Thuỷ văn nước dưới đất

Kho ng cách gi a các gi ng khoan trong bãi gi ng .... Các ph ng pháp khoan gi ng.... Máy khoan xoay.... Máy khoan xoay đ p..... i thông khí có th chia thành các vùng nh nh vùng r cây, vù

N c ng m tr nên g n g i và quan tr ng đ i v i cu c s ng c a con ng i Ngu n

n c ng m có tr l ng l n, ch t l ng t t và là ngu n duy nh t b sung cho n c

m t nh m tho mãn yêu c u dùng n c c a con ng i

cung c p nh ng ki n th c c b n v thu v n n c ng m cho sinh viên Thu v n

và sinh viên các ngành có liên quan, đ đáp ng yêu c u c a công cu c đ i m i giáo

d c trong các Tr ng i h c n m 1991 chúng tôi đã biên so n giáo trình:' Th y v n

n c d i đ t" Sau 10 n m, cùng v i nh ng ti n b c a khoa h c, nh ng kinh nghi m tích lu thêm đ c, giáo trình c n đ c c p nh t, s a ch a và thêm vào nhi u thông tin m i Ngoài m c đích ph c v gi ng d y và h c t p b c đ i h c, giáo trình c ng

c p nh ng ki n th c giúp cho nghiên c u các b c sau đ i h c

M c dù đã c g ng tìm ki m tài li u tham kh o và suy ngh ch n l c thông tin, nh ng không th tránh kh i nh ng sai sót Chúng tôi r t mong nh n đ c s góp ý chân thành c a đ ng nghi p và các em sinh viên

Nhân d p này, chúng tôi c ng xin bày t lòng bi t n c a mình v i b môn Tính toán Thu v n đã t o đi u ki n thu n l i cho chúng tôi, đã đ ng viên, giúp đ chúng tôi hoàn thành giáo trình này

M C L C

L I NÓI U 1

Ch ng I: KHÁI NI M C B N 8

1 L ch s phát tri n c a thu v n n c d i đ t 8

2 S xu t hi n n c d i đ t 9

2.1 N c d i đ t trong chu trình thu v n 9

2.2 Phân lo i h t ng ch a n c 11

2.3 Phân b c a n c d i đ t theo ph ng th ng đ ng 13

2.4 Các thành h đ a ch t ch a n c 18

2.5 L u v c n c ng m 19

3 N c ng m Vi t Nam 19

3.1 Các t ng ch a n c l h ng 20

3.2 Các t ng ch a n c khe n t trong thành t o bazan Pliocen- đ t 21

3.3 Các t ng ch a n c khe n t trong thành t o l c nguyên Mesozoi 22

3.4 Các t ng ch a n c khe n t Karst trong thành t o carbonate 22

3.5 Các thành t o đ a ch t r t nghèo n c ho c không ch a n c 22

Ch ng II: PH NG TRÌNH C B N N C D I T 24

1 Ph ng trình truy n m trong đ t 24

1.1 Ph ng trình c b n truy n m trong môi tr ng không bão hoà 24

1.2 Xác đ nh thông s c a mô hình truy n m 28

2 nh lu t cxy 30

3 Ph ng trình c b n dòng ch y trong môi tr ng bão hoà 31

3.1 Dòng ch y không n đ nh trong t ng ch a n c 31

3.2 Ph ng trình c b n đ i v i t ng có th m xuyên (t ng bán áp) 34

Ch ng III: DÒNG CH Y VÀO GI NG 42 1 Ph ng trình c b n dòng ch y vào gi ng 42

1.1 Các gi thi t c b n 42

1.2 Ph ng trình c b n dòng ch y vào gi ng có áp 42

1.3 Ph ng trình c b n dòng ch y vào gi ng không áp 44

1.4 Ph ng trình c b n dòng ch y vào gi ng có th m xuyên 45

2 Dòng ch y n đ nh vào gi ng 46

3 Dòng ch y không n đ nh vào gi ng có áp 50

3.1 Ph ng pháp đ gi i Theis 51

3.2 Ph ng pháp đ ng quan h th i gian và s h th p c t n c áp l c 52

3.3 Ph ng pháp Cooper - Jacob 53

3.4 Ph ng pháp quan tr c s h i ph c n c gi ng 56

4 Dòng ch y không n đ nh vào gi ng không áp 57

5 Dòng ch y không n đ nh vào gi ng có cung c p th m 58

5.1 Dòng ch y không n đ nh trong t ng có cung c p th m không có tr trong t ng ch a n c y u – Ph ng pháp đ gi i Walton 58

5.2 Dòng ch y không n đ nh trong t ng bán áp không có tr trong t ng ch a n c y u - Ph ng pháp đi m u n c a Hantush 59

5.3 L i gi i đ i v i tr ng h p không có thoát n c t t ng ch a n c bán áp 60

5.4 L i gi i đ i v i tr ng h p có thoát n c tr đàn h i, t ng ch a n c y u 61

6 H th ng gi ng 62

6.1 H th ng gi ng hoàn ch nh 62

6.2 H th ng gi ng không hoàn ch nh 63

7 Dòng ch y vào gi ng g n các biên đ c bi t 64

7.1 Gi ng g n dòng ch y m t 64

7.2 Gi ng b m g n biên không th m n c 65

8 T n th t c t n c trong gi ng 65

Ch ng IV: CÁC Y U T NH H NG N M C N C NG M 72 1 Các y u t khí t ng 72

1.1 Áp su t khí quy n 72

1.2 M a 73

1.3 Gió 74

2 nh h ng c a thu tri u 74

3 nh h ng c a s đô th hoá 76

4 nh h ng c a đô th hoá đ n n c ng m khu v c Hà N i 76

Ch ng V: MÔ HÌNH HÓA N C D I T 78

1 Mô hình môi tr ng x p 78

1.1 Mô hình t l b ch a cát 78

1.2 Mô hình t ng t 79

2 Mô hình toán 83

2.1 Khái ni m chung v mô hình toán 84

2.2 Mô hình truy n m sai phân h u h n 85

2.3 Mô hình sai phân h u h n dòng ch y n đ nh hai chi u 89

2.4 Mô hình sai phân h u h n dòng ch y không n đ nh hai chi u 91

2.5 Mô hình toán n c ng m ba chi u MODFLOW 94

2.6 Mô hình ph n t h u h n đ i v i dòng ch y n đ nh trong t ng ch a n c không có áp 99

2.7 Mô hình ph n t h u h n đ i v i dòng ch y không n đ nh trong t ng ch a n c có áp 107

Ch ng VI: TÍNH TOÁN NHI M M N CÁC VÙNG T VEN BI N 115 1 Quá trình nhi m m n các vùng đ t ven bi n 115

2 Bi u di n toán h c bài toán xâm nh p m n 117

3 Quan h gi a n c bi n và n c ng t trong ng ch u - bi u th c c a ghybel-herzberg 118

3.1 Hình d ng c a m t ng n cách 121

3.2 C u trúc th c c a m t ng n cách 122

3.3 Xác đ nh m t ng n cách c a n c bi n và n c ng t vùng ven bi n trong t ng ch a n c không áp b ng ph ng pháp gi i tích 124

3.4 S thay đ i m c n c biên trên (hàm kích thích) 125

3.5 L i gi i c a bài toán 126

3.6 Nhi m m n khi b m n c ng t t các gi ng vùng ven bi n 127

3.7 Quan h gi a n c m n và n c ng t các đ o 131

3.8 B m n c các đ o trong tr ng h p t ng ch a n c không áp, dòng ch y không n đ nh và l ng b c p là n c m a 133

3.9 Ph ng pháp ch ng nhi m m n các vùng đ t ven bi n 136

3.10 Hi n t ng th m n c bi n vào các t ng ch a n c không áp 136

3.11 Các ph ng pháp kh ng ch nhi m m n ven bi n 137

4 Mô hình nhi m m n theo ph ng th ng đ ng 139

4.1 Mô hình nhi m m n theo ph ng th ng đ ng 139

4.2 Ch ng trình tính nhi m m n trong m t gi ng b m đ n 141

5 Mô hình nhi m m n vùng trong đ t 146

1 Quan h gi a nhi m b n v i vi c s d ng n c 157

1.1 Ngu n nhi m b n t đô th 157

1.2 Ngu n nhi m b n t nông nghi p 158

2 Quá trình pha loãng và m r ng các ngu n n c b n 159

2.1 Quá trình hoá h c 160

2.2 Quá trình v n chuy n và phân hu các h p ch t h u c 160

3 Ch t l ng n c ng m 161

3.1 Ch t l ng n c u ng 162

3.2 N c dùng trong công nghi p 162

3.3 N c dùng cho nông nghi p 163

3.4 Các ph ng pháp bi u th k t qu phân tích ch t l ng n c 166

4 Qu n lý tài nguyên n c d i đ t 174

4.1 Qu n lý tài nguyên n c là gì 174

4.2 Phát tri n b n v ng tài nguyên n c 175

4.3 Các nguyên t c c b n trong phát tri n và qu n lý tài nguyên n c d i đ t 176

4.4 Các n i dung chính c a công tác qu n lý nhà n c v n c d i đ t 177

5 Nh ng n i dung v qu n lý l u v c 178

5.1 Khái ni m 178

5.2 Ph ng trình cân b ng n c 180

5.3 Các v n đ c n thi t kh o sát, th m dò l u v c ng m 181

5.4 Thu th p tài li u và công tác th c đ a 182

6 M t s khái ni m v l u l ng 183

6.1 L u l ng khai thác 183

6.2 L u l ng th ng xuyên n đ nh 183

6.3 L u l ng n đ nh gia c ng 184

6.4 L u l ng n đ nh l n nh t 185

6.5 ánh giá l u l ng n đ nh 185

7 Cân b ng mu i 187

8 Qu n lý l u v c b ng vi c s d ng k t h p ngu n n c 188

Ch ng VIII: THI T K GI NG B M 192 1 Các nguyên t c và trình t khi thi t k 192

1.1 Các nguyên t c khi thi t k gi ng 192

1.2 Trình t thi t k gi ng 192

2 Các s đ tính toán thi t k gi ng 201

2.1 Gi ng khoan làm vi c đ n l 202

2.2 Tr ng h p gi ng làm vi c đ ng th i trên bãi gi ng 212

2.3 Kho ng cách gi a các gi ng khoan trong bãi gi ng 215

3 Các ph ng pháp khoan gi ng 216

3.1 Khoan xoay 216

3.2 Khoan đ p 218

3.3 Khoan xoay đ p 219

3.4 Khoan th y l c 220

4 Thi t b khoan gi ng 220

4.1 Máy khoan xoay 220

4.2 Máy khoan đ p 221

4.3 Máy khoan xoay đ p 221

4.4 Máy b m 221

4.5 Máy nén khí 222

5 K t c u gi ng khoan 222

5.1 Các thành ph n c b n c a m t gi ng th m dò, khai thác n c ng m 222

5.2 Các thành ph n c b n c a k t c u gi ng 222

5.3 M t s lo i k t c u gi ng đi n hình 224

5.4 Phân lo i k t c u gi ng 226

6 Thi t k gi ng khoan 226

6.1 M t s v n đ chung 226

6.2 M t s nhân t nh h ng t i quá trình thi t k gi ng 227

6.3 M t s đi m c n chú ý khi thi t k c u trúc gi ng khai thác 227

7 M t s v n đ v k thu t khoan và l p đ t k t c u gi ng 229

7.1 K thu t khoan gi ng 229

7.2 L p đ t k t c u gi ng 232

8 B m r a phát tri n gi ng 233

8.1 Giai đo n tr c khi th i r a 233

8.2 Th i r a s b 233

8.3 Th i r a hoàn t t 235

9 Công tác v sinh công tr ng và hoàn thi n gi ng 236

Iran có nhi u qanats nh t đây có kho ng 22.000 qanats, cung c p 75% t ng l ng

n c dùng cho đ t n c Chi u dài c a qanats kéo dài t i 30 km, nh ng h u h t ng n

đ c hình thành b i n c bi n xuyên qua các đ ng d n n c ng m n m d i núi, sau đó đ c đ y lên trên b m t đ t

Aristotle gi đ nh r ng không khí chui vào các hang đ ng l nh và t i d i núi, đó

Nh ng nhà lý lu n Hy-l p v n b o th Qua c th i k trung c không có m t b c

ti n b nào Cho đ n cu i th i k Ph c H ng, ng i th g m Pháp và c ng là m t tri t gia Berard Palissay (A.C 1510-1589) l p l i lý thuy t th m trong n m 1580 Tuy nhiên, s đóng góp c a ông không đáng k l m

Nhà thiên v n h c ng i c- Johannes Kepler (1571-1630) m t ng i giàu trí t ng

t ng đã coi trái đ t nh m t đ ng v t kh ng l l y n c bi n c , đ i d ng mang

đ n các vùng khác nhau, x xu ng, hình thành ra n c m t và n c ng m

Lý thuy t n c bi n c a nh ng ng i Hy L p đã đ c b sung t t ng c a quá trình

b c h i và quá trình ng ng đ ng trên trái đ t do nhà tri t h c Pháp Rene Descartes (1596-1650)

N a cu i th k 17, nh ng hi u bi t v chu trình Thu v n đã đ c nghiên c u L n

đ u tiên lý thuy t n c ng m đ c t o trên c s các s li u th c nghi m Ba ng i đã

có c ng hi n to l n là:

1 Pierre Perrault (1611-1680) đã đo đ c l ng m a r i trong 3 n m và đi u tra dòng ch y th ng l u sông Seino N m 1674 ông đã công b k t qu nghiên c u trong đó l ng m a trên l u v c g p 6 l n l ng n c sông

2 Nhà v t lý ng i Pháp Edme Mariotte (1620-1684) đã ti n hành đo đ c thu v n Seino (Pháp) và công nh n k t qu c a Perrault Nh ng k t qu nghiên c u c a ông xu t b n vào n m 1686 sau khi ông qua đ i, đã ch ng minh m t cách xác đáng

lý thuy t th m

Nhà khoa h c Meinzer đã vi t v ông nh sau “Mariotte đáng đ c ca ng i h n b t

c m t ng i nào khác Ông là ng i sáng l p ra khoa h c Thu v n n c ng m và

c ng có th nói là ng i đ t n n móng cho khoa h c Thu v n”

3 Nhà thiên v n h c ng i Anh Edmund Halley (1656-1742), sau khi đo đ c b c h i,

n m 1693 đã công b “ l ng n c b c h i trên bi n đ cung c p n c tr l i cho

1.2 S xu t hi n n c d i đ t

N c d i đ t là m t b ph n trong chu trình thu v n (hình 1-1)

Hình 1-1: S đ chu trình thu v n và s hình thành n c d i đ t

N c xâm nh p vào h th ng đ t đá t b m t đ t ho c t ao, h , sông, su i trên m t

đ t N c ng m v n đ ng m t cách ch m ch p trong lòng đ t cho đ n khi tr l i b

Hình 1-2: Chu trình tu n hoàn n c

N c sau khi v n chuy n qua vùng đ t không bão hoà d i tác d ng c a tr ng l c và

l c khuy ch tán s t i vùng bão hoà L ng n c đ n vùng bão hoà ph thu c vào

đi u ki n thu l c môi tr ng đ t đá xung quanh

N c ng m ch y ra kh i lòng đ t s ch y vào h , ao, sông su i và cu i cùng ch y ra

bi n c , trong quá trình y m t ph n có th tr c ti p b c h i tr v khí quy n B m

th gi i, m t thành t o đ a ch t ngoài vi c ch a và chuy n n c thì ch đui c g i

là t ng ch a n c khi n c trong t ng đ c khai thác

2 T ng th m n c y u (aquitard): là m t h đ a ch t có tính ch a n c và d n n c kém t th t, đ t sét pha cát là lo i đ t ch a n c y u

3 T ng ch a nh ng không th m n c (aquiclude) là m t h đ a ch t có kh n ng

ch a n c mà không có kh n ng d n n c Ví d nh đ t sét

4 T ng cách n c (aquifuge) là h đ a ch t không có kh n ng ch a n c và c ng không có kh n ng d n n c Ví d nh các lo i đá granite

Trong b n lo i trên, t ng ch a n c (aquifer) có ý ngh a nh t đ i v i n c ng m Nó đóng vai trò nh m t kho ch a n c ng m và đi u ti t d n cho n c m t H u h t các

t ng ch a n c là m t vùng r ng, kéo dài Có th coi nó nh là m t kho ch a n c

d i đ t N c t p trung vào kho ch a t s b sung ng m c a t nhiên hay nhân t o

d a vào các s li u đi u tra m c n c gi ng trong vùng

Tr ng h p đ c bi t, m t t ng ch a n c không áp có th bao g m nhi u b ph n

n c ng m treo (túi n c ng m) (hình v 1.4)

Hình 1-4: S đ mô t n c ng m treo

N c ng m treo (túi n c ng m) xu t hi n b t k đâu khi b ph n ch a n c ng m

nh n c p n c đ n vùng khác ng thu áp là đ ng t ng t ng trùng v i đ ng

c t n c thu t nh c a t ng ch a n c T ng ch a n c có áp tr thành t ng ch a

n c không có áp khi m c thu áp h th p h n đáy trên c a t ng ch a n c có áp c) T ng ch a n c bán áp

Là t ng ch a n c có áp, nh ng t ng phía trên có kh n ng th m xuyên N c trong

t ng bán áp có th trao đ i v i bên ngoài, tu thu c vào t ng quan gi a m c n c

l c thu t nh i thông khí có th chia thành các vùng nh nh vùng r cây, vùng trung gian và vùng mao d n

a) i thông khí

1 Vùng r cây

N c trong vùng này t n t i v i đ m th c t nh h n đ m bão hoà, tr tr ng

h p bão hoà t m th i do n c ng m dâng cao ho c do m a, do t i

Hình 1-6: S đ phân b theo chi u th ng đ ng c a n c d i đ t

Vùng này kéo dài t b m t đ t đ n h t chi u sâu ho t đ ng c a r cây dày c a

t ng này thay đ i tu thu c vào lo i đ t và lo i cây tr ng và có ý ngh a r t l n đ i v i

s n xu t nông nghi p, do v y quy lu t phân b c ng nh chuy n đ ng c a n c trong vùng này đ c nhi u nhà khoa h c quan tâm nghiên c u

m c a đ t trong t ng r cây ph thu c tr c h t vào các y u t khí t ng D i

đi u ki n khô nóng, b c thoát h i m nh làm gi m đ m trong vùng r cây N c trong đ t gi m đ n m c ch còn nh ng màng n c m ng bao quanh các ph n t đ t

đ c g i là n c màng N c trong vùng r cây c ng có th d ng n c mao qu n Trong nh ng tr ng h p có c p n c trên m t (m a ho c t i), đ m v t qúa kh

n ng gi m c a đ t s xu t hi n n c tr ng l c

2 Vùng trung gian

Vùng trung gian kéo dài t biên gi i c a t ng r cây đ n biên trên c a t ng mao d n dày c a t ng này có th b ng không, khi n c mao d n phát tri n t i sát t ng r cây và c ng có th đ t t i hàng tr m mét khi m c n c ng m r t sâu Vùng này đóng vai trò nh vùng n i ti p gi a vùng sát m t đ t và vùng k sát n c ng m N c chuy n đ ng t trên xu ng vùng bão hoà b t bu c ph i qua vùng này N c gi l i trong vùng này do l c mao d n và l c hút phân t N c tr ng l c s chuy n t trên

xu ng d i khi đ m đ t v t quá kh n ng gi m c a đ t

3 Vùng mao d n

Vùng mao d n kéo dài t m c n c ng m đ n gi i h n dâng mao d n c a n c N u

gi thi t các l r ng trong đ t hình thành b i các ng d n lý t ng, thì đ dâng mao

λ: Góc nghiêng gi a thành ng và ph ng ti p tuy n b m t cong

i v i n c nguyên ch t trong ng thu tinh s ch:

Theo công th c (1-2), đ dày c a đ i mao d n s t l ngh ch v i kích th c c a các

l r ng trong đ t đá

K t qu đo đ c v đ mao d n đ i v i m t s lo i đ t đá đ c đ a ra b ng (1-1) phía trên m c n c ng m, h u h t các l r ng trong đ t ch a n c mao d n Càng lên cao l ng n c trong l h ng càng gi m S phân b c a n c mao d n trên m c

n c ng m qua kh o sát th c nghi m đ i v i cát bi u di n trên hình 1- 7

1 m c a đ t: t s ph n tr m (%) gi tr ng l ng n c có trong m u đ t và

tr ng l ng c a m u đ t đó

Hình 1- 7: S phân b c a n c trên m c n c ng m đ i v i m u cát

2 m cây héo: m c a đ t t ng ng v i tr ng thái th c v t không có kh

n ng hút m tong đ t L c hút c a r cây nh h n l c hút phân t gi a n c và

đ t

3 m đ ng ru ng (kh n ng gi m c a đ t): m c a đ t t ng ng v i tr ng thái n c mao qu n treo trong đ t

đ c tr ng c a đ i bão hoà bao g m: h s gi n c (specific retension), h s thoát

n c (specific yield) và h s ch a n c (storage coefficient)

1 H s gi n c (Sr)

H s gi n c c a đ t, đá là t s gi a l ng n c còn gi l i (sau khi bão hoà) sau khi thoát n c do tr ng l c đ i v i th tích c a nó

Sr =

V

W r

(1-3) Trong đó:

Wr: Th tích n c còn gi l i

V: Th tích m u đ t, đá

2 H s thoát n c (Sy)

H s thoát n c hay còn g i là h s nh n c c a đ t hay đá là t s gi a l ng

n c (sau khi bão hoà) có th đ c thoát ra do tr ng l c và th tích c a nó

Sy =

V

W y

(1-4) đây, Wy là th tích n c thoát ra

Giá tr c a Sr và Sy có th bi u th d i d ng ph n tr m (%) Quan h gi a đ r ng

c a đ t, đáv i h s gi n c và thoát n c nh sau:

α = Wr + WyTrong đó: α là đ r ng c a đ t, đá

H s thoát n c (Sy) ph thu c vào kích th c h t, phân b các l r ng, s nén ch t

c a các đ a t ng và th i gian thoát n c H s thoát n c c a m t vài lo i đ t đá nh sau:

3 H s ch a n c

N c ch y ra hay th m vào m t t ng ch a n c bi u th qua s thay đ i t ng l ng

n c ch a trong t ng ch a n c i v i các t ng ch a n c không áp, nó đ n gi n

đ c bi u th b i s thay đ i l ng n c ng m n m trong kho ng m c n c ng m

đ u th i đi m và cu i th i đi m tính toán Tuy nhiên, trong t ng ch a n c có áp, gi

thi t r ng t ng ch a n c v n còn duy trì tr ng thái bão hoà, s thay đ i áp su t ch gây ra s thay đ i nh trong l ng tr Khi áp su t c a thu t nh gi m đi, ch ng h n

do b m hút thí nghi m, l c nén c a t ng ch a n c t ng lên S nén ép c a t ng ch a

n c gây ra nh ng l c tác đ ng lên phân t n c

H s ch a n c đ c xác đ nh b ng t ng l ng n c thoát ra hay nh p vào m t t ng

ch a n c trên m t đ n v di n tích b m t c a t ng ch a n c khi thay đ i m t đ n

tr ng thái xu t hi n c a nó

a) Thành t o k sát ngu n n c: Bao g m các b i tích phù sa, trong đó n c hình thành trong lòng đ t ho c hình thành bên c nh các bãi tràn l Nh ng gi ng n c đây có thành t o đ a ch t th m n c t t Do ti p giáp v i dòng ch y m t nên có m t

kh i l ng n c khá l n th m t dòng ch y m t (sông ngòi) vào trong đ t

b) Thành h thung l ng chôn vùi hay các lòng sông c : Là nh ng thung l ng do dòng sông thay đ i h ng ch y ho c b c p dòng hình thành nên M c dù lo i này g n

gi ng nh lo i k sát ngu n n c, nh ng đ th m th u và kh i l ng n c ng m ít,

l ng b sung n c ng m ít h n so v i lo i h k sát ngu n n c Nh ng đ ng b ng

r ng l n mà d i m t đ t là nh ng l p cu i, s i, cát không b nén ch t là n i ch a nhi u n c ng m Nh ng thung l ng k sát s n núi, n i tr m tích nhi u c ng là n i

L ng n c ch a trong lo i thành t o này t ng đ i nh ch đ dùng cho simh ho t

c a m t s h

6 t sét

t sét và các v t li u thô h n b tr n l n v i sét nói chung có đ r ng t ng đ i l n,

nh ng l r ng c a chúng l i quá nh đ n m c có th coi chúng là v t li u không th m

n c Các t ng đ t sét n m trong m t h ch a n c t t có th hình thành nên các túi

ch ph n trung tâm c a l u v c dòng ch y m t Trong vùng đá vôi và vùng đ i cát,

l u v c n c ng m và l u v c dòng ch y m t hoàn toàn khác nhau Khái ni m l u

v c n c ng m tr nên r t quan tr ng vì tính liên t c thu l c trong khu v c ch a

n c ng m

xác đ nh l u v c n c ng m c n ph i có b n đ đ a ch t c a khu v c c n nghiên

c u, k t h p v i các tài li u v đ a lý t nhiên

1.3 N c ng m Vi t Nam

Trong nh ng n m g n đây, n c ta n c ng m đang đ c quan tâm nghiên c u

ph c v cho các ho t đ ng kinh t - xã h i Ngành đ a ch t v i ch c n ng và nhi m v

đ c giao đã ti n hành đ ng b vi c nghiên c u, đi u tra, tìm ki m th m dò và l p b n

đ đ a ch t thu v n v i các t l khác nhau, tìm ki m các ngu n n c khoáng, n c nóng ch a b nh, quan tr c đ ng thái n c d i đ t v.v Các lo i b n đ đ a ch t đ c xây d ng bao g m:

̇ B n đ đ a ch t thu v n t l nh : N m 1984 đã hoàn thành vi c đo v , l p b n

đ t l 1: 500.000 toàn qu c Ngoài ra, còn có nhi u công trình nghiên c u t ng

h p, trong đó quan tr ng nh t là b n đ đ a ch t thu v n t l 1: 3.000.000 đ c

l p trong Atlas qu c gia và b n đ đ a ch t thu v n t l 1: 1.000.000 c a t ng c c

v n t l l n góp ph n vào công tác qui ho ch, xây d ng, khai thác và b o v tài nguyên n c d i đ t

Ngoài công tác l p b n đ đ a ch t thu v n, chúng ta ti n hành công tác tìm ki m

th m dò n c d i đ t n n m 1997 đã có 165 vùng đ c tìm ki m, th m dò v i

t ng tr l ng khai thác c tính 2.300.000 m3/ngày đêm

T n m 1996, đã có 3 m ng quan tr c qu c gia đ ng thái n c n c d i đ t đ c xây d ng và đ a vào ho t đ ng đ ng b ng B c b , Nam b và Tây nguyên v i t ng

s 500 l khoan quan tr c Ngoài ra còn m t m ng quan tr c chuyên ngành v i 62

tr m, 120 l khoan c ng đã đ c xây d ng Hà N i

Theo các k t qu đi u tra và nghiên c u đ a ch t thu v n khu v c và tìm ki m th m

dò, có th phân chia các phân v đ a ch t thu v n n c ta nh sau:

̇ Các t ng ch a n c l h ng trong thành t o đ t

̇ Các t ng ch a n c khe n t trong thành t o bazan Pliocen- đ t

̇ Các t ng ch a n c khe n t trong thành t o l c nguyên

̇ Các t ng ch a n c khe n t Karst trong thành t o carbonate

T ng Qh phân b h u kh p đ ng b ng, th ng g p đ sâu 20 m - 40 m t đá ch a

n c ch y u là cát, s n, s i L u l ng l khoan t 0.5 - 10 l/s vùng ven bi n n c

b nhi m m n N c trong t ng có quan h tr c ti p v i n c m t T ng ch a n c này có th đáp ng yêu c u c p n c qui mô t nh đ n trung bình H u h t các l khoan l y n c sinh ho t nông thôn n m trong t ng này

T ng Qp n m d i t ng Qh và đ c ng n cách b i m t l p sét màu loang l dày t 5 -

20 m, th ng g p đ sâu 50 - 60 m t đá ch a n c là cát, cu i, s i h t thô ây là

t ng ch a n c có áp, giàu n c và có th đáp ng yêu c u khai thác l n L u l ng

l khoan th ng l n h n 10 l/s H u h t các nhà máy n c đ ng b ng B c b đang khai thác t ng này N c có quan h v i t ng Qh và t ng m t thông qua các c a s

đ a ch t thu v n Vùng ven bi n và h i đ o th ng b nhi m m n

ng b ng Nam b : Có 5 t ng ch a n c l r ng k t trên xu ng d i là Halocen(Qh) và Pleistocen trung- th ng (Qp2-3), Pliocen (M4) và Miocen (M3)

T ng tr l ng khai thác kho ng 27.500.000 m3/ ngày đêm

T ng Qh có di n tích phân b kho ng 43.000 km2, th ng g p đ sâu 20 m - 70 m

t đá ch a n c ch y u là cát htj nh , cát b t Nhìn chung, t ng này nghèo n c,

ch t l ng n c kém, th ng b nhi m phèn, mhi m m n

T ng Qp2-3 phân b trên h u h t đ ng b ng v i di n tích kho ng 50-.000 km2 T ng này n m đ sâu 40 - 80 m, b dày t 25 - 135 m, trung bình 50 - 70 m t đá ch a

n c là cát, s i, đôi khi l n s n, s i ây là t ng ch a n c phong phú Ch t l ng

n c thay đ i t ng vùng ông nam b n c t ng này có quan h m t thi t v i n c

m t, ch t l ng n c t t Tây nam b , có nhi u n i b nhi m m n

T ng M4 phân b trên di n tích kho ng 49.000 km2, đ sâu kho ng 150m- 350 m, b dày 50 - 140 m, th ng g p đ sâu 90 - 100 m t đá ch a n c là cát v i nhi u c

h t, l n s n s i ây là t ng ch a n c khá phong phú Ch t l ng n c thay đ i t ng vùng Vùng trung tâm và vùng ven bi n b nhi m m n

T ng M3 phân cách v i t ng M4 b i l p sét dày 20 - 50 m, phân b trên di n tích kho ng 37.000 km2, đ sâu kho ng 200m- 450 m, th ng g p đ sâu 200 - 350 m

t đá ch a n c là cát l n s n s i ây là t ng ch a n c khá phong phú Ch t l ng

n c t t Vùng trung tâm và vùng ven bi n b nhi m m n

ng b ng ven bi n mi n Trung: Các t ng ch a n c phân b trên di n h p, kéo dài

và không liên t c Th ng g p c hai lo i t ng là Qh và Qp, nh ng chi u dày nh

T ng ch a n c ch y u là cát T ng Qp là cát, s i, cu i Hi n t ng nhi m m n trong

t ng ch a n c khá ph bi n, nh t là t ng Qh

T ng này phan b r ng kh p Tay nguyên và ông Nam b , ngoài ra còn g p m t

s vùng v i di n tích không l n nh Qu H p, i n Biên v.v t đá ch y u là bazan olivin và bazan ki m M c đ phong phú n c thay đ i theo vùng, ph thu c vào m c đ n t n , đ dày và m c đ phân b c a kh i bazan Chi u sâu l khoan khai thác th ng không quá 100 m Có n i kh i bazan dày t i 200 - 300m nh vùng Pleiku N c trong thành t o bazan có ch t l ng t t ph bi n là n c bicarbonat -

clorua có đ t ng khoáng hoá 0.2 - 0.3 g/l Ngu n cung c p ch y u là n c m a

ng thái bi n đ i m nh theo mùa Mùa khô, m c n c h th p r t nhanh N c trong thành t o bazan có th cung c p cho quy mô khai thác t v a đ n l n

Phân b ch y u vùng ông b c - B c b , B c Trung b , ngoài ra còn g p Tây nguyên và Nam Trung b T ng ch a n c bao g m các tr m tích l c nguyên h Triat, Jura, Neogen t đá ch a n c ch y u là cát k t, cu i k t và sét k t b n t n

Nhìn chung t ng này nghèo n c Tuy nhiên, m t s n i có th g p t ng cát k t, cu i

k t n t n khá giàu n c L u l ng l khoan có th đ t t i 5 -10 l/s L u l ng ph

bi n trong t ng t i các l khoan 0.5 - 2.0 l/s ho c nh h n T ng ch a n c này ch thích h p v i yêu càu c p n c nh , c c b Ch t l ng n c t t, t ng đ khoáng hoá

th ng 0.01 - 0.2 g/l

Các thành t o carbonate Vi t nam có tu i carbon - pecmi đ n triat Các t ng ch a

n c h triat phân b thành m t d i l n kéo dài theo h ng tây b c - đông nam trên vùng Tay B c v i di n tích kho ng 1.200 km2 thu c các t nh Lai Châu, S n La, Ninh Bình, Thanh Hoá Các t ng ch a n c khe n t Karst - Paleozoi phân b khá r ng nhi u vùng thu c b c b nh Qu ng Ninh, Cao B ng, L ng s n, B c K n, Thái Nguyên, Tuyên Quang, S n La, Lai Châu, Thanh Hoá t đá ch a n c là đá vôi n t

n ho c karst phát tri n Nhìn chung t ng ch a n c này khá phong phú L khoan khai thác th ng đ sâu 80-0150 m có l u l ng 50- 15 l/s ho c l n h n Ch t l ng

n c t t th ng là d ng bicarbonate - clorua ho c bicarbonate - sulfat, có đ t ng khoáng hoá t 0.3 - 0.7 g/l T ng ch a n c lo i này có th đáp ng qui mô khai thác

t v a đ n l n

Các thành t o carbonate Ordevic- Silur có di n tích phân b h p, b t g p m t s vùng Tây Ngh an, Hà T nh, Qu ng Bình, Qu ng Tr , i n Biên, Lai Châu v.v Thành ph n ch y u là các đá m ng, m c đ n t n và karst y u nên ch a n c nghèo

1.3.5 Các thành t o đ a ch t r t nghèo n c ho c không ch a n c

Bao g m các thành t o l c nguyên, l c nguyên phun trào h Paleogen - Neogen (P-N),

h Jura - Creta (J3-K1) và h Triat Thành ph n th ch h c ch y u là sét k t, b t k t và phi n sét Các thành t o bi n ch t Cambri - Ordevic, Proterozoi (Pr) và Arkeozoi (Ar)

t đá ch y u là phi n th ch anh, mica, đá phi n amphibolit, quarzit Các thành t o này phân b vùng B c b , Tây b c, B c Trung b và Tây nguyên Nhìn chung, các thành t o này nghèo n c Các l khoan th ng không có n c ho c l u l ng < 1.0 l/s Tuy nhiên, các đ t gãy ki n t o hình thành các đ i phá hu khá phong phú n c

ây chính là đ i t ng tìm ki m đ y tri n v ng trong các thành t o nghèo n c N c trong thành t o lo i này ch t l ng t t, t ng đ khoáng hoá th ng nh h n 0.3 g/l,

n c th ng là d ng bicarbonate - clorua

Các thành t o m c ma xâm nh p có c u t o kh i đ c, ít n t n nên không có n c

N c ch t n t i trong đ i phong hoá phát tri n không dày trên b m t các kh i xâm

nh p Trong mùa khô n c trong kh i phong hoá th ng không t n t i ho c r t ít

Câu h i

1 Trình bày các h t ng ch a n c: T ng ch a n c (aquifer); T ng th m n c y u (aquitard); T ng ch a nh ng không th m n c (aquiclude) và T ng cách n c (aquifuge) và l y ví d minh h a

2 Th nào là t ng ch a n c không áp? T ng ch a n c có áp và t ng ch a n c bán áp? L y ví d minh h a?

3 Phân b c a n c d i đ t theo chi u th ng đ ng

4 Các đ c tr ng c a đ i bão hoà n c? Ý ngh a c a các đ c tr ng đó

5 Trình bày các thành h đ a ch t có kh n ng ch a n c?

6 Phân b n c ng m Vi t Nam

CH NG 2: PH NG TRÌNH C B N N C D I T

2.1 Ph ng trình truy n m trong đ t

Trong môi tr ng đ t đ ng nh t v m t nhi t đ , n ng đ mu i, các l c tác đ ng lên

ph n t n c bao g m: l c hút mao qu n (g m áp l c mao qu n s c c ng m t ngoài,

l c hút ion) và áp l c bên ngoài Xét trong m t qúa trình nào đó, các l c trên thay đ i

d n đ n s xu t hi n gradient c t n c trong đ t ó chính là nguyên nhân gây ra s chuy n đ ng n c trong đ t

Vi c nghiên c u chuy n đ ng n c trong môi tr ng đ t bão hoà đã đ c ác-xy nghiên c u t n m 1855 Lúc đ u đ nh lu t ac-xy đ c rút ra t k t qu quan tr c

th c nghi m Sau này ng i ta đã ch ng minh r ng đó là k t qu c a gi i h n vi c áp

d ng m t trong nh ng quy lu t c b n c a ch t l ng nh lu t acxy đ c bi u di n

b ng công th c sau:

V = − KΦ × grad (Φ) (2-1) Trong đó:

Trong đó:

V: T c đ dòng ρ: M t đ n c d: ng kính l

μ: H s nh t đ ng h c c a n c

N u Re > 1000 thì tr ng thái ch y là ch y r i

Theo Fanchen-Lewis, Bener quy lu t acxy không th áp d ng vô đi u ki n khi s Re

> 1 vì khi đó chuy n đ ng s tuân theo quy lu t Phooc-gây-mer:

Grad Φ = av + bv ⎢v ⎢n (θ < n < 1)

Trong vòng h n 40 n m g n đây, qua thí nghi m và ch ng minh b ng lý thuy t ng i

ta th y r ng trong đ t không bão hoà t c đ chuy n đ ng t l v i gradient th n ng

k: Véc t đ n v theo ph ng truy n m

h: C t n c mao qu n

K: H s truy n d n tr ng l c

H s truy n d n tr ng l c (K) có th nguyên t c đ (LT−1) đ c tr ng cho tính truy n

m c a đ t truy n d n tr ng l c bi u th các tr ng thái cho phép ch t l ng chuy n qua môi tr ng x p d i m t gradient th nào đó

Trong môi tr ng bão hoà, h s truy n d n tr ng l c ph thu c vào kích th c c a l

và s l ng c a chúng Tr ng h p lý t ng mô hình hoá d ng các l mao qu n là hình tr bán kính r, tr c ng n m theo ph ng gradient th , v n d ng ph ng trình Poazeyo ta có th tìm đ c h s truy n d n tr ng l c:

θμ

r n

(2-4) Trong đó:

μ4

r: Bán kính l

δVα , δVβ: Di n tích n i ti p các m t đ t c a ng

Trong môi tr ng bão hoà, theo k t qu nghiên c u c a Staple, Lelaine, Philip thì h

s truy n d n tr ng l c không ph i là h ng s Nó đ c tr ng cho đ d n m không ch

đ i v i ch t l ng mà còn đ i v i dòng h i truy n d n ph thu c ch y u vào tính

lo i đ t) h s K = 0, còn là v n đ ch a đ c th ng nh t Càng g n t i đ m bão hoà

h s truy n d n tr ng l c càng t ng nhanh và đ t giá tr l n nh t ta đ m bão hoà Chúng ta đã bi t hình th c chuy n đ ng c a n c trong đ t là: n c tr ng l c, n c mao qu n, n c màng, n c d i d ng h i N u h s truy n d n tr ng l c đ c tr ng pha chuy n đ ng n c tr ng l c thì h s khuy ch tán mao d n đ c tr ng cho pha

n c mao qu n H s khuy ch tán mao d n có th nguyên (L2 T-1) bi u th c ng đ khuy ch tán đ m trong đ t ng v m t toán h c thì h s khuy ch tán mao d n và

h s truy n d n tr ng l c có s liên h thông qua bi u th c:

ph thu c ch y u vào đ m c a đ t nh h s K Có th nh n th y ngay r ng, ng

v i đ m nào đó h s K = 0 thì h s D c ng b ng 0 và ng v i đ m bão hoà h s

D c ng đ t giá th l n nh t

Tr ng h p dung tr ng c a đ t thay đ i, h s D và K c ng thay đ i Khi dung tr ng

c a đ t t ng lên, giá tr D và K gi m nh

S khác bi t gi a D và K v ý ngh a v t lý là ch : h s D bi u th s truy n d n m trong đ t d i d ng khuy ch tán d i tác d ng c a gradient n ng l ng hút mao qu n Còn h s truy n d n tr ng l c bi u th s truy n m d i tác d ng c a tr ng l c

Nh v y, trong quá trình chuy n đ ng m, thành ph n t c đ do khuy ch tán mao d n

và do tr ng l c c ng nh h ng đ n t c đ chuy n đ ng c a các ph n t n c trong

đ t Nh ng tu t ng giai đo n mà thành ph n này tr i h n thành ph n kia

H s khuy ch tán mao d n đóng vai trò ch y u đ i v i t c đ chuy n đ ng c a n c trong vùng đ m đ t nh Lúc này tr s D nh , nh ng do gradient m l n nên thành

ph n t c đ khuy ch tán r t l n, còn thành ph n t c đ do tr ng l c không đáng k Khi đ m đ t t ng lên, s phân b trong đ t khá đ ng đ u, gradient gi m nh và dù

h khuy ch tán có t ng nh ng thành ph n t c đ khuy ch tán v n gi m Trong khi đó thành ph n t c đ do tr ng l c t ng lên

Bi u th c (2-3) không thu n ti n cho vi c nghiên c u tr c ti p v n đ chuy n đ ng

m Bi n đ i ph ng trình (2-3) v i các đi u ki n trình bày trên nh n đ c mô hình truy n m trong đ t:

N m 1955, Philip s d ng phép bi n đ i Bolsman đ a ph ng trình truy n m theo

m t ph ng thành ph ng trình vi phân th ng C ng b ng cách đó, sau này Klute, Bruce, Russell, Gerdner đã gi i bài toán trong m t vài tr ng h p đ n gi n

N m 1956, Childs đã gi i ph ng trình truy n m trong tr ng h p dòng n đ nh v i

vi c mô hình hoá quan h gi a h s truy n d n tr ng l c K và l c hút mao qu n

Richards đã bi n đ i (2-3) d i m t d ng khác và đ a thêm thành ph n b c thoát h i

n c vào ph ng trình Ph ng trình c a Richards có d ng nh sau:

z

hK(zt

∂

S (z,t): l ng n c b c thoát trên m t đ n v th tích c a đ t

z: Tr c to đ th ng đ ng

t: th i gian

Trong kho ng 10 n m g n đây đã có nhi u tác gia gi i quy t (2-8) b ng ph ng pháp

s (sai phân h u h n ho c ph n t h u h n) nh Brun và Fyvoloslu (1974), Newman (1975), Vayhoc (1978), Minal và Hands (1973), Hill (1977), Feddes (1976), Slak (1972), Singh và Kumar (1983)

Th c ch t l i gi i c a các tác g a trên khác nhau là do m c đích c a h khác nhau d n

đ n đi u ki n bài toán khác nhau

Mu n s d ng mô hình truy n m d i d ng (2-3) ho c (2-8) c n thi t và tr c h t

ph i xác đ nh đ c các thông s mô hình D(θ) và K(θ)

2.1.2 Xác đ nh thông s c a mô hình truy n m

Trên c s lý thuy t D và K đ c xác đ nh b ng ti n hành nh ng ch ng trình th c nghi m xác đ nh riêng bi t D, K ho c xác đ nh K tr c sau đó d a vào K đ xác đ nh

D hay ng c l i Nh v y có ngh a là không th xác đ nh b ng th c nghi m đ ng th i

D và K mà ph i tìm cách t o ra m t ch ng trình th c nghi m trong đó ho c K ho c D

b kh đi

Hi n nay ph ng pháp n đ nh và ph ng pháp không n đ nh th ng đ c dùng đ xác đ nh h s truy n d n K và h s khuy ch tán b ng th c nghi m Ph ng pháp n

đ nh s d ng ch đ n đ nh c a chuy n đ ng, trong đó phân b m ph thu c vào

th i gian Ph ng pháp không n đ nh s d ng ch đ không n đ nh c a chuy n

đ ng, phân b m thay đ i theo không gian và th i gian

M i ph ng pháp có nh ng u đi m và t n t i khác nhau Ph ng pháp n đ nh khi

ch nh lý s li u ít s d ng các gi thi t và nói chung là ch t ch h n ph ng pháp không n đ nh Tuy nhiên, th c t ch đ không n đ nh không ph i d dàng lúc nào

c ng nh n đ c v m t k thu t Thêm vào đó th i gian th c nghi m theo ph ng pháp này yêu c u ph i đ l n Ph ng pháp không n đ nh gi m b t đ c th i gian

th c nghi m Tuy nhiên m c đ tin c y và đ chính xác c a s li u nh n đ c ph thu c vào đi u ki n th c nghi m có phù h p v i nh ng gi thi t trong lý thuy t hay không Khi trong đ t có nhi u l c t (hay còn g i là th tích ch t), đ i l ng K xác

đ nh theo ph ng pháp n đ nh và ph ng pháp không n đ nh s khác nhau

Nh v y v n đ l a ch n ph ng pháp th c nghi m xác đ nh D và K ph i d a trên

đi u ki n k thu t có th th c hi n đ c và đi u ki n th c t n i th c nghi m

Trong đi u ki n th c nghi m c a chúng tôi, vi c ch b m t m u đ t và ti n hành th c nghi m theo ch đ n đ nh c a dòng m không th đ c Do th c hi n ch ng trình

th c nghi m đo đ m b ng phóng x N tron, vi c xác đ nh đ m t i các m t đ t c a

m u đ t nhanh chóng nên vi c th c nghi m xác đ nh D và K theo ph ng pháp n

đ nh có th th c hi n đ c

Trong tr ng h p truy n m theo ph ng n m ngang, m t chi u ph ng trình truy n

m có d ng:

xD(x

Khi bi t s phân b m theo th i gian t i các m t c t ngang c a m u đ t th c nghi m

Tr ng h p truy n m theo ph ng b t k , ph ng trình truy n m có d ng:

xD(x

∂

θsinK

Trong đó:

x, : tr c c a ph ng trình m

α: góc t o b i ph ng trình truy n âm và ph ng n m ngang

N u nh bi t đ c phân b m theo không gian, th i gian và gi thi t môi tr ng truy n m đ ng h ng thì có th tính đ c h s K trong (2-11) ho c (2-12)

T các đi u ki n phân tích trên ta th y đ xác đ nh D c n ph i t ch c m t ch ng trình th c nghi m v s truy n m c a ph ng n m ngang v i hai yêu c u:

- m đ c truy n trong đ t n m ngang d i tác đ ng c a l c khuy ch tán mao d n

- Do đ m c a ccác m t c t ngang m u đ t đ m b o không phá v k t c u c a m u

đ t, không gây nh h ng đ n quá trình truy n âm

tính toán giá tr K và D d a trên s li u th c nghi m theo ph ng pháp không n

đ nh có th s d ng các ph ng pháp:

1 Ph ng pháp d a trên nghi m g n đúng c a ph ng trình truy n m

2 Ph ng pháp d a trên c s gi thi t dòng không n đ nh d i d ng t ng c a các giai đ an n đ nh

Có th th y r ng nh ng gi thi t d a vào đó đ kh c ph c nh ng khó kh n v thu t toán g p ph i trong lý thuy t c a ph ng pháp th nh t c ng có s khác nhau, gi a tính ch t c a môi tr ng th c v i môi tr ng lý t ng s gây ra s khác bi t gi a k t

qu tính và tài li u th c đo Nh ng tính toán theo ph ng pháp này nhanh chóng nên

nó v n h p d n nhi u ng i nghiên c u hoàn ch nh lý thuy t và k thu t tính

Ph ng pháp th hai hoàn thi n h n V n đ đ chính xác c a ph ng pháp liên quan

đ n s l ng nh ng giai đo n n đ nh đ c phân chia t quá trình không n đ nh Hay nói cách khác đi nó liên quan t i kh n ng hoàn thành s l ng l n trong công vi c đo

đ c và trong ch nh lý s li u

2.2 nh lu t cxy

Cách đây m t th k , k s thu l c ng i Pháp c-xy đã th c nghi m dòng ch y qua m t ng m u cát đ c dùng đ l c n c Ông vi t “Tôi d đ nh b ng nh ng th c nghi m đ c bi t đ xác đ nh dòng ch y qua nh ng d ng c l c th c nghi m đã

ch ng t r ng l ng n c chuy n qua m u cát t l thu n v i áp su t và t l ngh ch

v i chi u dài c a ng m u mà n c chuy n qua”

hd

ld

hd

T c đ V trong ph ng trình (2-13) đ c g i là t c đ c-xy vì gi thi t dòng ch y

ch y qua toàn b m t c t ngang mà không xem xét đ n các ph n t r n và l r ng trong đó

Th c ra dòng ch y ch t n t i trong các l r ng, vì th t c đ th m th c trung bình s

b ng:

Vh=

A

Khi áp d ng đ nh lu t c-xy, c n ph i hi u rõ ph m vi ng d ng c a nó B i vì trong

ch đ ch y t ng, t c đ t l b c nh t v i gradient c t n c nên đ nh lu t c-xy

c ng ch có hi u l c khi t c đ ch y trong môi tr ng x p đ nh đ có th coi ch đ

ch y là ch y t ng

S d ng s Reynolds:

Re =

μρVD

Hình 2.1: Phân t tính toán thi t l p ph ng trình c b n

L ng n c vào th tích kh ng ch qua m t l trong 1 đ n v th i gian là:

x

hΔΔ

hKx

h

2

2

zz 2

2

yy 2

2

∂

∂+

∂

∂+

hKy

hKx

h

s 2

2

zz 2

2

yy 2

∂

∂+

T ng t nh cách làm trên ta nh n đ c:

t

h S z

h K z y

h K y x

h K

∂

∂

∂

∂+

)(

h T z y

h T y x

h T

∂

∂

∂

∂+

i v i t ng ch a n c không áp, ph ng trình s có d ng:

t

h S z

h h K z y

h h K y x

h h K

∂

∂

∂

∂+

)(

)

c) Gi thi t Dupuit - Forchheimer

đ n gi n hoá dòng ch y ng m ba chi u, Dupuit - Forchheimer đ a ra các gi thi t sau:

̇ T c đ h ng ngang trên toàn b m t c t đ c l p v i ph ng th ng đ ng z

̇ T c đ t i b m t t do m c n c ng m đ c tính theo công th c:

x

h s

h s

x

h

∂

∂) + y

∂

∂(b.Kyy

y

h

∂

∂) ] (2-30)

h

∂

∂) + y

∂

∂(b.Kyy

y

h

∂

∂) = S

x

h

∂

∂) + y

∂

∂(Kyyh

y

h

∂

∂) = S

x

h

∂

∂) + y

∂

∂(Kyyb

y

h

∂

∂) + Q = S

t

h

∂

∂ (2-33) Hay:

x

∂

∂(TXX

x

h

∂

∂) + y

∂

∂(Tyy

y

h

∂

∂) + Q = S

Có th nh n xét r ng các ph ng trình trên đ u là các ph ng trình vi phân phi tuy n

c p d ng parabolic Trong tr ng h p chung, chúng ta không th tìm nghi m gi i tích c a nó

h

∂

∂) + y

∂

∂ (Kyyb

x

h

∂

∂ ) + Q = S

t

h

∂

∂ (2-36)

K =

'K

'H

h

h0 −

t: C =

'H

'K

: S c c n thu l c c a t ng ng m n c y u, đ n v th ng dùng là (ngày)−1

λ = K⋅b⋅C : Ch s th m xuyên (Leakage factor)

i v i t ng ng m n c có áp λ = ∞, còn đ i v i t ng ng m n c không áp λ r t nh Xét tr ng h p dòng ch y n đ nh, môi tr ng đ ng nh t và đ ng h ng:

Ví d : X = 0 → h = H1

2.4 M t s bài toán th ng g p trong th c t

2.4.1 Dòng ch y n đ nh m t chi u đ i v i t ng ng m n c không áp, môi tr ng đ ng

nh t, đáy không th m n m ngang

+ K

LR

x + K

Ta có:

K

R (L2 − x2

a) Chi u dày t ng ng m n c không đ i (b = const)

Hình 2-4: Dòng ch y n đ nh trong t ng có áp có b dày không đ i

Ph ng trình c b n:

Qx (L− x) (2-49)

b) Chi u dày t ng ng m n c thay đ i (b ≠ const)

Hình 2-5: Dòng ch y n đ nh trong t ng có áp có b dày thay đ i

Gi thi t chi u dày t ng ch a n c thay đ i tuy n tính theo ph ng trình:

999

.

0

10 14

2 2 1

L

h h K

h1 = 31 m - 21 m = 10 m

h2 = 31 m - 23.5 m = 7.5 m

L = 175 m

b) T c đ trung bình t i gi ng 1:

x nh

q

10 27 , 0

21 ,

5 , 7 10

n c kênh là 27 m Xác đ nh a) V trí đ ng phân chia n c ng m b) M c n c

ng m cao nh t c) L u l ng trên m t đ n v chi u dài vào sông d) L u l ng trên

m t đ n v chi u dài vào kênh

) 27 31 ( 001 , 0

2 , 1 2

1500 − 2− 2 =

sông)

b) M c n c ng m cao nh t