Bài giảng thủy văn nước dưới đấ

Định luật Darcy• Nước có thể chảy qua một tầng ngậm nước.. Nước có thể chảy qua một tầng ngậm nước... – Trọng lực riêng SG=ρ/ρw = tỷ lệ của khối lượng riêng chất lỏng so với nướcg – Độ n

Các định luật truyền tải tuyến tính

dx

dT kA

nhiệt độ thấp

• Định luật Ohm – Điện được 

t ề từ ơi ó hiệ điệ thế dx

dV A I

J = −

ρ ệ

nơi có mật độ thấp J: Lượng phân tử khuếch tán

qua mặt cắt A D: hệ số khuếch tán

Định luật Darcy

• Nước có thể chảy qua một tầng ngậm nước Nước có thể chảy qua một tầng ngậm nước. 

• Định luật Darcy (bảo toàn động lượng) được xác  định thông qua thí nghiệm của Darcy, nó bắt  g q g y

– Trọng lực riêng (SG=ρ/ρw) = tỷ lệ của khối lượng riêng 

chất lỏng so với nướcg

– Độ nhớt (µ) = sự kháng cự của bản thân chất lỏng khi nó chuyển động

• Môi trường xốp Môi trường xốp

– Các tính chất chứa (độ rỗng, kích thước hạt, tính đàn hồi)– Tính chất chuyển động (truyền dẫn)

http://biosystems.okstate.edu/Darcy/

/echo.epfl.ch/VICAIRE/

Datum l

Q

plane

L Q

A

Q

1 2

L A

K= hệ số truyền dẫn thủy lực [L/T]

• Năng lượng bị tổn thất khi chảy quả môi trường xốp do ma sát

• Phương trình năng lượng: V + p + z = V + p2 + z + h

2 2 1

2 1 Phương trình năng lượng:

• Bỏ qua các t/p vận tốc:

L

h

z g

h z

p z

• Dòng chảy luôn từ nơi có cột nước cao về nơi có cột nước thấp

Giả thiết trong định luật Darcy

• Định luật Darcy chỉ có tác dụng với môi trường : N Định luật Darcy chỉ có tác dụng với môi trường :  NR R< 1 < 1

Đá vôi và đá ầ

Cát sạch

trầm tích

Cát hù

Phù sa, hoàng thổ Cát phù sa

Sa thạch (đá cát)

Đá lử à đá

Đất sét biển khô bị ả h

Sét, cuội do băng tan

Khả năng truyền dẫn thủy lực

• Khả năng truyền dẫn thủy lực:

– là một tính chất kết hợp giữa môi trường đất và chất lỏng

– Làm cho chất lỏng dễ dàng di chuyển trong môi trường đất

ρg k K

ấ

µ

ρg k

NAPL (Non-Aqueous Phase Liquid): chất lỏng không hòa tan

NAPL (Non Aqueous Phase Liquid): chất lỏng không hòa tan

trong nước

Khả năng truyền dẫn thủy lực

k = khả năng thấm nội tại  của môi trường xốp, Xác định k theo  phương trình Kozeny – Carman:

µ

ρg k

3 2

) 1

φ = độ rỗng

Qtube = π tube2

Nước chảy trong ống

(tube): Nước chảy trong cột đất

(column) nên theo Darcy:

L

h K r

b h

t b

h = 0 khi = 0 ; = 1 khi =

và

dt h

dh K

L r

L r

r K

column tube

((Heterogeneity and Anisotropy )

• Tầng ngậm nước đồng nhất:

Các tính chất như nhạu ở mọi

– Các tính chất như nhạu ở mọi 

www.usgs.gov

i

h K

b

Q Q

h h

x

K b

h h

3

K

2 2

Parallel

K

b b

K

ầ (dòng chảy xuyên qua các tầng)

∆h i W K

i

i

i i

K

b W

Q W

K

Q b h

b

h W K

i

K W

W K

Q h

b

W K Q

K b K

Đơn vị của các tham số

72

4 ft

Các điều kiện biên

0

=

boundary n

q Biên mực nước không đổi

• Đường dòng chảy kết thúc tại đường đẳng thế (mà nó mô tả ranh giới của miền dòng

• Đường dòng chảy  kết thúc tại đường đẳng thế (mà nó mô tả ranh giới của miền dòng chảy)

• Lưu lượng của bất kỳ một Flowtube (phần diện tích giữa 2 đường dòng chảy) trong một 

Flow line

ψ ψ

=

∆ Q 2 1

h-∆h h

• Do vậy dòng chảy đơn vị là

h K

(constructing Flow Nets)

Q n

n

h n

n

d d f

d

f ∆

=

ả Net) đơn giản

H n

n Kb

nd

– Xuất hiện các đường đẳng thế Xuất hiện các đường đẳng thế

– Dòng chảy hướng về phía hạ lưu

– Đường đẳng thế Equipotential

– Và có cột nước bằng nhau

đường đẳng trị nước ngầm g

Hướng dòng chảy ngầm

(discharge)

1 cos sin

2 1

θ

θ q q

1 tan

K K

K

K K

K

K K

K q

q

yz yy

yx

xz xy

xx y

y K

K K

q z zx zy zz

K K

K

q q q

zz yy

xx

z y x

0 0

0 0

0 0

đá

• Sự truyền dẫn theo phương 

ngang thường lớn hơn rất

h K

K = >>

z

∂

Chương 5 Phương trình dòng chảy ngầm

h A S

∆

h A S

∆

s

) ( α β

Hệ số chứa nước của tầng ngậm nước

x

h K

q

yy y

xx x

q

y

zz z

yy y

∆

Thể tích khống chế Khối lượng chất lỏng đi ra

x

y z

Khối lượng chất lỏng đi ra

• Lượng trữ của thể tích khống chế trong một đơn vị thời 

gian= sự thay đổi dòng chảy = Lượng vào – Lượng ra: 

q z

y

x x

q q

z y

x x

q t

Lượng trữ trong tầng ngậm nước

• Môi trường xốp có khả năng đàn hồi (α)  với một chất lỏng 

ó khả ă é (β)

có khả năng nén (β) 

• Môi trường bị biến dạng do thay đổi áp suất chất lỏng (ví dụkhi bơm hút) ∂ ( φρ ∆V) ∂ ( ρq )

q t

h S t

h K

dx h d