng trong Địa chất thủy văn” do PGS TS Đoàn Văn Cánh (Chủ biên), PGS T8 Phạm Quý Nhân biên soạn dựa trên

những bản hướng dẫn của các hãng Intergraph (1995), Hewlett Packard

(2003, Waterloo (2002) Phần bài tập có sự tham gia biên soạn của

ThS Bui Tran Vuong, KS Nguyén Văn Nghĩa Trong quá trình biên soạn chúng tôi có tham khảo các kết quả nghiên cứu chạy mô hình của T8 Đặng Đình Phúc, Th8 Tếng Ngọc Thanh, tham khảo tài liệu biên dịch của Trung tâm đào tạo và nghiên cứu tin học địa chất của trường Đại học Mỏ - Địa chất Dé thuận tiện cho việc khai thác sử dụng phần mềm, phần vi du minh hoạ chúng tôi cũng biên dịch theo các sách hướng dẫn Những ví dụ giải quyết các bài toán đánh giá trữ lượng nước ngầm và dự báo sự xâm nhập của nước mặn vào các công trình khai thác nước ngầm ở nhiều địa phương của Việt Nam hiện nay chúng tôi đã tích luỹ được khá nhiều Các ví dụ thực

tế khác sẽ được trình bày trong các bài giảng trên giảng đường và những sách hướng dẫn, báo cáo được công bố tiếp theo

Tập thể tác giả chân thành cám ơn Bộ Khoa học và Công nghệ,

Hội đồng khoa học tự nhiên, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật đã tạo

điều kiện giúp đỡ và hỗ trợ kinh phí cho công tác nghiên cứu triển khai

và ¡m tài liệu này Chân thành cám ơn các đồng nghiệp đã khuyến khích, giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng tôi tiếp cận được những tài liệu cần thiết trong quá trình biên soạn Chân thành cám ơn Th8 Nguyễn Thị

Thanh Thủy đã giúp chúng tôi sửa chữa, biên tập bản thảo lần cuối cùng của giáo trình

Do sự tiếp cận với những công nghệ tiên tiến còn nhiều khó khăn về ngôn ngữ cũng như về phần cứng, phần mềm, nên công tác biên soạn chắc chắn còn nhiều thiếu sót Tập thể tác giả chân thành tiếp thu mọi ý kiến góp ý sửa chữa, bổ sung để cuốn sách ngày càng được sử dụng rộng rãi và có

hiệu quả hơn

THUAT NGU VIET TAT

ModTiow The MGE (Modular GIS Environment) Groundwater

Modeler function that simulates the quantity, quality, and direction of grounwater flow

ModPath The MGE (Modular GIS Environment) Groundwater |

Modeler function that simulates the direction and

speed of particles as they move through an aquifer

system

transport ; The MGE (Modular GIS Environment) Groundwater Modeler function that simulates advection, dispersion, and chemical reaction of : disolved constituents in a groundwater system

Ground Water for Windows (viết tắt là GWW) là phan mém do cd

quan của Liên hợp quốc về kinh tế và phát triển xã hội biên soạn Nó là một

cơ sở đữ liệu tương quan và là một hệ thống thông tin nước ngầm (GWIS) Chương trình phần mềm GWW tuân theo những nguyên tắc của hệ thống thông tin địa lý (GIS) Tác giả phần mềm GWW là Dusan Braticevic — tiến

sĩ toán và khoa học máy tính và Jasminko Karanjac — tiến sĩ địa chất — công trình công cộng

Toàn bộ phần mềm chiếm khoảng 11 MB Máy tính của bạn cần phải bao gồm những hợp phần tương đương bộ nhớ RAM gồm 4 MB và đĩa cứng 12MB

Phần mềm GWW có thể chạy trong Windows 3.0 hoặc cao hơn, trong môi trường DOS 3.3 hoặc cao hơn

Để chạy trương trình GWW, trong tập Autoxec.bat của bạn phải có tối

thiểu các lệnh :

« C:\ Windows \ SMARTDRV EXE

=|

Cây thưmục GWW

Chuong 1

KHAI NIEM VA CACH THIET LAP TRUONG DU LIEU

1.1 Khái niệm trường dữ liệu

Trường dữ liệu là một tập thông tin có cùng thuộc tính, và được dùng

để cấu thành nên cấu trúc của một cửa sổ đầu vào hay đầu ra (Forms) nằm

trong các file dữ liệu Có hai loại trường dữ liệu do máy ngầm định và

trường dữ liệu do người sử dụng tạo ra

Trong phần mềm GWW có 6 trường dữ liệu :

~ Trường đữ liệu Well Ident (Tên công trình thí nghiệm)

~ Trường dữ liệu Character (Ký tự)

~ Trường dữ liệu Numeric (Số)

~ Trường dữ liệu Numerie Dim (Số thập phân)

~ Trường dữ liệu Date (Ngày tháng)

~ Trường dữ liệu Time (Thời gian)

1.2 Cách thành lập trường dữ liệu

Trong các ứng dụng của chương trình đều có các trường dữ liệu do máy ngầm định, ở đây chúng ta cần thêm một số các trường mới, các trường

này có thuộc tính của một trong sáu thuộc tính đã nêu ở trên

Từ màn hình chính GWW (hinh 1.1), chon Tool, réi chon Data

Strueture Design, cửa sổ như hình 1.2 xuất hiện Soe See KT hư bia Cee RT eae:

Trong cửa sổ hình 1.2 có các ứng dụng sau :

Old — Mỏ danh sách các file tương ứng với các ứng dụng

Chon Well Log va nhén OK, màn hình 1.4 xuất hiện Các bạn có thể

thấy máy đã ngầm định 10 trường dữ liệu trong ứng dụng này (phần

Data Items)

Chức năng trong hình 1.4 gồm :

New Field : Thêm một trường mới (hình 1.5) Trong cửa số chức năng này cho phép chúng ta đặt một trường mới với tên trong Field Name, chiều dài của chuỗi ký tu (data) trong Field Length, các kiểu kí tu trong Type Sau

khi hoàn thành, bấm OK

Chuong 2

KHAI NIEM VA CACH THIET LAP FORMS

2.1 Khái niệm về hình thức nhập tài liệu và ra tài liệu (Forms)

Cé thé hiéu Forms là một thiết lập để chúng ta nhập số liệu đầu vào (Forms đều oào), xuất dữ liệu (Forms đâu ra) ra trang ïn cho từng ứng

dụng khác nhau và cho các mục đích công việc khác nhau Các Fozms đều

nằm trong File dit liéu tuong ting

Cé hai loai Forms : Forms do may ngầm định và Forms do người sử

dụng thiết lập ra Đối với mỗi một ứng dụng chúng ta đều có thể thiết lập

các Forms tương ứng

2.2 Thiết lập Forms

Lấy ví dụ ứng dụng thiết lập cột địa tầng lỗ khoan (Well Log) lan lugt

thao tác như sau:

Từ cửa sổ khỏi động, chọn 7ool, réi chon Data Entry Forms Editor, chọn Wei! Log (hình 9.1), lập tức xuất hiện cửa số như hình 9.3

Của sổ thiết kế hình 9.2 gồm ba phân chính Phần cửa sổ bên trái

(List — oƒ — Forms) là danh sách các trường dữ liệu đã thiết kế, ví dụ như:

số hiệu lỗ khoan (Wel! Iden?), ngày khoan, phương pháp khoan, mực nước,

tỷ lệ đứng, tỷ lệ ngang của hình trụ v«v Phần cửa sổ bên phải (Forms-editing) 1a trang trình bày một Forms Theo bảng thiết kế mẫu vào

số liệu thô, chúng ta nháy chuột vào các trường tương ứng ở cửa sổ bên trái

11

(List — of — Forms), các trường này sẽ lần lượt xuất hiện ở cửa sổ bên phải theo trình tự từ trái qua phải, từ trên xuống dưới Kích thước của các ô có thể thay đổi bằng cách dùng chuột kéo các cạnh của ô theo chiều ngang,

chiều đọc so với màn hình Bằng các chức năng trên thanh thực đơn Gnenu)

có thể thiết kế được Forms đầu vào tuỳ thích (hình 2.3)

Thanh thực đơn trên màn hình 9.2 gồm :

Save > Lutu trit cac Forms dữ liệu sửa đổi

Save As > Lưu trữ Forms dữ liệu mới tạo

Clear Forms > Xoa Forms

ø New Field (hình 2.4) :

Add Header > Tạo tiêu đề

Add Text Field > Tạo một ô vào dữ liệu

® Attributes (hình 3.) :

Field Name > Thay đổi tên file cấu trúc dữ liệu

Border > Thuéc tinh 6 dit liéu

Background > Thuéc tinh nén

Field Label > Đặt tên nhãn file

Label Fon > Thay đổi font nhãn

Label Color > Mau nhãn

Label Alignment > Thay đổi vị trí nhãn

Data Font > Thay đổi font của đữ liệu đầu vào ô cửa sổ

Data Color + Thay đổi màu chữ của dữ liệu đầu vào

Data Alignment > Thay đổi vị trí dữ liệu trong ô cửa số

Show Rulers > Hiển thị thước tỷ lệ Forms

Hide Rulers > An thwéc ty 1é Forms

Display Full Forms > Hiển thị toàn bộ Forms

Normal Display > Góc nhìn thường

Thiết lập Forms dau ra (lay vi du ting dung Well Log) trình tự như sau : Chon Tools, Report Forms Editor, Well Log, Single Record Forms (hinh 2.7)

Hinh 2.7

13

Thiết kế Fomrs đầu ra thực hiện tương tự như đối với thiết kế Forms đầu vào Lần lượt nhấp chuột vào các trường đữ liệu ở cửa số Single Field, các trường dữ liệu này sẽ lần lượt xuất hiện trong cửa số thiét ké Forms theo thứ tự từ trái qua phải từ trên xuống dưới sau đó thay đổi cách thể hiện ở các thư mục trên thanh thực đơn

Các trường đữ liệu ở cửa số đầu ra phải tương ứng với các trường dữ liệu ở cửa sổ đầu vào Nếu số lượng trường ở cửa sổ đầu vào nhiều hơn số trường ở cửa sổ đầu ra thì số dữ liệu đã nhập vào trường thừa ra đó sẽ bị mất đi khi in và ngược lại sẽ có những trường trống khi số trường ở cửa số đầu vào nhiều hơn số trường ở cửa số đầu ra

Forrns đầu ra hoàn chỉnh của Weli Log gồm hai phần :

— Phần thông số đưa vào đặt ở phía trên và

— Cét địa tầng ở phía dưới

Kết quả thiết lap Forms dau ra và cột địa tầng cấu trúc lễ khoan được

trình bày trong hình 3.6 chương 3

14

Chương 3

UNG DUNG WELL LOG DE THIET KE COT DIA TANG

VA CAU TRUC LO KHOAN

Wall Log là một trong sáu ứng dụng được tạo lập trong phần mềm GWW, cho phép chúng ta thiết lập cột địa tầng và cấu trúc lỗ khoan

Nội dung của ứng dụng này bao gầm :

~ Đường kính và chiều sau 16 khoan (Hole)

— Đường kính và chiểu sâu ống chống (Casing)

~ Đường kính và chiều sâu đặt ống lọc (Screen)

~ Thành phần thạch học các địa tầng khoan qua (1/£hology)

~ Thiết lập một /ile mới có phần mở rộng là *GWW

- Thiết lập Forms đầu vào

— Thiét lap Forms dau ra (trang in)

— Thiét lập cơ sở dữ liệu thành phần thạch học

~ Thiết lập cơ sở đữ liệu vật liệu chèn

~ Kiểm tra hệ đo lưỡng dùng trong quá trình thiết kế

Chúng ta khai thác ứng dụng này bằng ví dụ sau :

Hãy lập cột địa tầng cấu trúc lỗ khoan theo tài liệu khoan nhận được như sau :

15

Man hinh cé dang nhu hinh 3.1

Thiết lập Forms dau vao (input) va Forms dau ra (output) theo các

bước trình bày trong chương 2 Tốt nhất, mở Dœø, chọn Select Entry Forms,

chon Standard, b&m OK

3 Chọn Lith Units

Chúng ta có thể sử dụng các ky tự thạch học đã ngầm định sẵn để vẽ

và in kết quả, bằng cách bấm vào dòng Sføndard ASCII Input, rồi sau đó

chọn Sfœndard ASCII Oưiput (hình 3.3) Chúng ta lần lượt chọn từng mục trong đó Phần mềm sẽ tự động đưa vào bộ nhớ những ký tự đã chuẩn bị sẵn để vẽ

Nếu chúng ta muốn tạo lập một hệ thống ký hiệu thạch học mới, kích chuột vào Edit Lithologicai Unit để thiết kế trường thạch học theo ý muốn

Của sổ (hình 3.4) xuất hiện

Các chức năng chính của cửa sổ này gầm:

Code > Mã thiết kế tương ứng với mỗi loại đất đá

chúng ta tự đặt

Comment > Miêu tả loại đất đá tưởng ứng với Code

Line Color > Màu các ký tự thành phần đất đá

Back Color > Nền màu chung của lốp đất đá

Clear > Xoá bỏ thiết kế vừa tạo lập

End Line > Chấm dứt lệnh thiết kế một ký tự (symbol)

4 Trong cửa sé Application chon Well Log, chon Construction,

Sau khi đã làm xong các thủ tục lựa chọn các mẫu

tương tự như trên,

chúng ta tiếp tục làm như sau:

5 Chon W.L.Data, rỗi chọn Edit Log Data

6 Chon W.L Data, rồi chon Depth.thick Units

(chiều sâu, chiều dày)

để thay đổi hệ đo lường cho chiều sâu hoặc chiều dày là

mét

-> Gõ 10, bấm TAB, gõ CLAY, bấm TAB, gỗ tiếng

Việt : sét, bấm

TAB (Ghi nhớ là tên thạch học uà uật liệu chèn

bằng tiếng Anh trong phần mềm luôn luôn được uiết bằng chữ In Hoa)

-> Gõ 17 bấm TAB, gõ SANDF, bấm TAB, gõ : cát hạt mịn

Bấm TAB -> Gõ 20, bấm TAB, gõ CLAYH, bấm TAB, gõ : sét chặt

Bấm TAB

-> Gõ 35 bấm TAB, gõ SANDM, bấm TAB, gỗ : cát hạt trung - thô

Bấm TAB

18

- Gõ 48 bấm TAB Gõ GWS, bấm TAB Gõ : cuội sỏi lẫn cát, bấm TAB

-> Gõ 60 bấm TAB Gõ SANDSTONE, bấm TAB Gõ : cát kết Nhấn

déng thai Ctrl+S để kết thúc

(Nếu bạn bấm thừa một lần TAB thì bạn đã có thừa một hàng, bạn nhấp chuột vào hàng đó vôi nhấn Ctrl+D thì hàng đó sẽ được xoá đi, sau đó

mới nhấn Ctrl+8 để kết thúc)

7 Chọn Construction, réi chon Hole

> Gõ 22 Bấm TAB, go 350 Bam TAB

8 Chọn Construction, rôi chọn Annulus

-> Gõ 22 Bấm TAB, gõ CLAYH Bấm TAB

Forms tu tao Ban thich in ra Forms nào thì bạn nháy dup vào đó Sau

đó bấm Print Log 4é in

Két qua việc tạo lập địa tâng và cấu trúc lỗ khoan được thể hiện trên

hình 3.6

18

20

Chuong 4

UNG DUNG PUMPING TEST ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC

THÔNG SỐ CỦA TẦNG CHỨA NƯỚC

4.1 Khái quát chưng

Ứng dụng Pumping Test trong phần mềm GWW cho phép chúng ta xác

định được các thông số ĐCTV bằng nhiều phương pháp đồ giải trên cơ sở tài

liệu hút nước thí nghiệm trong lễ khoan Sử dụng phần mềm Pumping Test Application bạn cổ thể giải quyết được những bài toán sau đây:

— Khai thác cơ sở dữ liệu chứa đựng những thông tín về lỗ khoan bơm hút nước, đữ liệu về độ hạ thấp, thời gian, lưu lượng hút

~ Chỉnh lý tài liệu hút nước bằng một trong những đường cong lý thuyết đối với tầng chứa nước được cách ly, tầng chứa nước có thấm xuyên,

tầng chứa nước có áp hoặc không áp với lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không

hoàn chỉnh

_ Biểu diễn trên màn hình tài liệu hút nước hoặc tài liệu đã được chỉnh lý theo một trong ba cách thể hiện sau :

a) Cả thời gian và độ hạ thấp mực nước trong hệ tọa độ logarit

b) Cả thời gian và độ hạ thấp trong hệ tọa độ đường thẳng

e) Thời gian trong hệ tọa độ logarit, còn độ hạ thấp theo tỷ lệ đường thẳng

~ In kết qua duéi dang bang va dé thi

Á.2 Các phương pháp chỉnh lý

Những lời giải đưa ra trong phần mềm Pumping Teat là đối với trường hợp tầng chứa nước có áp Nếu là môi trường không áp, phần mềm GWW

diéu chỉnh độ bạ thấp theo cach cia Jacov 1a thay S=S- om m

Ổ đây : 8' — độ hạ thấp diễn ra trong tầng chứa nước có áp không thấm xuyên tương đương

Ss — độ hạ thấp quan sát được trong tầng chứa nước không áp

m — chiều dày tầng chứa nước có ấp

21

GWW cho phép chỉnh lý tài liệu những lỗ khoan hoàn chỉnh cũng như không hoàn chỉnh Trong trường hợp lỗ khoan không hoàn chỉnh, bạn phải đưa bổ sung thêm tài liệu, như chiều sâu tới giới hạn trên và dưới của ống lọc

kể từ mái của tầng chứa nước trong 16 khoan hút nước và lỗ khoan quan sát GWW có bốn dạng đường cong xử lý:

b) Phương pháp Jacov: mỏ rộng cách giải phương trình Theis bằng quan

~ Hạ thấp mực nước hoặc chiều sâu tới mực nước

~ Lưu lượng hút nước

4.3 Các bước tiến hành

— Thiết kế các trường dữ liệu cho Pumping Test (tương tự như với ứng

dung Well Log)

_ Thiết kế Forms dau vao va Forms đầu ra cho ứng dụng Pumping

# Chú ý: Forms đầu vào của ứng dụng này được thiết kế thành hai phần: phần số

Các bước tiến hành cụ thể như sau:

1 Chon Application, réi chon Pumping Test tii man hinh chinh (hình 1.1)

2 Chon Data, réi chon Select Entry Forms dé chon Forms

Trong GWW có hai Forms chuẩn bị sẵn, sử dụng Forms nào thì nháy đúp vào dòng đó Còn nếu không thích hình đáng #orms đó thì chúng ta

hoàn toan cé thé tao lap Forms mdi theo cách đã trình bày ở trên

3 Chon Data, réi chon General Data Units dé lua chon don vi do cho

các thông số,

Trong đó :

Distance > khoảng cách từ lỗ khoan quan sát đến lỗ khoan

trung tam (chon mét, chon feet )

Pumping Rate > lưu lượng bdm (chọn V/s, m/s, m*/ngay, gpm)

Duration *> thời gian bơm (chọn phút, giồ, hoặc ngày)

Transmissivity > hệ số dẫn nước (chọn m”/ngày, cm?⁄s, gpd/ft)

Standard Error > sai số tính toán (chọn m, em hoặc inch )

Trong thực tế tính toán ở Việt Nam thường sử dụng hệ đo mét cho dễ dâng sử dụng: m, m/ngày, m?/ngày, m”⁄ngày

Sau khi đã chọn đơn vị đo các thông số thích hợp rồi, bấm OK để chấp nhận sự lựa chọn và tré vé man hinh Pumping Test

4 Vào số liéu bang cach : Chon Edit, réi chon Edit Measurements dé vào số liệu bơm theo bảng trong hình 4.3 Phương pháp vào số liệu cũng

tương tự như đối với ứng dụng Weij Log Dòng nào vào sai cần xoá đi thì đưa con trổ tới dòng đó và bấm Ctrl+D Sau khi hoàn thành việc nhập số

liệu, nhấn Ctrl+§ để lưu giữ tài liệu đã vào và trở về màn hình chính của

<Lto Botom ot Seen) ™

GWW yêu cầu chúng ta vào chiều sâu đặt ống lọc của lỗ khoan trung tam (Pumping Well Data, from Top oƒ Aquifer ) và cả lỗ khoan quan sát

(Observation Well Data, from Top of Aquifer) ma ching ta sử dụng để tính

thông số

5 Xử lý tài liệu để xác định các thông số ĐCTV bằng các phương trình

khác nhau bằng cách chọn #ï¿ trên thanh thực đơn chính màn hình hiển

thị bốn phương pháp chỉnh lý Phương pháp nào có sai số nhỏ nhất thì

chúng ta chọn

# Ghi chú : Các đơn vị đo về thời gian, độ hạ thấp, lưu lượng tuỳ

thuộc vào bạn lựa chọn thế nào tuỳ ý theo yêu cầu ở từng trường hợp cụ thể

Thời gian đo kể từ thời | Hạ thấp mực

điểm bắt đầu hút nước nước trong

Trinh tự tiến hành như sau :

1 Tw trinh don chinh chon Applications, réi chon Pumping Tests

2 Chon Data va kich hoat trén General Data Units để lựa chọn đơn vị

đo các giá trị đưa vào tuỳ ý

Cu thé : + Truéc hét ban kich hoat Distance, chon m Bam OK

+ Sau d6 Pumping Rate, chon m°/ngay Baim OK

+ Durafion, chọn mét Bấm OK

+ Transmissivity, chọn m°/ day Bấm OK

+ Standard Error, chon m Bấm OK

+ Cuối cùng bấm OK để trở về thực đơn chính

3 Gõ Vidul trong khung Well Ident, bam TAB Go trong khung Descreption: Hút nước thí nghiệm Bam TAB, go 40 trong khung Distance Bam TAB

4 Sau khi bam TAB, Vidul đã có trong danh sách lỗ khoan Nháy

đúp lên Viởu1 trong bảng danh sách lỗ khoan

5 Chon Edit\Edit Measurement Bang vao số liệu gồm 4 cột hiện ra

(hình 4.3)

6 Bắt đầu đưa số liệu vào Gõ 1 trong cột Time, b&im TAB ; go 5.68 trong cot Drawdown, bm TAB ; gõ 800 trong cột Pumping Rate — TAB 2 lần Điểm sáng của con trỏ sẽ trở lại cột thứ nhất, dong tht hai (ưu ý là trong dòng thứ nhất này bạn cố thể bấm 0`0X800 cũng được tương ứng

7 G6 2, bam TAB ; gõ 6.6 bấm TAB 2 lần đến dòng thứ 3

8 Gõ 5 bấm TAB ; gõ 7.97 bấm TAB 2 lần đến thời điểm đo tiếp

Cứ tiếp tục vào tài liệu cho đến dòng cuối cùng, gõ 168 trong cột thứ nhất, bấm TAB ; gõ 12.90 trong cột Drauodoun và dừng lại Đến đây không

bấm TAB mà đồng thời bấm phím CTRL và phím 8 (Ctrl+S) để lưu giữ tài

liệu Màn hình sẽ quay lại cửa sổ ban đầu

9 Để xem kết quả tính toán bằng các phương pháp khác nhau, bạn

chon Fit trên thanh thực đơn chính Có bến phương pháp xử lý được thể hiện (hình 4.4) : Theis Method, Jacob Method, Hantush va Recovery

Method

Hình 4.4 Lựa chọn phương pháp tính toán

10 Nếu bạn đang xử lý tài liệu hạ thấp mực nước thì bạn lần lượt chọn một trong ba dòng trên Nếu chỉnh lý tài liệu hồi phục mực nước thì

chọn dòng thứ tư Cửa sổ kết quả tính toán hiện ra (hình 4.ða, 4.6a)

11 Dé xem biéu dé, chon Display Chon hé toa d6 tuong ting đối với phương trình bạn đã lựa chọn Các đường cong tính toán sẽ lần lượt được

hiện lên So sánh kết quả tính toán Phương pháp nào có sai số nhỏ nhất thì

cee

Make Random Uoatdiap Hebe

46,47864 0.00001905443

Fit tethod Jacob Nethơ

Hình 4.6 Kết quả chỉnh lý bằng phương trình Jacov

(Đồ thị trong hệ toạ độ Lin = Log (nửa logarit)

12 In két qua bang cach chon Report Man hình Repor£ hiện ra Trước khi in, bạn chọn mẫu hình két qua in ra bang cach b&m Fit Forms Chon xong, ban bam Print Fit ết quả sẽ được in ra theo ý muốn Tốt nhất nên chọn Standard Forms

Chương ð

ỨNG DỤNG STEP DRAWDOWN TEST ĐỂ XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT GIẾNG KHOAN

Mục đích của bơm giật cấp là nhận được thông tin về hiệu suất của

giếng khoan bơm Vì vậy thí nghiệm bơm giật cấp thường được gọi là “thí

nghiệm hiệu suất giếng” Đó là thí nghiệm được tiến hành với một vài lần thay đổi (cấp) lưu lượng Tếi thiểu ba cấp lưu lượng, mỗi cấp kéo dài từ 1 gid

đến 2 giờ Giá trị hạ thấp mực nước được xác định vào cuối thời gian hút

nước ở mỗi cấp lưu lượng

Theo lý thuyết cổ điển, tổng giá trị hạ thấp mực nước trong lỗ khoan

khi hút nước cố hai thành phần chính : Aguz/er ioss — độ hạ thấp do sức cản

của tầng (S,); Well loss — độ hạ thấp do sức cản của ống lọc (S.„) Các thành phần khác như độ hạ thấp bổ sung do sự không hoàn chỉnh của lỗ khoan, do diéu kién bién 3 day duce gép ca vao Aquifer loss

Theo Jacob (“Radial flow in Leaky artesian aquifer” Trans Am

Geophys Union, vol.27,N0.2, 1946), Well loss có thể xác định trực tiếp từ

phương trình sau: SS, = BQ?

Trong đó:

8„ — độ hạ thấp do giếng,

B~ hệ số tổn thất giếng,

Q— lưu lượng giếng khoan

Aquifer loss có quan hệ tuyến tính với lưu lượng, nghĩa là : 3, =4@

Từ đó phương trình biểu diễn độ bạ thấp tổng cộng trong quá trình

hút nước có thể được viết như sau : S=AQ+ BQ

Ngược lai, Rorabaugh va Karanjac (1972) cha ring Well loss cé thé không quan hệ bậc hai với lưu lượng hút nước,-nói một cách khác, dòng

chảy rối cớ thể không xảy ra Vì vậy phương trình cơ sở của độ hạ thấp mực nước có thể viết dưới dạng một phương trình tổng quát như sau :

S=AQ+ BQ"

28

m có thể thay đổi từ nhỏ hơn 2 đến 3,5 tuy thuée vao trang thái tầng

chữa nước và giếng khoan

Phần mém Step Drawdown Test cho phép chung ta xử lý tài liệu bdm

giật cấp để xác định mối quan hệ nêu trên

Để dễ dàng khai thác sử dụng chúng tôi trình bày phương pháp khai

giếng khoan | lưu lượng | Q, m?⁄ngày nước 8, m

Để xác định hiệu suất giếng G2, các bạn làm như sau :

1 Khổi động GWW Mỏ File CAGWW\Vidu.Gww

2 Chon Application, ri chon Step Drawdown

3 Bam Data, réi chon Select Entry Forms Chon Standard Bim OK

4 Trong Well Ident gd G2 Tab, gõ : Bơm giật cấp tại Gio Linh, Quảng

5 Bam Edit, réi chon Measurement để lựa chọn đơn vị biểu dién S va

Q ở đây chọn đơn vị 8 là mét, Q là m/ngay

6 Bấm Edit, rỗi chọn Edit Data và vào số liệu

Cách thức vào số liệu cũng như các ứng dụng khác Dòng nào đánh

sai, muốn bổ đi thì bấm Ctr]+D Kết thúc vào số liệu, bấm Ctrl+8

7 Chọn Fit trên thanh thực đơn chính rồi chọn S = aQ + bQ"

8 Xem biểu đê bằng cách bấm Öisplay

29

Kết quả xác định hiệu suất giếng khoan G2 được thể hiện trên hinh 5.1

Kết quả cũng cho thấy là vận động của nước tới giếng khoan chủ yếu

là chảy tầng và có hiệu suất cao (76,9 — 89,7%), tổn thất Ap luc chu yếu do

cấu tạo tầng chứa nước gây ra Giếng khoan có kết cấu khá phù hợp Kết quả tính toán cũng cho thấy là giếng khoan G2 có thể khai thác với hiệu suất cao khi lưu lượng khai thác từ 1000 đến 3000 m3/ngày

Hình 5.1 Kết quả chỉnh lý tài liệu bơm giật cấp giếng khoan G2

30

Chuong 6

UNG DUNG CHEMISTRY ĐỂ CHỈNH LÝ VÀ HỆ

THỐNG HOA KET QUA PHAN TICH THANH PHAN

HOA HOC MẪU NƯỚC

6.1 Khái quát chung

Ung dung Chemistry trong GWW cho phép bạn thiết lập một hệ thống thông tìn về hoá học nước ngầm, thiết lập các đề thị biểu điễn thành phần hoá học của nước, gọi tên nước, tính toán chỉ số tưới SAR, chuyển đơn vị tính toán từ mg/l sang mgdl/l Trong phần mềm có bốn loại đồ thị để hệ

thống bóa kết quả phân tích

Piper diagram : để thị hình tam giác — đồ thị được gọi theo tên của tác giả A.M Piper biểu diễn một lúc nhóm kết quả phân tích trong bến hình tam giác quan hệ mật thiết với nhau

SiHƑ diagram : đồ thị hoa hồng — đổ thị được gọi theo tên của nhà địa chat thuy van H.A Stiff dr ding để biểu diễn các cation và anion chính của

mật mẫu nước

Wileox diagram : lấy tên nhà khoa học Wilcox là biểu đồ hệ thống hóa kết quả phân tích và đánh giá chất lượng nước tưới dựa trên chỉ tiêu hàm

lượng Na trao đổi càng cao thì nước càng tốt

Schoeller diagram : được gọi theo tên giáo sư Schoeller, là nhóm biểu

đồ thể hiện tổng hàm lượng các cation và anion chủ yếu theo thang giá trị

ppm va epm

6.2 Cách nhập số liệu và vẽ biểu đổ

Cũng như các ứng dụng khác của GWW, chúng ta tiến hành thiết kế

bảng số liệu đầu vào, đầu ra (trang in) theo trình tự như sau :

Tạo một ñle mới (tuỳ theo mục đích bạn có thể đặt tên file sao cho dễ

nhớ) Ví dụ : Vidu GWW

Thiết kế Forms đầu vào của ứng dung Chemistry bằng cách chọn

Tools, rỗi chọn Data Entry Forms Editor, chon Chemistry, rồi chọn

Samples Các bước tiến hành thiết kế Forms của ứng dụng này tương tự

31

như thiết kế Forms trong ting dung Well Log Két qua chiing ta duge một

Forms dau vao nhu hinh 6.1

Hình 6.1 Forms đầu vào của ứng dụng Chemistry

# Chú ý : Forms đầu vào có số trường tương ứng với số nguyên tế chúng ta muốn thể hiện trong một mẫu nước hay mẫu đất v.v

Trong hình 6.1 ta cũng có thể thấy Forms của ứng dung» này gồm hai phần Phần chính là phần vào giá trị các nguyên tố Phần hai là phần tính toán gồm các chỉ số SAR, tổng cations, tổng anions cùng với sai số tính toán (balance error %) Sai số này có thể hiểu là giá trị chênh lệch giữa tổng đương lượng cations và tổng đương lượng anions (theo nguyên tắc thì tổng đương lượng cations phải bằng tổng đương lượng anions)

Thiét ké Forms đầu ra (trang in)

Lần lượt chọn :

Tools\ReportVft ‘orms\ Editor \Chemistrys\Samples\Single Analysis Report

Các bước tạo Forms tương tự như các bước tạo Forms trong ứng dụng Well Log (hinh 6.2)

Hình 6.2 Forms đầu ra của ứng dụng Chemistry

32

Để dễ dàng theo dõi, xử lý tài liệu hoá học mẫu nước bằng phần mềm GWW theo một trình tự sẽ được trình bày bằng một ví dụ cụ thể Chúng ta có tài liệu phân tích hoá học mẫu nước như trong hình 6.3 Cách xử lý theo các bước sau:

1 Khổi động GWW

2 B&m Application,réi chon Chemistry, chon Sample

3 Bấm Daía, rồi chọn Select Entry Forms, chọn Standard

4 Vào số liệu (bao gồm tất cả các trường có trong Forms dau vao trừ

tổng cations và anions, sai số tính toán)

Sau mỗi lần gõ số liệu, bấm TAB để chuyển sang ô tiếp theo

Hình 6.3 Bảng số liệu đầu vào và kết quả tính toán

ð Bấm Diagrams chọn kiểu biểu dé thé hiện Có bốn dạng biểu đồ là Stiff, Piper, Wilcox à Sehoeller Đề biểu diễn mẫu đơn bạn chon Stiff Dd thị có dạng hình 6.4

Phần mềm này có nhiều ưu điểm Một trong những ưu điểm đó là, nếu kết quả phân tích có sai số lớn thể hiện ở sự chênh lệch giữa tổng đương lượng cation và anion thì bạn sẽ không nhận được biểu dé, nghĩa là phần mềm sẽ không vẽ biểu dé cho bạn Từ đó bạn có thể kiểm tra kết quả phân

tích mà bạn nhận được

33

Miliequivalents per liter

a)

Hình 6.4 Biểu đồ Stiff

Nếu cùng một lúc xử lý nhiều mẫu nước thì bạn có thể hệ thống hoá

Cac biéu

a8 d6 06 dang thé hién trén céc hinh 6.5, 6.6

Chú ý là trước khi bạn xem biểu đồ, bạn phải nhóm các mẫu lại bằng

chon Select

Working Set Ban muốn nhóm bao nhiêu mẫu, hay bạn muốn thể hiện

bao

nhiêu mẫu lên biểu đổ bạn cần bấm vào mẫu đó Tất cả các mẫu bạn muốn

Ban có thể phóng to, thu nhỏ để xem biểu đổ Kết thúc bạn bấm Cỉose

Như đã nói ở trên, phần mềm GWW còn có một số ứng dụng khác rất

thuận tiện cho công tác xử lý số Hiệu điều tra ĐCTV — ĐCCT, như lập mat

cắt, xác định và phân loại thành phần bạt trên cơ sở đường cong tích luỹ,

nghiên cứu động thái nước dưới đất Nhưng do khuôn khổ cuốn sách có hạn nên không thể giới thiệu hết được

35

7.2 Phuong trinh déng chay

Phương trình Laplace mô ta song chay hai chiéu trong tầng chứa

*h 8th

nước có ắp như sau:

(7.4)

Sử dụng hé toa d6 hai chiều và chia vùng nghiên cứu ra các phân tổ

chkich thudeta O°= AY << VA

Tai tâm điểm của mỗi phân tố, chúng ta coi chiéu cao mực áp lực là h(x,y) và nếu có lỗ khoan khai thác với lưu lượng là Q Phân tố với toa đệ

(x,y) được mô tả trên hình 7.3

Hình 7.3 Phân tổ (x, y) và dòng chảy vào, ra khỏi phân tố

Để thiết lập phương trình liên tục cho phân tố, chúng ta phải xác định lưu lượng đồng chảy vào và chảy ra khỏi phân tố như sau

Hình 7.4 Sơ đồ mặt cắt mực áp lực theo phương X

38

Luu lugng dong chay vao va ra phan tố được tính theo công thức sau:

(7.2)

Phương trình liên tục của đồng thấm cho phân tố có thể được viết:

Thay (7.5) vào (7.8) với giả thiét Av = Ay ‘ta duge:

A(x.) = he + Ax, y) + A(x - Ax, y)+hG y+ AY) + A(x, y-Ay)-Q/T

4 (7.4)

Đối với phân tố không có các lỗ khoan hút, nước ta có:

h(x + Ax,y) + ñx— Ax, y) + h(x, y + Ay) + A(x, y — Ay)

7.3 Phương pháp giải

Để giải các phương trình trên, chúng ta sử dụng chương trình "Bảng tính toán" là một chương trình vừa đơn giản vừa hiệu quả Nguyên tắc của phương pháp giải trong chương trình này la: gan cho các phan tố với kết

quả giả định, điều này không nhất thiết phải là lời giải gắn đúng, tiếp đó sử

dụng công thức hổi quy để chính xác hoá kết quả tính toán

Phương trình (7.5) có thể được minh hoạ trén hinh 7.5 và viết lại bằng công thức sau Sơ để tính toán như vậy ta cố thể gọi là mạng tính toán:

Giải bài toán bằng việc sử dụng chương trình "Spread-sheet" với

ma tran các số liệu Tại mỗi một phân tố có các công thức tính các số liệu này, từ đó sẽ đễ dàng giải quyết được vấn dé đặt ra Nếu chúng ta bố trí một ma trận hợp lý khi mô hình hoá tầng chứa nước sao cho mọi phân tố trong ma trận sẽ tương ứng với giá trị áp lực nước dưới đất Sau đó với hàng trăm lần lặp khác nhau cho đến khi mực nước không biến đổi nữa thì kết thúc công việc

7.4 Điều kiện biên

Các điều kiện biên cơ bản bao gồm:

~ Điều kiện biên với ranh giới cung cấp (áp lực không đổi)

~— Điều kiện biên với ranh giới cách nước (lượng cấp bằng 0)

~ Điểu kiện biên với dòng chảy vào và ra ranh giới (điểu kiện gradient trên biên)

Do giá trị mực áp lực của một phân tố được tính dựa vào giá trị của các phân tế xung quanh, chính vì vậy mạng sai phân tính toán phải được

bao bọc bởi các phân tố biên giới

Biên với áp lực không đối có thể được biểu diễn trên hình 7.6 sau:

Hình 7.6 Mô hình hoá điều kiện biên với áp lực không đổi

Nếu dòng chảy qua biên bằng không, lúc dé gradient ap lực trên biên

bằng không Cách dễ dàng nhất để mô hình hoá điểu kiện biên này là gán giá trị áp lực của phân tố cạnh biên cho phân tố trên biên

40