Tài liệu Hướng dẫn sử dụng Aquifer Test pptx

3.1 Định nghĩa các ký hiệu Ký hiệu Định nghĩa β Số đường cong chuẩn Neuman, Moench α Thông số hình học khối Dòng chảy trong đới nứt nẻ γ Thông số chồng khớp không thứ nguyên cho hạ thấp

Trang 1

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

AQUIFER TEST

Trang 2

TP.HCM 8-2006

Trang 3

MỤC LỤC

1 - GIỚI THIỆU 1

2 - KHỞI ĐỘNG 3

2.1 Yêu c u h th ngầ ệ ố 3

2.2 C i à đặt Aquifer Test 3

3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

3.1 nh ngh a các ký hi uĐị ĩ ệ 4

3.2 Thí nghi m b m v ép nệ ơ à ướ 6c 3.3 Dòng ch y to tia t i l khoan trong t ng ch a nả ả ớ ỗ ầ ứ ước có áp 6

3.4 Phương pháp Theis (có áp) 7

3.5 Phương pháp Cooper & Jacob (có áp, r nh ho c th i gian b m l n)ỏ ặ ờ ơ ớ 9

3.6 Thí nghi m ph c h i Theis (có áp)ệ ụ ồ 13

3.7 Phương pháp Neuman (không áp) 15

3.8 Phương pháp Hantush (th m xuyên, không nh nấ ả ướ ừ ầc t t ng cách nướ 17c) 3.9 T l u lỷ ư ượ 20ng 3.10 Thí nghi m b m gi t c p Cooper-Jacob (l u lệ ơ ậ ấ ư ượng b m thay ơ đổ 20i) 3.11 Thí nghi m b m gi t c p Theis (Birsoy v Summers, có áp)ệ ơ ậ ấ à 23

3.12 Hi u ch nh Jacob cho i u ki n không ápệ ỉ đ ề ệ 25

3.13 Phương pháp Moench (gi ng khoan không ho n ch nh trong t ng ch a nế à ỉ ầ ứ ước có áp ho c không áp)ặ 25

3.14 Dòng ch y trong ả đớ ứ ẻ 27i n t n 3.15 L i gi i t n th t gi ng Hantush-Bierchenkờ ả ổ ấ ế 31

3.16 L i gi i d báo c a Theis (l p k ho ch thí nghi m b m)ờ ả ự ủ ậ ế ạ ệ ơ 33

3.17 Thí nghi m ép nệ ước Bouwer & Rice (không áp, có áp th m xuyên, l khoan ấ ỗ ho n ch nh ho c không ho n ch nh)à ỉ ặ à ỉ 33

3.18 Thí nghi m ép nệ ước/ép nước Hvorslev (không áp, có áp, l khoan ho n ch nhỗ à ỉ ho c không ho n ch nh)ặ à ỉ 36

3.19 Thí nghi m ép nệ ước Cooper-Bredehoeft-Papadopulos (có áp, đường kính l ỗ khoan l n, t ng tr nớ à ữ ước trong l khoan)ỗ 39

4 - SỬ DỤNG AQUIFERTEST 42

4.1 T ng quátổ 42

4.2 B trí c a s (Window Layout)ố ử ổ 42

4.3 Qu n lý c s d li uả ơ ở ữ ệ 46

4.4 Thanh Menu v các bi u tà ể ượng (Menu Bar and Icons) 50

4.5 T p tin (File Menu)ậ 50

4.6 So n th o (Edit Menu)ạ ả 63

4.7 Xem (View Menu) 63

4.8 D án (Project Menu)ự 64

4.9 Thí nghi m (Test Menu)ệ 67

4.10 S li u (Data Menu)ố ệ 69

4.11 Phân tích (Analysis Menu) 73

4.12 Tr giúp (Help Menu)ợ 77

4.13 Các phương pháp phân tích v c i à à đặt (Analysis Methods and Settings) 78

Trang 4

5.3 B i t p 3: Phân tích ph c h i Theis b ng s li u máy t ghià ậ ụ ồ ằ ố ệ ự 1235.4 B i t p 4: Phân tích thí nghi m ép nà ậ ệ ước Hvorslev and Bouwer-Rice 1305.5 B i t p 5: Phân tích Moench- Thí nghi m b m t ng ch a nà ậ ệ ơ ầ ứ ước không áp 1355.6 B i t p 6: D báo c a Theis - Qui ho ch m t thí nghi m b mà ậ ự ủ ạ ộ ệ ơ 1455.7 Các ví d thêm v AquiferTestụ ề 150

Trang 5

1 - GIỚI THIỆU

Chúc mừng bạn đã mua Aquifer Test, gói phần mềm nổi tiếng nhất để phân tích

đồ họa và lập báo cáo tài liệu bơm nuớc thí nghiệm, thí nghiệm ép nước, đổ nước.Aquifer Test do các nhà địa chất thủy văn thiết kế cho các nhà địa chất thủy văn, cung cấp tất cả các công cụ cần thiết để quản lý hiệu quả các kết quả thí nghiệm thủy lực và tuyển chọn các phương pháp lời giải hay được dùng nhất trong phân tích tài liệu- tất cả quen thuộc và dễ sử dụng trong môi trường Window

Aquifer Test có các yếu tố và cải tiến chính sau:

- Chạy như một trình ứng dụng 32 bit-Windows 95/98/2000 riêng

- Dễ sử dụng, tất cả giao diện mới

- Các phương pháp giải cho các tầng chứa nước không áp, có áp, có áp thấm xuyên, và đá nứt nẻ

- Khuôn mẫu báo cáo có thể tùy sửa đổi

- Tư vấn phương pháp giải để giúp bạn chọn phương pháp phân tích thích hợp

- Tạo ra và so sánh dễ dàng nhiều phương pháp phân tích đối với cùng một tập số liệu

- Phương pháp bơm giật cấp, tổn thất giếng

- Phương pháp “lời giải trước” lập kế hoạch thí nghiệm bơm

- Tiện ích nhập tài liệu từ máy tự ghi (cung cấp nhiều dấu tách cột và cách bố trí tập tin

- Nhập vị trí giếng khoan và dạng hình học từ một tập tin ASCII

- Hỗ trợ bản đồ vị trí với các tập tin (.dxf) và hình ảnh (.bmp)

- Hỗ trợ vùng nhớ tạm thời trong Windows để cắt và dán số liệu và đồ thị trực tiếp vào trong báo cáo dự án của bạn

- Xuất đồ thị phân tích thành tập tin đồ họa (.bmp, jpg, wmf, emf)

- Thanh công cụ có thể tùy chỉnh và cắt bớt

- Nhiều phím tắt để tăng tốc độ di chuyển chương trình

- Chuyển đổi đơn vị

- ứng dụng cơ sở dữ liệu Microsoft Access để nâng cao khả năng sử dụng và hiệu quả

- Hỗ trợ kỹ thuật miễn phí không hạn chế từ WHI

Có sẵn các phương pháp sau đây đối với thí nghiệm bơm:

- Theis (1935)

- Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian (1946)

- Cooper - Jacob Hạ thấp- khoảng cách (1946)

- Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian-khoảng cách (1946)

Trang 6

- Theis Tiên đoán (lời giải trước lập kế hoạch thí nghiệm bơm)

- Có các phương pháp sau đây đối với các thí nghiệm múc, đổ nước:

- Hvorslev (1951)

- Bouwer-Rice (1976)

- Cooper-Bredchoeft-Papadopulos (1967)

Số liệu có thể nhập trực tiếp từ:

- Các tập tin từ Microsoft Excel phiên bản 4.0, 5.0 hoặc 7.0

- Các tập tin ASCII từ máy tự ghi với nhiều dấu tách cột và cách bố trí cột

Aquifer Test cung cấp một môi trường thân thiện và linh hoạt có thể sử dụng hiệu quả hơn trong các dự án bơm thí nghiệm của bạn Số liệu được vào Aquifer Test trực tiếp qua bàn phím, nhập từ các bảng tính Microsoft Excel (phiên bản 4.0, 5.0 hoặc 7.0), hoặc nhập từ các tập tin của máy tự ghi dưới dạng ASCII Số liệu thí nghiệm cũng có thể được chèn vào từ một trình soạn thảo văn bản của Windows, bảng tính, cơ sở dữ liệu bằng “cắt và dán” thông qua bộ nhớ tạm của Window Chồng khớp tự động các đường cong chuẩn vào số liệu dùng hồi qui độ lệch bình phương nhỏ nhất áp dụng cho tất cả các phương pháp trong Aquifer test Tuy nhiên khuyến khích dùng các đánh giá chuyên môn dựa trên hiểu biết về đặc điểm địa chất và địa chất thủy văn của thí nghiệm bơm để quyết định sự chồng khớp của các đồ thị Để tinh chỉnh sự chồng khớp của các đường cong dễ dàng, có thể chồng khớp số liệu vào đường cong chuẩn bằng cách dùng các phím mũi tên trên bàn phím

Các bài tập minh họa trong chương 5 sẽ giới thiệu với các bạn một số yếu tố của Aquifer Test Hai bài tập đầu liên quan đến đánh giá thí nghiệm bơm trong tầng chứa nước có áp dùng phương pháp Theis và Cooper-Jacob Bài tập 3 dùng để nhập số liệu phục hồi từ máy tự ghi và phân tích chúng bằng phương pháp Theis-Jacob Bài tập 4 liên quan đến đánh giá thí nghiệm ép nước dùng cả hai phương pháp Hvorslev và Bouwer-Rice Bài tập 5 dùng phương pháp Moench, trong khi bài tập 6 dùng giải pháp dự đoán trước Theis để trả lời các câu hỏi thường gặp khi lập kế hoạch một thí nghiệm bơm

Trang 7

2 - KHỞI ĐỘNG

2.1 Yêu cầu hệ thống

Để chạy Aquifer test, cần cấu hình hệ thống tối thiểu như sau:

- Một ổ đĩa CD-ROM để cài đặt phần mềm

- Một chuột Microsoft hoặc tương đương

- Độ phân giải màn hình tối thiểu 600x800

- Nên có độ phân giải màn hình 1024x768

2.2 Cài đặt Aquifer Test

Aquifer Test được cung cấp trong một CD-ROM

Đặt đĩa CD vào ổ CD-Rom, màn hình cài đặt sẽ tự động chạy, giao diện cài đặt với nhiều tab khác nhau sẽ xuất hiện

Vui lòng dành thời gian tìm hiểu giao diện cài đặt, vì có thông tin liên quan đến các sản phẩm khác, sự phân phối, hỗ trợ kỹ thuật, tư vấn, đào tạo và liên hệ với WHI

Trên ô cài đặt đầu tiên có thể chọn 2 nút sau:

- Aquifer Test 3.0 User’s Manual (Hướng dẫn sử dụng Aquifer Test 3.0)

- Aquifer Test 3.0 Installation (Cài đặt Aquifer Test 3.0)

Nút User’s Manual sẽ thể hiện văn bản dạng PDF của hướng dẫn sử dụng, bạn

cần có Adobe Reader để đọc văn bản này Nếu bạn chưa có Adobe Reader, một liên kết đã được tạo ra trong giao diện để tải xuống phần mềm thích hợp

Nút Installation sẽ bắt đầu cài đặt phần mềm trên máy của bạn Aquifer Test phải

được cài đặt trong ổ cứng để chạy

Vui lòng tuân theo hướng dẫn cài đặt và đọc lời hướng dẫn trên màn hình cẩn thận Khi đã cài đặt xong và khởi động lại máy tính, bạn sẽ thấy biểu tượng WHI màu xanh trên màn hình nền có tên Aquifer Test 3.0 Để bắt đầu Aquifer Test ấn đúp biểu tượng này

Chú ý: Để cài đặt phần mềm từ CD-ROM không có sự hỗ trợ của giao diện cài

đặt, bạn có thể:

- Mở Windows Explorer và di chuyển đến ổ CD-ROM

- Mở thư mục Installation (cài đặt)

Trang 8

3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Aquifer Test được dùng để phân tích số liệu từ thí nghiệm bơm và ép nước Các phương pháp giải trong Aquifer Test bao gồm toàn bộ các loại tầng chứa nước: không áp, có áp, có áp thấm xuyên

Cơ sở lý thuyết đầy đủ cho từng phương pháp nằm ngoài phạm vi của cuốn sách này Tuy nhiên, tóm tắt mỗi phương pháp, bao gồm giới hạn và ứng dụng, được nêu trong chương này Các thông tin này được trình bày để giúp chọn phương pháp chính xác cho đặc điểm tầng chứa nước cụ thể

Các thông tin khác có thể tìm được từ các sách ĐCTV như Free and Cherry (1979), Kruseman and de Ridder (1979, 1990), Driscol (1987), Fetter (1988), Dominico và Schwartz (1990) và Walton (1996) ngoài ra một vài ấn phẩm chính được trích dẫn ở cuối chương này

3.1 Định nghĩa các ký hiệu

Ký hiệu Định nghĩa

β Số đường cong chuẩn (Neuman, Moench)

α Thông số hình học khối (Dòng chảy trong đới nứt nẻ)

γ Thông số chồng khớp không thứ nguyên cho hạ thấp chậm trễ

trong lời giải Moench

∆hDH Thành phần Hantush trong lời giải Moench

∆hDN Thành phần Neuman trong lời giải Moench

∆hw Hạ thấp trong lỗ khoan do cả hạ thấp của tầng chứa nước và tổn

thất lỗ khoan

∆s Thay đổi về mực nước hạ thấp

βt(n)(t-tn) Thời gian được điều chỉnh

b Chiều dày tầng chứa nước (tầng chứa nước có áp)

b Chiều sâu từ mực nước tới đáy ống lọc (tầng chứa nước không

áp)b’ Chiều dày lớp thấm xuyên

H0 Chênh lệch mực nước ban đầu (thí nghiệm ép nước)

h0 Mực nước áp lực ban đầu (điều kiện ổn định của thí nghiệm bơm)

Trang 9

hD Hạ thấp không thứ nguyên

hDT Thành phần Theis trong lời giải Moench

ht Mực nước trong lỗ khoan ở thời điểm t>t0

J0 Hàm Bessel bậc 0 loại một (phương pháp ép nước

q(t) Hàm số lượng chảy vào hoặc chảy ra theo thời gian

Qi Lưu lượng bơm không đổi trong giai đoạn i

Qn Lưu lượng bơm không đổi trong giai đoạn n

r Bán kính lỗ khoan bơm hoặc lỗ khoan quan sát (phương pháp thí

nghiệm ép nước, Moench và dòng chảy trong đới nứt nẻ)

rc Bán kính hiệu quả của ống chống (phương pháp

Cooper-Bredchoeft-Papadopulos)

rd Khoảng cách tròn không thứ nguyên

reff Bán kính hiệu quả giếng quan trắc chú ý tới độ lỗ hổng của vỏ

bọc sỏi (phương pháp Bouwer-Rice)

rw Bán kính hiệu quả của khoảng cách giếng mở (phương pháp

r0 Khoảng cách xác định bằng giao điểm của hạ thấp bằng không và

đường thẳng đi qua các điểm số liệu (phương pháp hạ thấp khoảng cách Cooper-Jacob)

sw Hạ thấp trong giếng khoan

S Hệ số nhả nước (hệ số nhả nước đàn hồi Ss*b)

t’ Thời gian trôi qua từ khi ngừng bơm

t0 Thời gian mà tại đó đường thẳng chồng khớp cắt trục thời gian

(Cooper-Jacob)

tD Thời gian không thứ nguyên

ti Thời gian bắt đầu giai đoạn bơm thứ i

t’i Thời gian kết thúc giai đoạn bơm thứ i

TL Khoảng thời gian (Thí nghiệm Hvorslev, T0 là thời gian này khi

h/h0=0.37

tn Thời gian bắt đầu giai đoạn bơm thứ n

u Thông số phân tích (Theis)

Trang 10

WD Độ chứa nước của lỗ khoan

Y0 Hàm Bessel bậc 0 loại hai (phương pháp ép nước

Y1 Hàm Bessel bậc 1 loại hai (phương pháp

Cooper-Bredchoeft-zD Chiều sâu không thứ nguyên của lỗ khoan

3.2 Thí nghiệm bơm và ép nước

Có thể phân tích hai loại kết quả thí nghiệm với Aquifer Test :

[1] Thí nghiệm bơm, ở đây nước được bơm ra từ 1 giếng khoan và thay đổi mực nước được đo bên trong một hoặc nhiều giếng khoan quan trắc (trong một vài trường hợp bên trong giếng khoan bơm) Số liệu có 3 hình thức khác nhau:

- Mực nước theo thời gian

- Lưu lượng theo thời gian

- Lưu lượng theo mực nước

[2] Thí nghiệm ép (múc) nước, ở đây một ống kim loại được chèn vào hoặc di chuyển ra khỏi giếng khoan và đo thay đổi mực nước trong giếng khoan Số liệu chỉ có 1 dạng: Mực nước theo thời gian

Đối với bơm nước thí nghiệm có các phương pháp phân tích sau đây:

- Theis (1935)

- Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian (1946)

- Cooper - Jacob Hạ thấp- khoảng cách (1946)

- Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian-khoảng cách (1946)

- Theis Tiên đoán (lời giải trước lập kế hoạch thí nghiệm bơm)

Có các phương pháp sau đây đối với các thí nghiệm múc, đổ nước:

- Hvorslev (1951)

- Bouwer-Rice (1976)

- Cooper-Bredchoeft-Papadopulos (1967)

3.3 Dòng chảy toả tia tới lỗ khoan trong tầng chứa nước có áp

Phương trình vi phân mô tả dòng chảy bão hòa hai chiều trong tầng chứa nước có

áp là:

Trang 11

t T

h S y

h x

h S r r

h r

ở đây h0 là mực nước ban đầu (tức là bề mặt áp lực ban đầu nằm ngang)

Các điều kiện biên giả sử rằng không có hạ thấp ở khoảng cách bán kính vô hạn

Lời giải của phương trình trên mô tả mực nước ở bất kỳ khoảng cách r và ở bất

kỳ thời gian nào sau khi bắt đầu bơm

3.4 Phương pháp Theis (có áp)

Theis (1935) đã tìm ra lời giải cho phương trình trên như sau:

Trang 12

Tích phân trong công thức trên được gọi là hàm giếng, W(u) và có thể biểu thị

bằng chuỗi Taylor vô hạn có dạng sau:

Phương pháp này thích hợp cho các điều kiện được chỉ ra trong hình sau:

Trang 13

Lời giải Theis sử dụng các giả thiết sau:

- Tầng chứa nước có áp, với qui mô vô hạn

- Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng bị ảnh hưởng bởi bơm

- Bề mặt áp lực nằm ngang trước khi bơm

- Lỗ khoan được bơm với lưu lượng không đổi

- Giếng khoan hoàn chỉnh, bơm với lưu lượng không đổi

- Nước lấy ra từ lượng tàng trữ và thoát ngay lập tức với giảm mực nước

- đường kính lỗ khoan nhỏ vì thế bỏ qua lượng tàng trữ của lỗ khoan

Số liệu cần thiết:

- Mực nước hạ thấp theo thời gian tại lỗ khoan quan sát;

- Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm;

- Lưu lượng bơm

3.5 Phương pháp Cooper & Jacob (có áp, r nhỏ hoặc thời gian bơm lớn)

Phương pháp Cooper & Jacob (1946) là hình thức đơn giản hóa của phương pháp Theis, phù hợp với giá trị thời gian lớn và khoảng cách từ giếng bơm giảm (giá trị

u nhỏ hơn) Phương pháp này liên quan tới việc cắt bớt chuỗi Taylor vô hạn, chuỗi này được dùng để ước tính giá trị của hàm giếng W(u) Do sự cắt bớt này, không phải tất cả các giá trị đo vào thời gian đầu được xem là phù hợp

Phương trình cuối cùng được đưa ra là:

log4

Trang 14

Lời giải Cooper & Jacob sử dụng các giả thiết sau:

- Giếng khoan hoàn chỉnh

- Giá trị của u là nhỏ (u<0.01)

3.5.1 Phương pháp hạ thấp-thời gian Cooper-Jacob:

Đồ thị của phương trình trên là đường thẳng trên giấy bán logarit nếu thỏa mãn điều kiện giới hạn Như vậy đồ thị đường thẳng của mực nước hạ thấp và thời gian sẽ xuất hiện sau một thời gian Trong thí nghiệm bơm với nhiều lỗ khoan quan sát, lỗ khoan gần lỗ khoan bơm sẽ thoả mãn các điều kiện trước các lỗ khoan quan sát nằm xa hơn Thời gian được vẽ trên trục x logarit và hạ thấp được

vẽ trên trục y tuyến tính

Độ dẫn nước và hệ số nhả nước được tính toán như sau:

s

Q T

2 025,2

Trang 15

Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp hạ thấp-thời gian) là:

- Mực nước hạ thấp theo thời gian tại lỗ khoan quan sát;

- Khoảng cách hữu hạn từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm;

- Lưu lượng bơm (hằng số)

3.5.2 Phương pháp hạ thấp-khoảng cách Cooper-Jacob

Nếu có tài liệu hạ thấp đồng thời trong 3 hoặc nhiều lỗ khoan quan sát, có thể sử dụng một biến thể khác của phương pháp Cooper & Jacob Khoảng cách các lỗ khoan quan sát được vẽ trên trục x logarit, và hạ thấp được vẽ trên trục y tuyến tính

s

Q T

2 0 0

25 , 2

r

Tt

S =

ở đây r0 là khoảng cách được xác định bằng giao điểm của đường hạ thấp bằng 0

và đường thẳng đi qua các số liệu

Một ví dụ của đồ thị phân tích khoảng cách -hạ thấp Cooper-Jacob nêu ở dưới đây:

Trang 16

Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp hạ thấp-khoảng cách) là:

- Mực nước hạ thấp theo thời gian tại 3 lỗ khoan quan sát trở lên;

3.5.3 Phương pháp hạ thấp-khoảng cách-thời gian

Tương tự với phương pháp hạ thấp-khoảng cách, nếu có tài liệu hạ thấp đồng thời trong 3 hoặc nhiều hơn lỗ khoan quan sát, có thể sử dụng một biến thể khác của phương pháp Cooper & Jacob Hạ thấp được vẽ trên trục y tuyến tính và t/r2 được

vẽ trên trục x logarit

s

Q T

2 0 0

25 , 2

r

Tt

S =

ở đây r0 là khoảng cách được xác định bằng giao điểm của đường hạ thấp bằng 0

và đường thẳng đi qua các số liệu

Một ví dụ của đồ thị phân tích thời gian- khoảng cách- hạ thấp Cooper-Jacob nêu

ở dưới đây:

Trang 17

Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp hạ thấp-khoảng cách) là:

- Mực nước hạ thấp theo thời gian tại 3 lỗ khoan quan sát trở lên;

3.6 Thí nghiệm phục hồi Theis (có áp)

Khi ngừng bơm, mực nước bên trong giếng bơm và giếng quan trắc bắt đầu dầng lên Dâng mực nước này được gọi là hạ thấp tàn dư (s') Các số đo trong thí nghiệm hồi phục cho phép tính toán hệ số dẫn nước của tầng chứa nước và do đó cung cấp một phép kiểm tra độc lập với các kết quả từ thí nghiệm bơm

Tài liệu hạ thấp tàn dư tin cậy hơn tài liệu hạ thấp vì hồi phục xuất hiện ở lưu lượng hằng số, trong khi đó lưu lượng bơm không đổi thường khó đạt được ngoài thực địa Hạ thấp tàn dư có thể thu thập được cả ở giếng bơm và giếng khoan quan trắc

áp dụng nghiêm ngặt, giả pháp này thích hợp cho các điều kiện trong hình dưới đây Tuy nhiên nếu các điều kiện hạn chế được thỏa mãn, phương pháp hồi phục Theis có thể sủ dụng cho cả các tầng chứa nước không áp thấm xuyên và các tầng chứa nước với các giếng khoan không hoàn chỉnh (Kruseman and de Ridder (1991), trang 183)

Theo Theis (1935), hạ thấp tàn dư sau khi ngừng bơm là:

) ' ( ) ( 4

Trang 18

ở đây:

s’= hạ thấp tàn dư

r=khoảng cách từ giếng bơm đến giếng khoan quan sát

S và S’ = hệ số nhả nước khi bơm và phục hồi tương ứng

t và t’ = thời gian trôi qua từ khi bắt đầu và kết thúc bơm tương ứng

Dùng đại lượng xấp xỉ cho hàm giếng, W(u), chỉ trong phương pháp Cooper & Jacob, phương trình này trở thành:

) '

' 4 ln 4

r

Tt T

Q

s = −

π

Trang 19

Khi S và S’ là hằng số và bằng nhau, và T là hằng số phương trình này có thể viết thành

) '

log(

4

3 , 2

'

t

t T

Q s

π

=

Để phân tích tài liệu này, s’ được vẽ trên trục y logarit và thời gian được vẽ trên trục x tuyến tính theo tỷ số t/t’ (tổng thời gian từ khi bắt đầu bơm chia cho thời gian từ khi ngừng bơm)

Một ví dụ của đồ thị phân tích hồi phục Theis nêu ở dưới đây:

Phương pháp thí nghiệm phục hồi Cooper & Jacob sử dụng các giả thiết sau:

- Lỗ khoan hoàn chỉnh , bơm với lưu lượng không đổi

Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp phục hồi) là:

- Mực nước hồi phục theo thời gian tại lỗ khoan bơm và lỗ khoan quan sát;

- Lưu lượng và thời gian bơm

Trang 20

Neuman (1975) đã triển khai một phương pháp phân tích thí nghiệm bơm áp dụng cho tầng chứa nước không áp.

Khi phân tích tài liệu thí nghiệm bơm trong tầng chứa nước không áp, người ta thương thấy rằng hạ thấp không tuân theo lời giải kinh điển của Theis (1835) Khi

hạ thấp theo thời gian được vẽ trên giấy logarit, nó có xu hướng vạch ra một đường cong bao gồm 1) một đoạn dốc ở thời gian bắt đầu, 2) một đoạn phẳng ở khoảng thời gian giữa và 3)một đoạn hơi dốc hơn ở thời gian cuối

Đoạn đầu chỉ ra rằng một lượng nước được phóng thích từ lượng tàng trữ của tầng chứa nước ngay lập tức khi hạ thấp gia tăng Đoạn giữa gợi ý rằng có một nguồn nước tăng thêm, dược phóng thích từ lượng tàng trữ nhưng với thời gian chậm hơn Khi hầu hết nước nhận được từ nguồn tăng thêm này, đường cong hạ thấp - thời gian lại trở lên khá dốc Trong các tài liệu về nước dưới đất, hiện tượng này được gọi là “lưu lượng trễ” (delayed yield) (Neuman 1975)

Lời giải này thích hợp với các điều kiện chỉ ra trong hình dưới đây

Phương trình Neuman đại diện mực hạ thấp trong một tầng chứa nước không áp như sau:

) , , (

W(uA, uB, β) là hàm giếng không áp

uA = r2S/4Tt (đường cong loại A cho thời gian đầu)

uB = r2S’/4Tt (đường cong loại B cho thời gian muộn hơn)

β = r2Kv/D2Kh

Hai tập đường cong được sử dụng Các đường cong loại A thích hợp cho số liệu

hạ thấp ban đầu khi nước được phóng thích từ lượng tàng trữ đàn hồi Các đường cong loại B phù hợp cho tài liệu hạ thấp muộn hơn khi ảnh hưởng của thoát nước trọng lực trở nên đáng kể Hai phần của các đường cong được minh họa trong hình dưới đây:

Trang 21

Giá trị của hệ số thấm nằm ngang được xác định từ

Kh= T/D

Giá trị hệ số thấm thẳng đứng được xác định từ

Kv= (βD2Kh)/r2.Phương pháp Neuman sử dụng các giả thiết sau:

- Tầng chứa nước không áp, với qui mô vô hạn

- Tầng chứa nước là đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng

bị ảnh hưởng bởi bơm (giả sử hạ thấp là nhỏ khi so sánh với chiều dày bão hòa)

- Lỗ khoan được bơm với lưu lượng trung bình

- Dòng chảy không ổn định

- Lỗ khoan hoàn chỉnh

Số liệu cần thiết cho lời giải Neuman là:

- Mực nước theo thời gian tại một lỗ khoan quan sát;

- Lưu lượng bơm (không đổi)

3.8 Phương pháp Hantush (thấm xuyên, không nhả nước từ tầng cách nước)

Hầu hết các tầng chứa nước có áp không cách ly hoàn toàn với nguồn bổ cập thẳng đứng Các lớp thấm ít hơn, cả bên trên và bên dưới tầng chứa nước, có thể thấm xuyên nước vào tầng chứa nước dưới điều kiện bơm Walton đã triển khai một phương pháp giải các thí nghiệm bơm trong tầng chứa nước có áp, thấm

Trang 22

t T

h S Tb

hK r

K’ là hệ số thấm thẳng đứng của tầng cách nước có thấm xuyên

b’ là chiều dày của tầng cách nước có thấm xuyên

Lời giải của Walton cho phương trình trên là:

dy y B

r y y

r u

Trang 23

Đồ thị log/log của mối quan hệ W(u,r/B) theo trục y và 1/u theo trục x được dùng như những đường cong chuẩn tương tự với phương pháp Theis Tài liệu đo ngoài thực địa được vẽ với t theo trục x và s theo trục y Phân tích tài liệu được thực hiện bằng cách chồng khớp các đường cong.

Một ví dụ về đồ thị phân tích theo Hantush-Jacob như dưới đây:

Phương pháp Hantush và Jacob sử dụng các giả thiết sau:

- Tầng chứa nước thấm xuyên, với qui mô vô hạn

- Tầng chứa nước và lớp cách nước là đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng bị ảnh hưởng bởi bơm

- Thấm xuyên qua lớp cách nước là thẳng đứng và tỷ lệ với mực hạ thấp

- Mực nước trong các tầng chứa nước không bơm hút là hằng số

- Lượng tàng trữ của lớp cách nước có thể bỏ qua

- Dòng chảy không ổn định

Số liệu cần thiết cho lời giải Hantush-Jacob (không tàng trữ nước trong lớp cách nước) là:

- Mực nước theo thời gian tại 1 lỗ khoan quan sát;

Trang 24

3.9 Tỷ lưu lượng

Thí nghiệm tỷ lưu lượng thường được dùng để đánh giá hiệu suất của một lỗ khoan thể hiện như là tỷ lưu lượng Cs Tỷ lưu lượng được định nghĩa là Cs=Q/∆hw Ở đây Q là lưu lượng bơm và ∆hw là hạ thấp trong lỗ khoan do cả hạ thấp của tầng chứa nước và tổn thất lỗ khoan Tổn thất lỗ khoan gây ra do dòng chảy rối của nước thông qua ống lọc và chảy vào lỗ khoan Các kết quả của thí nghiệm được dùng để phát hiện sự thay đổi của lưu lượng giếng theo thời gian hoặc để so sánh lưu lượng giữa các giếng khoan khác nhau

Tỷ lưu lượng được đánh giá bằng cách vẽ lưu lượng trên trục x tuyến tính và hạ thấp trên trục y tuyến tính và đo độ dốc của đường thẳng chồng khớp

Một ví dụ về thí nghiệm tỷ lưu lượng như dưới đây:

Lời giải thí nghiệm tỷ lưu có các giả thiết sau:

- Lỗ khoan được bơm với lưu lượng không đổi đủ thời gian để tạo mực hạ thấp

ổn định

- Hạ thấp trong lỗ khoan là kết hợp của giảm mực nước trong tầng chứa nước

và tổn thất áp suất do dòng chảy rối trong lỗ khoan

Số liệu cần thiết cho thí nghiệm hiệu suất giếng là:

- Hạ thấp theo lưu lượng bơm tại giếng bơm;

3.10 Thí nghiệm bơm giật cấp Cooper-Jacob (lưu lượng bơm thay đổi)

Aquifer Test cung cấp khả năng sử dụng mực nước theo thời gian đo trong quá trình thí nghiệm bơm với lưu lượng thay đổi hoặc gián đoạn để xác định hệ số dẫn

Trang 25

nước và hệ số nhả nước Một sự biến đổi thời gian, tương tự như được Birsoy và Summers (1980) xuất bản cung cập một tập số liệu phù hợp Lời giải này thích hợp cho các điều kiện được chỉ trong hình vẽ sau:

Nguyên tắc chồng khớp được áp dụng đối với công thức của Cooper-Jacob cho dòng chảy không cân bằng trong tầng chứa nước có áp để đạt được công thức cho

hạ thấp ở thời điểm t của giai đoạn bơm thứ i trong thí nghiệm bơm với lưu lượng thay đổi như sau:

)]

( ) 25 , 2 log[(

n

t t S

r

T T

i

i n

t

t t

t

)'(1

ti = thời gian bắt đầu giai đoạn bơm thứ i

t-ti = thời gian từ khi bắt đầu gian đoạn bơm thứ i

t’i = thời gian kết thúc giai đoạn bơm thứ i

t-t’i = thời gian từ khi kết thúc gian đoạn bơm thứ i

Q = lưu lượng bơm không đổi cho giai đoạn bơm thứ i

Qn = tổng lưu lượng bơm gián đoạn

βt(n)(t-tn)= thời gian điều chỉnh

Trong trường hợp đặc biệt khi có bơm liên tục, nhưng với lưu lượng thay đổi, thời gian điều chỉnh trở thành

Trang 26

Trong trường hợp lưu lượng bơm không đổi nhưng máy bơm bị ngắt gián đoạn, thời gian điều chỉnh được tính theo công thức:

n

Q

Q n

i i

i n

n

t

t t

t

1)'()

1 )

Một ví dụ về đồ thị phân tích bơm giật cấp Cooper-Jacob như dưới đây:

Lời giải cho bơm giật cấp Cooper &Jacob sử dụng các giả thiết sau:

- Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định

- Mực nước nằm ngang trước khi bơm

- Lỗ khoan được bơm theo từng cấp, hoặc bơm gián đoạn với lưu lượng thay đổi, hoặc bơm gián đoạn với lưu lượng không đổi

- Dòng chảy tới lỗ khoan là không ổn định

- Các giá trị của u (với thời gian điều chỉnh) là nhỏ (u<0,01)

Số liệu cần thiết cho lời giải này là:

- Hạ thấp theo thời gian tại lỗ khoan quan sát

- Khoảng cách từ lỗ khoan bơm tới lỗ khoan quan sát

- Lưu lượng thay đổi

Trang 27

3.11 Thí nghiệm bơm giật cấp Theis (Birsoy và Summers, có áp)

Theis (1935) đã giải phương trình dòng chảy không ổn định như được nêu trong phần đầu Đối với trường hợp bơm với lưu lượng thay đổi, có thể sử dụng tài liệu mực nước theo thời gian đo trong quá trình thí nghiệm bơm gián đoạn hoặc với lưu lượng thay đổi để tính toán độ dẫn nước và hệ số nhả nước Lời giải này thích hợp cho các điều kiện được chỉ trong hình vẽ sau:

Nguyên tắc chồng khớp được áp dụng đối với công thức của Theis cho dòng chảy không cân bằng trong tầng chứa nước có áp để đạt được công thức cho hạ thấp ở thời điểm t của giai đoạn bơm thứ i trong thí nghiệm bơm với lưu lượng thay đổi như sau:

∫∞ −

=

u u

du e T Q

,

(

ở đây, nhìn chung:

) ( ) (

2

u W t t T

S r u

n n t

i

i n

t

t t

t

)'(1 1 )

Trang 28

Trong trường hợp đặc biệt khi có bơm liên tục, nhưng với lưu lượng thay đổi, thời gian điều chỉnh trở thành

n Q

Q n

(

1 )

i i

i n

n

t

t t

t

1)'()

Lời giải cho bơm giật cấp Theis (Birsoy và Summers) sử dụng các giả thiết sau:

- Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định

- Lỗ khoan được bơm với lưu lượng thay đổi

Số liệu cần thiết cho bơm giật cấp Theis (Birsoy và Summers) là:

Trang 29

- Hạ thấp theo thời gian tại 1 lỗ khoan quan sát cách lỗ khoan bơm một khoảng cách.

- Số liệu lưu lượng thay đổi theo thời gian

3.12 Hiệu chỉnh Jacob cho điều kiện không áp

Jacob (1944) đã đề nghị hiệu chỉnh hạ thấp cho các điều kiện không áp :

scor = s-(s2/2D)

ở đây:

scor = hạ thấp đươc hiệu chỉnh

s = hạ thấp đo được

D = chiều dày tầng chứa nước bão hòa ban đầu

Bằng cách hiệu chỉnh này cho phép người sử dụng dùng các phương pháp Theis, Cooper - Jacob, phục hồi Theis-Jacob và các lời giải của thí nghiệm bơm giật cấp trong phân tích tài liệu từ tầng chứa nước không áp

3.13 Phương pháp Moench (giếng khoan không hoàn chỉnh trong tầng chứa nước

có áp hoặc không áp)

Lời giải Moench (Moench 1993) mở rộng lời giải Neuman (Neuman 1972) cho hạ thấp trong một tầng chứa nước có áp, không áp đồng nhất đẳng hướng, khi bơm trong lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không hoàn chỉnh và nhiều lỗ khoan quan sát Lời giải Moench cũng cho phép phân tích các ảnh hưởng “lưu lượng trễ” (như mô

tả trong Phương phá Neuman (không áp) trang 16) trong tầng chứa nước không

áp Lưu lượng trễ được tính gần đúng bằng tích phân Boulton (Nwankwor và những người khác, 1992; Boulton, 1954, 1963)

Lời giải này thích hợp cho các điều kiện chỉ ra trong hình dưới đây, ở đây tầng chứa nước có thể là có áp, không áp và D là chiều dày của vùng bão hòa

Trang 30

Phương trình chung của Moench cho hạ thấp không thứ nguyên trong tầng chứa nước không áp là

γ là thông số chồng khớp không thứ nguyên incorporate các ảnh hưởng của

hạ thấp bị chậm trễ, α là hằng số kinh nghiệm đối với hạ thấp ngay lập tức γ gần bằng 1*109

zD là chiều sâu không thứ nguyên của lỗ khoan

tD là thời gian không thứ nguyên

hTD là lời giải Theis cho lỗ khoan trong tầng chứa nước có áp

∆hDH là độ lệch so với lời giải Theis do ảnh hưởng của không hoàn chỉnh trong tầng chứa nước có áp (thành phần Hantush)

∆hDN là độ lệch so với lời giải Theis do ảnh hưởng của bề mặt tự do (thành phần Neuman)

Đối với các tầng chứa nước có áp, lời giải Moench(1993) dùng hai thành phần đầu tiên trong phương trình trên để tính cho lỗ khoan không hoàn chỉnh Vì vậy với điều kiện có áp với lỗ khoan hoàn chỉnh và các lỗ khoan quan sát, lời giải tương tự như lời giải Theis

Nếu tầng chứa nước không áp và cả lỗ khoan bơm và lỗ khoan quan sát hoàn chỉnh, lời giải tương tự như lời giải Neuman

Lời giải Moench dùng các thông số không thứ nguyên cho các đường cong chuẩn với log(tdy) vẽ trên trục x và log(hd) vẽ trên trục y Tài liệu log(t/r2) vẽ trên trục x

và log(s) trên trục y

Lời giải Moench sử dụng các giả thiết sau:

- Tầng chứa có qui mô vô hạn

- Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng

- Hạ thấp là nhỏ khi so sánh với chiều dày bão hòa

- Lỗ khoan được bơm với lưu lượng trung bình

Trang 31

- Mực nước hạ thấp theo thời gian tại 1 hay nhiều lỗ khoan quan sát

- Khoảng cách từ lỗ khoan bơm tới lỗ khoan quan sát

- Lưu lượng khai thác của giếng bơm

- Các kích thước của lỗ khoan bơm

Một ví dụ về đồ thị phân tích Moench như dưới đây:

3.14 Dòng chảy trong đới nứt nẻ

Dòng chảy nước dưới đất trong môi trường nứt nẻ cực kỳ phức tạp, vì vậy các phương pháp phân tích tài liệu thí nghiệm bơm thông thường cho các điều kiện dòng chảy trong lỗ hổng không thể áp dụng được

Một cách tiếp cận để phân tích dòng chảy trong đá nứt nẻ là chia tầng chứa nước thành các khối và giả sử các khối không thấm nước, do đó hệ thống có thể được

mô hình như một môi trường lỗ hổng đơn tương đương Tuy nhiên, trong cách tiếp cận độ lỗ hổng kép, dòng chảy nước dưới đất được mô hình như một loạt các khối tính thấm thấp, ngăn cách bởi các đới nứt nẻ thông nhau, độ thấm cao Trong trường hợp này dòng chảy khối-đới nứt nẻ có thể là ổn định hoặc không ổn định Lời giải này thích hợp cho các điều kiện được chỉ ra trong hình vẽ sau, trong hình

Trang 32

Nếu hệ thống được coi như môi trường lỗ hổng tương đương, không có dòng chảy giữa các khối và đới nứt nẻ Nước dưới đất chỉ chảy trong đới nứt nẻ xung quanh các khối Theo nghĩa này, độ lỗ hổng là tỷ số của thể tích độ lỗ rỗng và tổng thể tích.

Nơi có dòng chảy từ khối vào đới nứt nẻ, khối đá nứt nẻ được coi gồm 2 lớp: khối

độ lỗ hổng nguyên sinh độ thấm thấp và lớp các khe nứt có độ lỗ hổng thứ sinh độ thấm cao như hình dưới đây

Có hai mô hình độ lỗ hổng kép được sử dụng trong Aquifer Test đã được chấp nhận rộng rãi trong lý thuyết Chúng là dòng chảy ổn định (Warren và Root, 1963)

và dòng chảy khối-đới nứt nẻ không ổn định (Kazemi, 1969)

Dòng chảy ổn định giả sử rằng phân bố áp lực trong khối là không xác định Nó cũng giả sử rằng đới nứt nẻ và các khối trong mỗi đơn vị thể tích đại diện có mực nước khác nhau Độ lớn của dòng chảy được giả sử là tỉ lệ với chênh lệch mực nước (Moench, 1984)

Lý thuyết cho dòng chảy ổn định như sau (Moench 1984, Moench 1988):

Trang 33

) (

s

d =

ở đây hd là hạ thấp không thứ nguyên và td là thời gian không thứ nguyên

Lượng thoát ban đầu từ mô hình dùng lời giải dòng chảy ổn định không có lượng tàng trữ trong lỗ khoan nhận được từ lượng tàng trữ trong các đứt gãy Thời gian sau lượng thoát chủ yếu nhận được từ lượng tàng trữ trong các khối Ở thời gian đầu và sau, hạ thấp tuân theo các đường cong tương tự Theis

Với các khối không ổn định với dòng chảy trong đới nứt nẻ, phân bố mực nước

áp lực trong các khối (trong một REV) thay đổi cả theo không gian và thời gian (vuông góc với bề mặt khối nứt nẻ) Lời giải ban đầu cho khối hình tấm được Moench sửa đổi để hỗ trợ khối hình cầu (1984) Tài liệu thí nghiệm lỗ khoan hỗ trợ cả lời giải dòng chảy ổn định lẫn dòng chảy không ổn định khối-đới nứt nẻ.Đối với dòng chảy không ổn định khối-đới nứt nẻ., khối đá nứt nẻ được lý tưởng hoá như các lớp (hình tấm hay hình cầu) xen kẽ giữa các khối và đới nứt nẻ

Moench (1984) sử dụng sự tồn tại của các lớp mỏng nứt nẻ để giải thích tại sao tài liệu thí nghiệm lỗ khoan hỗ trợ cả phương pháp dòng chảy ổn định lẫn dòng chảy không ổn định khối-đới nứt nẻ Lớp mỏng nứt nẻ là một lớp mỏng vật liệu có độ thấm nhỏ trên bề mặt các khối mà ngăn cản trao đổi tự do chất lỏng giữa các khối

và các khe nứt

Trang 34

làm chậm sự tham gia của dòng chảy từ các khối dẫn đến áp suất tương tự với áp suất dự đoán trong giả thiết của dòng chảy ổn định như sau:

) (

4

w i T

lỗ khoan như sau:

Lời giải Moench cho dòng chảy trong đới nứt nẻ giả sử rằng:

- Tầng chứa nước là đồng nhất, bất đẳng hướng

- Tầng chứa nước có qui mô vô hạn theo chiều ngang

- Chiều dày tầng chứa nước không đổi

- Tầng chứa nước bị ngăn cách bởi lớp cách nước nằm trên và dưới

- Định luật Darcy là có giá trị cho dòng chảy trong đới nứt nẻ và các khối

- Nước vào lỗ khoan bơm chỉ qua các khe nứt

- Lỗ khoan quan sát thể hiện mực nước của các khe nứt trong REV

- Dòng chảy trong khối vuông góc với bề mặt khối-đới nứt nẻ

Trang 35

- Mực nước theo thời gian tại một hoặc nhiều hơn lỗ khoan quan sát;

- Khoảng cách từ lỗ khoan bơm tới lỗ khoan quan sát;

- Lưu lượng khai thác của giếng bơm;

- Các kích thước của giếng bơm

3.15 Lời giải tổn thất giếng Hantush-Bierchenk

Lời giải tổn thất giếng Hantush-Bierchenk được sử dụng để phân tích các kết quả thí nghiệm bơm giật cấp từ đó xác định các hệ số tổn thất giếng B và C cả tuyến tính và không tuyến tính Các hệ số này được dùng để đánh giá hạ thấp mực nước thật sự trong giếng khoan khi bơm các phương pháp như của Theis (1935) cho phép đánh giá hạ thấp lý thuyết trong giếng khoan khi bơm, nhưng không chú ý đến tổn thất giếng tuyến tính hay không tuyến tính, kết quả là làm tăng hạ thấp trong giếng khoan

Lời giải này thích hợp cho các điều kiện được chỉ ra trong hình vẽ sau, trong hình

vẽ này tầng chứa nước là có áp và b là chiều dày của đới bão hòa:

Hình trên minh họa một sự so sánh giữa hạ thấp lý thuyết (S1) và hạ thấp thực sự (S2) bao gồm các thành phần vốn có trong S1 nhưng cũng bao gồm hạ thấp tăng thêm từ các thành phần tổn thất giếng tuyến tính và không tuyến tính

Phương trình chung để tính toán hạ thấp bên trong một giếng bơm bao gồm cả tổn thất giếng như sau:

Trang 36

sw = Hạ thấp bên trong giếng khoan

B = Hệ số tổn thất giếng tuyến tính

C = Hệ số tổn thất giếng không tuyến tính

Q = Lưu lượng bơm

p = Hệ số điều chỉnh tổn thất giếng không tuyến tính

p thay đổi giữa 1,5 và 3 phụ thuộc vào giá trị của Q Jacob đề nghị giá trị p=2 mà nagy nay đang sử dụng rộng rãi

Aquifer Test tính toán các hệ số B và C mà bạn sẽ dùng trong phương trình trên

để đánh giá hạ thấp dự đoán trong giếng bơm với bất kỳ giá trị lưu lượng thật Q ở thời gian t nào đó (B phụ thuộc thời gian) Có thể dùng quan hệ giữa hạ thấp và lưu lượng để chọn theo kinh nghiệm lưu lượng tối ưu của giếng khoan hoặc có các thông tin về điều kiện và hiệu quả của giếng khoan

Một ví dụ về đồ thị phân tích Hantush-Bierchenk như dưới đây:

Lời giải tổn thất giếng Hantush-Bierchenk giả sử rằng:

- Tầng chứa nước có áp, hoặc không áp

- Tầng chứa nước có qui mô vô hạn

- Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày không đổi trong vùng bị ảnh hưởng của bơm

- Tầng chứa nước được bơm giật cấp với lưu lượng tăng dần

- Lỗ khoan hoàn chỉnh

- Dòng chảy tới giếng khoan không ổn định

- Mực nước theo thời gian tại giếng bơm;

Trang 37

- Lưu lượng theo thời gian ít nhất cho 3 đợt bơm có khoảng cách thời gian bằng nhau

3.16 Lời giải dự báo của Theis (lập kế hoạch thí nghiệm bơm)

Aquifer Test bao gồm phương pháp “lời giải trước” dựa trên lời giải của Theis (tầng chứa nước có áp) có thể sử dụng để trả lời gần đúng các câu hỏi xuất hiện trong quá trình thiết kế thí nghiệm Có nhiều chi tiết phải xem xét khi lập kế hoạch một thí nghiệm bơm thành công Một vài câu hỏi thường gặp khi thiết kế thí nghiệm bơm là:

- Nên sử dụng lưu lượng nào để bảo đảm rằng hạ thấp mực nước có thể đo được trong giếng khoan quan sát và bảo đảm rằng tốc độ đo hạ thấp mực nước không quá chậm, không mất số liệu hạ thấp trong giai đoạn đầu tại lỗ khoan quan sát, bảo đảm tính toán hệ số nhả nước sau này tin cậy hơn

- Hình phễu hạ thấp sẽ lớn đến mức độ nào với một lưu lượng bơm cho trước? Hình phễu hạ thấp này có lan tới các giếng khoan khác trong vùng thí nghiệm? Hạ thấp tăng thêm bao nhiêu bên trong giếng khoan bị bơm thêm?Một ví dụ của đồ thị Dự báo Theis như dưới đây:

Một ví dụ hướng dẫn sử dụng phương pháp này nêu trong Chương 5-Bài tập minh họa

3.17 Thí nghiệm ép nước Bouwer & Rice (không áp, có áp thấm xuyên, lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không hoàn chỉnh)

Trang 38

này cũng có thể thực hiện theo cách ngược lại bằng cách loại bỏ “slug” hoặc một thể tích nước (thí nghiệm ép nước).

Phương pháp này thích hợp cho các điều kiện chỉ trong hình sau:

Bouwer and Rice (1976) đã đưa ra phương trình cho hệ số thấm như sau:

L Chiều dài ống lọc

b Chiều cao cột nước ứ đọng trong lỗ khoan

D Chiều dầy tầng chứa nước bão hòa

ht Độ chênh mực nước, là một hàm số của thời gian (ht/h0 luôn phải nhỏ hơn

1, tức là mực nước phải luôn tiến tới mực nước tĩnh khi gia tăng thời gian)

h0 Độ chênh mực nước ban đầu

Bởi vì bán kính ảnh hưởng (Rcont) của tầng chứa nước hiếm khi biết trước, Bouwer và Rice phát minh ra một đường cong để tính bán kính này bằng 3 hệ số (A,B,C) mà tất cả là hàm số của tỷ số L/R Các hệ số A và B sử dụng cho lỗ khoan có ống lọc đặt hết tầng chứa nước trong khi hệ số C chỉ dùng cho lỗ khoan không hoàn chỉnh tầng chứa nước

Tài liệu được vẽ với thời gian trên trục x tuyến tính và ht/h0 trên trục y logarit

Trang 39

Bán kính hiệu dụng lỗ khoan r nên xác định như bán kính lỗ khoan trừ khi mực nước nằm trong phần đặt ống lọc của tầng chứa nước trong thí nghiệm ép nước Trong trường hợp này, bán kính hiệu dụng được tính toán như sau:

ở đây n là độ lỗ hổng

Trong trường hợp mực nước hạ xuống trong khoảng đặt ống lọc, đồ thị h/h0 và t thường có một độ dốc ban đầu và độ dốc nhỏ hơn ở thời gian sau Trong trường hợp này việc chồng khớp nên lấy đoạn thứ hai của đường thẳng (Bouwer, 1989).Một ví dụ đồ thị phân tích Bouwer-Rice như dưới đây:

Trang 40

Lời giải Bouwer-Rice sử dụng các giả thiết:

- Tầng chứa nước là không áp hoặc có áp thấm xuyên (thoát thẳng đứng từ trên), với qui mô vô hạn

- Tầng chứa nước là đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định

- Mực nước nằm ngang trước khi thí nghiệm

- Thay đổi mực nước ngay lập tức khi thí nghiệm bắt đầu

- Quán tínhcủa cột nước và tổn thất giếng phi tuyến tính có thể bỏ qua

- Lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không hoàn chỉnh

- Lượng tàng trữ của lỗ khoan không thể bỏ qua và vì vậy phải được tính đến

- Dòng chảy tới lỗ khoan là ổn định

- Không có dòng chảy bên trên mực nước

Số liệu cần thiết cho lời giải Bouwer và Rice là:

- Mực nước/ mực nước hồi phục theo thời gian tại lỗ khoan bơm;

- Tài liệu bắt đầu từ thời điểm thời gian t=0 và sau đó (giá trị đo tại thời điểm t=0 được Aquifet Test sử dụng như giá trị chênh lệch ban đầu, H0, vì vậy phải khác 0);

3.18 Thí nghiệm ép nước/ép nước Hvorslev (không áp, có áp, lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không hoàn chỉnh)

Thí nghiệm ép nước/ép nước Hvorslev (1951) được thiết kế để đánh giá hệ số thấm của một tầng chứa nước Với thí nghiệm ép nước, phần tầng chứa nước được xác định hệ số thấm nhỏ hơn so với bơm thí nghiệm, và được giới hạn trong một hình trụ nhỏ xung quanh ống lọc

Trong thí nghiệm ép nước một “slug” đặc được hạ xuống lỗ khoan làm mực nước trong lỗ khoan dâng lên Trong thí nghiệm ép nước, nước được múc ra làm hạ thấp mực nước trong lỗ khoan

Tiêu đề	Hướng Dẫn Sử Dụng Aquifer Test
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật Môi Trường
Thể loại	Hướng dẫn sử dụng
Năm xuất bản	2006
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	155
Dung lượng	5,35 MB