Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG II CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC CHƯƠNG IV VẬN ĐỘNG ỔN ĐỊNH CỦA NDĐ TRONG LỚP ĐỒNG NHẤT Nếu tầng chứa nước có thành phần thạch học và hệ số thấm đồng nhất thì tầng chứa nước đó gọi là đồng nhất Tầng[.]
CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC CHƯƠNG IV VẬN ĐỘNG ỔN ĐỊNH CỦA NDĐ TRONG LỚP ĐỒNG NHẤT Nếu tầng chứa nước có thành phần thạch học hệ số thấm đồng tầng chứa nước gọi đồng Tầng chứa nước đồng có áp khơng áp Trong dịng áp lực, độ dẫn nước thực tế không phụ thuộc vào áp lực thay đổi bình diện thay đổi độ thấm nước đất đá Trong dòng không áp, độ dẫn nước liên hệ chặt chẽ với thay đổi mực nước, tức liên quan đến chiều dày tầng chứa nước Như vậy, tầng chứa nước nước không áp, thay đổi độ dẫn nước phụ thuộc vào điều kiện hình thành dịng thấm Trong địa chất thủy văn nghiên cứu vận động nước lớp thường phải giải toán sau 1) xác định lưu lượng dòng chảy 2) vẽ đường cong hẹ thấp (đối với nước không áp) đường cong áp lực (đối với nước có áp) Vận động nước đất với bề mặt tự (nước khơng áp) xảy đáy cách nước nằm ngang đáy cách nước nằm nghiêng Vận động NDĐ Như biết, dòng thấm đường dòng đường thẳng song song, dòng thấm dòng chiều Chọn chiều trục tọa độ Ox theo chiều đường dòng (hình III.1a), phương trình liên tục dịng thấm có dạng d H 0 (III-1) dx Để tìm đường cong áp lực giải phương trình với điều kiện biên: x = 0, … H = H1 x = L H = H2 Kết tìm H H1 H H x (III-2) L Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước khơng áp Vận động NDĐ Từ biểu thức (III-2) ta thấy bề mặt đẳng áp xác định phương trình x = const Từ (III-2) tìm phương trình lưu lượng đơn vị (lưu lượng đơn vị lưu lượng chảy qua đơn vị chiều rộng dòng chảy) H H2 (III-3) q km L Đối với dịng khơng áp (hình III1b) bề mặt tự dịng thấm mặt phẳng nghiêng có độ dốc độ dốc đáy cách nước i = sin Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước không áp Vận động NDĐ Trong trường hợp độ dốc thủy lực I độ nghiêng đáy cách nước, tốc độ thấm điểm (III.4) dH v k dx ki lưu lượng dòng thấm: Q=kFi Trong dòng phẳng ngang khơng áp, tiết diện dịng thấm tích chiều rộng B chiều dày ho dòng chảy Lưu lượng đơn vị bằng: q = khoi (III5) Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước khơng áp Vận động không nước ngầm Vận động khơng tốn phổ biến thực tế tính tốn địa chấ thủy văn Khi thấm khơng tiết diện dịng chảy thay đổi theo phương vận động (hình III-2a) Trường hợp nghiên cứu dịng phẳng ngang nên hình vẽ ta thấy tiết diện dòng thấm tăng theo hướng dòng chảy Các tiết diện thấm gần mặt phẳng song song Trong điều kiện gradien áp lực tiết diện không đổi dH I const dx Theo định luật thấm đường thẳng Đacxi lưu lượng dòng thấm qua tiết diện F Q kF dH (III.6) dx Hình III.2 Sơ đồ vận động nước ngầm lớp, a – đáy cách nước nằm nghiêng; b – đáy cách nước nằm ngang Vận động không nước ngầm Phương trình (III-6) phương trình vi phân vận động khơng nước đất; phương trình cịn có tên gọi phương trình vi phân Đuypuy (Dupuit) Chúng ta biến đổi phương trình (III-6) dạng khác Ký hiệu chiều dày dòng thấm tiết diện h Từ hình III.2a có H = h + - ix (III-7) đây, – cao trình đáy cách nước mặt cắt gốc tọa độ; i - độ dốc đáy cách nước, x - khoảng cách từ mặt cắt nghiên cứu đến gốc tọa độ Hình III.2 Sơ đồ vận động nước ngầm lớp, a – đáy cách nước nằm nghiêng; b – đáy cách nước nằm ngang Vận động không nước ngầm Từ phương trình tìm gradien áp lực (III-8) dH dh I i dx dx Nhờ (III-8) phương trình (III-6) viết lại dạng sau dh (III-9) Q kF i dx Đối với dòng nước ngầm có chiều rộng B, tiết diện dịng thấm Bh lưu lượng đơn vị dòng nước ngầm biểu diễn phương dh trình q kh i (III-10) dx Hình III.2 Sơ đồ vận động nước ngầm lớp, a – đáy cách nước nằm nghiêng; b – đáy cách nước nằm ngang q k h1 h2 h1 h2 L Vận động không nước ngầm Vận động nước ngầm tầng chứa nước có đáy cách nước nằm ngang (hình III.2b) Khi đáy cách nước nằm ngang, từ phương trình (III-10) nhận dh q kh (III-11) dx Tích phân phương trình từ mặt cắt đến mặt cắt 2, kết tìm cơng thức để xác định lưu lượng đơn vị h12 h22 q k (III-12) 2L (III-13) h h h h q k 2 L Hình III.2 Sơ đồ vận động nước ngầm lớp, a – đáy cách nước nằm nghiêng; b – đáy cách nước nằm ngang Vận động không nước ngầm Vận động nước ngầm tầng chứa nước có đáy cách nước nằm ngang (hình III.2b) Từ công thức thấy lưu lượng dòng nước ngầm đồng nhất, nằm ngang xác định tích số hệ số thấm, chiều dày trung bình dịng chảy gradien áp lực trung bình Theo ngun tắc Kamenxki G.N thành lập biểu thức lưu lượng dòng nước ngầm đáy cách nước nằm nghiêng (hình III.3a) H1 H H1 H q k (III-14) L Hình III.3 Sơ đồ vận động nước ngầm tầng chứa nước với đáy cách nước nằm nghiêng