Địa chất thủy văn công trình nguyễn uyên

Hiện nay, có hai cách phàn loại nước dưới đất sau đây: 1 Theo nhiệm vụ sử d ụ n s nước: dựa trên một sô chí tiêu nào đó đê phân chia: a Theo các thành phần có trons nước được chia theo n

NGUYẺN UYẺN

LỜI NÓI ĐẦU

Đ ịa chất rluiv văn lủ một Iii>ành ciiư khoa học dịu chất có nhiệm VII nghiên cứu vê nguồn iỊÔc, sự phún hổ, vận độiiiỊ vù phát triển của nước dưới đất trong vỏ qua đất Nước dưới đất

lủ nguồn rủi HiỊKxèii I/IIY iỊÍú dược khai thác dê cấp nước có chất lượng cho sinli lioạt, cho côiiiỊ nghiệp, cho tưới, mặt khác lạ ạúv trở ngại cho việc thi công cũng nhu’ sự lủm việc

d ill còniỊ trìnli khi có Iiước lỉưới lílì! tồn tụi, gáy ra hiện tượiììị lầy hoá, muối hoá tlìô

nhưỡng, Đ è khui thúc lìỢỊ) lý nước ilưới đất và ngủn chặn ảnh hưó/iíỊ có hại của nước dưới itùr khoa học Đ ịa c h ấ t th u ỷ vàn cô ng trìn h p h á t sinli vù ngày càng p h á t triển, nó nghiên

( 7hi sự vụn líộiiiỊ cùa nước tìưới đất trong môi trường đất đá đê giải quyết các nhiệm vụ cụ thè sau líàx:

- TrontỊ XÚY liltin' còiiiỊ trình thux ìiò: xác định tổn thất thấm dưới nióiiiỊ dập và vòny qua vai đập lùm sáng ró linli hưỏiiiỊ c lìa rlnihi đến độ ổn định của đất đá ở m óng đập, ilự đoán

h(ợwị Iikìt IInóc cùa liồ chứa vủ kl> i năng ílúniỊ cao nước dưới đất do lũ, do xúy dựng còng trình

- T rong CH/O' Clip nước: xút định trữ lượnỵ thiên nhiên, lưu lượn if khai tlìác nước dưới

đùr x á c định Ill’ll lượng cá c lỗ kììOiD' itơn vù tương hỗ, biện p h á p tăng Ill’ll lượiìíị giếììg vù

b à o vệ chất lượng nước khói bị ỏ nlìi( 'ÌI.

- Trolly lĩnh vực tháo khỏ: thiết kê tliáo khô đầm lầy vù khu vực lầy lióư, hụ tliấp mực nước ngắm đè thi công vù hảo vệ cô/i4 trình khói bị ngập,

- Tron “ vít/iiỊ tưới: xú c định rón thất thấm từ kênh tưới, xú c lập sự cân bằn í; Iiước ngầm ở

khu vực tKỚi.

Cuốn sách iỊồ/n 2 phần: diu chất tììitỷ văn cơ sơ vù địa cliất thuỷ văn công trình, đã đê cập các tính toán địa chất tlinỳ văn cho dòng thấm trong các bài toán thực tê nên trên

Cuốn sách đ ủ cậ p n hật cúc kiến thức, phương p h á p tính, kỹ thuật nqlìiêii cứu mới nhất v ề

cíiu chất thuỷ văn cĩược ỊịicìnỊị dạy tio n g cúc trường Đ ụi học ở M ỹ, C anada, A nh, Nạa

Ngoài nội dung lý thuyết, cuốn sách còn có cúc ví dụ tính toán minh hoạ.

Sách đitợc hiên soạn đé sử dụng cho sinh viên (lại học, học sinli cao đẳng, trung cấp

ch u yê n Iig ủ iili đ ịa ch ấ t tliHÝ vãn, cấ p thoát HƯỚC, m ô i trường, x â y dựnạ c ũ n g n h ư c ú c k ỹ

SƯ, cún bộ kỹ thuật thuộc cúc chuyên ìigùiìlĩ trên.

Trong Í/IIÚ trình biên soạn, tác g iả d ã nhặn được nhiều ỷ kiến dóng góp của cúc bạn

dồng nghiệp, cũng như sự hỗ trợ, giúp đỡ của Nhủ xuất bủn Xây clựiìiỊ, túc gia xin chân tliành cám ƠII và nio/HỊ tiếp ỉm nhận dược các ỷ kiến doin' yóp về nội (lung CIIÔII sách.

N G Ư T , G V C N g u y ễ n U yên

(Trường Đại học Thuỷ lợi - Hà Nội)

PH Ầ N 1

ĐỊA CHẤT THƯỶ VĂN c ơ SỞ

Chương 1

KHÁI NIỆM VỂ NƯỚC DƯỚI ĐÂT

§1 CÁC TẦNG CHÚA NUỚC DLỦI ĐẤT

I So lược về phàn loại nước dưoi đát

Phàn loại nước dưới đất vừa có V nqhĩa thực tiễn lẫn ý nghĩa lý luận to lớn, nó cho phép

sử d ụ n g họp lý các loại nước dưới đất phục vụ ch o các m ục đích khác nhau củ a nền kinh tê quốc dàn dựa trên cơ sở quy luật phân bò, tồn tại và vận động của nước dưới đất Hiện nay,

có hai cách phàn loại nước dưới đất sau đây:

1) Theo nhiệm vụ sử d ụ n s nước: dựa trên một sô chí tiêu nào đó đê phân chia:

a) Theo các thành phần có trons nước được chia theo nhiệt độ, theo tổng khoáng hoá, theo tổng đò cứng, theo độ pH theo các ion chủ yếu, theo từng thành phần đặc biệt, theo thành phần khí

b) Theo đặc tính vận động và đặc tính thuỳ lực được chia ra nước có áp và nước không áp.c) Theo mỏi trường chứa nước chia ra nước dưới đất trong đất đá bở rời, trong các đá nứt

nè trona các đá karstơ hoá

d) Theo quan hệ cứa nước với các loai đất đá và trạng thái vật lý của nó chia ra: nước tự

do nước liên kết vật lý, nước liên kết hoá học, nước ờ thế hơi, nước ở thể cứng.

e) Theo nguồn gốc chia ra nước nguồn gốc ngấm, nước nguồn gốc chôn vùi (trầm tích), nước nguổn gốc ngưng tụ, nước nguón gốc nguyên sinh

f) Theo cơ sở sứ dung nước chia ra nước thông thường, nước khoáng, nước nóng và nước cõng nghiệp

2) Theo điều kiện thế nằm: cách phân loại này phản ảnh được quy luật phân bô của nước

dưới đất trong không gian như cách phân loại của Xavarenxki F p, Ovtsinnicov A.M, Klimentov p.p ,

nước láy, nước tẩng trên, nước ngẩm, nước có áp (nước aclczi), nước karstư và nước khe nứt; các loại nước này khác nhau về diều kiện phân bố, áp lực, đặc điếm vận độno 11‘Hiổn

5

eỏc càu trúc địa chất, tính phàn đới khí hậu, nhiệt độ, đới địa hoá và thành phan hoá học (bàim 1.1).

b) Phàn loại của Ovtsinnicô A.M (1948) chia nước dưới đất thành ba loại chính: nước tầiiìZ ĩ rèn, nước 11 í ầm và nước có áp rồi tuỳ theo thành phần đất đá chứa nước chia ra phụ loại: trong đất đá lỗ hổng và trong đá nứt nẻ

c) Phàn loại của Ovtsinnicô A.M và Klimentov p.p (1967) chia nước dưới đất thành ba loại chính: nước trong đới thông khí, nước ngầm và nước có áp dựa trên điểu kiện thê năm, đặc điểm áp lực, dặc điểm động thái, nguồn gốc và khả năng sử dụng nước trong nền kinh

Nguồn gốc

Điều kiện thê nằm địa chất

Tính phân đới khí hậu N hiệl độ

Đới dĩa hoá

Đặc diêm hoá học

không có áp

Cháy táng Khí

quyến

Những thành lạo trên mặt

Phân đới mạnh

Dao động theo mùa

Đới rửa lũa

và muối hoá

Nliạl, đôi nơi mặn

áp, dôi khi có áp cục bộ

Chù yếu cháy tầng

Như trên

Trầm tích trên mặi

và các lớp trên cùa vỏ phong hoá

Phân đới Nhu 11 ủn Như Iron Như trên

Chù yếu là cháy rối

Như liên

Đá vòi, đồlômit

và các đá rửa lũa khác

Không

ổn định

Thường không

ổn dinh

Đới rửa lũa

Nhạt,

! hường cứng

Cháy láng trong dâl đá

hớ lời và có lliê cháy lùi trong ilá cứng nứt né

Như llũll

Các câu lạo của ilá trám lích (các hổn)

Nlnr trên Tăng khi

xuống sâu

Đ ỏi rứa lũa xi màng hoú

Nhại, dõi khi khoáng hoá

Chủ yốu chày rối

Khí quyên và nguyên sinh

Chú ycu các dói khc mil kiên tạo

-Đới xim ãng hoá

II T ầng chứa nước trong đói thông khí

/ K h ái niệm vê đ ó i ỉliô/iiỊ klìí

Đới thôn s khí là lóp đát đá từ mặt đất đến mật nước ngầm, thấm nước nhưng không thường xuyên bão hoà nước Phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, cấu trúc và thành phần đất

đá time địa phương, bề dày và cấu tạo đới thỏim khí cũng khác nhau: ở miền núi, địa hình phân cắt mạnh nên bể dày đới thònc khí thay đổi từ hàng chục mét (vùng núi phân tliuỷ) đèn một vài mét (vùnc ven bờ); ỏ' miền đổng bằng, bề dày đới thông khí thường nhỏ và ít thay đổi

Nước trons đới thòng khí bao cồm đủ các dạng: nước không trọng lực, nước mao dẫn, nước tr ọ n s lực, ờ tranII thái lone, hơi và răn Các d ạ n c nước đó dưới tác d ụ n g của lực trọng trireme, sức cãnc bề mật và lực hút phàn tử, lực thu ỷ tĩnh không ngừng vận động và biến hoá trons đó quá trình ncưne tụ neàm và bốc hơi là có ý nghĩa nhất

Quá trình nnưne tụ xây ra khi mật đò hơi nước trong không khí cao hơn mật độ hơi nước tron2 đới thòng khí nên hơi nước theo các lỏ hổng đất đá đi sâu vào đới thông khí, khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ ngưng tụ thành thè lỏng Bôc hơi là quá trình ngược lại, hơi nước trons đới th òn s khí thoát vào khòns khí khi mật độ hơi nước trong đới thông khí lớn hơn Ọuá trình bốc hơi xáy ra mạnh o vùng khí hậu khô hanh, độ ẩm trong đới thông Jchí nhỏ và

mực nước neầm ờ nòng Quá trình bòc hơi thường dẫn đến hiện tượng muối hoá thố nhưỡng

- lượng muối trong lóp thổ nhưỡng tăns lèn, ảnh hưởnq không tốt đến cây trônc

Quá trình ngấm biểu hiện dươi hai dạne: thấm ướt tự do và thấm thẳng đưng, thám ướt

tự do (hình 1.1) là quá trình nước tronc lực dịch chuyến theo từng tia nhỏ riêng biệt trong một phán lỏ hổng của đất đá dưới tác dụng của lực trọng trường và lực mao dẫn Thấm thãns đứng (hình 1.2) là quá trình dịch chuyên tháng đứng của nước trọng lực thành một lứp liẽn tục trong toàn bộ lỗ hốnc đất đá mà lớp nước đó đi qua dưới tác dụng của lực trọne trường, lực mao dẫn và áp lực thuv tĩnh Thấm tháng đứng xảy ra khi lượng nước ngâm khá dổi dào như sau một trận mưa lớn Ngấm trong đới thông khí đóng vai trò chủ yếu trong việc cung cáp nước cho nước dưới đát

2 Nước troiiíỊ ló]) tliô nliưỡiiiỊ

Nước trong lớp thố nhưỡng - lóp trên cùng cua đới thông khí có licn quan đến đời sốim của thưc vát trên mặt đất, gọi là nước thó nhưỡng Nước thổ nhưỡng chứa một lượng rất lớn vật chất hữu cơ và vi sinh vật liên quan với những sinh vật sống trcn mặt đất và trong lóp thổ nhưỡng Nước thổ nhưỡng đóng vai trò hct sức quan trọng đối với đời sống thực vật, vì thiếu nước, cây cối không sinh trưưng được mà đất quá ẩm cũng có hại đốn sự phát tricn của cây.Tính thấm nước của thố nhưỡng và lớp phía dưới phụ thuộc vào thành phấn và cấu trúc cua chúng: đất cát hạt thỏ, đất có cấu trúc xốp thấm mạnh hơn dât hạt mịn, đất bị nén chặt Đất đá thâm nước yếu thì lưựng ngấm càng nhó và phần lớn lirợng nước mưa rơi xuống đều tạo dòng cháy mật và bốc hưi

Nước thổ nhưỡng còn do hưi nước từ khí quyến đi vào ngưng tu lại và do 11 ước mao dẫn dang lén (khi mực nước ngấm ơ nóng) cung cấp Nước thổ nhưỡng bị tiêu hao do hóc hưi và phát tán, cũng do ngấm xuống sáu hơn cung cấp cho nước ngầm

tronạ đới thôn V Ả7/Í

1 C uội, cát hạt thỏ; 2 Cát hạt trung; 3 Thấm ướt tự

do lừ trên mặt đất; 4 Dải nước m ao dẫn; 5 Mưu khí

quyển; 6 Hướng d òng chảy trên mặt

H ình 1.2: Sơ đồ thấm thẳnạ đứng troniỊ đới thôìĩíị khí.

1 C uội, cát hạt thô; 2 Cát hạt trung; 3 Lớp nước thấm tháng đứng; 4 Thấm ướt tự do; 5 Dải nước

m ao dẫn; 6 M ưa khí quyển; 7 Lớp nước m ưa k hí

quyển tập trung trên mặt đất

3 N ước táng trên

Nước tầng trên là nước trọng lực ở trên thấu kính cách nước nằm trong đới thông khí Loại nước này hình thành do dòng nước ngấm trong đới thông khí khi gặp đất đá cách nước hoặc thấm nước kém dạng thấu kính thì bị ngăn giữ lại, tạo thành lớp nước có bề dày không lớn và phán bỏ hạn chế trong phạm vi thấu kính cách nước (hình 1.3)

- E 3 2 : ^ 3 [TT7]4 [ j P Ị 5

Hình 1.3: Sơ dồ nước tầiiiỊ trên

I Đới thông khí; II Đ ới bão hoà nước; 1 Cát; 2 Cát chứa nưức;

3 Thấu kính sét k hông thấm Iiưức; 4 Mực nước; 5 N ước m ưa ngâm

Nước tầng trên thường gặp trong đất đá Đệ Tứ bở rời, trong lớp phong hoá nứt nẻ của đá gốc, trong đá nứt nẻ kacstơ hoá Trong đất đá bở rời, nước tầng trên tổn tại khi tính thấm đất đá thay đổi hình thành các thấu kính cách nước hay thấm nước kém, hoặc do quá trình rửa lũa từ trên mặt, các thành phần khó hoà tan như hidroxit sắt và nhôm theo nước ngấm xuống được tái kết tủa, kết tinh các hạt rời thành các ổ, thấu kính thấm nước kém, cản giữ nước ngấm từ trên xuống Trong đá gốc, nước tầng trên được hình thành do quá trình phong hoá và kacstơ hoá không đồng đều tạo thành những ổ, những thấu kính thấm nước kém trong đới thòng khí.

Đặc điểm địa hình địa phươns cũng ảnh hưởng đến sự tổn tại nước tầng trên V ùng địa hình dốc nước ngấm xuống hạn c h ế nên nước tầng trên ít hoặc không tổn tại, nước tầng trên tồn tại thuân lợi nơi địa hình bằng phẳng hoặc hơi trũng

Nhiều trường họp nước tầng trẽn hình thành do hoạt động của con người: tại những chỗ trũng, hố móng cũ khi thấm nước, những công trình ngầm, bãi thải bị che phủ, có thể là nhĩm s thấu kính cách nước cho nước tầng trên tồn tai.c* o

Đ ộng thái của nước tầng trên phụ thuộc vào lượng nước ngấm của mưa khí quyển, lượng ngấm của nước thải; bề dày và quy mô phân bố, độ sâu của thấu kính cách nước Khi bề dày thấu kính cách nước lớn thì khả năng thấm mất nước bị hạn c h ế và khi diện phân bô cùa thấu kính cách nước lớn thì nước tầng trên có khả năng tồn tại lâu hon Đ ộ sâu của lớp thấu kính cách nước quyết định khả năng bốc hơi của nước tầng trên

Nước tầng trên thường tồn tại theo mùa, trữ lượng không lớn, động thái biến đổi rất

m ạnh nên không có ý nghĩa lớn đối với cung cấp nước Trong xây dựng công trình, nước tầng trẽn có khả năng chảy vào hố móng cản trở quá trình thi công hoặc khi có mặt với

động thái thay dậị m ạnh có thê làm công trình mất ổn định.

Chất lượng nứớc tầng trên rất khác nhau, phụ thuộc cơ bản vào các nhân tố trên mặt: vùng mưa nhiều, ẩm ướt nước tầng trên thường là nước nhạt, khoáng hoá thấp, còn vùng khỏ hanh nước tầng trên là nước khoáng hoá cao Cần lưu ý, nước tầng trên rất dễ bị nhiễm bẩn bời các nhân tố nhân tạo

III T ầng nước ngầm

1 K h á i niệm v ề nước ngầm

Nước ngầm là loại nước trọng lực dưới đất ở trong tầng chứa nước thứ nhất kể từ trên mặt xuống Phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp cách nước che phủ và nước trọng lực không chiếm toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước nên bề mặt của nước ngầm là

m ột mặt thoáng tự do (hình 1.4) vì thế nước ngầm có tính không áp, hoặc chỉ có áp cục bộ (nơi thấu kính cách nước nằm đè lén bề mặt nước ngầm)

Tuỳ theo điều kiện thế nãm, phân chia ra dòng ngầm - khi đáy cách nước nằm ngang hoặc nghiêng, nước ngầm chảy theo một phương nào đó, bồn ngầm - khi đáy cách nước bị lõm xuống, mặt nước ngám gán như nằm ngang và dòng bồn ngầm hỗn hợp (hình 1.5)

©

//ìrt/ỉ / 4 : Sơ dó tầng nước ngầm

1 Đ áy cách nước; 2 T ầng nước ngầm ; 3 Đ ới thôn g khí; 4 Thấu kính cách nước;

H - bề dày tầng nước ngầm ; h - ch iều sâu mực nước ngầm ; A - mực nước ngẩm ; 5 M ực nước n gầm m ùa khô;

5' M ực nước ngẩm m ùa mưa; 6 N ước m ưa ngấm ; 7 M ạch nước.

H ình d áng m ặt nước n gầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bề m ặ t đ ịa hình, h ìn h d á n g đ áy cách nước, tính thám của đất đá, điều k iệ n k hí hậu, cô n g trình n hân tạo Đ ể p hản á n h hình dán g m ặt nước ngầm , người ta lập bản đ ồ thuỷ đ ẳng c ao - b ả n đồ vẽ các đ ư ờ n g c ó c ù n g độ cao tuyệt đối mực nước ngầm Bản đ ồ được lập khi có tài liệu đ o m ự c nước c ủ a tầ n g chứa nước trong cùng m ột thời điểm Bản đồ thuý đ ắ n g c ao có ý n g h ĩa thực tiễn lớn vì nó chobiết: hướng và tốc độ của dò n g ngầm , chiều sâu m ặ t nước n g ầ m tại đ iể m bất k ỳ tro n g khuvực, mối quan hệ thuý lực giữa nước n gầm và nước mặt

2 Điẽii kiện cung cấp, thoát nước vù độnạ thái của nước ngầm

N guổn nước c ung cấp cho tầng nước ngầm , g iúp cho nước n g ầ m tồn tại b ao g ồm :

ngâm qua đới thông khí x u ố n g bổ sung cho nước ngám L ư ợ ng nước m ư a n g ấm x u ố n g phụ

thuộc vào cường độ và thời gian mưa, vào điều kiện địa hình, địa chất của vùng Những trận mưa dầm , kéo dài trên phạm vi rộng 1Ở11 sẽ bổ sung cho nước ngầm một lượng nước lớn hơn những trận mưa rào Ở YÙniỉ bằng pháns, lượng nước mưa ngấm xuống lớn hơn vùng có địa hình dốc Trona điều kiện địa hình như nhau, nơi thực vậl pliát triển đất đá thấm nước thì lưựim nước mưa ngấm xu ốna nhiều hơn.

b) Nước của các d ò n s chày và các vìiiiỉĩ nước mặt: cũng là nguồn nước cung cấp quan trọnii cho nước Iiiĩầni Tron s Iihữim VÙI1S đổng bang vào mùa mưa, nước trong các sông và

hổ d a n s cao bổ sun5 I ironu nước lớn cho nước nqầm Hiện tượng này thường xáy ra ở các vùnc xàỵ d im s các c ô n s trình thuý lợi: nước từ hổ chứa, hệ thống kênh mương ngấm xuống

c u n s cáp cho nước ncìùn Tronc thực tè nhiều khi nước sông chí cung cấp cho nước ngầm vào mùa mưa còn mùa khỏ do mực nước sònq hạ thấp, nước ngầm lại cung cấp cho sông.c) Nguồn cuim cấp nước ngầm còn do hơi nước trong không khí đi vào lỗ rỗng đất đá, nsinis tụ lại hoặc nước cùa các tầnc chứa nước áp lực ở sâu hon, có quan hệ tliuỷ lực với tầns nước n sầm nghiên cứu và có mực áp lực cao hơii mực nước ngầm

N auồn thoát chù yếu của nước n sầm là các mạch nước Ngoài ra, mạng sông suối cắt qua tần2 nước ngầm cũng là nơi thoát rất tốt của nước ngầm Trong những vùng khó, nước ngầm còn thoát đi bàng con đưòne bốc hơi: Từ mặt nước ngầm, nước được dâng lên theo các lỏ rỗng mao dần và bốc hơi vào khí quyển Ngoài ra, nguồn thoát nước ngầm có thể là các tầng chứa nước áp lực O' sàu hon nếu hai tầng chứa nước có quan hệ thuý lực và mực nước ngầm cao hon mực áp lực cua tầng chứa nước có áp

\ ể tổng khoáng hoá và thành phán hoá học, nước ngầm chịu ảnh hưởng rất lớn của điều kiện khí hậu, tliuỷ văn và đất đá chứa nước Vùng khí hậu khô, nước ngầm thường có tống khoáng hoá cao hơn vùng ẩm vùng ven biến do ảnh hưởng của biển, nước ngầm thường bị nhiễm mặn, tổng khoáng hoá thườn2 cao, hàm lượng ion clo lớn, nước thuộc loại clorua Nước n sầm trong đá vôi thườns là loại nước bicacbonat canxi

Đỏng thái nước ngầm được đặc trưng bàng sự dao động theo mùa của mực nước, lưu lưưns nhiệt độ và thành phán hoá hoc cùa nước ngầm

Do ưu điếm ớ nông, độ khoáng hoá nhỏ, nước ngầm là nguồn nước cung cấp đáng lưu ý cho sinh hoạt, tưới, công nghiệp Trong xây dưng, tầng nước n gầm thường ở độ sâu đặt m óng còng trình nên thường gây trơ ngại cho thi còng và báo vệ móng công trình Ớ vùng sườn dốc mái kênh, nước ngầm dao đóng gây xói ngầm và sạt lứ mái dốc Ớ vùng tưới, nước ngầm dâng cao sẽ gây ra lầy lội vù muối hoá đất trổng Bời vậy trong quy hoạch xây dựng và tưới nước, cán chú ý tới độ sâu chón vùi và sự thay đối động thái tầng nước ngầm do xây dụng cóng trình và do tưới Thi cóng móng nén tranh thủ thời gian mực nước ngầm thấp nhất

IV T á n g nước có á p (còn goi nước giữa tá n g - a c te /i)

/ K h á i n iệm vé tầ iiíỊ IIIÍỚI có úp

Táng nước có áp hình thành trong tầng thâm nước kẹp giữa hai tầng cách nước (hình1.6) nén COI1 gọi là nước giữa (áng hay nưức acte/.i (actczi là tên La tinh cổ cua thành phố

Ac lua Ư micn Nam nưức Pháp vào năm I 126 phát hiện giếng tự cháy đầu tiên ở Châu Âu)

Khi khoan đào đến tầiiỉĩ chứa nước thì mực nước dưới đất sẽ dâng lên, thậm chí có thể tràn

và phun cao trên mặt đất Nước có áp thường gập trong các vùng trũng có cấu tạo dạng bôn

ờ m iền nền, O' miền võng hố sụt ven rìa, miền võng giữa núi, vùng có cấu tạo nếp lõm, đơn ncliiènc, dọc theo các đới phá huỷ kiến tạo lớn, Nước có áp thường gặp trong đá chứa nước tnrức Đệ Tứ, đòi khi gặp trong đất đá Đệ Tứ

H ìn h 1.6: So'dó CÙII tạo hồn (H lczi (theo Ovtsionnicov A.M và Klim entov p.p .Bogdanov G I)

u) Miề/I C 1 UHỊ càp và lạo áp; b) Miên phân b ố áp lực; c) Miên thoát nước;

1 Đá chứa nước; 2 Đá cách nước; 3 M ực áp lực; H| và I l2 - m ực áp lực tại mặt cắt I và II;

m - bồ d à \ tầim chứa nước; mũi tôn trong tung chứa nước chí hướng vận đ ộn g cúa nước actezi.

Dưa vào đặc điểm thè nằm, có các loại nước actezi sau đây: bồn actezi, dốc actezi và á bồn actezi

miền (hình 1.7): miền cung cấp chủ yếu và tạo áp - phần diện tích đất đá chứa nước lộ ra mặt đát ơ vị trí có độ cao tuyệt đối lớn nhất, tại đó nước mưa khí quyển và dòng mặt có thê ngấm vào CUI12 cấp cho nước actezi; miền phân bố áp lực (hay miền dòng chảy có áp) là phần diện tích phàn bỏ chủ yếu của bồn actezi, trong đó mực áp lực nước dưới đất thường cao hon ranh siới giữa táng chứa nước và đính cách nước Bán đồ thuỷ đ ẳ n g áp, trên đ ó thê hiện các đường nối các điểm có cùng độ cao tuyệt đối mực áp lực, được lập đê phản ánh đặc điểm bể mặt áp lực nước trong phạm vi bồn actezi, và miền thoát nước - phần lộ ra của tầng hay phức hệ chứa nước ở trên mặt đất tại nơi có độ cao tuyệt đối thấp hơn so với miền cung cấp, ơ dạng các mạch nước hoặc các ổ bị tầng bồi tích bở rời che phủ hoặc lộ ngầm ở đáy sóng, đáy biến,

I

Hình 1.7: Sơ dò pliún bô niii '11 CIIIIỊỊ CÙỊÌ clní veil Vi) m ie n c u n I* c a p c ụ c h ộ dìu h ồ n CH /ƯZI

I Mi ên ( IIỈIỊỊ r à p I liít y e n \'ủ t ạ o á p l ự c ; II M i ê n cniiiỊ Clip ( i n h ộ ; I I I M i é n t h o á t

1 r a n g c h ứ a rurức a c t c / i ; 2 c ác đ a c á c h n ư ớ c ; 3 C á c đ á h i ê n cli ãl và m u c m a n ú t né; 4 M ự c ú p tưc;

5 Mực nước ngầm; 6 M ạch nước lẽn; 7 M ạch nước xuỏni;; 8 Phương vận đ ộng của nước dưới đũì

b) D ốc actezi là claim bổn actezi không đối xứng, thường gặp trong cấu tạo đơn nghiêng,

có bề dày siám dần khi xuống sâu hoặc tirớim đá thay đổi (hình 1.8) Do vậy, miền cung cấp và thoát nước đều nằm về một phía liền kể nhau, còn miền phân bố áp lực nằm ở phía

có địa hình thấp hon D ốc actezi th ư ờ n2 cập ỏ' ven rìa miền võng trước núi, m iền trũng giữa núi, sườn YÙns đổnsỉ bằn í ven biển, miền có cấu tạo đơn nghiêng hay phần cánh của các nếp lõm

H in lì 1.8 : Sư (lồ cloc actezi

I T io ih ị diêu kiện lih iịỊ chứa nước bị vát nhọn;

I I Tro n g (tiêu kiện tinh thấm nước của chít đá thay dổi trở thành dá kliôniỊ ìliấm ì ì ước

a ) M i ê n c u n g c á p và l ạ o á p ; h ) M i e n p h i m b ố á p l ự c ; (■) M i ề n t h o á t m c ứ c ;

// //; H ; - m ự c á p lự c n ư ớ c tư ư n x ứ iìỊỊ tụ i m il'll C IIIIỊ’ c ấ p , m iề n tlio á t n ư ớ c và m iề n p h â n h ò 'lự c

I Cál hạt thó; 2 Cát hạt nhó; 3 Cút hai mịn; 4 Cál hạl mịn bị SÓI dính kôì;

5 Đ á cách nước: 6 Mực nước ngấm; 7 M ực áp lực nước; 8 M ạch nước lẽn;

9 Đ o ạ n c ó t h ế n h ậ n nước m ư a k h í q u y é n n g â m x u ò n g ; l() H ư ớ n g vậ n d ộ n g CÍKI n ư ớ c d ư ớ i dál

theo dién tích phán bố lan theo thời gian Các boil actczi có the tìm thay Irony lớp phù Ilàm tích trẽn khién két tinh cổ: Ư đáy do tác dụng bao xói I1CI1 tang chứa Iiuức có đun” làn soil"

Ở phần bị che phú bời lớp cách nước thì nước dưới đất có áp lực, còn ở phần lộ ra ngoài khí

q iụ é n ihì không có áp lực (hình 1.9) Ở các đoạn tầng chứa nước lộ ra, do nước m ưa khí

q uyên neàni xuống cung cấp nên nước có độ khoáng hoá thấp, còn ớ những đoạn được che phú thì nước có độ khoáng hoá cao

Hình 1.9: Sư dồ tlìé nằm nước á actezi

I Đá chứa nước; 2 Đ á cách nước; V Đá kết linh cúa m óng; 4 M ực nước ngầm ;

5 Mưc áp lực nước; 6 Đ oan inrớc m ua khí quyên có thê ngâm x u ố n g cu n g cấp c h o nước dưới đất.

2 Đặc dit ’111 iíộiìíỊ thúi cùa nước actezi

Mien cunu cáp nước giữa tầng thường hẹp và cách xa miền phân bố nên động thái nước actezi t ư ơ n s dôi ổn định hơn so với nước ngầm; thường có động thái năm hay nhiều năm Tuỳ thuỏc vào quan hệ diện tích vùng cấp so với vùng phân bố cũng như độ chênh địa hình 2ÌŨU hai vùng này mà mức độ 011 định động thái cua nước actezi cũng khác nhau Khi

đ ộ chênh địa hình lớn và tí số diện tích vùng cung cấp/diện tích vùng phân bố lớn thì mực

áp lực và hai lượng biến đổi nhiều hơn Nước giữa tầng khó bị nhiễm bán do có tầng cách nước che phu phía trên, vì vậy có chất lượng nước tương đối tốt

Nước áp lực có thế gày ra hiện tượng bục đáy hố móng khi thi công, tạo áp lực nước lên đáy móng, áp lực lèn vỏ áo các công trình ngám Khi thi còng, điểu kiện để đáy hô' móng không bị bục là trọng lượng của tầng cách nước ớ đáy hố m óng phái báng hoặc lớn hơn áp lực đẩy Iiíĩược cua nước áp lực (hình 1.10), tức là:

Trona đó: 7

m

dung trọng tầng đất không thấm;

bé dày tầng không thấm ở đáy hố móng;

7n - dung trọng của nước;

li - dỏ cao mực áp lực trên đáy hố móng

Khi kíy Yn = 1 yd = 2, ta SC có:

Như vậy đáy hô móng không bị phá hoại nếu bẻ dày táng cách nước ớ đáy hố mónơ b;mg hoặc lớn hơn trị số áp lực nước lrc 11 đáy hố móng

H ìn h 1.10: Đáy liò móiiìỉ dặt iỊtìn múi của lầiii’ nước áp lực

I Cúi; 2 Đàì SÓI

V T ầng nước khe nứt

/ K hái niệm về tầm* nước klie 111(7

Tầne nước khe nứt là táng chứa nước hình thành trong đá cứng nứt nẻ Sự xuất hiện các khe nứt có liên quan đến các quá trình kiến tao phong hoá, rửa trôi, hoà tan và các nhân tố khác

Sư phàn bò khe nứt trong các đá rất khác nhau Các khôi đá có thê bị chia cắt bởi các khe nứt khòng tuân theo một quy luàt nào ca và tạo nên tính khe nứt cục bộ Còn khi bị phá huy kiến tạo phần lớn các khe nirt định hướng theo một phương nào đó, chẳng hạn các khe nứt kiến tạo phát triển rõ rệt theo phưcmg trùng với phương trục nếp lồi và thẳng góc với phương này, tạo nên tính khe nứt khu vực (khe nứt có thế phân hố trên khoáng cách rất lớn, đói khi tới vài chục km)

N hữns khe nín phong hoá chu yếu được thành tạo do d :o động nhiệt độ, do tác động hoá hoc và cơ hoc cứa nước lên các đá Sự dao đòng nhiệt độ hàng năm chí tới độ sâu 20 -ỉ- 30m,

do vậy tính khe nứt gây ra do quá trình phong hoá giám nhanh theo chiều sâu và thườngphân bò ư chiểu sâu nhó hơn 30 50m Mật độ lớn nhát cúa các khe nứt phong hoá thường

ơ phán trên cua các khối đá cúma Sự thành tạo các khe nứt phong hoá còn phụ thuộc vào địa hình, thành phần và độ bền CIU1 đá Phong hoá phát triển mạnh hơn ớ các sườn dốc vàtrona các đá tương đối kém bền vững

Những khe lún rứa trôi và hoà tan đặc trưng cho đá eacbonat, đá chứa muối Trong thực

tế còn tổn tại những khe mìn nguyên sinh, hình ihành trong quá trình tạo đá Những khe nứt này thường kco dài suốt toàn bộ táng đá Chiều rộng các khe nứt không ổn định, thường không lớn Trong các đá kết tinh và biến chất, chiểu rộng các khe nứt thường khoáng vài milimét, ít khi vài cm, rát ít khi dạt vùi mét

Trong thực 1C thường tốn tại trong khối đá hệ thống phức tạp các khe nứt có nguồn gốc khác nhau Căn cứ vào đặc tính cua mối trường chứa nước Irong đá nứt nẻ, một số nhà nghiên cứu chia ra: nước khe nứt điên hình tổn tại và vận đ ộ n g trong cúc khối dá biến chất

và xám nhẠp, nước khe nứt dạng via có liên quan với các hệ táng đá trầm lích

Những khc nứt ớ các đá có thế là những khe nứt hớ hoặc khe nứt kín khc nứt được cát - sét, vật chốt chill” mạch (thạch anh canxit ) lấp đầy

2 \ <ill (ỈỘIIV Cl’ui nước dưới đất trong đủ nứt n ẻ

Nước dưới đất tồn tại trong đá nứt nẻ có thể vận động vừa theo các khe nứt hớ, vừa theo các khe nứt kín Vận độim của nước tuân theo định luật thấm đường thẳng, là do chiều rộng khe nứt nho còn ỏ' các khe nứt lớn thì thường được cát - sét, các vật liệu khác lấp đầy Thậm chí khi các khe nứt hờ có kích thước lớn liên hệ với nhau bằng hệ thông khe nứt hẹp thì vận

đ ộ n s cua nước dưới đát cũng tuân theo định luật thấm đường thẳng

k h á c với đất đá dạn Sĩ hạt, do mối liên kết chặt chẽ giữa các phàn tử, nước lấp đầy các khoan í tròYis mao dẫn và phi mao dẫn nên tạo ra một hệ thống thuỷ động lực thống nhất; còn tron ổ đá nứt nẻ, nước chí lấp đầy các khe nứt nên chí vận động theo các khe nứt đó, nèu các khe nứt khònc cát nhau thì có thể khe nứt không chứa nước Kích thước khoảng tròng phi mao dần ỏ' đất loại cát, đất vụn thô thay dổi trong giới hạn tương đối không lớn; irons khi chiểu rộng các khe nứt từ vài phần mười mm đến vài mét

Trẽn cơ sơ thí nshiệm thấm, Vôlôlkô I.I đã xác định sự phụ thuộc của đặc tính vận động vào tốc độ vận động và chiều rộng khe nứt (bảng 1.1)

Nước khe nứt có thể có áp hay không áp Áp lực nước dưới đất được quyết định bởi áp lực thuý ũnh cùa nước ở trong các khe nứt giao cắt nhau và lộ ra ở m iền cung cấp có độ cao địa hình lớn hơn Dưới tác dụng của áp lực, nước từ những khe nứt nằm thấp hơn sẽ xuất lộ trên mặí đất và tạo thành những mạch nước

Trong trường họp các đá nứt nẻ không bị lóp không thâm nước phủ phía trên thì nước dưới đất dao động mực nước rõ rệt tuỳ thuộc vào lượng mưa Trong trường hợp các khe nứt

bị vật liệu sét thứ sinh lấp nhét và có lóp không thấm che phủ thì mực nước dao dộng chậm hơn lượng mưa tới một vài tháng

Nước khe mrt có thành phần hoá học khác nhau Khi tầng chứa nước nằm íỊần mật đất và

Ư đới trao đối nước mạnh thì nước dưới đất thường là nước nhạt Nước bicacbonat canxi thành tạo do thấm của nước mưa và một phần do hấp phụ nước của dòng mặt Ở nluìno đới sáu (vài trăm mét) thuộc Iiiicn núi, o' xa trung tâm miền núi uốn nếp, thường lỉậ p IU rác khoáng hơá cao, nước muối loại clorua natri và clorua canxi-natri

Ở vùng đá nứt nẻ, các lỗ khoan có thể là những lỗ khoan khô (lỗ khoan 1, 3 và 5) vìchúng không khoan vào khe nứt chứa nước (hình 1.11), hay lỗ khoan có nước (lỗ khoan 2,

4, 6) do khoan qua khe nứt chứa nước Các lỗ khoan 2 và 4 có thê là lỗ khoan tự chảy vìmiền cung cấp nằm cao hơn cao trình miệng hô khoan

H ình 1.11: S ơ íỉồ cái lỗ klioan hô tri troniỊ khối (lá nítt nẻ

! 2, 3 4 5, 6 Các lỗ khoan

I Kliúi niệm vè tầng nước kursỉơ

Tầne nước karstơ là nước dưới đát tổn tại trong các khe nứt, các mương và hang động được thành tạo do tác d ụnc ăn mòn cùa nước lên đá hoà tan (đá vôi, đôlômit, thạch cao, muôi mò,- )- V ề CO' bản quá trình phá huỷ đá bời nước là quá trình hoá học, nhưng khi phát triển các mương và hốc lớn thì xảy ra cả sự lôi cuốn cơ học các hạt và mánh vụn đất đá

x ỏ k ò lô v D.x đề nghị chia các vùng karstơ thành bốn đới thắng đứng có điều kiện vận

đ ò n s của nước dưới đất khác nhau (hình 1.12)

H ình 1.12: Sư đủ vận ctộiHỊ của nước karstơ (tlieo Xôkôlôv D.X)

I Đ ới thông khí; II Đới dao dỏn>: iheo mùa; III Đới bão hoà nước hoàn loàn (Illa - V ùng thoát nước dưới dâì

ờ đáy thunu lũng); IV - Đứi lưu thông sâu cùa nước dưứi đất; Các mũi tên biếu thị hướng vận động cúa nước.

I Đới thông k h í - ở đới này, nước thấm và ngấm chủ yếu theo phương thẳng đứng theo các khe nứt (đôi khi theo các lỗ hống) và các mương rãnh karstơ;

II Đới dao dộng theo mùa của mực nước dưới đất Có sự thay đổi định kỳ của vận dộng theo phương nằm ngang và phương tháng đứng của nước dưới đất;

II Đới bão hoà hoàn toàn Đới này trong vùng thoát nước của mạng tliuỷ văn Nước dưới đất vận dóng về phía các thung lũng sóng

IV Đới lưu thông dưới sâu Nước ớ đới này vận động không chịu ánh hưởng của tác dung thoát nước trực tiếp từ mạng thuý vãn

ở nhĩnm vùng đá cacbonat bị biến vị phức tạp, vận động của nước không chỉ xảy ra theo các mương rãnh karstơ mà còn theo các khe nứt và các đứt gãy kiến tạo, vì vậy có thê gặp nước kiểu actezi ở những khối karstơ.

Hai đặc điểm hấp dẫn nhất của karstơ là sự hấp thụ m ạnh nước mặt và tổn tại các dòng chày n sầm tập trung (các sòng ngầm) Nhiều nhà nghiên cứu đã đi đến kêt luận là trong karstơ chi tổn tại những d ò n g chảy các h ly riêng biệt, còn theo G ru n d A thì n goài nh ữ n g

đ ò n s chày không thường xuyên, trong karstơ tổn tại dòng nước ngầm liên tục

2 Đ ặc diêm động thái vù thành phun hoú học nước karstơ

Địa hình đa dạng của các khối karstơ hoá, sự thấm nhanh nước mưa và nước sông xuống sâu tạo nên những nét đặc biệt của động thái nước karstơ Đặc điểm chính của độ ng thái nước karstơ là sự dao động mãnh liệt mực nước theo thời gian Biên độ dao động mực nước phụ thuộc vào độ sâu nước dưới đất và điều kiện cung cấp của chúng Nước karstơ chịu tác động rõ rệt cùa các nhân tố khí tượng - thuỷ văn nên đòi hỏi phải quan trắc động thái với chu kỳ dày hon (quan sát tìmg giờ), chỉ những mạch nước karstơ do nước áp lực ở sâu cung cấp mới ít chịu ánh hưởng của các nhân tố khí tượng và có động thái dao động theo mùa, hàns năm nhiểu năm

Nhữns khối đá karstơ hoá thấm nước tốt, tạo điều kiện thuận lợi cho hấp thụ nước mưa, các d ò n s nước mặt và tạo nên các bồn nirớc dưới đất lớn

Thành phần hoá học của nước karstơ cũng đa dạng Song song với nước nhạt, ở đới trên cua các khối karstơ (nước bicacbonat - canxi - magiê) có nước sunfat - canxi xuất lộ trên mật đất dưới dạng các mạch nước lớn Trong các khối karstơ thường tổn tại nước khoáng - nóng Một sỏ điếm ờ vùng karstơ và một số lỗ khoan đã gặp nước clorua canxi - natri có độ khoáng hoá gần bằng độ khoáng hoá của nước muối

Ớ miền Bắc nước ta, khi nước có độ tổng khoáng hoá nhỏ hơn lg/1, loại hình bicacbonat chiếm ưu thế; còn khi tổng khoáng hoá lớn hơn lg // loại hình hoá học chủ yếu là clorua ở các khối đá karstơ hoá vùng cửa sông ven biển chịu ảnh hưởng của thuỷ triều có hiện tượng nước bị mận dần trong quá trình hút nước thí nghiệm Trường hợp nhiễm mặn ngay từ đầu

ít gặp trong thực tế do lượng mưa trung bình hàng năm ở nước ta lớn và thường lớn hon lượng bốc hơi rất nhiều, tạo khả năng trao đổi nước mãnh liệt

§2 NUỚC DUỚI ĐẤT Ở CÁC VÙNG CÓ ĐỊA MẠO KHÁC NHAU

I Nước dưới đát ở miền núi

*>

Ớ vùng núi thường phát triển nước khe nứt hoặc trong hang hốc karstơ Do tác động của các tác nhân phong hoá, mức độ phong hoá giảm theo độ sâu phụ thuộc vào nhiều ‘yếu tố như khí háu địa hình, địa chất, động thực vật, con người

Đối với đá sét thì sản phẩm cuối cùng của sự phong hoá là sét khả năng thấm nước yếu Trong giai đoạn đầu của quá trình phong hoá, đất đá bị nứt nẻ tạo thành các mảnh dãm vun khả nãng chứa nước và lưu thông nước lớn; chính khe nứt này làm cho đá miển núi chứa nước và tạo nén nước ngầm miền núi

V ùng bazan Đệ Tứ là những tầng chứa nước rất phong phú là do khi dung nham nguội lạnh các khe nứt phát triển đều và m ở rộng, ngoài ra đá bazan thường rất xôp, các lô hông thường lớn, khi các khe nứt phát triển làm cho chúng lưu thông nhau tạo điều kiện chứa nước và lưu thông rất tốt Khi dung nham trào ra, lấp đầy các tầng cuội sỏi, dăm, sạn ở các thung lũng và mật địa hình cổ tạo nên những nơi chứa nước tốt (hình 1.13).

H ình 1.13: Nước ntịầm troníị các phun trào trẻ

1 Đ á phun trào; 2 C uội, sỏ i, cát lấp các ch ỗ lõm của địa hình cổ; 3 Đ á cổ; 4 M ực nước ngầm

Ở nước ta nước ngầm miền núi rất phát triển do đới phong hoá rất dày đạt 70 ■¥ 80m cho

tới hơn 100m Vùng bazan Tây Nguyên có diện tích hàng vạn k m 2 thường xen kẽ các tập bazan khối đặc sít với bazan lỗ hổng, khe nứt phát triển tương đối m ạ n h , nhất là ở phần trên mặt tạo tầng nước dưới đất rất phong phú Ở vùng quanh Ban Mê Thuột có những mạch nước trong bazan với lưu lượng hàng trăm lít/s, những lỗ khoan có lưu lượng đơn vị hàng chục 1/s.m, chất lượng rất tốt bảo đảm cung cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp, xây dựng, cây trồng, chân nuôi, Một vùng nước dưới đất miền núi rất điển hình nữa là nước karstơ ở các cao nguyên M ộc Châu, Đ ồng Giao được nghiên cứu, khai thác nước cho sinh hoạt, trồng trọt

II Nước dưới đất trong các thành tạo trước núi và giữa núi

Trong các vùng núi, đặc biệt ở các vùng núi cao thường phân bố rộng rãi nước dưới đất nằm trong các nón phóng vật và các trầm tích giữa núi Loại nước này được sử dụng rông rãi trong trồng trọt, chăn nuôi

Các nón phóng vật thành tạo trước núi có đặc điểm là càng gần chân núi hạt càng thô hơn: cuôi sỏi, đá tảng, còn xa chân núi là cát, cát sét, sét Bổ mặt nón phóng vật cũng như

các trầm tích trước núi thấp dần khi xa chân núi Do vậy càng xa chân núi nước ngầm càng nồns nhiều nơi tràn ra thành mạch nước và nhiều khi tạo thành nước có áp (hình i.14).

1 Đ á cốc: 2 C uội, cát chứa nước; 3 Á cál, á sél thấm nước kém ; 4 M ực nước ngầm ; 5 M ực nước áp lực;

6 Hướim vận đ ộng của nước dưới đất; 7 N gấm của nước mưa; 8 M ạch nước; 9 Lỗ khoan phun

Nước dưới đất trong các trầm tích trước núi do nước mưa, nước mặt cung cấp Nước mưa

11 cấm từ trên mặt địa hình, đặc biệt trong vùng tạo thành ruộng bậc thang, xuống hoặc từ các d òn s mặt chày lan tràn vào mùa mưa

Đ ò n s thái nước dưới đất trước núi biến đổi khá mạnh và chịu ảnh hưởng rất lớn của các dòng mặt Vào mùa mưa, nước suối dâng cao ngấm xuống làm cho mực nước ngầm dâng cao nhiều khi tới mặt đất Khi lũ rút, nước trong trầm tích này lại chảy ra cung cấp cho suối, có khi làm cho vùng sát chân núi bị cạn kiệt Mực nước dao động ở vùng xa chân núi

thường khòng quá lm , còn ớ gần chân núi nhiều khi vượt quá 3m.

Nước dưới đất trong các thành tạo trước núi có thể được khai thác đê c u n g cấ p c h o tưới, chăn nuói và sinh hoạt,

III Nước dưói đát trong các thung lũng sông

Các thung lũng sông thường được lấp đầy bởi các trầm tích cuội, sỏi cát á cát, á sét, sét Ọua nghiên cứu trầm tích các thung lũng sông, thường có 2 tầng rõ rệt: tầng dưới cấu tạo bới các trầm tích hạt thô như cuội sỏi cát, còn tầng trên là các trầm tích hạt mịn như cát hạt trung, hạt mịn, á cát, á sét, đôi khi các lớp hay thấu kính sét Do cấu tạo như vậy, tầng dưới

có khá năng thâm nước và chứa nước tốt hơn tầng trên Tuy nhiên trong thực tế không sắp xếp ]ý tương như trên, nên nước ngầm trong thung lũng sông có thể có áp cục bộ

Trong các bồi tích, dòng ngầm có hướng vận động phù hợp dòng mặt và thường có quan

hệ chặt chẽ với nước sòng Nguồn cung cấp quan trọng của nước ngầm là nước mưa Nước mưa rơi xuống bc mặt các thềm sông, ngấm qua đới thông khí cung cấp cho nước 11 sầm hoặc tạo dòng chay nhỏ cung cấp cho nước sông và nước ngầm Nguồn cung cấp t|iian

trọng nữa cho nước dưới đất ở thung lũng sông là nước sông; sự cung cấp này chỉ xảy ra

m ùa mưa do mực nước sông dâng cao; còn mùa khô thì nước ngầm thâm ra cung cấp cho sông Ngoài ra, nước từ kênh mương, nước tưới cho cây trồng hoặc từ vùng ven rìa thung lũng sông, trong đá gốc nứt nẻ ngấm xuống cung cấp cho nước ngẩm của thung lũng sông.Chiều sâu nước ngầm các thung lũng sông thường rất khác nhau nhìn chung không sâu lắm, từ vài mét đến 10 -ỉ- 12 mét, có nơi tạo mạch lộ ra ngay trên mặt đất

Nước dưới đất trong các thung lũ ns sông thường là nước nhạt, độ khoáng hoá nhỏ, chủ yếu là nước bicacbonat canxi, trừ một số nơi ở gần cửa sông, do ảnh hưởng của thuỷ triều, tổng khoánc hoá cao hon và là nước clorua natri

Nước dưới đất không chỉ phát hiện ờ các thung lũng hiện đại mà còn gặp ở các bồi tích của sông cổ (hình 1.15) Nước dưới đát trong bổi tích cổ cũng rất phong phú, thường có áp yếu, ít bị nhiễm bấn, chất lirợnc nước tốt

H ình 1.15: Sơ dó cấu tạo thnníỊ lũ/HỊ sôniỊ với nước tHỊầm

1 Á cát; 2 Á sét; 3 Cát và cu ội aluvi Đ ệ Tứ; 4 Sét N eogcn ; 5 C uội cổ;

6 Cái Paleogen; 7 Đ á vôi và đá phấn P aleogen

Nước dưới đất trong thung lũng sông Hồng tạo thành dòng ngầm lớn, bề rộng hàng chục

km, bề dày 40 4- 50m, hướng vận đóng chung từ Tây Bắc xuống Đông Nam, chiều sâu phân

bố từ vài mét đến 15 -T- 20m Đó khoáng hoá nhó, thường là nước nhạt và siêu nhạt thuộc loại nưóe bicacbonat canxi hoặc bicacbonat - clorua, canxi - natri Vùng gần biển độ khoáng hoátrên lg//, có khi lOg// chuyến dần sang nước clorua natri Nhiều lỗ khoan thí nghiêm có lunlương đơn vị là 5 -ỉ- 10//s.m Hà Nội, Hà Đông, đang dùng nước của tầng cuội sỏi đế cung cấp cho sinh hoạt và công nghiệp Nước dưới đất trong các thung lũng sông còn gặp ở đồng băng Nam Bộ, trong các bổi tích của sông Cửu Long, sông Đ ồng Nai,

Nưới dưới đất thung lũng sống thường rất phong phú, lại nằm không sâu lắm, phân bô' rộng ờ nơi tập trung các khu cõng nghiệp, thành phố lớn, khu dân cư, nên đóng vai trò rất quan trong trong việc cung cấp nước cho dãn sinh, công nghiệp, nông nghiệp, Tuy nhiên,

do nãm nóng và các hoạt động của con người, nước dưới đất rất dễ bị nhiễm bẩn vì vậy cần

có biện pháp bảo vệ

IV Nước dưói đất trơng các dai cát, đụn cát ven biến

Do hoạt động của sóng biển, c ủ a gió và của các sông, ờ ven biển thường gặp các dải hay

đụn cát nhỏ Trong vung này, tổn tại những nơi chứa nước nhạt, ngay cả trong những đụn cát được nước biên bao quanh

V ùng phân bố nước nhạt có dạng thấu kính với mực nước ngầm cao hơn mực nước biên

và ỏ' truns tâm cao hon xung quanh Theo chiều sâu, nước nhạt chuyên dần sang nước khoáng hoá cao và có nơi đột biến sang nước mặn Điều đó được giải thích như sau: nước mưa, nước ngưng tụ trên mặt ngấm xuống do có tý trọng nhỏ hơn nước mặn nên tạo thành thâu kính nước nhạt nổi trên nước mặn Nước mặn ở dưới có tổng khoáng hoá lớn sẽ gây ra hiện tirợnc khuếch tán, nhưng tốc độ khuếch tán nhỏ hơn tốc độ ngấm của nước nhạt, nên

t o n s k h o á n s hoá tăng dần theo chiều sâu và có thể đột biến Tồn tại m ộ t ranh giới n h ạ t - mặn tronc các dài cát, đụn cát ven biển

Có thè xác định bề dày cột nước nhạt ở phần trung tâm đụn cát hay đảo cát G iá thiêt chiều sâu từ mật mrớc biến đến ranh giới nhạt - mặn là H, chiều cao lớp nước nhạt từ mặt nirớc ncầm đèn mực nước biển là h (hình 1.16), tỷ trọng nước nhạt là lg /c m 3, tỷ trọng nước biến là 1,024 s/cm 3, phương trình cân bằng như sau:

-là một đường cong và nước nhạt trong dải cát ,u(ác nytím nhạt troiiỊi đụn cát ven biển

ven biến có dạng thấu kính

Nước ngầm ơ vùng này thường là nước clorua - bicacbonat natri - magiê, hàm lượng ion clo thường cao, tổng khoáng hoá từ vài tràm mg// đến 3000mg//; bề dày lớp nước nhạt cóthé đạt tới 5 -ỉ-7m

Có thể sư dung nước ngầm trong các đụn cát ven biến để cung cấp cho các đối tượng có yêu cầu nước không lớn lắm, với chế độ khai thác hợp lý đê tránh phá vỡ ranh giới nhạt - mận tư nhién

Ớ nước ta, cloc bờ biến gặp rất nhiều các dái cát ven biển Bình Trị thiên, Thuận Hải Dải cát ven biến Thuận Hải kéo dài hơn 100km, chiều rộng đến 7 H- Hkm, có chỗ tạo đồi cát màu đo cao tới 130m Đỏ là nơi tìm kiếm, thăm dò nước đáng kru ý

§3 CHẤT LUỢNG NUỚC DƯỚI ĐẤT

Khi sứ dụng nưức, ngoài việc đánh giá về trữ lượng, điều kiện khai thác còn cán phải đánh giá chất lượng nước dưới đất để ta có thể yên tâm sử dụng nước hay có các biện pháp cái tạo tính chất không có lợi của nước

I Đ ánh giá chát lượng nước cho m ục đích ăn uống

Trong trường họp thiết k ế cung cấp nước, mặc dù nước dưới đất không phải toàn bộ được dim s cho mục đích ăn uống, nhưng việc đánh giá chúng trước tiên và thông thường là nguồn cung cấp nước ăn uống Nước có độ khoáng hoá nhỏ quá hay lớn quá đểu không có lợi, vì vạy tuỳ theo điều kiện của mỏi quốc gia, người ta quy định tiêu chuẩn chất lượng nước tòi ưu đối với sức khoẻ của COI1 Iisười Ở Mỹ, một số nước Châu Phi quy định độ tổng khoáno hoá nước dìum cho ăn uòns khỏng quá 0,5 g//, ở Liên Bang Nga cho phép tới

1,5*JI ỏ' nước ta là 1,0sjl UNESCO quy định nước dùng cho ăn uống có độ khoáng hoá

nhò hơn 1,5 2 JI.

Khi đánh aiá chất lượn2 nước, thườns đánh giá theo các yêu cầu sau:

- Nước không chứa các nsuyèn tỏ độc hại với hàm lượng quá mức có thể gây tác hại đối với sức khoe con nmrời;

- Nước không chứa các vi khuẩn sây bệnh;

- Nước eày cảm giác dễ chịu khi sir dụng;

- Thành phần nước không ảnh hương xấu đến sức khoẻ con người và không chứa các thành phần nhiễm bẩn quá quy định

Khi đánh giá chất lượns nước ãn uống cần phái dựa vào truyền thống sử dụng nước của nhãn dàn và điều kiện cụ thê của tùna vùng và khả năng vể kinh tế - kỹ thuật của từng nước, từng vùng trong nước trons việc sử dụng nước đế đạt tiêu chuẩn quy định

Tiêu chuẩn vể chất lượng nước thê hiện bằng hàm lượng giới hạn cho phép của các thành phần có mặt trong nước Nêu quá hàm lượng này, chúng có thê gây ảnh hưởng xấu đến sức khoé con người Các hàm Iượns giới hạn cho phép được tính toán cho người nặng trung bình 60kg và sử dụng mỗi ngày khòng quá 3 lít nước

Nước dùng cho ăn uống phải trons suốt không mùi, có vị dễ chịu Lượng cặn khô không quá lg/1, độ cứng nhỏ hơn 7mgđ /// Không có vi trùng gây bênh như tả lỵ, thương hàn Qua nghiên cứu, lượng vi trùng gây bệnh nguy hiểm khi phát hiện lại tỷ lệ với lượng vi khuẩn dễ phát hiện m à k h ô n g gây bệnh là trực khuẩn đại tràng côli Vì thế, trong thực tế độ nh iễ m bấn cùa nước dưới đất được đánh giá bằng lương trực khuẩn đại tràng:

Cúc chất dộc hại có m ật trong nước trong điều kiện tự nhiên hoặc trong quá trình xử lý

khóng dược vượt quá hàm lương giới hạn cho phép sau (mg//)

Màu theo thang màu Platin - coban 20 độ

Thù nil phần của nước

Trong các trường hợp cần thiết, được sự c h o p hép c ủ a c ơ q u a n y tế có thể sử d ụ n g nước

có cặn sấy khô đến 1,5 g//, tổng dô cứng lOmgál/l, sắt lm g //, mangan 0,5 mg//, màu

-35 độ, dó đuc 2m g//

Ở vùng có khả năng bị nhiễm bân còn quy định hàm lượng giới hạn của các chất gây nhiễm bẩn, phần lớn là những hợp chất hữu cơ: phenol, tricloetylen, clorophooc, tổng hàm lượng các chất hữu cơ này trong nước không được quá lmg//.

II Đ ánh giá chất lượng nước tưới

Khi đánh giá mức độ phù họp của chất lượng nước dùng đế tưới cần xem xét các nhân tô sau: độ tổng khoáng hoá, thành phần muôi, tý lê một sô loại muối trong nước, bản chất và thành phần thò nhưỡng và lóp dưới thổ nhưỡng, địa hình vùng tưới, vị trí của mực nước ngầm, UrọTm nước đè tưới và phương pháp tưới, loại thực vật và khí hậu của vùng

Cần hai ý là phần lớn các chất tan trong nước tưới được giữ lại trong lớp thổ nhưỡng Đê duy trì độ màu m ở của thổ nhưỡng thì lượng muối bị giữ lại này phải được lấy đi hoặc bằng rửa nhạt trên mặt hoặc chuyên x uò ns nước ngầm ở phía dưới Nếu mực nước ngầm dâng lèn quá cao thì muối thoát xuống nước ngầm có nguy cơ vận chuyên trở lại lên mặt đất do mao dẫn Vùng thoát nước tự nhiên hay nhàn tạo có thè sử dụng nước lợ để tưới (M có thê tới 5 -ỉ- 7 s//), vùng thườn? xuyên được rửa nhạt cũng có thê dùng nước lợ để tưới, lượng muối tồn tại trong đất sẽ được nước mưa hoà tan và mang đi Theo V.A Kôvđa khi hàm lượng muối có hại trong đất lèn đèn 1,5 -ỉ- 1,7% thì đa số cây trồng không phát triển và

k h ò n s m ọc m ầ m Các nước ơ T rung Cận Đ ô n g , Bắc Phi thường x u y ê n d ù n g nước lợ để tưới, ớ M ỹ và Isarel còn thử ng h iệ m dù n g nước biển để tưới Khi tổng đ ộ k h o á n g hoá c ủ a nước lên tới 5 -ỉ- 7g// thì lưựns nước tưới nên vượt quá yêu cầu 15 -ỉ- 20%

Khá năng chịu muối của thực vật cũng khác nhau, chia ra các mức chịu đựng khác nhau

và có thể sử dụng nước có hàm lương muối khác nhau:

- K ém chịu đựng: ch an h , đào, mơ, m ận, bưởi, cam , lê, táo; đ ỗ xanh, cần tây, củ cải, đ ậu các loại

- Chịu đựng trung bình: dưa đò, chà là, vải, lựu; dưa chuột, bí xanh, cà rốt, khoai tây, sup

lơ bắp cải, cà chua, ; ngô, lúa, thầu dầu,

- Chịu đựng tốt: dừa, mãng tây, cù cải đường, bông, cói,

Hiện nay, để đánh giá chất lượng nước tưới, thường dùng các chỉ số sau:

Tổng độ khoáng lioú: thường dùng nước có độ khoáng hoá không quá 1 -T- l,5g// để tưới

Khi hàm lượng muối từ 1,5 -ỉ- 3g// cần phải phân tích thành phần các muối hoà tan Tiêu chuẩn giới hạn của nhiều nước là 5g//

Thành pliần m uối: muối natri là muối có hại nhất cho cây trổng Mức độ tác hại các

m uối natri (theo tỷ s ố trọng lượng):

N a2S 0 4: NaCl: N a2C O , = 1: 3: 10

Đối với thổ nhưỡng thoát nước tốt, giới hạn hàm lượng muối natri như sau: N a X O } - lOOOmg//, NaCl - 2Ơ00 mg//, N aoS04 - 5000 mg// Khi có mặt đồng thời các muối này thì tiêu chuẩn giới hạn ch o từng loại m uối phải giảm xuống N ếu hàm lượng N a 0C O 3 cao thì

bổ sung lương thạch cao C a S 0 4 2H iO vào thổ nhưỡng để chuyên N a0C O 3 thành N a0SO4 ít hại hơn

Các họp chất nitơ, photphat, kali không có hại đối với cây trồng, m à còn tăng độ màu

m ỡ của đất Bo là nguyên tô vi lượng đối với cây trổng, tuy nhiên khi hàm lượng Bo vượt quá yêu cầu của cây trồng thì sẽ có hại Hàm lượng Bo cho phép đối với thực vật chịu Bo kém, trung bình và tốt tương ứng là 1,0; 2,0 và 3,0 mg//

Theo tài liệu phàn tích hoá học nước, có thê đánh giá chất lượng nước theo hệ số tưới Ka (theo Priklonski V.A) Hệ số tưới được biểu thị bằng chiều cao cột nước (tính bằng insơ,

1 inse = 2,54cm), khi cột nước này bốc hơi thì để lại lượng kiểm đủ lớn làm cho thổ nhưỡng trỏ' nên có hại tới chiều sâu l,2m đối với đa số cây trồng Hệ số tưới có thê tính theo công thức kinh nghiệm cho các loại nước có thành phần hoá học khác nhau (bảng 1.2) Hàm

lượng ion tính theo m gdl/l.

Bảng 1.2 Công thức tính hệ sô tưới

Có mật clorua natri Hàm lượng Na+ nhỏ hơn hàm

Có mặt clorua và sunfat natri Hàm lượng Na+ lớn hơn

C1 nhưng nhỏ hơn tống hàm lượng các axít mạnh

a rNa+ + 4 r C r

Có mặt clorua, sunfat và cacbonat natri Hàm lượng

Na+ lớn hon hàm lượng ion của các axit mạnh Y a 10rNa+ - 5 r c r2*8 - 9 r S O " 2

Hình 1.17 Biển (lồ (íú/ili tụá chất lưựiiiỊ nước phục vụ cho tưới

Theo giá trị K a nước tưới rất tốt khi > 18, tốt 18 -r 6, đạt yêu cầu 5,9 -í- 1,2 và không đạt yêu cầu < 1 ,2

Ớ Mỹ sứ dụng tỳ lệ hàp phụ natri (SAR):

V r C a 2+ + r M g 2+/ 2

H àm lượng các ion tính theo m s dl/l.

Biểu đổ đánh siá chất lươnc nước theo SAR để phục vụ nông nghiệp ở trong hình 1.17 Chất lượng nước đánh siá theo tiêu chuẩn SAR thấp hon so với tiêu chuẩn hệ số tưới

ơ Ân Độ nước tưới có độ khoáne hoá dưới 1 sjl được coi là tốt, 1 3 g// là ít thích hợp,

1.6 sjl, còn ờ M ỹ là trên 2,0 g//.

III Đ ánh giá khá năng xàm thực cùa nước

Đối với bè tòng của các kết càu bè tòng và bê tỏng ít cốt thép, khả năng xâm thực khử kiềm, xàm thực axit nói chung, xàm thực cacbonic, xâm thực magiê, xâm thực sunfat của

n ướ c p h ụ thuộc vào loại CÔI12 trì nh c h ị u á p h a y k h ô n s c h ị u áp, đ i ề u k i ệ n môi trường x u n g quanh bè tòng và kích thước cua kết cấu mà có các tiêu chuẩn xàm thực khác nhau như ở trons bảng 1.3 Nước được coi là có tính xàm thực nếu trị số ứng với các loại xâm thực nào

đó sai khác (lớn hom, hoặc nhò hơn) các trị số ghi trong báng 1.3 Các giá trị a và b trong bang 1.3 được xác định theo b a n s 1.4

Các tiêu chuẩn xàm thực sunfat cua môi trường nước đối với bêtông của các kết cấu bẽtòna và bètòng ít cốt thép, chẽ tạo bằng ximăng pooclăng và ximăng pooclăng puzơlan chốnơ sunfat cũng như x im ă n s pooclãng xỉ, nước được coi có tính xâm thực nếu lượngngậm ion SO;;- , tính bằng m s// vươt quá các trị số ghi trong bảng 1.5 (không phụ thuộcvào lương ngậm ion Cl~)

00 B ảng 1.3 Tièu chuẩn xâm thực cúa môi trường nước đôi với bêtỏng của các kết cấu bẻtỏng và bétỏng ít cốt thép

Nước được coi là có tính xâm thực nếu trị sô ứng với loại xâm thực nào đó sai khác (lớn hơn hoặc nhỏ hơn)

với các trị sô' tương ứng ghi trong bảng này

Thứ

tu

Loại xâm thực của

mõi trường nước

Còng Irình khftng chịu áp Điốu kiện của môi trường xung quanh bê lông Nguồn nước lộ thi£n hoặc

cỏn g trình chịu áp Không phụ thuộc vào điéu kiện của mói trường xung quanh bê tông Kích thước nhỏ nhất cưa kết cấu (bể dày) tính bằng méi

Nhò hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2,5

Nhỏ hom 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2.5

Nhỏ hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2.5

Nhỏ hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2,5

Độ kiềm bicacbonat đối ''ới ximang pooclănị puzolan và ximãng pooclãng xỉ không quy định Đối với tất cả các loại ximãng Như trên

Còng trình klioiij! chịu áp cỏ n g Irình ch u áp Điều kiện ciiii mỏi Irường xung I|uunh bó lớny

rhư

ur

Loại xàm Ihuc cùa

mỏi trường nước

Nguồn nước lộ Ihién hoặc đai có hệ sỗ thám KVn lum

1 Um/ngày + đốm

Đâì có hệ so thấm hao góm

từ IU dén 0,1 m/ngày + dèm

OAI có hủ số thấm nhỏ hơn 0,1 ni/ngày + dcm

kiện cúa mối trường xung quanh hé lóng Ghi chú Kích Ihước nhó nhất cúa kết cáu (bổ dày) tính hãng mél

Nhó hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hon 2,5

Nhỏ hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2,5

Nhỏ hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2,5

Nhỏ hơn 0,5

Từ 0,5 đến 2,5

Lớn hơn 2,5 Trons mọi triròng

hop kill lượng, ngậm

( xàm (hire Mill lai),

linh dổi ra ÍOII

1 rường hợp khi lượng

naậm ion ISO4 1 UVn

hon

300

1 50 + + 0,1 SCI' l.uơu

400

2 0 0 + + 0,15CI

1 2 0 0

500

250 + + 0,1.SCI' 1.500

300

150 + + 0,15CI’

1 0 0 0

400

250 + + 0 ,1 5 0 '

1 2 0 0

500

300 + + 0.15CI 1.5(H)

500

150 + + Ơ,15CI' l.(KX)

400

250 + + 0 , 1 5 0 ’

1 2 0 0

500

300 + + U,15CI' 1.500

250

1 0 0 + 0,15C1'

1 0 0 0

3ƠƠ

150 + + 0,15Cr

1 1 0 0

400

250 + + 0,15CI'

1 2 0 0

sunfal vã ximãng pooclăng puzưlan; đổng Ihời cũng ứng với XI mãng pooclang

xi Đối với ximãng pooclăng, ximăng poocláng puzơlan thống suníal và ximãng pooclăng xi

có khả năng chống siinfal cao theo số liệu thí nghiệm tương úng các tiéu chuẩn xám thực được tra Irong bàng 1.5.

Ghi chú: Như ạlii chú ỏ cuối hànạ

Bảng 1.4 Các trị sô a và b

Đ ộ kiềm

bicacbonat Tổng lượng ngâm các ion c r và SO" (mg/1)

Tính 0 - 2 0 0 201 - 4 0 0 4Ơ1 60Ơ 601 - 8 0 0 801 - 10 0 0 > lơoo

Điều kiện cùa

môi trường xung

quanh bêtông

Kích thước nhỏ nhất (chiểu dầy) của kết cấu (m)

2Lượng ngậm ion s o 4 (mg/1)

Xi măng pooclăng chống sunfat

Ximăng pooclăng puzolan, pooclăng xỉ chống sunfat

Ximãngpooclăngchốngsunfat

Ximãng pooclăng puzolan và pooclăng xỉ chống sunfatNguồn nước lộ

Điều kiện của

môi trường xung

quanh bètông

Kích thước nhỏ nhất (chiều dầy) của kết cấu (m)

2_

Lượng ngậm ion s o4 (mg/1)

Xi măng pooclăng chống sunfat

Ximăng pooclăng puzolan, pooclăng xỉ chống sunfat

Ximăngpooclăngchốngsunfat

Ximăng pooclãng puzolan và poocỉăng xỉ chống sunfatĐất có hệ số thám

Ghi chú: Nếu sau khi nghiên nh i thi nghiệm xức đinh rằm* ximărnỊ pooclãntỊ x ỉ định dùnq không

có tinh chống sun fa t cao, thì các tiên chuẩn xâm thực sunfat đối với ximăntỊ đó tra ở bảrnỊ 1.3.

§4 TRỬLUỢNG NUỚC DUỚI ĐẤT

I T rữ lượng tự nhièn của nước dưới đất

Trữ lượng tự nhiên của nước dưới đất được chia ra trữ lượng tĩnh và trữ lượng động

1 T rữ lư ợ n g tĩnh bằng thể tích nước ưọng lực ở trong tầng chứa nước:

ơ đày: Qt - trữ lượng tĩnh; |i - đò cấp nước, bằng đơn vị thể tích đất đá;

V - thê tích đất đá bão hoà nước

2 T rữ lượììỊị động đặc trưng bằng lưu lượng nước chảy qua tiết diện dòng chảy trong

m ộ t đơn vị thời gian hoặc là lượng nước được tầng chứa nước c u n g c ấp h àng nãm C ó nhiều phươnơ pháp tính trữ lượng động cua nước dưới đất Qđ:

Theo lượng nước m ưa ngấm xuống:

ờ đày: Q đ - trữ lượng động, bổ sung hàng năm do nước mưa ngấm xuống, rrrVnăm;

a - hệ số ngấm;

N - lương mưa khí quyển nãm, mm;

F - diện tích vùng cung cấp cho nước dưới đất, k m 2

Theo hiệu lưu lượng dòng sông được nước dưới đất cung cấp:

ở đây: qđ - trữ lượng đóng nước dưới đất cho chiều rộng dòng chảy dọc theo bờ là đơn

vị, //sm;

CJ-, - lưu lượng sôn g được nước dưới đất cun g cấp ở h ạ lưu, 1/s;

c] I - lưu lượng sông được nước dưới đất cung cấp ở thượng lưu, 1/s;

L - khoáng cách giữa hai tuyến thượng và hạ lưu, m

Theo m ôđun dòng ngầm:

ở đày: QI - trữ lượng động nước dưới đất, 1/s;

y- m ôđun dòng ngầm, l/s km 2;

F - diện tích tập trung nước của dòng ngầm, km 2

Theo mực nước quan sát ở 3 lỗ khoan (hình 1.18)

ơ đày: w - lượng nước mưa cung cấp cho nước ngầm;

/ - khoảng cách tiết diện đo lưu lượng đến đính phân thuỷ nước ngầm, m

L ư ợ n s nước mưa c ung cấp cho nước ngầm xác định theo kết q u ả q u a n sát ở ba lỗ khoan(hình 1.18) phân bố theo dòng chảy nhờ công thức của Kamenski G.N

w = i i -L + - h - h , h ■ h ỉ '

/ + / 2 ,

ơ đây: K - hệ số thấm của tầng chứa nước;

h - độ sâu của nước ở lỗ khoan nằm giữa;

hi và hị - độ sâu của nước ở các lỗ khoan lân cận, phân bô ở thượng lưu và hạ lưu

dòng ngầm, m;

/, và /2 - khoảng cách giữa hô' khoan ở giữa và các hố khoan lân cận, m

T h e o tổng lưu lượng các m ạ c h nước:

II T rữ lượng khai thác nước dưới đát

T rữ lượng khai thác nước dưới đất được hiếu là khối lượng nước dưới đất được khai thác

b àng các cò n g trình tập trung nước hợp lý về m ạt kinh tế kỹ thuật với c h ế đ ộ khai thác cho trước xác định, có chất lượng nước phù hợp với yêu cầu trong suốt thời gian tính toán sử

d ụ n g nước

T u ỳ theo m ức độ ng h iê n cứu và mức độ tin cậy cú a việc xác đ ịnh các chí số trên, người

ta ch ia ra 4 cấp trữ lượng khai thác nước dưới đất A, B, C | và c , (Bảng 1.6) T rữ lượng khai thác cấp A và B được nghiên cứu kỹ hơn về các chí số trên theo kết quả thăm dò tỷ mỷ được gọi là c ấp c ô n g ng h iệ p vì trẽn c ơ sờ của các cấ p này c h o p hép thiết k ế và xây dựng nhà máy nước Trữ lượng cấp C| và C-> có mức độ nghiên cứu kém hơn, được xác định theo kết quả cùa c ông tác tìm kiế m và thăm dò sơ bộ được gọi là cấ p triển vọng và dù n g đê quy hoạch triển vọng khai thác nước dưới đất

Bảng 1.6 Các cáp trữ lượng khai thác nước dưới đất

chứa nước, tính thấm đất đá chứa nưóe

- Điểu kiện cung cấp khả năng phục hồi

- Điều kiện cấp nước

- Quan hệ nước dưới đất tầng nghiên cứu với các tầng chứa nước khác, nước mặt

c : - Xác lập trên cơ sở sô liệu chung nhất

vé địa chất và địa chất thúy văn:

- Chất lượng nước theo kết quả phàn tích các mẫu nước ở từng vị trí

Trữ lượng tĩnh và động của cân bằng nước tương tự ĐCTV với các diện tích được nghiên cứu kỹ hơn

Ngoại suy từ trữ lượng cấp cao hơn, hút nước thử, thí nghiệm hoặc khai thác của bất cứ công trình nào, các nguồn lộ thiên

có liên quan tầng chứa Iiưức cần thiết

Thỏng thường khi yêu cầu dùng nước nhỏ hon nhiều so với trữ lượng tự nhiên của tầng chứa nước thì không cần phái xét dến trữ lượng thiên nhiên Tuy nhiên, trong trường hợp táng chứa nước không có nguồn cung cấp thì trị số trữ lưựng thiên nhiên sẽ có ý nghĩa rất lớn, và bãt kỳ trường hơp nào không nên để cạn mất phần trữ lượng tĩnh nằm dưới mực nước ngầm tháp nhât Trong trường hợp thật cần thiết phái sử dụng một phần trữ lượng kiệt thì cần có tính toán kỹ hưn

Trữ lượng khai thác có thê ước tính bang cách so sánh tương tự với các giếng làm việc tót trong đicu kiên địa chất và dịa cliàì lluiỷ văn (ương tự

Chương 2

CÁC ĐỊNH LUẬT THÂM c ơ BẢN

§1 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRUỒNG L ỗ R ỗN G VÀ CHAT LÓNG THAM

I C ác tính chát vật lý cúa mòi trường lỗ rỗng

Các tính chát vật lý của mòi trường lỏ rỏnií quyết định hình thức tồn tại chất lỏng trong mòi trường lỏ rỗng và mức độ di chuyến cùa nó Các tính chất vật lý này bao gồm: thành phần hạt tv bc mặt, độ rỏim các tính chất biến dạng

/ Tliủnh Ịỉliiht liạt: Lực tác dụnc bể mật cùa môi trường lỗ rỗng với chất lỏng plụi thuộc

rất nhiều vào mức độ phàn tán của dát Mức độ phân tán này được đặc trưng bằng thành phán hat

Thành phần hạt của môi trườnc lỗ rỏ ne là hàm lượng các hạt có đường kính khác nhau trong mòi trườn 2 Theo phạm vi biến dổi dường kính hạt, người ta tập hợp các hạt thành

ùm 2 nhóm, mỏi nhóm có tính chát vật 1\' và xây dựng khác nhau Báng 2.1 là bang phân nhóm theo đườns kính hạt theo tiêu chuán Việt Nam và Mỹ

Báng 2.1 Hang phân nhóm theo dường kính hạt

Nsười ta dự đoán mức độ đồng nhất của các hạt của môi trường lỗ rỗng theo hệ số khòng đồng nhất C u:

Ớ đây: d60 - đường kính hạt mà hàm lượng các hạt có đường kính nhỏ hơn và bằng đường kính đó chiếm 60% trọng lượng;

đ | 0 - đường kính hạt m à hàm lượng các hạt có đường k ính n h ỏ hơn và b ằn g đ ư ờ n g kính

đó chiếm 10% trọng lượng;

C u - càng nhỏ thì đất càng đ ều hạt

môi trường - tổng diện tích bể m ặt các hạt cứng trong m ộ t đơ n vị thể tích m ô i trường và dược biếu diễn bằng đơn vị diện tích Bề mặt cốt đất trong l m 3 môi trường phụ thuộc vào thành phần hạt, độ chặt có thê tới hàng chục m 2

Hình dạng, kích thước các hạt rất đa dạng, để đơn giản giả định đất gồm các hạt hình cầu có kích thước giống nhau Các hạt có thể sắp xếp theo kiểu lập phương (hình 2.1) hay kiểu mặt hình thoi (hình 2.2)

Diện tích bể mặt các hạt có đường kính d (mm ) trong l c m ? môi trường được sắp xếp kiểu hình lập phương bằng:

Khi đường kính các hạt d = 0 ,0 0 lm m , bế mặt hoạt tính của môi trường lỗ rỗng bằng 3,66m Trong đất sét, tỷ bề mặt có thể đến 8 -7- 12m2

theo kiếu hình măt thoi bằng:

(2.3)

3 Đ ộ rỗng: nước chứa trong môi trường lỗ rỗng liên quan chật chẽ với độ rỗng của đất

hoặc độ khe hờ của đá Đ ô rỗng n của đất là tỷ sô thường là phần trăm, giữa thể tích rông

V r với thê tích đất tương ứng V, kể cả lỗ rỗng:

n = — 100%

V

(2.4)

Đ ất thông thường có đô rỗng n từ 10 đến 30%

Còn độ khe hờ Kk là tỷ sô giữa diộn tích khe hở tạo bởi các khe nứt F n với diện tích đá

F, kể cả khe nứt trên một mật cắt nào đó:

Kk = ? = - =

F

ẳ a b ,

Trong đó: a,, bị - chiều rộng và chiéu dài khe nứt thứ i;

n - số khe hờ trên diên tích khảo sát F (F thường chọn từ 4 đến 2 5 m 2)

Trong trườns hợp các hạt sắp xếp kiểu hình lập phương, độ rỗng bằng

4 C âc tính chất biến dạng: Trong những điều kiện nhất định các tính chất biến d ạng của

môi trường có ảnh hưởng đến quá trình thấm Tính biến dạng được đặc trưng băng hệ số đàn hồi p của môi trường, theo định luật biến dạng đàn hổi của Húc, có dạng:

ớ đây: Tc - thê tích của môi trường lỗ rỗng khi áp lực là P;

dx, - biến dạng thể tích tương đối của môi trường lỗ rỗng khi áp lực thay đổi một lượng dP;

Trong thực tế, nước dưới đất chỉ vận động theo các lỗ rỗng và khe nứt trong đất đá

N hưng để giải các bài toán địa chất thuỷ văn, người ta giả thiết d ò n g nước dưới đất chiếm toàn bỏ tầng chứa nước, bao gồm tất cả khe hổng lẫn phần cứng (cốt) của đất đá Dòng giả định như vậy goi là dòng thấm Các yếu tô thuỷ động lực của dòng thấm gồm có: áp lực, gradien áp lực, lưu lương, đường dòng và đường đảng áp

/ Ap lực: theo định nghĩa của Becnuli, trị sô áp lực được biểu thị bằng biểu thức sau:

Bỏ qua — do giá tri rất nhỏ, vì thế áp lưc nước được xác đinh theo công thức:

tổn thất do ma sát, nên tạo độ dốc bề mặt nước dưới đất theo phương vận động

Đ ộ dóc trung bình của đường cong hạ thấp (nước ngầm) hoặc đường cong áp lực (nước

có áp) cùa nước dưới đất bằng:

dH

dòng thấm trong một đơn vị thời gian Lưu lượng Q của dòng thấm xác định theo côngthức:

ơ đây: V - tốc độ vận động của các hạt chất lỏng;

0) - tiết diện ướt của dòng thấm

4 Đườììg dòng vù đưcrtìg đẳng áp: Đường dòng là đường tưởng tượng phác hoạ con

đường mà một hạt nước sẽ phải theo khi nó thấm qua một tầng chứa nước Các đường dòng dùng để hình dung sự chuyển động của nước ngầm Họ các đường gần vuông góc với các đường dòng là các đường đẳng áp (đẳng thế) Hệ thống các đường dòng và đường đăng áp tạo thành lưới thấm của dòng nước dưới đất Khi vận động ổn định, lưới thấm sẽ không đổi theo thời gian; còn trong vận động không ổn định lưới thấm thay đổi theo thời gian Hình 2.5 là một lưới thấm cho dòng thấm phía dưới đập, "các hình vuông" không thực sự vuông

Tổng quát nhất là dòng thấm không gian có mạng lưới thuỷ động biến đổi theo ba hướng, như dòng thấm vòng qua vai đập cao trong thung lũng sông hẹp (vùng I trên hình2.6) với các tính toán dòng thấm phức tạp Tuy nhiên với m ột sai lệch cho phép, với cách phân đoạn để tính thì dòng thấm không gian có thê được xem như là các dòng thấm phẳng, với hai loại phổ biến là dòng thấm phẳng đứng và dòng thấm phẳng ngang, có các mạng lưới thuỷ động biến đổi theo một mặt phẳng nào đó

Dòng thấm phẳng đứng có các đường dòng biến dạng theo mặt phẳng đứng, còn trên mặt bằng chúng song song với nhau (vùng II hình 2.6) D òng thấm phẳng ngang có các đường dòng biến d ạng theo m ặt bằng, còn trên m ặ t phẳn g đứ ng, c h ú n g s o n g song với nhau (vùng III, hình 2.6)

Phần dòng thấm giới hạn bởi hai đường dòng

gọi là băng dòng hay ống dòng Phần băng dòng

giới hạn bơi hai đường cùng áp lực nước là mảnh

dòng hay ô dòng

ơ dòng thấm phẳng đứng, khi nghiên cứu chỉ

xét chiều róng cùa dòng là 1 mét, khi đó diện tích

Ở dòng thấm phẳng đứng, môi trường thấm đổng nhất và thấm tầng thì lưu lượng thâm đơn vị q sẽ là:

Đ ật T = km là lưu lượng đơn vị khi gradien áp lực J bằng đơn vị và gọi là độ dẫn của dòng

Với trường hợp tầng nhiều lớp song song có hệ số thấm khác nhau k| , k2 (hình 2.7a),

có bể dày iriị, m t h ì lưu lượng dòng thấm song song với lớp sẽ bằng tổng lưu lượng của từng lớp; vì trong dòng thâm phẳng, gradien áp lực của các lớp đều bằng nhau nên:

q = q, + q , + + q n = (k ,m , + k 2m 2 + + k nm n)J và ta có:

nghĩa là độ dẫn của tầng nhiểu lớp song song bằng tổng độ dẫn của các lớp riêng biệt

H ình 2.7: Sơ đồ dòng thấm troriíỊ tầng nhiều lớp a) Dòng thấm song so/ift với lớp; b) Dòng thám vuông i>óc với lớp;

c) Dòng thấm qua giới hạn hai môi trưởng thấm có hệ s ố thấm khác nhau